Сжатый воздух является хорошей заменой электричества и горючего для бесперебойной работы оборудования и инструмента. Винтовой или поршневой компрессор для производства применяют для его непрерывной выработки.
Ключевое отличие между винтовым и поршневым компрессором - в принципе работы и основных эксплуатационных характеристиках.
В поршневом компрессоре сжатие воздуха осуществляется в цилиндре вследствие возвратно-поступательного движения поршня. В винтовом компрессоре вращаются два винта в противоположных направлениях, воздух попадает между ними, и происходит сжатие.
Пневмооборудование – это тип оборудования, особенность которого работать за счет силы действия сжатого воздуха. Воздух под высоким давлением приводит в рабочий режим элементы и рабочие узлы устройства. Применяется в управлении инструментами и механизмами, осуществления технологических операций, передачи движения, управлении производственными процессами. Компрессоры также являются элементами пневмооборудования, они сжимают воздух для дальнейшей работы системы.
Компрессорная установка может подойти для гаража, как ее выбрать – зависит от того, как именно она будет использоваться, как часто и по другим факторам.
Поршневые компрессоры – популярный вариант для использования в гараже. Они подходят, когда пневмоинструменты используются время от времени для несложных небольших работ, например, подкачки шин.
Винтовые компрессоры дороже, они более тихие, служат гораздо дольше, но они и более производительные. Чаще используются в специализированных центрах, повышенных нагрузках.
Основные параметры выбора
- Давление (бар). На многие задачи нужно 6-8 бар, но можно выбрать вариант чуть с запасом – до 10 бар. Необходимо, чтобы давление на выходе соответствовало требованиям пневмооборудования.
- Производительность (л/мин). Этот параметр показывает, какой объем сжатого воздуха компрессор может предоставить в единицу времени. Модели с производительностью 200-300 л/мин универсальны для гаража. Для работы с гайковертом подойдет 250-300л/мин.
- Тип привода. Бывает прямой (коаксиальный) и ременный. Прямой привод небольшой и относительно дешевый, но может нагреваться, поэтому его часто нужно давать время для отдыха. Ременный более стабильный и долговечный, работает тише и быстрее охлаждается.
- Объем ресивера. От него зависит стабильность работы. Для производства лучше выбрать от 100 л и более, для гаража отлично подойдет 50 л.
- Масляный и безмасляный. Масляные компрессоры лучше дают хорошую смазку деталям, обязательно постоянно следить за уровнем масла и своевременно делать замену. Безмасляные более шумные и быстрее выходят из строя, однако не нуждаются в смазке.
Выбор компрессора зависит от того, в каком режиме будет эксплуатироваться компрессор.
Винтовой компрессор бесперебойно работает круглые сутки, направляя сжатый воздух, а поршневой компрессор делает остановки из-за особенностей его конструкции. Поэтому стоит выбирать винтовой компрессор для целей, где сжатый воздух должен поступать постоянно.
Устройство и принцип работы компрессоров
Конструкция компрессора – это элементы разной функциональности, их комбинация зависит от типа устройства. Универсальные компоненты для всех видов компрессоров: приводной двигатель, система передачи вращения, ресивер, система клапанов, система охлаждения, система фильтрации, система управления, предохранительные устройства, корпус и рама, соединительные элементы.
Рассмотрим несколько ключевых из них.
Рабочий блок с винтами, спиральными элементами и поршнями. Он определяет принцип работы оборудования, его рабочий ресурс и эффективность. Сжимает воздух до нужных параметров давления.
Цилиндр. Это рабочая камера, где сжимается воздух или газ, важный элемент конструкции, также влияет на эффективность и общий ресурс.
Винтовой блок — важный элемент винтового компрессора, там производится сжатие воздуха из-за вращательного движения двух роторов.
Картер, представляющий из себя крепкий корпус, защищает внутренние детали, смазывает механизмы, служит для герметизации и опоры, может содержать систему охлаждения.
Клапанная группа – это система клапанов для корректной работы оборудования, управляет потоком газа и обеспечивает стабильную работу компрессора. Большую роль играет в сжатии воздуха и как долго и эффективно прослужит оборудование.
Всасывание в компрессоре – это первый этап работы, газ или воздух поступает в камеру сжатия. Функция необходима для дальнейшего увеличения давления газа до желаемых параметров.
Принцип работы.
Если сравнивать все компрессоры, то вне зависимости от особенности конструкции у всех один принцип работы: воздух попадает в рабочую камеру, сжимается и попадает под давлением в ресивер или в другое оборудование-потребитель (конвейер, пневмоинструмент и т. д.)
Как работает поршневой компрессор
Устройство сжимает и передает под давлением воздух или масла, хладагент и другие жидкости.
Основные элементы: поршень, цилиндр, нагнетательный и всасывающий клапан, рабочий цилиндр. Поршень совершает возвратно-поступательные движения и создает таким образом нужное давление среды. Его приводят в действие кривошипно-шатунный механизм вместе в коленчатым валом. Такие компрессоры могут вмещать один или несколько цилиндров, которые расположены вертикально, горизонтально, V- и W-образно.
В оборудовании такого типа, как правило, предусмотрено автоматическое регулирование производительности с целью обеспечить постоянный уровень давления в трубопроводе. Самый простой способ регулировки — это реле давления, которое включает и выключает компрессор по достижении заданных значений давления.
Особенности конструкции винтовых моделей
Масляный впрыск.
В винтовых компрессорах с масляным впрыском масло поступает именно в камеру сжатия, где перемешивается с воздухом. Процесс проходит в несколько этапов: всасывание воздуха, попадание масла, смесь сжимается, масло отделяется, охлаждение и рециркуляция.
Сепаратор (маслоотделитель) — необходим для разделения сжатого воздуха и масла.
Непрерывное сжатие. Этот принцип и отсутствие пульсации потока — ключевое отличие винтовых и поршневых компрессоров. Сжатие идет плавно, без резких движений и пауз. Это обусловлено специфической геометрией роторов и их упорядоченным вращением. Винтовые компрессоры являются машинами позитивного (объемного) вытеснения.
Сравнение технических характеристик
Уровень шума. Поршневые компрессоры более шумные, чем винтовые. Шум, вызываемый поршневым компрессором, можно сравнить со звуком мощного перфоратора, грохотом отбойного молотка или подъезжающего поезда.
Винтовые компрессоры работают намного тише, например, звук у гаражных можно сравнить с шумом от стиральной машины.
Вибрация. Винтовые компрессоры дают малую вибрацию, могут работать на ровной бетонной площадке без специального фундамента. Поршневые компрессоры работают с сильной вибрацией. Их часто нужно устанавливать на виброопоры либо им нужен фундамент.
КПД винтового и поршневого компрессора. У винтового компрессора этот показатель 90-95%, если условия очень хорошие, то он близок к 100%. У поршневого КПД гораздо ниже, 70-85%.
Рабочее давление. Обычный диапазон рабочего давления винтовых одноступенчатых около 13 бар (до 1,3 МПа), двухступенчатых примерно 25 бар (до 2,5 МПа). Поршневые компрессоры имеют более высокий типичный диапазон рабочего давления -400 бар (40 МПа) и более в многоступенчатых моделях.
Моторесурс. Для поршневого компрессора 10000-20000 моточасов или 3 года и более, до 5 лет при обычной эксплуатации. Для винтового компрессора этот показатель составляет 40 000–60 000 моточасов (10–15 лет стабильной работы).
Экономика работы: потребление энергии и стоимость владения
Инвертор — это электронная плата (модуль), переводит переменный ток в постоянный и обратно. Он применяется и в винтовых, и в поршневых компрессорах. Установка инвертора позволяет ощутимо экономить электроэнергию и средства.
Винтовые компрессоры часто более энергоэффективны, их КПД — 90–95%, они имеют плавное регулирование производительности, стабильное энергопотребление при различных нагрузках. Если установлен частотный преобразователь (VSD), то экономия может быть до 30 % из-за подстройки мощности под расход воздуха.
Поршневые компрессоры имеют КПД ниже — 65–75%, работают по схеме- включение/выключение, что приводит к максимально высоким значениям потребления энергии на старте, имеют большие потери из-за взаимодействия сальников и поршневых колец, утечек газа.
Надежность, обслуживание и ремонт
Расходы на эксплуатацию винтового и поршневого компрессора сильно различаются, что отражается на экономике использования в зависимости от поставленных задач. Винтовой компрессор гораздо более дорого содержать из-за сложности конструкции, затрат на электроэнергию, редкого, но дорогого ремонта. Однако он прослужит в несколько раз дольше поршневого компрессора.
У поршневого компрессора частые мелкие ремонты, каждые 8000–20 000 часов необходим капитальный ремонт и замена подшипников, уплотнений и поршней.
Поршневой компрессор требует первой замены масла после обкатки (около 50–100 часов), далее — каждые 250–500 часов; каждые 300 часов — проверка ремней и креплений, каждые 600 часов — замена воздушного фильтра.
Винтовой компрессор нужно обслуживать реже — замена масла и масляных фильтров каждые 2000–4000 часов.
Сферы применения оборудования
Автосервис. Оба типа компрессоров применяют в автосервисах, выбор зависит от масштабов, задач и бюджета.
В СТО и в целом в гаражном использовании широко применяются поршневые компрессоры. Они компактны, мобильны, их конструкция простая и их легко обслуживать, рассчитаны на короткие циклическое нагрузки.
В профессиональной покрасочной камере лучше использовать винтовой безмасляный компрессор.
На крупных промышленных предприятиях применяются винтовые компрессоры, например, в металлургии, химической промышленности, машиностроении, пищевой отрасли (безмасляные модели), текстильном производстве.
Вопрос-ответ
Можно ли использовать поршневой компрессор без остановки?
Непрерывная работа компрессора зависит от многих факторов, некоторые компрессоры могут работать долгое время, если соблюдены определенные условия. Поршневой компрессор имеет конструктивные особенности, не предполагающие продолжительную эксплуатацию, также есть риск перегрева.
Почему винтовой компрессор тише?
У винтовых компрессоров особая конструкция, принцип работы. Также они имеют и шумоизоляцию и бесперебойный режим работы. Особенности конструкции: больше неподвижных деталей, медленный и непрерывный процесс сжатия, роторы не соприкасаются между собой, поэтому оборудование работает тише.
Какой компрессор дает более чистый воздух?
Более чистый воздух дает безмасляный компрессор, так как в нем масло и сжатый воздух не соприкасаются.
Зачем нужен винтовой компрессор с частотным приводом?
Винтовой компрессор с частотным приводом (VSD — частотно-регулируемый привод) — это устройство, которое в режиме реального времени автоматически настраивает скорость вращения двигателя в зависимости от потребности в сжатом воздухе. Это снижает эксплуатационные расходы, улучшает работу компрессора и энергоэффективность.
Что дешевле в ремонте?
Сравнение винтовых и поршневых компрессоров показывает, что поршневые дешевле. Их конструкция более проста, запчасти легко доступны, меньше сложных узлов, которые надо обслуживать.
