Классификация компрессоров: виды и особенности компрессорных установок

Компрессор – это агрегат, предназначенный для подачи сжатого воздуха к потребителям. Большинство видов компрессоров имею привод от электродвигателя постоянного или переменного тока, вращающего механическую часть: шатунно-поршневую группу, винтовую пару, центробежных механизм. Компрессорные установки используются во всех без исключения отраслях промышленности: автомобильной, локомотивостроительной, медицинской, космической, военной, приборостроительной.

Сжатый воздух является рабочей средой для приводов узлов, механизмов, агрегатов, контакторов, пневматических переключателей, реверсивных механизмов, используется для охлаждения электрических машин, выпрямительных установок, электрических преобразователей.

Классификация компрессоров

Компрессорные установки классифицируются по ряду базовых параметров.

• по способу монтажа или расположения: на стационарные и мобильные;
• по числу цилиндров: на одно-, двух-, трёхцилиндровые;
• по степени сжатия: на одно- и двухступенчатые;
• по типу привода: на компрессоры с приводом от механического редуктора или электродвигателя;
• по типу системы охлаждения: на агрегаты с естественным, воздушным и водяным охлаждением;
• по типу системы смазки: на компрессоры с «сухим» и «мокрым» картером.

Дополнительными классифицирующими признаками являются мощность привода, производительность, наличие системы осушки сжатого воздуха.

По области применения компрессорные установки подразделяются на химические, энергетические, общего назначения.

В зависимости от давления сжатого воздуха в выходном трубопроводе компрессора классифицируются на вакуум-компенсаторы, агрегаты низкого, среднего и высокого давления, компрессоры сверхвысокого давления.

Классификация компрессоров по принципу действия

Компрессорные установки по принципу подачи сжатого воздуха подразделяются на объёмные и динамические.

К объёмным компрессорам относятся агрегаты, имеющие цилиндры низкого и высокого давления. В основной массе – это компрессора поршневого типа. Их принцип действия идентичен с работой двигателя внутреннего сгорания. Поршень, двигаясь в цилиндре, производит впуск, сжатие и нагнетание сжатого воздуха. В зависимости от модификации и мощности один цилиндр может иметь несколько впускных и выпускных клапанов. Они открываются и закрываются в конкретный момент времени в соответствие с диаграммой сжатия.

Динамические компрессора работают по принципу создания высокого давления за счёт высокой скорости движения рабочей части. Кинетическая энергия молекул кислорода преобразуется в энергию давления сжатого воздуха. Распространённые компрессорные установки подобного типа – винтовые компрессора. Винтовая пара вращается со скоростью 5000-8000 об/мин, обеспечивая подачу сжатого воздуха потребителю.

Классификация компрессоров объёмного действия

Объёмные компрессора подразделяются на поршневые, шестерёнчатые, роторные, винтовые, спиральные и мембранные. Мембранные компрессорные агрегаты, как правило, обладают простой конструкцией и малой производительностью. Эластичная мембрана из тонкого металла или полимера преобразует возвратно-поступательные движения поршня в энергию сжатого воздуха. Мембрана выполняет роль и впускных, и выпускных клапанов одновременно.

Поршневые компрессора отличаются сложной конструкцией, но способны работать в напряжённых температурных и вибрационных условиях. Шатунно-поршневая группа требует постоянного внимания: периодического контроля уровня смазки, состояния поршневых колец, шатунных вкладышей. Мощные поршневые установки применяются на локомотивах, в промышленности и производстве, используются для наполнения резервуаров сжатого воздуха на инфраструктурных объектах.

Роторные компрессоры имеют постоянный коэффициент сжатия и отличаются высокой скоростью вращения исполнительного механизма. В компрессорах данного типа впускные и выпускные клапаны отсутствуют. Подвижные элементы закрепляются на жёстких опорах корпуса и не склонны к разбалансировке. Ввиду такой особенности роторные компрессора считаются агрегатами высокой надёжности.

Винтовые компрессора состоят из корпуса, двух или трёх рабочих винтов. Приводом служит механический редуктор или электродвигатель. Винты, вращающиеся с высокой скоростью, создают давление сжатого воздуха. Такой тип объёмных компрессоров отличается низким уровнем шумности, вибрации и высокой производительностью. Винтовые компрессорные установки используются в качестве стационарных агрегатов, а также устанавливаются на локомотивах. Некоторые модели имеют дополнительный блок осушки сжатого воздуха, удаляющий частицы влаги и масла из воздушной массы.

Спиральные компрессора являются подтипом безмасляных агрегатов. Основным исполнительным органом является спираль. Она жёстко закрепляется в корпусе компрессора. Подвижная часть спирали соединяется с электрическим или механическим приводом. Благодаря сдвигу в 180⁰ происходит образование и последующее сжатие воздушных масс.

Виды динамических компрессорных агрегатов

Динамические компрессора подразделяются на струйные, центробежные и осевые. Они различаются профилем и размерами рабочего колеса, направлением движения сжатого воздуха. Принцип действия таких агрегатов схож с работой турбокомпрессора, поэтому их часто называют «турбинными».

В агрегатах осевого типа поток воздуха направлен вдоль оси вращения, проходит через неподвижные и подвижные рабочие колёса. Скорость воздушных масс нарастает постепенно, преобразование энергии происходит в направляющих аппаратах.

Осевые компрессора отличаются:

• компактными размерами;
• низким уровнем шума и вибрации;
• высокой производительностью и КПД.

Ведущий вал приводится во вращение от электродвигателя или распределительного редуктора.

Центробежные компрессорные установки за счёт конструктивных особенностей обеспечивают радиальный выход потока воздуха. Исполнительной частью служит рабочее колесо с радиально расположенными лопатками. Воздух, попадая на лопатки вращающегося с высокой скоростью колеса, под действие центробежной силы выбрасывается на внутренние стенки и попадает в диффузор. В диффузоре воздух сжимается и поступает к потребителям. Такие типы компрессорных установок отличаются стабильностью и низким уровнем шума. В их конструкции отсутствуют механизмы, совершающие возвратно-поступательные движения. Силу воздушного потока можно изменять.

В струйных компрессорах для сжатия воздуха используется энергия пассивного газа. К агрегату подводятся два трубопровода:

• пассивный низкого давления;
• активный высокого давления.

В выходном патрубке образуется воздушный поток с величиной давления меньше, чем у активной рабочей среды. Струйные компрессора отличаются простой конструкцией и высокой надёжностью. В них отсутствую подвижные и вращающиеся элементы.

Особенности газовых компрессорных станций

Газовые компрессора применяются для заправки автомобилей природным газом под высоким давлением. АГНСК – автомобильная газонаполнительная компрессорная станция обеспечивает сжатие рабочей среды до давления 200 атм. Под таким давлением газ поступает в баллоны автомобилей, автобусов, грузовиков, спецтехники.

АГНСК характеризуются:

• производительностью;
• уровнем входного и рабочего давления;
• мощностью приводного двигателя;
• типом системы охлаждения.

АГНСК в зависимости от производительности подразделяются на малые, средние и большие. Производительность больших станций составляет 1000 м³/час и выше.

Гелиевые компрессоры

Гелиевые компрессора используются в составе криогенных установок, являются частью рефрижераторных станций или агрегатов для сжижения газа. По количеству ступеней сжатия они подразделяются на 3- и 4-ступенчатые. Рабочее давление находится в диапазоне 300-400 атм.

Компрессора данного типа отличаются высокой энергоэффективностью, высокой надёжностью и герметичностью.

Чем отличаются компрессоры

Для определённой отрасли промышленности предназначаются конкретные типы компрессоров. Модельный ряд компрессорных установок многообразен. Они имеют различные конструктивные особенности, условия эксплуатации и технического обслуживания. Выбирая тип компрессора, необходимо учитывать:

• температуру окружающей среды, при которой будет эксплуатироваться агрегат;
• уровень шума и вибрации;
• потребность в системе очистки и подготовки сжатого воздуха;
• КПД;
• уровень энергопотребления.

Компания «Айр Техник» предлагает современное компрессорное оборудование для решения любых производственных задач: винтовые и поршневые компрессоры, мембранные безмасляные компрессоры высокого давления, спиральные и роторные компрессоры.

Модульные компрессорные станции – эффективное и рациональное решения для снабжения сжатым воздухом промышленных предприятий, производственных участков, окрасочно-сушильных комплексов. Высокий уровень автоматизации позволяет модульным станциям работать в автономном режиме с минимальным участием обслуживающего персонала.