Какие двигатели стоят на компрессорах

28

Какие двигатели стоят на компрессорах

Компрессоры широко применяются в быту и промышленности для сжатия воздуха и других газов с целью обеспечения работы пневматического инструмента и иного оборудования. Роль привода компрессорной установки чаще всего выполняет электродвигатель. При проектировании важно правильно подобрать двигатель по ряду критериев. Ниже мы расскажем, как это сделать.

Синхронный или асинхронный?

Как показывает опыт, для использования в составе компрессорных установок наилучшим образом подходят синхронные электродвигатели. Этому есть несколько причин:

• при одинаковых габаритных размерах синхронные двигатели мощнее асинхронных;
• при увеличении нагрузки на вал обороты синхронного привода не падают, что позволяет поддерживать высокую производительность компрессора;
• КПД синхронных электродвигателей на несколько процентов выше, чем асинхронных, что объясняется использованием постоянных магнитов и наличием увеличенного воздушного зазора;
• возможность работы с коэффициентом мощности вплоть до cosφ=1;
• при аварийном падении напряжения двигатель сохраняет высокую перегрузочную способность и продолжает надежно работать;
• при эксплуатации в режиме перевозбуждения синхронные электродвигатели отдают в электросеть реактивную мощность, что сводит к минимуму потери и падения напряжения в ней.

Однако, несмотря на все эти достоинства, синхронные двигатели применяются сравнительно редко, поскольку имеют целый ряд существенных недостатков:

• сложная конструкция, снижающая надежность;
• сложная схема запуска, увеличивающая стоимость компрессора и затраты на его обслуживание;
• сложная система управления оборотами, не позволяющая в полной мере применять плавный пуск и регулировку давления компрессора путем изменения скорости;
• сравнительно высокая стоимость.

Перечисленные недостатки синхронных агрегаты перевешивают их преимущества, поэтому в компрессорах используются надежные, дешевые асинхронные двигатели. О них и пойдет речь ниже.

Характеристики электросети

При выборе двигателя необходимо принимать во внимание особенности электросети, в которую он будет включаться. В одних случаях потребуются однофазные модели, рассчитанные на переменный ток напряжением 220 В, в других — трехфазные электродвигатели, работающие от сети 380 В. В настоящее время большинство промышленных компрессоров имеют питание 380 В.

Режим работы

Чаще всего компрессоры работают в продолжительном режиме работы (S1 по ГОСТ). С учётом этого оптимальным выбором становятся нереверсивные электродвигатели, рассчитанные на редкие запуски. Двигатели с режимом работы S1 способны работать продолжительное время без остановки при должном охлаждении.

Пусковой статический момент

Еще один важный фактор, который нужно учитывать — особенности запуска компрессора. Его пусковой статический момент может значительно превышать номинальный, поэтому необходимо располагать точными данными и подбирать электродвигатель, способный привести компрессор в действие с учетом пускового момента.

Указанное обстоятельство имеет значение не только при комплектации компрессора новым двигателем, но и при замене вышедшего из строя привода, особенно при установке однофазной модели вместо трёхфазной. Первая имеет приблизительно в три раза меньший пусковой момент. Таким образом, есть вероятность, что компрессор, который успешно функционировал с трёхфазным двигателем, с однофазным не запустится.

Скорость и охлаждение

Регулировка скорости двигателя в компрессоре имеет смысл в двух случаях:

• Плавный пуск. Обычно реализуется схемой «звезда-треугольник».
• Плавный пуск и изменение скорости при работе с целью регулировки и поддержания заданного давления на выходе компрессора. Реализуется применением преобразователя частоты.

Несмотря на то, что в компрессорах электродвигатель работает со скоростью не менее 50% от номинала, при понижении оборотов двигателя с крыльчаткой существенно ухудшается воздушное охлаждение. Поэтому в случае с регулировкой скорости необходимо выбирать агрегат с принудительным охлаждением, в котором есть встроенный вентилятор с отдельным питанием.

Геометрические параметры

Подбирайте двигатель так, чтобы его габариты, диаметр вала и другие геометрические параметры соответствовали тем, которые имеет компрессорная установка. Тогда механические соединения двигателя и компрессора не будут представлять особых сложностей.

Выбор мощности

Как было сказано выше, компрессор — устройство с постоянной нагрузкой и продолжительным режимом работы. Как и для прочих машин с аналогичными характеристиками, требуемая мощность электродвигателя для компрессора определяется по мощности на валу.

Если двигатель будет соединяться с компрессором ременной или шестерёнчатой передачей, необходимо закладывать в расчёты КПД последней. Для этого используется следующая формула:

P = kЗ x (Q x A x 10-3) / (ηК х ηП)

где:
P — требуемая мощность электродвигателя в кВт;
kЗ — коэффициент запаса, варьирующийся, как правило, от 1,05 до 1,15. Он необходим, чтобы включить в расчёты факторы, не поддающиеся вычислениям;
Q — подача (производительность) компрессора, выраженная в м3/с;
А — работа адиабатического и изотермического сжатия атмосферного воздуха объёмом 1 м 3 до требуемого давления;
ηК — индикаторный КПД компрессора. В этом значении отражается потеря мощности, возникающая при реальном сжатии воздуха. Как правило, оно варьируется от 0,6 до 0,8;
ηП — КПД передачи, соединяющей электродвигатель и компрессор. Как правило, его значение варьируется от 0,9 до 0,95.

Запас мощности

В некоторых случаях компрессор работает с производительностью, превышающей расчётную. Это, как правило, бывает связано с особенностями градации моделей и ограниченной возможностью выбора. Если предполагается эксплуатация устройства в таких условиях, его нужно комплектовать электродвигателем повышенной мощности. Это увеличит ресурс двигателя и создаст запас по мощности для компрессора.

Устройство компрессора холодильника

Работа бытового и промышленного холодильного оборудования напрямую зависит от циркуляции хладагента, отвечает за этот процесс компрессорная установка. По сути, это самый важный элемент конструкции, без которого домашний холодильник заинтересует только приемщиков вторсырья. Чтобы произвести ремонт этого устройства или произвести замену, важно понимать принцип его работы. В данной публикации мы расскажем о внутреннем устройстве различных компрессоров бытовых холодильников и их особенностях.

Кратко о типах оборудования

По принципу работы данное оборудование можно разделить на четыре вида:

• Пароэжекторное, в качестве хладагента выступает, как правило, вода. Применяется в различных промышленных техпроцессах.
• Абсорбционное, для работы использует не электрическую, а тепловую энергию.
• Термоэлектрическое, на элементах Пельтье, широкое применение остается под вопросом ввиду низкого КПД (подробную информацию об этих устройствах можно найти на нашем сайте).
• Компрессорное.

Именно последний вид оборудования широко используется в бытовых и промышленных агрегатах.

Компрессор для холодильника: принцип работы

Чтобы понять назначения данного аппарата, следует рассмотреть схему работы оборудования. Упрощенный вариант, где указаны только основные элементы конструкции, приведен ниже.

Рис. 1. Принцип работы холодильной установки

Обозначения:

• А – Испарительный радиатор, как правило, изготовлен из медных трубок и расположен внутри камеры.
• B – Компрессорный аппарат.
• С – Конденсатор, представляет собой радиаторную сборку, расположенную на тыльной стороне установки.
• D – Капиллярная трубка, служит для выравнивания давления.

Теперь рассмотрим, алгоритм работы системы:

1. При помощи компрессора (В на рис. 1), пары хладагента (как правило, это фреон) нагнетаются в радиатор конденсатора (С). Под давлением происходит их конденсация, то есть фреон меняет свое агрегатное состояние, переходя из пара в жидкость. Выделяемое при этом тепло радиаторная решетка рассеивает в окружающий воздух. Если обратили внимание, тыльная часть работающей установки ощутимо горячая.
2. Покинув конденсатор, жидкий хладагент поступает в выравниватель давления (капиллярная трубка D). По мере продвижения через данный узел давление фреона снижается.
3. Жидкий хладагент, теперь уже под низким давлением, поступает в испарительный радиатор (А), под воздействием тепла которого, он опять меняет агрегатное состояние. То есть становиться паром. В процессе этого происходит охлаждение испарительного радиатора, что в свою очередь привод к понижению температуры в камере.

Далее идет повторение цикла, до установления в камере необходимой температуры, после чего датчик подает сигнал на реле для отключения электроустановки. Как только происходит повышение температуры выше определенного порога, аппарат включается и установка работает по описанному циклу.

Исходя из вышеописанного, можно заключить, что данное устройство представляет собой насос, обеспечивающий циркуляцию хладагента в системе охлаждения.

Классификация компрессоров в холодильном оборудовании

Несмотря на общий принцип работы, конструкция механизмов может существенно отличатся. Классификация производится по принципу действия на три подтипа:

1. Динамический. В таких устройствах циркуляция хладагента производится под воздействием вентилятора. В зависимости от конструкции последнего их принято разделять на осевые и центробежные. Первые устанавливаются внутрь системы, и в процессе работы нагнетают давление. Их принцип работы такой же, как у обычного вентилятора. Осевой компрессор

У вторых более высокий КПД за счет роста кинетической энергии, под воздействием центробежной силы.

Центробежный компрессор в разрезе

Основной недостаток таких систем – деформация лопастей вследствие эффекта кручения, возникающего под воздействием крутящего момента. Динамические установки не применяются в бытовом оборудовании, поэтому для нас они не представляет интереса.

1. Объемный. В таких устройствах эффект сжатия производится при помощи механического приспособления, приводящегося в действие двигателем (электромотором). Эффективность данного типа оборудования значительно выше, чем у винтовых агрегатов. Широко применялся до появления недорогих роторных аппаратов.
2. Роторный. Этот подвид отличается долговечностью и надежностью, в современных бытовых агрегатах устанавливается именно такая конструкция.

Учитывая, что в бытовых устройствах используются два последних подвида, имеет смысл рассмотреть их устройство более подробно.

Устройство поршневого компрессора холодильника

Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.

Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом

При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора (А на рис. 1) и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.

Конструкция поршневого компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Нижняя часть металлического кожуха.
2. Крепление статора электромотора.
3. Статор двигателя.
4. Корпус внутреннего электромотора.
5. Крепеж цилиндра.
6. Крышка цилиндра.
7. Плита крепления клапана.
8. Корпус цилиндра.
9. Поршневой элемент.
10. Вал с кривошипной шейкой.
11. Кулиса.
12. Ползунок кулисного механизма.
13. Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
14. Верхняя часть герметичного кожуха.
15. Вал.
16. Крепление подвески.
17. Пружина.
18. Кронштейн подвески.
19. Подшипники, установленные на вал.
20. Якорь электродвигателя.

В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:

1. Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
2. Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).

В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.

Обратим внимание, что поршневые аппараты не подлежат ремонту в бытовых условиях, поскольку их разборка приводит к потере герметичности. Теоретически ее можно восстановить, но для этого необходимо специализированное оборудование. Поэтому при выходе аппаратов из строя, как правило, производится их замена.

Устройство роторных механизмов

Если быть точным, то такие устройства необходимо называть двухроторными, поскольку необходимое давление создается благодаря двум роторам со встречным вращением.

Внешний вид двухшнекового (ротационного) компрессора

Внутри компрессора фреон, попадая в сжимающийся «карман» выталкивается в отверстие небольшого диаметра, чем создается необходимое давление. Несмотря на относительно небольшую скорость вращения роторов, создается необходимый коэффициент сжатия. Отличительные особенности: небольшая мощность, низкий уровень шума. Основные элементы конструкции механизма представлены ниже.

Конструкция линейного роторного компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Отводной патрубок.
2. Отделитель масла.
3. Герметичный кожух.
4. Фиксируемый на кожухе статор.
5. Обозначение внутреннего диаметра кожуха.
6. Обозначение диаметра якоря.
7. Якорь.
8. Вал.
9. Втулка.
10. Лопасти.
11. Подшипник на валу якоря.
12. Крышка статора.
13. Вводная трубка с клапаном.
14. Камера-аккумулятор.

Устройство инверторного компрессора холодильника

По сути, это не отдельный вид, а особенность работы. Как уже рассматривалось выше, мотор установки отключается при достижении пороговой температуры. Когда она поднимается выше установленного предела, производится подключение двигателя на полной мощности. Такой режим запуска приводит к снижению ресурса электромеханизма.

Возможность избавиться от такого недостатка появилась с внедрением инверторных установок. В таких системах двигатель постоянно находится во включенном состоянии, но при достижении нужной температуры снижается его скорость вращения. В результате хладагент продолжает циркулировать в системе, но значительно медленней. Этого вполне достаточно для поддержки температуры на заданном уровне. При таком режиме работы продлевается срок службы и меньше потребляется электроэнергии. Что касается остальных характеристик, то они остаются неизменными.

Механический компрессор на двигатель автомобиля: плюсы и минусы

После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.

Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.

Компрессор на атмосферный двигатель

Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.

С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.

Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя

Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.

Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.

Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы

Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.

При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.

За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.

Виды механических компрессоров

Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:

• роторный компрессор,
• двухвинтовой нагнетатель;
• центробежный компрессор;

Основные отличия заключаются в том, как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.

• Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
• Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.

Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.

• Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.

Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.

Преимущества и недостатки компрессора на двигатель

Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.

При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты, центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.

• Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является фактическим увеличением мощности на 25-30%.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен турбонаддув. Из этой статьи вы узнаете об устройстве турбины и принципах работы данного решения, а также какую мощность обеспечивает турбина на двигателе.

Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.

В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.

Подведем итоги

Как видно, механические нагнетатели являются одним из доступных и экономически обоснованных способов увеличения мощности атмосферного мотора. Как правило, данное решение остается востребованным в различных видах автоспорта, при создании уникальных проектов, во время постройки эксклюзивных спортивных авто и т.д.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какой ресурс имеет турбина на примере дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о сроке службы турбонагнетателя, а также какие факторы влияют на ресурс данного агрегата.

Производители компрессоров часто предлагают готовые «киты» под ключ, что позволяет быстро установить компрессор на конкретную модель автомобиля с минимальными доработками. Для любителей тюнинга и форсирования двигателя такое решение во многих случаях более оправдано по сравнению с установкой турбонаддува на атмосферный мотор.

Например, успешно реализованная связка компрессор + турбина вполне способна заставить двигатель работать таким образом, когда компрессор обеспечивает нужную тягу «на низах», убирая турболаг (турбояму), затем после раскручивания двигателя подключается турбина. Практической реализацией такой схемы является двигатель Volkswagen 1.4 TSI.

Выбор механического нагнетателя или турбокомпрессора. Конструкция, основные преимущества и недостатки решений, установка на атмосферный тюнинговый мотор.

Какие основные преимущества и недостатки имеет турбированный бензиновый двигатель. Плюсы и минусы бензинового турбомотора, эксплуатация, рекомендации.

Устройство турбокомпрессора, главные элементы конструкции, выбор турбины. Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом.

От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

Самостоятельная проверка турбокомпрессора дизельного двигателя. Проверка нагнетателя без снятия. Наличие масла в корпусе турбины, люфт вала, крыльчатка.

Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.

Выбираем компрессор для гаража/автосервиса

Статья скаченная из интернета, которая опубликована на многих порталах и потому автор уже не известен, но надеюсь вам такая информация пригодится.

Представить гараж или автосервис без использования сжатого воздуха, наверное, невозможно. Это и понятно. Весь пневмоиструмент почти в два раза превосходит своих электрических собратьев по удельной мощности, он легче и гораздо безопаснее. Возможностей же у него не меньше: дрели, гайковерты, ножницы, зубила, молотки… А такие работы как подготовка и покраска автомобилей без сжатого воздуха вообще не мыслимы. Как же правильно выбрать источник сжатого воздуха — компрессор? Ведь изделие это дорогостоящее, приобретающееся на длительный срок. И будет особенно обидно, если его выбор оказался неправильным. Сегодня вы узнаете:
1 С чего начать
2 Гаражный компрессор. Поршневой или винтовой?
2.1 Поршневой
2.2 Винтовой
3 Выбираем поршневой компрессор
3.1 Давление
3.2 Режим работы поршневого компрессора
3.3 Коэффициент внутрисменного использования
3.4 Миф о ресивере
3.5 Производительность компрессора: на входе или на выходе?
4 Считаем
4.1 Шаг 1. Расчет воздухопотребления
4.1.1 Пример расчета
4.2 Шаг 2. Расчет теоретической производительности компрессора
(на входе)
4.2.1 Пример расчета
4.3 Шаг 3. Определение объема ресивера
4.3.1 Пример расчета
4.4 Если у вас уже есть компрессор, но он не удовлетворяет вашим
потребностям
С ЧЕГО НАЧАТЬ
Из чего нужно исходить, делая выбор компрессора? Выскажем не очень оригинальную, но справедливую мысль: исходить нужно из потребностей. Причем, касается это не только компрессора, но и любого другого оборудования. Ведь наверняка вам знакомы ситуации, когда покупают инструмент или оборудование, которое не справляется с решением поставленных задач, либо, наоборот, берут чересчур «хорошее» оборудование, необходимости в котором нет и в ближайшие годы не будет. Поэтому начните с постановки задачи: для каких целей вам нужен компрессор сейчас, для каких работ он может понадобиться в дальнейшем. Отправной точкой при выборе компрессора является требование производителей пневмоинструмента по минимально допустимым величинам параметров потребления сжатого воздуха. Поэтому перед тем, как посетить магазин компрессорного оборудования, начинаем вспоминать арифметику, и по возможности более точно подсчитаем количество потребителей сжатого воздуха и определим их рабочие параметры — номинальный расход воздуха и давление. Данные эти, как правило, указываются в документации к тому или иному пневмоинструменту. Если по каким-либо причинам вы не владеете этой информацией, можете выяснить характеристики подобных устройств у своих коллег по цеху или любого продавца пневмооборудования. Если и допустите небольшую погрешность, ничего страшного — как правило, она не будет роковой. Также можете воспользоваться ориентировочными значениями, которые приведены в таблице (ближе к концу статьи). Понятно, что пневмоинструмент используется в работе не постоянно, а время от времени, поэтому подсчитав количество пневмоинструментов и просто сложив значения расходов, мы допустим довольно грубую ошибку. Правильнее было бы ориентироваться на некоторое усредненное значение потребности в сжатом воздухе. Рассчитывать ее мы сегодня научимся, в этом нам помогут специальные коэффициенты. Но если формулы и расчеты — это не для вас, попробуйте хотя бы просто предположить, возможна ли одновременная работа нескольких инструментов и каких, какими будут продолжительность и периодичность между их включением. Если у вас нет желания глубоко погружаться в проблему выбора компрессора, в принципе, этих знаний для вас должно быть достаточно. Можете смело отправляться в хороший магазин компрессорной техники, где опытные менеджеры, на основании полученных вами данных, помогут подобрать оптимальную покупку. Если же вы любознательны и хотите подойти к вопросу приобретения компрессора более осознанно, — приглашаем вас продолжить чтение.
ГАРАЖНЫЙ КОМПРЕССОР. ПОРШНЕВОЙ ИЛИ ВИНТОВОЙ?
Существуют множество различных типов компрессоров, но наибольшее распространение в быту и промышленности получили только два их вида: поршневой; винтовой. Вкратце о каждом из них. ПОРШНЕВОЙ
По своему устройству и принципу работы поршневой компрессор достаточно несложен. Вспомним велосипедный насос: воздух всасывается в цилиндр и сжимается за счет перемещения поршня.

Поршневой компрессор, конечно, более сложен, но в целом принцип его работы тот же. Принцип работы поршневого компрессора: воздух через впускной клапан засасывается в цилиндр, сжимается и через выпускной клапан вытесняется в магистраль.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой агрегат, включающий: поршневую головку, электродвигатель, ресивер, устройство автоматического регулирования давления (так называемое реле давления или прессостат). Главной особенностью поршневых компрессоров является их режим работы — повторно-кратковременный. Это значит, что компрессор не может «молотить» постоянно, время от времени ему нужна остановка для охлаждения, на время которой пневмомагистраль подпитывается только ресивером. Энергетически такая периодическая работа оказывается не очень выгодной, тем более что она приводит к скачкам давления на выходе компрессора. Но эти недостатки чаще всего «прощаются» поршневым компрессорам, поскольку они компенсируются многими достоинствами, среди которых — их невысокая стоимость, простота конструкции, неприхотливость в техническом обслуживании и ремонте. На сегодняшний день, если речь идет об относительно небольшой производительности и непостоянном воздухопотреблении, а также эксплуатации в тяжелых климатических и производственных условиях, поршневые компрессоры гораздо предпочтительнее других технологий сжатия. В таких случаях они служат дольше и дешевле обходятся в эксплуатации. Ведь не нужно забывать, что выбор компрессора определяется не только первоначальными затратами при покупке, но и стоимостью его обслуживания в течение всего срока службы. Конечно, современные поршневые компрессоры сильно отличаются от тех старичков, которые еще из советских времен остались на некоторых предприятиях. Отличаются всем: и энергопотреблением, и техническими характеристиками, и особенностями конструкции. Например, производитель немецких компрессоров BOGE утверждает, что их промышленные поршневые компрессоры одинаково хорошо работают как в повторно-кратковременном режиме, так и при полной постоянной нагрузке. Но, как бы там ни было, для длительной непрерывной эксплуатации все же более выгодны (и потому более популярны) компрессоры иного типа — винтовые. В этом случае уже именно они становятся более экономичными и эффективными.
ВИНТОВОЙ
Винтовой компрессор — более современное и совершенное оборудование. Принцип работы этих компрессоров больше всего напоминает принцип мясорубки.

Два винта (вращающихся с одинаковой частотой и в одном направлении) сжимают между собой воздух и вытесняют его в линию нагнетания. Сжатие воздуха в винтовом компрессоре осуществляется с помощью двух винтов, вращающихся совместно В отличие от поршневого компрессора, в котором фаза сжатия периодически чередуется с фазой впуска, сжатие воздуха в винтовом компрессоре происходит непрерывно.

Поэтому винтовой компрессор может работать без перерывов уже гораздо дольше (практически круглосуточно). При этом подача воздуха у него равномерная, а не импульсная, как у поршневых. Винтовой компрессор равной производительности компактнее поршневого, на 10-12 дБ меньше шумит. Качество воздуха на выходе — выше, расходы на обслуживание — ниже. По надежности винтовой и поршневой компрессор — небо и земля. Износ винтовой пары по сравнению с износом кривошипно-шатунного механизма в десятки раз меньше, поэтому и энергозатзатраты на выработку сжатого воздуха винтовым компрессором значительно ниже, а ресурс выше. Ресурс «сердца» винтового компрессора — винтовой пары по неофициальным данным составляет 7-8 лет и на много больше, я встречал компрессора которые работают и по 20 лет.
Конструктивно винтовой компрессор сложнее поршневого. Он имеет циркуляционную систему смазки и охлаждения, снабжен автоматической системой управления, некоторые модели оборудованы встроенным осушителем рефрижераторного типа и комплектом микрофильтров. Такие модели еще называют компрессорная станция «все в одном».

Компрессорная станция «все в одном» — удовольствие не из дешевых Обладая таким набором преимуществ, винтовые компрессоры уже давно победили бы в соревновании с поршневыми, если бы не одно но — цена. Да, за такое удовольствие нужно платить. Винтовой компрессор равной производительности дороже поршневого в 3-4, а то и в 5-6 раз. Конечно, кого-то это не пугает. Если финансовые возможности вашего предприятия позволяют — берите винтовой компрессор. Для больших производств с разветвленной пневмосистемой, постоянным воздухопотреблением и многосменным режимом работы, такой компрессор — вне конкуренции. А вот для гаражного применения все преимущества винтового компрессора могут оказаться явно избыточными. По условиям эксплуатации здесь вполне подойдут грамотно подобранные поршневые компрессоры. При своевременном и правильном техническом обслуживании такого компрессора хватит на многие годы. Учитывая вышеизложенное, дальше мы более подробно остановимся на вопросе выбора поршневых компрессоров, как более актуальных для небольших автосервисов и профессионалов-одиночек, работающих в гаражах. А особенности выбора винтового компрессорного оборудования обсудим в следующий раз, поскольку такие компрессора работают, только, от сети 380 V, а значит для обычного гаража не подойдут.
ВЫБИРАЕМ ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
Основными параметрами, которыми необходимо руководствоваться в первую очередь, являются: максимальное рабочее давление компрессора (Pmax); производительность (Q). От них и будем плясать. ДАВЛЕНИЕ
Взглянув в любой каталог компрессорного оборудования, мы увидим компрессоры, развивающие разное максимальное давление: 6, 8, 10, 12 и даже 16 бар. Какой лучше выбрать? Здесь все просто. Главное правило — давление, развиваемое компрессором, должно превышать необходимое рабочее давление пневмоинструмента. Напомним, что номинальное рабочее давление окрасочных пистолетов — 3-4 бар. Практически весь остальной автосервисный пневмоинструмент работает при давлении 6 — 6,5 бар. То есть, для обеспечения сжатым воздухом, скажем, краскопульта (3 бар) и шлифмашинки (6 бар), нам потребуется компрессор, развивающий давление больше 6 бар. Насколько больше? Для ответа на этот вопрос давайте вспомним, как вообще работает компрессор: после включения и нагнетания воздуха до максимального рабочего давления (Pmax) он отключается, а его повторное включение происходит после того, как давление упадет до давления включения (Pmin). Реле давления (прессостат) на всех компрессорах настроено так, что обеспечивает поддержание давления в ресивере с допуском -2 бар от максимального значения.

Проще говоря, чтобы гарантированно получить на выходе 6 бар, нам необходимо установить компрессор с максимальным давлением 8 бар. Увеличить давление выше значения, указанного в характеристиках компрессора конечно же, не удастся. Заводские регулировки прессостата можно изменить только в сторону уменьшения минимального давления. Иными словами, компрессор с Pmax = 10 бар и Pmin = 8 бар можно перенастроить, например, на Pmax = 9 бар и Pmin = 7,5 бар. Но увлекаться такими настройками не стоит, поскольку прессостаты — устройства не очень надежные. Так что заводские регулировки прессостата лучше не трогать, а для понижения давления устанавливать регуляторы давления непосредственно перед потребителями. Определяя максимальное давление, развиваемое компрессором, нужно также учитывать, что на пути сжатого воздуха от компрессора до потребителя происходит падение давления в линии. И чем длинее пневмомагистраль, чем больше в ее проектировании и монтаже ошибок (использование водопроводных кранов, труб слишком малого диаметра и т. д.), тем падение давления будет больше. Иногда оно может достигать такой величины, что пневмооборудование уже не может нормально работать. Во избежание неприятностей в таких случаях, лучше выбрать компрессор с более высоким максимальным давлением. Таким образом, типичный «портрет» универсального гаражного источника сжатого воздуха — поршневой агрегат с максимальным давлением 8 бар. Если компрессор будет использоваться исключительно для окрасочных работ, можно, на худой конец, обойтись и 6-барным. А для больших разветвленных пневмосетей лучше предпочесть 10-барник. Определенный запас по давлению полезен еще и по другой причине. Чем выше давление, развиваемое компрессором, тем большую массу воздуха он сможет «затолкать» в ресивер. А значит последний будет дольше опустошаться до минимально допустимого уровня давления, обеспечивая тем самым компрессору достаточное время для отдыха. Кстати, об отдыхе: зачем он нужен железному компрессору? Ответив на этот вопрос, мы придем к пониманию особенности рабочих процессов в поршневом компрессоре и сможем определить вторую его важнейшую характеристику — производительность.
РЕЖИМ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА
Режим работы компрессора напрямую зависит от теплового режима поршневой головки. Понятное дело, что воздух, сжимаясь в цилиндре компрессора, нагревается. Часть тепла при этом поглощается деталями конструкции головки компрессора, и если не обеспечить теплоотвод, их температура будет возрастать выше допустимой нормы и головка не будет успевать охлаждаться. В «лучшем» случае это приведет к ускоренному износу поршневой группы, в худшем — компрессор заклинит сразу же. Естественно, при проектировании компрессора это учитывается. Но те простые меры, которые принимаются для обеспечения теплосъема (в частности, обдув воздухом и изготовление поршневой головки из сплавов с высокой теплопроводностью), хоть и повышают эффективность охлаждения, но являются недостаточными для того, чтобы компрессор мог работать в непрерывном режиме достаточно долгое время. Поэтому поршневые компрессоры изначально рассчитываются на периодическую эксплуатацию, с обязательными перерывами, необходимыми для охлаждения головки.
КОЭФФИЦИЕНТ ВНУТРИСМЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В зависимости от допустимого режима эксплуатации и выходных характеристик зарубежные производители делят свои компрессоры на несколько классов: хобби (полупрофессиональные); профессиональные; промышленные. О их устройстве и конструктивных отличиях мы поговорим в отдельной статье, сейчас лишь отметим, что для каждого типа существует свой так называемый коэффициент внутрисменного использования (Кви). Этот коэффициент составляет: для полупрофессиональных компрессоров — 0,15–0,2; профессиональных — 0,4–0,5; промышленных — 0,6–0,7. Что значат эти цифры? Они показывают, какую часть времени компрессор может работать без перерывов. Количественно Кви определяется как отношение времени работы компрессора в режиме нагнетания к общему времени продолжительности рабочего цикла. То есть, учитывая, что за максимальную продолжительность цикла принимают 10-минутный отрезок времени, компрессор промышленного типа должен работать в режиме нагнетания 6–7 минут, после чего 3–4 минуты «расслабляться». В целом компрессоры, способные дольше работать в непрерывном режиме более надежны, ресурс их выше. Как, впрочем, и стоимость, поскольку достигается такая надежность использованием более совершенных материалов и схемных решений. Еще один важный момент: поршневой компрессор обязательно должен иметь «запас по производительности», то есть его производительность должна быть всегда больше, чем реальное воздухопотребление. Для чего? А для того, чтобы компрессор, производя сжатого воздуха больше, чем расходуется, сам создавал для себя задел, позволяющий ему время от времени «отдыхать». Величина запаса производительности определяется одноименным коэффициентом, зависящим от класса компрессора. До него мы еще дойдем. В общем можно сказать, что запас производительности должен быть тем больше, чем ниже класс компрессора в вышеприведенной «табели о рангах». То есть отдав предпочтение, например, более дешевой полупрофессиональной технике, нужно заложить в расчеты больший запас по производительности.
МИФ О РЕСИВЕРЕ
Теперь несколько слов о ресивере. Его основные функции следующие: «хранение» запасенного сжатого воздуха;
сглаживание воздушных пульсаций;
охлаждение сжатого воздуха.
Может сложиться впечатление, что чем больше ресивер, тем легче живется компрессору. Этот же миф может иметь и другую интерпретацию: чем больше ресивер, тем лучше, и так далее. В любом случае, все эти суждения ошибочны. Дело в том, что до того момента, когда ресивер наполняется до максимального давления и автоматика отключает компрессор, должно пройти время, и немалое. И если необоснованно увеличить объем ресивера, компрессор будет работать «без перекура» слишком долго, что, скорее всего, приведет к его преждевременному выходу из строя. И наоборот: если объем ресивера меньше положенного, компрессор будет включаться слишком часто, что также не есть хорошо. Изучая каталоги компрессорного оборудования можно заметить, что компрессоры одинаковой производительности часто комплектуются ресиверами различных объемов. Почему так? Потому, что объем ресивера зависит не только от производительности компрессора, но и от характера воздухопотребления. Поэтому если расход воздуха примерно равномерный по времени, то в целях экономии средств можно выбрать ресивер минимального объема. Если имеют место пиковые нагрузки, лучше взять больший. В среднем объем ресивера должен быть таким, чтобы компрессор наполнял его за 3-4 мин. Вывод: грамотно подобранный компрессор — это компрессор с такими производительностью и объемом ресивера, которые позволяют данному компрессору работать в режиме внутрисменного использования, на который тот рассчитан и не более.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПРЕССОРА: НА ВХОДЕ ИЛИ НА ВЫХОДЕ?

Широко распространенной ошибкой на практике является неправильное понимание величины производительности компрессора, что часто приводит к путанице и ошибкам в расчетах. Прежде всего отметим, что производительность компрессора принято определять в объемных величинах. Но вся штука в том, что в зависимости от давления и температуры, одна и та же масса воздуха может занимать разный объем. Иными словами, с ростом давления на выходе компрессора его объемная производительность уменьшается. Поскольку объемная производительность компрессора — величина непостоянная, зависящая от начальных условий всасывания, то очевидно, что для определения реальной производительности компрессора эти условия (давление и температуру) нужно обязательно учитывать. Об этом говорит и ГОСТ, согласно которому производительность компрессора — это объем воздуха на выходе из него, пересчитанный на начальные условия всасывания. Как правило, производительность указывается для нормальных условий, при которых атмосферное давление составляет 1 бар, а температура — +20 °С. Сама же производительность выражается в нормальных кубических метрах (или литрах) в единицу времени: м³/мин, м³/ч, л/с, л/мин. Иными словами, производительность 500 л/мин для нормальных условий означает, что компрессор за минуту вырабатывает такое количество воздуха, которое при температуре окружающего воздуха +20°С и давлении 1 бар занимает объем 500 л. Все это, конечно, хорошо, но зарубежные производители не знакомы с содержанием наших ГОСТов, и производительность своей продукции они определяют несколько иначе. В технических характеристиках на свою продукцию они указывают теоретическую производительность компрессора (производительность на входе). Теоретической эта величина называется не случайно, поскольку она отличается от реальной, выходной производительности весьма значительно (в большую сторону). Может, из-за этого иностранные производители и указывают данные именно по всасыванию, — выглядят то они гораздо более солидно. Из-за чего такая разница между реальной и теоретической производительностью? Из-за потерь во всасывающих и нагнетательных клапанах, а также наличия недовытесненного сжатого воздуха в так называемом «мертвом пространстве» (зазоре между поршнем в крайнем верхнем положении и клапанной группой), приводящих к уменьшению наполнения цилиндра и снижению производительности компрессора. Это снижение определяется коэффициентом производительности компрессорной головки (Кпр). Этот коэффициент составляет:
для полупрофессиональных компрессоров — 0,55;
профессиональных — 0,65;
промышленных — 0,65 (для одноступенчатых) и 0,75 (для двухступенчатых).
Воспользовавшись этими значениями, мы можем прикинуть, какова реальная производительность компрессора. Например, если для компрессора полупрофессиональной серии в каталоге указана теоретическая производительность 200 л/мин, тогда реальная его производительность составит 200 · 0,55 = 110 л/мин. В хорошем магазине, как правило, вам могут подсказать данные как по входным, так и по выходным характеристикам компрессоров. Вывод: в технических характеристиках на импортные компрессоры указывается производительность по всасыванию, то есть на входе в компрессор. Это значение нельзя понимать как реальную производительность компрессора на выходе — она не учитывает его конструктивные особенности и КПД. Ну а теперь самое время вооружиться калькулятором и приступить к расчетам. Стоит отметить, что точный расчет характеристик поршневого компрессора сложен и связан с решением степенных уравнений. Методика, по которой будем считать мы, содержит упрощенные соотношения. Они, хоть и дают небольшую погрешность, но, тем не менее, позволяют в целом правильно определить характеристики компрессора.
СЧИТАЕМ ШАГ 1.
РАСЧЕТ ВОЗДУХОПОТРЕБЛЕНИЯ
При расчете воздухопотребления лучше ориентироваться на реальные паспортные данные используемого инструмента — точность вычислений в этом случае будет выше. Но если этих данных у вас нет, можете воспользоваться ориентировочными значениями из таблицы.

Как уже говорилось, недостаточно просто подсчитать количество инструментов и найти сумму расходов. Поскольку инструмент используется в работе не постоянно, а с определенными промежутками, правильнее будет произвести расчет с учетом коэффициентов использования оборудования:
G (л/мин) = G1 · Ки1 + G2 · Ки2 + … + Gn · Киn
где:
G — общее потребление воздуха;
G1, G2, Gn — потребление воздуха каждой единицей пневмоинструмента;
Ки1, Ки2, Киn — коэффициенты использования оборудования. Коэффициент использования определяется как отношение времени работы какого-либо инструмента или оборудования к определенному отрезку времени. Например, если инструмент работает в среднем 20 минут в течение часа, то его коэффициент использования составит 20/60 = 0,33 (или 33%). В вышеприведенной таблице помимо показателей расхода воздуха и давления, также приведены и значения коэффициентов использования для наиболее часто применяемого в автосервисе оборудования. Итак, воспользовавшись формулой, мы определили общее потребление сжатого воздуха. Но это еще не все. Теперь нам необходимо учесть вероятность одновременной работы всего оборудования. Она определяется коэффициентом синхронности, значения которого приведены в таблице.

Таким образом, рассчитанное ранее значение общего воздухопотребления нужно умножить на соответствующий коэффициент синхронности. И уже на основании полученной величины выбирать компрессор.
ПРИМЕР РАСЧЕТА
В качестве примера рассмотрим порядок расчета и выбора поршневого компрессора для небольшой покрасочной автомастерской. Предположим, что нам необходим компрессор для обеспечения сжатым воздухом двух пневмоинструментов: окрасочного пистолета (расход воздуха 350 л/мин, коэффициент использования 0,6); шлифовальной машинки (расход воздуха 400 л/мин, коэффициент использования 0,6).
1. Определим общий расход воздуха:
G = 350 · 0,6 + 400 · 0,6 = 210 + 240 = 450 л/мин
2. Умножим полученное значение на соответствующий коэффициент синхронности работы оборудования (при использовании двух пневмоинструментов он равен 0,95). Получим:
G = 450 · 0,95 = 428 л/мин
Итого: общее потребление воздуха составляет 428 л/мин. Итак, рассчитав предполагаемое потребление сжатого воздуха, необходимо определиться с типом компрессора. Для начала определимся с максимальным давлением. Для этого посмотрим, какое давление необходимо для работы наших инструментов: краскопульт — 3-4 бар; шлифмашинка — 6 бар. Следовательно, минимальное рабочее давление компрессора Pmin должно быть не менее 6 бар. Вспоминаем про разницу между Pmin и Pmax и прибавляем к нашим 6 барам еще 2. Наш выбор — «восьмибарник» (Pmin = 6 бар, Pmax = 8 бар).
ШАГ 2. РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРА (НА ВХОДЕ)
Далее рассчитаем теоретическую производительность компрессора. Для этого воспользуемся формулой:
Qвх = G · (β/Кпр)
где:
G — общий расход воздуха (у нас он равен 428 л/мин);
β — коэффициент запаса производительности, зависящий от класса компрессора;
Кпр — коэффициент производительности компрессорной головки (КПД компрессора).
Значения β и Кпр для работы компрессора в диапазоне рабочих давлений от 6 до 8 бар, приведены ниже.

ПРИМЕР РАСЧЕТА
Учитывая наши потребности в воздухе и режим работы, безмасляные хобби-компрессоры с прямой передачей однозначно не представляют для нас интереса (вспомним их коэффициент внутрисменного использования). Поэтому будем смотреть в сторону масляного компрессора с ременным приводом. Поэтому h принимаем равным 0,75, b — 1,3. Считаем.
Qвх = 428 · (1,3/0,75) = 742 л/мин
Таким образом, нам необходим компрессор с производительностью по паспорту не менее 740-750 л/мин. Чтобы пересчитать полученные данные на «выход» (необходимо в случае расчета отечественного компрессора), нужно результат уменьшить на 30–40 %. Осталось определиться с объемом ресивера.
ШАГ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА РЕСИВЕРА
Расчет объема ресивера можно провести по формуле:
V (л) = (G · t · Кпр) / (60 · ΔP)
где:
ΔP – разница между Pmax и Pmin (2 бар);
t – время «отдыха» компрессора (сек), то есть время, за которое давление в ресивере падает от максимального до минимального (в идеале столько, сколько предписывает коэффициент внутрисменного использования, но в любом случае не менее 30 секунд).
ПРИМЕР РАСЧЕТА
Время, за которое давление в ресивере падает от максимального до минимального, примем равным 40 с. Тогда:
V (л) = (428 · 40 · 0,75) / (60 · 2) = 107 л
Это минимальный объем рекомендуемого воздушного ресивера. Чтобы определиться с объемом ресивера, можно пойти и другим путем. Так как большинство компрессоров выполнено на ресиверах стандартных объемов — 100, 200, 300 и 500 л, то можно взять «готовый» объем и найти время t, и таким образом посмотреть, сколько будет у компрессора времени на отдых при заданном объеме ресивера. Возьмем объем — 200 л. Тогда:
t = 60 · V · ΔP / G · Кпр = 60 · 200 · 2 / 428 · 0,75 = 24000/321 = 75 секунд Конечно, это не 3–4 мин, как предписывает коэффициент внутрисменного использования, но все же время «перевести дух» у компрессора будет.
ЕСЛИ У ВАС УЖЕ ЕСТЬ КОМПРЕССОР, НО ОН НЕ УДОВЛЕТВОРЯЕТ ВАШИМ ПОТРЕБНОСТЯМ
Шаг 1.
Если вы уже используете источник сжатого воздуха, но он не обеспечивает требуемый расход воздуха, что часто приводит к перерывам в работе, в первую очередь нужно экспериментально определить время, за которое давление в ресивере падает от максимального до минимального (время между остановкой и включением компрессора). Для этого необходимо довести давление в пневмосистеме до Pmax, отключить компрессор, включить потребители воздуха и замерить время падения давления от Pmax до Pmin. Допустим, в нашем случае это время равно 30 сек.
Шаг 2. Далее рассчитываем реальное воздухопотребление по формуле:
G = 60 · V · ΔP / t · Кпр
где:
V – объем ресивера (л).
Примем, что объем ресивера — 100 литров. Тогда реальное воздухопоребление составит:
G = 60 · 100 · 2 / 30 (сек) · 0,75 = 533 л/мин
Шаг 3.
Используя полученные данные, пересчитываем производительность компрессора и объем ресивера согласно методике и подбираем новое оборудование. Таким образом, выполнив несколько нехитрых математических манипуляций, можно понять, какими характеристиками должен обладать компрессор. Но на этом вопрос его выбора не заканчивается, ведь прежде чем оправиться за покупкой, стоит узнать, что на сегодняшний день предлагает нам рынок, каковы достоинства и недостатки тех или иных моделей.
Для тех кому сложны эти все расчёты, а необходимо просто купить компрессор, для того чтобы окрасить автомобиль, могу подсказать:
минимальным компрессором способным справится с пистолетом системs EPA они же RP, LVLP, LVMP, РЕУ и так далее, т.е. потребление таким пистолетом будет от 265 л/мин. до 350 л/мин. можноприобрести пистолет с производительностью не менее 400 л/мин, такой компрессор позволит такому оборудованию даботать достаточно корректно и не испытывать "воздушный голод".
Безусловно что если ваш пистолет потребляет 359 л/мин, а ваш компрессор производит 400 л/мин, то на пользу компрессору это не пойдёт и скорей всего он будет достаточно быстро изнашиваться поскольку коэффициент внутрисменного использования (Кви) будет намного ниже чем требуется, другими словами компрессор будет перегреваться. Дополнительный обдув голов конечно несколько снизит проблему но тоже не до конца.
Так же следует помнить что максимальная мощность двигателя на 220 V это 2,2 kW и при этом производительность компрессора может быть максимально 420 л/мин, все остальные цифры, которые пишут производители: 460, 480 — попросту не реальны…
Мы делали когда то видео на эту тему, но понятно что они не настолько подробны как эта статья.

Сколько стоит замена компрессора, какие они бывают и как определить поломку

компрессор бытового холодильника

Содержание

• Принцип работы компрессора холодильника
• Межвитковое замыкание обмоток компрессора
• Потеря производительности компрессора
• Холодильник включается, что-то щелкает и выключается
• Какие бывают компрессоры?
• Линейный инверторный компрессор LG
• Сколько стоит замена компрессора

Принцип работы компрессора холодильника

Любой компрессор в холодильнике по своей сути электрический двигатель, с двумя обмотками. Так как для запуска компрессора требуется большая сила, чем для поддержания его работы, то конструкторы применяют пусковую и рабочею обмотку. При запуске используется сила сразу двух обмоток, а через несколько секунд после запуска, специальное устройство отключает пусковую обмотку и компрессор работает на рабочей обмотке. Так снижается потребление электроэнергии, ведь на рабочей обмотке компрессор потребляет меньше тока, чем сразу на двух обмотках.

Специальное устройство, которое отключает пусковую обмотку после старта называется пусковое реле, очень часто это реле выполняет функцию не только как пусковое устройство, но и имеет в себе встроенное реле тока, которое разрывает цепь питания компрессора, если ток потребления рабочей обмотки выше 1-1.5 Ампер. Поэтому чаще всего это реле называют пуско-защитное.

Запущенный электродвигатель компрессора через кривошипно-шатунный механизм толкает поршень, который с помощью системы клапанов перекачивает хладагент из зоны низкого давления(испаритель) в зону высокого давления(конденсатор)

Межвитковое замыкание обмоток компрессора

проверка компрессора мультиметром

Одна из самых частых поломок компрессора является межвитковое замыкание обмоток, это когда медные провода внутри двигателя компрессора перегреваются и слипаются между собой, а это недопустимо, так как индуктивное сопротивление катушек становится маленьким и ток вырастает.

Исправный компрессор при старте потребляет 4-6 Ампер, а при работе (через 5-10 сек.) потребляет менее 1 ампера, в редких случаях чуть больше, если мощность компрессора высокая и объем камеры охлаждения большой (например торговый ларь)

Штатная работа компрессора считается 30 минут работает и 30 минут отдыхает, +-15 минут в зависимости от загрузки, температуры в помещение и т.д. Но при первом запуска холодильник работает без остановки до 12 часов, набирая холод и выходя на режим.

Если есть даже небольшая утечка фреона, 5-7 грамм, то термостат может не получать нужной температуры для отключения компрессора и компрессор будет работать без остановки, чаще всего клиенты замечают что-то ненормальное в работе холодильника, он не отключается и вызывают мастера, но иногда мастера не успевают и компрессор перегревается и сгорает.

Потеря производительности компрессора

Холодильник включается, что-то щелкает и выключается

Один из самых распространённых признаков поломки компрессора, при котором происходит срабатывание защитного реле, так как ток компрессора очень высокий, многие клиенты думают что проблему можно решить заменой реле, но по факту это не помогает. Только замена компрессора.

Если холодильник вообще не включается после того как на него подается напряжение (включили вилку в розетку) стоит обратить внимание на термостат, который в размороженном состояние должен пропускать ток на компрессор, но если термостат неисправен, то напряжение на компрессор просто не доходит.

Так же стоит обратить вынимание на питание компрессора, если у Вас холодильник с модулем управления и системой NOFrost, если после разморозки холодильник работает штатно, а потом после разморозки (обычно 8 часов от начало работы) компрессор не запускается, то виноват таймер оттайки или датчики

Какие бывают компрессоры?

выбор компрессоров для холодильников

Линейный инверторный компрессор LG

Один из самых плохих (дорогих) ремонтов связанных с заменой компрессора связан с холодильниками LG, которые казалось бы дают 10 лет гарантии на свой компрессор, но по факту ломаются эти компрессоры практически так же часто как и обычные, а при попутке клиента сделать холодильник по гарантии, авторизированный сервисный центр говорит, чтобы клиент сам привозил холодильник в сервис и ждал запчастей (линейный компрессор) до 30 дней, потом платил за ремонт, так как производитель оплачивает только стоимость запчастей.

По факту, заменить линейный компрессор LG по гарантии очень сложно, а купить новый очень дорого, в 3-5 раз дороже обычного компрессора, есть мастера которые переделывают эти холодильники на обычные компрессора, но это тоже дополнительная услуга, за которую клиент будут платить.

Сколько стоит замена компрессора

Существуют несколько вариантов сервисных центров или мастеров по вызову.
1. Работа напрямую со знакомым мастером — обычно стоимость работ равно стоимости компрессора , т.е. если компрессор стоит 3500 руб. (средняя цена на текущий момент), то примерно 3500 мастер берет за ремонт, т.е. общая стоимость 7000 рублей.
2. Работа с официальным сервисным центром — добавляются налоги и издержки сервиса на гарантию, штат, аренду и т.д. в среднем на 20-30% больше чем работа напрямую, т.е. около 9000 рублей.
3. Работа с интернет-сайтами и объявлениями, как правило все что Вы сможете найти в интернете это посредники, которые берут комиссию с мастера 50%, Т.Е. РЕМОНТ вам ОБОЙДЕТСЯ В 14000 РУБЛЕЙ. При этом по телефону Вам будут говорить, что выезд диагностика бесплатно, но по факту Вы в любом случае минимальную стоимость заплатите

Поэтому мы рекомендуем обращаться к знакомым мастерам напрямую или в сервисный центр, с проверкой их ИНН на сайте налоговой службы

Киловатты из воздуха. Тест электромоторов поршневых компрессоров (2/3)

Это вторая часть объёмного исследования посвящённого рынку отечественного компрессорного оборудования. Первая часть доступна по ссылке.

В данном разделе речь пойдет о моторах. Как это не странно, но электродвигатели компрессоров оказались самым сложным для анализа узлом всей системы.

На первом этапе проверки разобрали моторы и измерили габариты основных узлов:

Диаметры роторов аппаратов одинаковы, и составляют 67 мм, за исключением двигателей 2.2 кВт, диаметр ротора у которых 76-мм.

В каждой группе моторов длинна магнитопроводов значительно разнится: так для двигателей 1.5-1.6 кВт длинна статора варьируется от 40 до 76мм. Вилка значений у моторов 1.8-2.0 кВт – ещё шире от 47 до 95мм. Можно предположить, что компрессоры Вихрь и PATRIOT не соответствуют заявленной мощности: особенно наглядно отставание в размерах у моделей Вихрь КМП-260/24 и 300/50: моторы заявленные как двухкиловаттные проигрывают по габаритам даже 1.5 киловаттным движкам.

Стоит отметить, что в процессе подготовки материала, были сделаны обращения к официальным представителям брендов в России, с просьбой прислать технические характеристики оборудования. Что касается моторов, то были запрошены данные по мощности силовых агрегатов, размеры роторов и статоров, а также число оборотов двигателя. На момент публикации, эти цифры, так и не были получены.

Впрочем, производитель компрессоров Вихрь, — компания Laston из Китая, откликнулась на запрос и прислали всю необходимую информацию.

Как вы видите производство и владелец торговой марки ВИХРЬ в России в части оборотов двигателей солидарны и обещают 2850. А с мощностью двигателей на Российско-Китайской границе происходят чудеса: все моторы прибавляют почти по киловатту.

Продолжая проверку было решено измерить мощность двигателей, для этого все компрессоры были подключены к специальному стенду, который в процессе работы оборудования замеряет ток потребления и выдаёт мгновенное значение мощности.

Данные по мощности брали за секунду до отключения забора воздуха, когда давление в ресивере компрессора приближалось к 8 Бар, а значит нагрузка на двигатель была максимальной.

Полученные результаты привели в замешательство. По данным измерений ни один компрессор за исключением самой производительной модели FUBAG — не соответствует заявленной мощности.

После консультации с экспертами в области производства электродвигателей стало ясно, что тот метод которым использовали при замере мощности не верен в принципе. Дело в том, что данные измерения дают данные по мощности, которую двигатель компрессора отбирает из сети, а не о мощности на валу мотора.

Потребляемая мощность двигателя не говорит нам о мощности мотора. Низкий КПД привода, который объясняется невысоким качеством намотки ротора и статора, плохой изоляцией токоведущих частей, и другими нюансами – может приводить к тому, что мотор потребляет большую мощность, а в полезную работу превращается только её часть. Львиная доля потреблённой энергии, на моторах с низким КПД пойдёт не в полезную работу, а просто в нагрев.

Разобраться в данном вопросе помогла компания ЛЭР-Электросервис.

Инженеры производства подсказали, что однозначно определить мощность конкретного двигателя невозможно. Допуски по номинальной мощности однофазных моторов составляют около 15% и при разных условиях эксплуатации данное значение может меняться. Например, двигатель 1.3 кВт при определённых условиях может выдавать и 1500 Вт – однако в длительном режиме работы такой агрегат долго не протянет. Продолжительная работа приведёт к росту тока потребления, перегреву обмоток и выходу их из строя.

Методика проверки которой пользуются инженеры ЛЭР-Электросервис позволяет дать ответ – соответствует ли мощность конкретного двигателя той задаче, которая поставлена перед мотором. То есть сможет ли двигатель обеспечить продолжительную и бесперебойную работу с той нагрузкой которую должен выполнять конкретный силовой агрегат.

Первый этап исследования на производстве посвящён проверке рабочего сопротивления обмоток двигателя. По словам инженеров, значение рабочего сопротивления обмоток может служить косвенным признаком соответствия заявленной мощности. По данным сотрудников ЛЭР-Электосервис, — сопротивление обмоток у моторов разной мощности должно соответствовать следующим параметрам:

Для моторов 1.5 кВт – не более 3.5 Ом;

Для моторов 1.8 кВт – не более 2.5 Ом;

Для моторов 2.2 кВт – не более 1.8 Ом.

На деле значения получились следующими:

Как видно из таблицы моторы многих участников не соответствуют стандартам. Высокое сопротивление говорит о слабом КПД моторов, и, соответственно, о быстром нагреве в процессе работы.

Далее самая важная и наглядная часть нашего исследования: проверка моторов компрессоров под нагрузкой. Даём аппаратам накачать ресивер контролируя ток потребления, температуру обмоток и число оборотов мотора. Для исследования с помощью специального стенда задаётся стабильное напряжение 230В.

Прежде чем перейти к анализу результатов стоит сказать, что компрессор следует рассматривать как сбалансированную систему состоящую из поршневого блока и электродвигателя. Для того, чтобы данная система функционировала с необходимой производительностью на протяжении продолжительного времени – два эти узла должны быть тщательно просчитаны и подобраны друг к другу. Чтобы компрессор стабильно подавал воздух диаметр и ход поршня должны соответствовать мощности мотора иначе, с ростом давления в ресивере двигатель будет греться и терять обороты, а значит ключевыми параметрами контроля привода можно назвать стабильную температуру обмоток и обороты мотора не ниже порогового значения.

Производители, которые заботятся о надёжности и продолжительности службы аппаратов устанавливают на свою продукцию двигатели с запасом по мощности. Привод компрессора не должен работать на пределе своих возможностей. Признаком верного подбора компонентов являются обороты мотора не ниже 2850 об/мин. При этом, при выходе компрессора на максимальный режим, когда давление в ресивере приближается к 8 Бар, значение температуры не должно сильно расти. Слабые моторы при повышении нагрузки проседают по оборотам ниже расчётного значения и нагреваются.

Температурный режим и его допуски – сложная область требующая отдельного и глубокого исследования. Во время тестов, мы значение температуры контролировалось в максимальном режиме работы аппаратов.

Как видно из таблицы моторы, которые справляются с работой на «отлично» во всём диапазоне давлений установлены на 6 компрессорах из 15. Кроме двигателей AURORA в число лучших попали 2 аппарата FUBAG.

Если говорить об аутсайдерах списка, то Вихрь КМП-230/24 , 260/24 и PATRIOT PRO 24-260 — изначально не выдают расчётные 2850 оборотов в минуту. Это говорит о том, что двигатели подобраны не верно: даже при пустом ресивере, не говоря о работе под давлением, — моторы данных компрессоров не справляются с перемещением поршней в штатном режиме. PATRIOT EURO 24-240 и Вихрь КМП-300/50 – способны держать обороты на уровне 2850 только при давлении 0 Бар, выше данного значения обороты падают.

Что касается температуры, то после одного цикла закачки, среднее значение нагрева обмоток большинства моторов колеблется в районе 30-33 градусов С. В отстающих – Вихри и PATRIOT`ы – «чемпион» анти рейтинга разогрелся аж до 43С.

Средние строчки списка заняты аппаратами FUBAG. Компрессоры данного производителя неплохо работают в диапазоне давлений от 0 до 4-6 Бар, выше происходит падение оборотов.

Что касается самых мощных устройств: двухцилиндровых AURORA GALE 50 и FUBAG VDС 400/50 – то здесь в отношении оборотов достигнут почти полный паритет. Двигатели легко справляются с поддержанием заданного числа вращений вала в минуту. Однако, «Галя» в сравнении с VDС – выигрывает в энергопотреблении: для выполнения того же объёма работы компрессор Аврора расходует меньше тока, а значит экономит средства покупателя на электроэнергию.

В финальной таблице, собраны данные заявленные производством, и результаты тестов:

Итог исследования можно сформулировать следующим образом: некоторое производители компрессоров экономят на своих моторах. Менее мощные, а соответственно дешёвые двигатели не справляются с выполнением поставленных задач. Слабые моторы не могут поддержать заявленную производительность, но подробнее об этом будет в следующей части.

И напоследок – красивые наклейки о 2 и даже 3-х летней гарантии на компрессоры Патриот. Столь продолжительные обязательства выглядят как красивый рекламный ход. Принимая во внимание результаты испытаний моторов данного бренда, осмелимся предположить, что если аппараты будет эксплуатироваться в полную силу, то срок их службы вряд ли превысит один год.