Компрессор с 1 или 2 ступенями сжатия

Поршневые компрессоры

В поршневых компрессорах поршни совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрах.Поршни, как правило, приводятся в движение при помощи пальцев кривошипа и шатунов на коленчатом вале. На одном кривошипе коленчатого вала могут располагаться до пяти шатунов. Всасыванием и выпуском воздуха управляют автономно открывающиеся и закрывающиеся клапаны.
Существуют поршневые компрессоры с одним или несколькими цилиндрами, с V-образным или с W-образным расположением цилиндров. К тому же критерием различия является число ступеней сжатия. При использовании, например, 2-х цилиндрового компрессора с V-образным расположением цилиндров (см. рис. 4), различия между одной и двумя ступенями сжатия, а также происходящий при этом процесс сжатия, должен быть подробно описан.

Две ступени сжатия в поршневом компрессоре

1 — Фильтр на всасывании
2 — Впускной клапан
3 — Выпускной клапан
4 — Первая ступень сжатия
5 — Межступенчатый рефрижератор
6 — Вторая ступень сжатия
7 — Коленчатый вал

Одноступенчатый тип: цилиндры одинакового размера. Оба всасывают воздух, сжимают его и вытесняют в линию нагнетания.
Двухступенчатый тип: в первой ступени воздух сжимается до промежуточного давления. После промежуточного охлаждения, он сжимается до конечного давления во второй ступени. Отношение диаметров цилиндров устанавливается конструктивно в зависимости от величины промежуточного давления. Рабочий объём поршня второй ступени значительно меньше рабочего объёма поршня второй ступени, так как предварительно сжатый воздух, поступающий на вход второй ступени, имеет значительно меньший объём.

Автономные компактные клапаны управляют всасыванием и выпуском воздуха. Отношение давлений в ступенях устанавливается таким образом, чтобы в обеих ступенях совершался примерно одинаковый уровень работы. V-образное расположение цилиндров и равный вес поршней первой и второй ступеней, способствует уравновешенному вращению коленчатого вала и хорошему балансу масс.

Двухступенчатые поршневые компрессоры требуют меньшей мощности привода на м3 производимого сжатого воздуха по сравнению с одноступенчатыми машинами. Благодаря промежуточному охлаждению сжатого воздуха после первой ступени происходит уменьшение его объёма и соответственно изотермическое сжатие. На практике объёмный расход, по сравнению с одноступенчатым компрессором, при одинаковой мощности привода, увеличивается на 20% при давлении 10 бар.
К тому же преимуществом является понижение температуры в цилиндре; по этой причине этот тип очень надёжен при использовании в больших агрегатах давлением до 15 бар, даже если агрегат работает постоянно.

Поршневые компрессоры приводятся в действие, как правило, электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Привод либо непосредственно приводит в движение компрессор, либо используется муфта или, если требуется более гибкое регулирование скорости, используется ременная передача.

Источник

Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры

Published by Admin Under Компрессоры on Август 21, 2016

Компрессор – прибор, который сжимает и подает воздух или любой нужный газ в сети воздухопроводов, газопроводов, моторы и другие конструкции. В нем сжатие происходит за счет охлаждения поступаемого воздуха – это наиболее экономичный и эффективный вариант, базирующийся на изотермических процессах.
На рынке можно найти приборы с разным количеством ступеней в комплектации. Как они влияют на работу компрессора, и сколько вообще их может быть? В этом нужно хорошенько разобраться. Тем более что компрессоры так часто используются в технике и сетях снабжения.

Сколько бывает ступеней?

В компрессорах, по идее, может быть неограниченное число ступеней сжатия. Но только при отсутствии трения и идеальным параметрам работы, воздуха и остальных аспектов. На практике этого добиться невозможно.
Сегодня рынок подобного оборудования предлагает клиентам три вида компрессоров, различающихся количеством ступеней:

самый простые одноступенчатые;

многоступенчатые.
У каждого варианта имеются свои положительные стороны и недостатки. Поэтому сферы распространения всех трех видов редко перекрывают друг друга: для одной цели одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли подойдут одинаково хорошо.
О каждом виде компрессоров стоит поговорить отдельно.

Одноступенчатые агрегаты – простота в работе и обслуживании

Одноступенчатый компрессор – прародитель остальных двух вариантов. Принцип его работы, если агрегат поршневой, весьма прост: для сжатия газов и воздуха используются возвратно-поступательные движения поршня, который работает на энергии от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.
Как видно из названия, у такого агрегата всего одна ступень сжатия, однако его применение имеет достаточно широкие границы благодаря многим положительным качествам:

для него достаточно двигателя небольшой мощности;

занимает мало места, поэтому незаменим в небольших маломощных агрегатах;

прост в управлении;

ремонт и монтаж проходят относительно просто.
Одноступенчатые компрессоры наиболее распространены – их приобретают как крупные компании, так и частные лица. Но и у этих приборов есть свои недостатки, о которых нужно знать перед приобретением или монтажом:

нельзя использовать компрессор с одной ступенью сжатия для устройства сложных сетей или работы больших и мощных агрегатов;

мощность сжатия может достигать всего лишь 12-ти атмосфер;

больше одного или двух часов в день эксплуатировать прибор нежелательно;

при неправильной эксплуатации возможно самовозгорание.

Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности

Агрегаты с двумя ступенями сжатия имеют уже гораздо больший диапазон применения, нежели первый вариант. На сегодняшний день они считаются лучшими, если учитывать мощность приборов, с которыми возможна их совместная работа, и экономичность процесса.
Двухступенчатый компрессор имеет два поршня, что логично, а сжатие происходит по двум ступеням:

• воздух или газ, как и в одноступенчатом агрегате, проходит первую ступень;
• после продукт не выходит, а охлаждается на межступенчатом интервале, расширяя диапазон сжатия еще в несколько раз;
• и уже на второй ступени происходит окончательное сжатие воздуха до максимальной отметки.

Плюсы использования такого компрессора очевидны:

• нагрузка на части агрегата распределяется равномерно;
• КПД увеличивается за счет экономии мощности, потраченной на сжатие;
• срок службы дольше, чем у одноступенчатых приборов.

Правда, двухступенчатые компрессоры больше по размерам, что обусловлено наличием двух поршней вместо одного. Это, вероятно, единственный их недостаток по сравнению с одноступенчатыми агрегатами.

Многоступенчатые агрегаты: нюансы

Многоступенчатые поршневые компрессоры, как известно, могут иметь различное количество поршней. При этом между каждым уровнем сжатия воздух или газ охлаждаются, увеличивая возможность повышения давления. К тому же у таких приборов имеется тепловая рубашка, в которую отводится лишнее тепло.
Многоступенчатый компрессор, по сравнению с двумя предыдущими вариантами, гарантирует еще большую плавность перехода нагрузок на рабочие части агрегата и принимающие трубы. Также у таких приборов имеются и другие плюсы:

они производят газ и воздух большого давления, которое требуется для больших предприятий;

температура на выходе из компрессора относительно низкая, что увеличивает срок службы сопутствующего оборудования;

задействуется небольшая мощность на сжатие самых разных объемов воздуха и газов;

угрозы самовозгорания минимальны.
Из минусов, как и в предыдущем варианте, стоит отметить громоздкость. К тому же такой прибор сложно ремонтировать и содержать.

Какой лучше?

Однозначной рекомендации по выбору компрессора не существует. Главное, на что стоит обращать внимание при покупке – для каких целей приобретается прибор. Совсем нецелесообразно выбирать многоступенчатые варианты, когда можно обойтись всего одной ступенью сжатия. К тому же, уход за прибором – тоже немаловажный аспект для выбора: если одноступенчатые компрессоры ремонтировать и содержать довольно легко, то многоступенчатый лучше доверить профессионалу.
Оборудование должно подходить целям использования, иначе в покупке можно быстро разочароваться. Правда, двухступенчатый вариант компрессора можно с натяжкой назвать универсальным – он подходит и для небольших сетей снабжения, и для достаточно серьезных агрегатов и приборов.
Чтобы компрессор идеально подошел под определенные цели, возможно, придется произвести простейшие или даже сложные расчеты. Без них не всегда возможно точно сказать, как мощность компрессора отразится на других частях сети и правильно ли произойдет сжатие.

Источник

Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры

Компрессоры служат для сжатия и подачи воздуха или газа в газопроводы, воздухопроводы, двигатели и пр. Эффективная работа таких агрегатов основана на изотермических процессах.

Сегодня на рынке предлагаются модели с разным количеством ступеней сжатия компрессоров. Какое влияние они оказывают на работу этих установок и сколько бывает ступеней? Давайте разбираться.

Сколько бывает ступеней сжатия компрессора?

По идее, количество ступеней сжатия в подобных агрегатах может быть неограниченным. Но лишь при создании идеальных условий работы, отсутствии трения и т.д. Понятно, что на практике этого достичь невозможно. Поэтому сегодня выпускается оборудование трех видов:

• одноступенчатые компрессоры;
• двухступенчатые компрессоры;
• многоступенчатые компрессоры.

Области использования каждого вида почти никогда не перекрывают друг друга. К примеру, там, где лучшим выбором для выполнения какой-либо задачи считается двухступенчатый агрегат, одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли будут в такой же степени эффективны и наоборот.

Одноступенчатые

Одноступенчатые компрессоры появились раньше, чем все остальные. Принцип их работы прост: сжатие газа происходит вследствие поступательно-возвратных движений поршня, работающего на энергии электродвигателя либо двигателя внутреннего сгорания. И хотя у таких устройств всего она ступень сжатия, применяются они достаточно широко благодаря своим преимуществам:

• компактности;
• простоте в управлении, ремонте и обслуживании;
• возможности комплектации двигателями небольшой мощности.

К недостаткам можно отнести:

• высокую вероятность самовозгорания при неправильном режиме эксплуатации;
• мощность сжатия не более 12 атм.;
• невозможность использования для обслуживания больших и мощных инструментов.

Кроме того, больше 1-2 часов в день таким приборам работать нежелательно.

Одноступенчатые компрессоры (как и двухступенчатые), речь о которых пойдет ниже, приобретают как для бытового, так и для коммерческого и производственного применения.

Источник

Как подобрать компрессор по степени сжатия?

Что такое степень сжатия?

Производительность компрессора напрямую зависит от степени сжатия рабочей среды: чем больше степень, тем меньше производительность у аппарата. Поэтому очень часто при выборе компрессора обращают внимание на эту характеристику. Рассчитывается степень сжатия (R) следующим образом:

Pd – абсолютное давление нагнетания

Ps – абсолютное давление на всасывании.

Степень сжатия — безразмерная величина, которая показы¬вает, во сколько раз повышается давление воздуха в компрессоре по сравнению с давлением воздуха на всасывании.

Рассмотрим на примере степень сжатия воздуха в одноступенчатом компрессоре. Аппарат на входе имеет давление 101 кПа. Поступающий атмосферный воздух следует сжать с давлением нагнетания до 1520 кПа (то есть от 1 до 16 атм). Таким образом, степень сжатия будет равна: 1520 / 101 = 16.

Чтобы увеличить производительность компрессора и не терять показатели по давлению используют многоступенчатое сжатие. Известно, что в процессе сжатия газа выделяется тепло. Чтобы сохранить стабильную температуру внутри аппарата, выделяемое тепло следует отводить. Для этого вокруг камер сжатия предусмотрены специальные отсеки с охлажденной водой.

В процессе сжатия воздуха при повышении давления до 4 атмосфер (405 кПа) и выше, становится все труднее полностью вывести выделяемое тепло. Поэтому для снижения температуры процесс сжатия разделяют на ступени.

Процесс разделения на ступени происходит следующим образом:

На начальном этапе сжатия (первая ступень) газ сжимается до 304-405 кПа (3-4 атмосфер), и поступает в специальную камеру для охлаждения до первоначальной температуры. На втором этапе газ отводится в другую камеру, где сжимается до следующего промежуточного давления (вторая ступень), затем газ поступает на охлаждение, и так далее. Такое многоступенчатое сжатие будет задействовано до тех пор, пока показатели давления не достигнут требуемой величины.

Если взять предыдущие значения по давлению (из примера расчета степени у одноступенчатого компрессора), то в двухступенчатом компрессоре в первой ступени давление достигнет величины 4 атм (405 кПа), а на второй ступени – уже 16 атмосфер (1620 кПа). Степень сжатия в данном случае в каждой камере будет равняться 4, а производительность компрессора увеличится.

Что нужно знать при выборе компрессора по степени сжатия?

Одноступенчатый компрессор имеет только одно значение степени сжатия (R). Тогда как у двухступенчатого аппарата таких значений уже будет три: R = общая степень сжатия компрессора, R1 = степень сжатия первой ступени, R2 = степень сжатия второй ступени.

Степень сжатия рабочей среды в каждой ступени компрессора будет составлять от 2,5 до 3,5. С увеличением количества ступеней сжатия, конструкция компрессора усложняется – ввиду добавления новых камер и трубопроводов. Свыше 5-6 ступеней сжатия увеличивается стоимость аппарата и затраты на его обслуживание.

При выборе компрессора по степени сжатия, можно ориентироваться на данные Таблицы 1:

Расчетное значение степени сжатия (R):	Количество ступеней
1-3	Одноступенчатый агрегат
3-5	Одноступенчатый компрессор (в некоторых исполнениях – двухступенчатый)
5-7	Двухступенчатый компрессор (редко – одноступенчатый)
7-10	Двухступенчатый
10-15	Двух- или трехступенчатый
15+	Трехступенчатый компрессор

При степени сжатия более 150 количество ступеней может достигнуть 6 и более. Однако в современных компрессорах с водяным охлаждением степени повышения давления выше 7 встречаются редко.

На рисунке ниже изображен процесс четырехступенчатого сжатия:

Преимущества одноступенчатых компрессоров

Одноступенчатый компрессорный аппарат представляет собой самый простой вид компрессора – с одной камерой, где происходит сжатие рабочей среды. Например, принцип работы одноступенчатого компрессора довольно прост: поршень, работающий от энергии двигателя внутреннего сгорания, возвратно-поступательными движениями сжимает газ с требуемым давлением. Несмотря на то, что ступень сжатия воздуха в нем одна, аппарат находит широкое применение во многих сферах. Его популярность обусловлена следующими факторами:

1. Компактные размеры и небольшой вес.
2. Для работы достаточно задействовать двигатель небольшой мощности.
3. Простое управление, обслуживание и ремонт.
4. Занимает мало места.

При этом, стоит помнить, что коэффициент сжатия одноступенчатого агрегата редко достигает 16 атмосфер. По этой причине их не используют в сложных пневматических сетях, или для производства больших объемов сжатого воздуха под высоким давлением.

Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности

Двухступенчатые компрессоры представляют собой универсальные аппараты для широкого спектра применения. Конструкция агрегата имеет уже две ступени сжатия, соответственно, нагрузка по сжатию равномерно распределяется на две камеры.

За счет экономии мощности, потраченной на сжатие воздуха, КПД компрессора увеличивается. Двухступенчатые компрессоры имеют небольшие размеры по сравнению с многоступенчатыми моделями. Срок эксплуатации у двухступенчатых компрессоров гораздо дольше, чем у одноступенчатых.

Многоступенчатые агрегаты: нюансы

Многоступенчатые компрессоры представляют собой мощные промышленные аппараты, которые используют в сложных и крупных пневмосетях для получения больших объемов сжатого воздуха. Особенности их эксплуатации заключаются в следующем:

• Многоступенчатые агрегаты производят сжатый воздух для крупных предприятий.
• По сравнению с одно- и двухступенчатыми моделями, многоступенчатый компрессор гарантирует бОльшую плавность распределения и перехода нагрузок на рабочие узлы и трубопровод.
• Готовый сжатый воздух на выходе имеет относительно низкую температуру, что увеличивает срок эксплуатации осушителей и фильтров.
• При правильном подборе компрессора и сопутствующих аппаратов риск возникновения поломок или самовозгорания – минимален.

Что выбрать?

При выборе компрессора, ресивера и другого оборудования неизменно встает вопрос о проведении расчетов технических параметров, гарантированно удовлетворяющих потребности технологического процесса. В частности, рассматривая и сопоставляя технические характеристики одноступенчатых, двухступенчатых и многоступенчатых компрессоров, можно на начальном этапе подбора оборудования понять, подходит ли аппарат для конкретного производства или нет.

Например, для пищевых предприятий или медицинских целей, предпочтительнее использовать безмасляные компрессоры низкого давления, которые выдают сухой чистый сжатый воздух, соответствующего Класса чистоты по ГОСТ. Тогда как для работы промышленного пневматического инструмента (шлифовальные машины, гайковерты, дрели) потребуется двухступенчатый компрессор среднего давления от 6-7 бар с расходом воздуха 180-450 л/мин. Но такие показатели являются усредненными данными.

Источник