Безмасляные компрессоры: виды и характеристики
Компрессоры давно и успешно применяются в медицине, фармацевтике, металлургической и металлообрабатывающей промышленности. Основное предназначение оборудования — сжатие воздуха для последующей передачи на пневмоинструменты, например, на краскопульты.
Но во многих отраслях в соответствии с технологией применение стандартных масляных компрессоров невозможно или существенно ограничено. Причина — капли воды или масла в газовой смеси могут стать причиной брака.
В последние десятилетия ассортимент магазинов пополнился безмасляными компрессорами https://novotekpnz.ru/katalog-produktsii-html/bezmaslyanye-kompressory/. Они позволяют подавать воздух или иной газ, если не вообще без примесей, то с минимальным содержанием. Для охлаждения корпуса используется дистиллированная вода, а в цилиндр и поршень изготавливаются из материалов, устойчивых к нагреву и трению.
Основные типы безмасляных компрессоров
С учетом конструктивных особенностей безмасляные компрессоры относятся к одной из следующих групп:
Основу составляют две спирали с минимальным расстоянием между ними. Одна закреплена неподвижно, вторая вращается в непрерывном режиме. Ее задача — нагнетание воздуха.
Спирали не касаются друг друга, между ними всегда остается минимальное расстояние. Такие компрессоры сложны в проектировании, так как требуется тщательный расчет траектории движения архимедовой спирали. К тому же она вращается со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту.
В процессе движения между двумя спиралями образуются полости, в которые и закачивается воздух.Так как конструкция не останавливается, конфигурация полостей постоянно меняется, они уменьшаются в объеме. Воздух или иной газ не может выйти за пределы спирали, возможна только его перекачка в соседнюю полость, где давление уже выше, чем на входе компрессора.
В спиральных компрессорах https://novotekpnz.ru/katalog-produktsii-html/bezmaslyanye-kompressory/spiralnye-bezmaslyanye-kompressory/ в отличие от поршневых отсутствует мертвый объем, их объемная эффективность выше. Одновременно снижается пульсация сжатого воздуха. Спиральный компрессор работает без впускного клапана. В то же время на выпуске в большинстве случаев приходится устанавливать обратный клапан. В противном случае возможно движение спирали в обратную сторону, когда двигатель выключается.
Винтовые
Данный вид агрегатов не может работать вообще без применения масла. Но смазочные материалы необходимы для охлаждения кожуха двигателя. Здесь вращаются не спирали, а винты, расположенные в одной плоскости. В дополнение к ним обустраиваются две камеры. Одна предназначена для всасывания воздуха или иного газа, вторая — для нагнетения.
Компрессоры работают под контролем датчиков. Как только температура превышает 1200
С, в систему впрыскивается вода.
Поршневые
Конструктивно компрессоры данного типа самые простые. Внутри цилиндра движется поршень. Он и нагнетает воздух, и сжимает его. Так как смазочные материалы для охлаждения конструкции не применяются, к материалам основы предъявляются особые требования. Они не должны разрушаться под воздействием высоких температур.
Классификация по техническим параметрам
Безмасляные компрессоры классифицируют не только по типу конструкции, но и по техническим характеристикам:
- По источнику энергии. Потребителям предлагаются модели, работающие от трехфазной или двухфазной сети. Первые востребованы на производстве, вторые — в быту.
- По типу привода. Крутящий момент от электродвигателя может передаваться напрямую или с помощью ременной передачи. В первом случае КПД оборудования доходит до 90%, а размеры корпуса существенно уменьшаются. Еще одно преимущество техники с прямым приводом — минимальный уровень шума. Компрессоры с ременной передачей работают с определенной потерей мощности. В то же время снижается вероятность выхода агрегата из строя из-за перегрузок. Ремень при повышении нагрузки проскальзывает и сглаживает их, одновременно увеличивая срок эксплуатации компрессора.
- По сфере применения. Специальные компрессоры выпускаются для холодильного оборудования, химической, медицинской промышленности, электроэнергетики. Различия проявляются в количестве цилиндров или наборов спиралей, в габаритах, степени сжатия, способах крепления и т. д.
- По рабочему давлению. Для решения бытовых проблем достаточно оборудования, подающего до 200 л/мин. Крупные промышленные предприятия заказывают и подключают модели, способные подавать тысячи литров в минуту, в том числе одновременно на разные виды пневматического оборудования. Такая техника проектируется по индивидуальному заказу, рассчитана на эксплуатацию в неблагоприятных условиях. Обязательное условие — наличие защиты от перегрузок.
Преимущества безмасляных компрессоров
Основной плюс — возможность сразу направлять сжатый воздух в работу. Не приходится устанавливать дополнительные фильтры для удаления масла и воды. Полученный в ходе сжатия газ разрешен к применению в фармацевтической, пищевой промышленности, медицине.
Если говорить об особенностях, следует подчеркнуть высокую цену в сравнении с масляными аналогами. В то же время не стоит забывать про экономию на постоянной покупке картриджей для фильтров.
Еще один момент — сложность в обслуживании. Работа с безмасляными компрессорами предполагает наличие особого опыта и знаний.
Какой компрессор лучше: масляный или безмасляный? Описание, преимущества, устройство и отзывы
Компрессорные установки имеют широкое распространение в бытовом хозяйстве, в техническом оснащении небольших мастерских и на производствах. Такое оборудование позволяет экономно генерировать рабочее усилие, в некоторых случаях избавляя пользователя от необходимости прямого подключения техники к электросети. Но для качественного обслуживания целевого инструмента следует изначально определить оптимальный вариант установки. На первом же этапе подбора дается ответ на следующий вопрос: какой компрессор лучше – масляный или безмасляный? Оба варианта по-своему привлекательны, но в разных эксплуатационных качествах.
Устройство масляных компрессоров
Для начала надо отметить, что обе разновидности входят в общую группу поршневых компрессоров, которые также называются коаксиальными. Данная техника характеризуется достаточно высокой производительностью, надежностью и универсальностью применения. Но уже внутри семейства существуют различия между подвидами, которые представляют масляный и безмасляный компрессоры, а также ременные модификации.
Итак, масляный агрегат имеет в составе коленчатый вал и поршневую группу, которая оказывает необходимое силовое воздействие в связке с приводной системой. Смазывающая жидкость как раз заливается в картер коленчатого вала, после чего распределяется по элементам механической оснастки, обеспечивая стабильность ее работы. Поэтому в плане удобства обслуживания вопрос о том, какой компрессор лучше – масляный или безмасляный, будет решаться в пользу второго варианта. Отсутствие регулярной поддержки уровня смазки особенно чувствительно в работе на больших предприятиях, где профилактическое техобслуживание производится после каждого рабочего сеанса.
Особенности конструкции безмасляных моделей
В целом технико-конструкционная база у таких компрессоров схожа с масляными аналогами. Основу представляет та же поршневая группа, силовой агрегат, коленвал и т. д. Разница же сводится именно к подходам в организации системы очистки. В случае с масляным оборудованием воздушные потоки пересекаются с каналами подачи смазки. И напротив, устройство и преимущества безмасляного компрессора взаимосвязаны и обусловлены тем, что смазывающая жидкость и воздушный поток проходят по разным каналам. Масло не заливается в картер, а направляется в специальную систему очистки. Поэтому нельзя сказать, что безмасляные коаксиальные модели вовсе лишены смазки. Она лишь ограничивается конструкционными нюансами подачи, в чем есть и плюсы, и минусы.
Преимущества масляных компрессоров
Главное достоинство агрегатов с полноценным масляным обеспечением заключается в высоком ресурсе элементной базы. Благодаря эффективной смазке детали той же поршневой группы получают достаточную износостойкую оболочку, что увеличивает их долговечность. Вместе с этим пользователь может рассчитывать на высокую производительность. Массивная конструкция может использоваться на фабриках и машиностроительных производствах. Впрочем, в таких условиях может работать практически любой коаксиальный агрегат – масляный или безмасляный. Какой компрессор лучше в показателях беспрерывной работы? С таким требованием желательно отдать предпочтение именно масляным устройствам, поскольку они изначально рассчитываются на длительные рабочие сеансы.
Преимущества безмасляного оборудования
И совмещение воздушного канала с контуром подачи смазки, и разделение этих линий является не побочным конструкционным следствием, а вполне осознанным техническим решением. Именно оно разделяет масляный и безмасляный компрессоры, а также их эксплуатационные качества. И если первый вариант получает преимущества в виде увеличения рабочего ресурса конструкции и повышения производительности, то безмасляные агрегаты отличаются качеством работы.
Отдельная подача смазывающей жидкости дает возможность на выходе отдавать чистый сжатый воздух. Поэтому вопрос относительно того, какой компрессор лучше – масляный или безмасляный, с точки зрения качества работы обслуживаемого инструмента будет решаться в пользу второго варианта.
Сравнение эксплуатационных свойств двух компрессоров
Нельзя сказать, какой вариант будет оптимальным в каждом случае. Уже говорилось, что для крупных производств, где не имеет большого значения качество подаваемого воздуха, целесообразно использовать масляное оборудование. Такой аппарат сможет отвечать высоким требованиям по нагрузке, износостойкости и стабильности рабочей функции. Совсем иначе выглядит сравнение масляных и безмасляных компрессоров в контексте бытового применения. В этой сфере компрессоры чаще используют для обслуживания краскопультов, пневматических шуруповертов и других устройств, работающих на сжатом воздухе. И независимо от назначения такой инструмент будет требователен к качеству воздушной струи. Соответственно, примеси смазки от масляного компрессора здесь не нужны, и выбор стоит делать в пользу безмасляного агрегата.
Что еще учитывать в выборе?
Принадлежность к тому или иному типу компрессоров определяет лишь направленность эксплуатационного потенциала. В одном случае – в сторону надежности и производительности, а в другом – говорит о качестве рабочей функции. Но также следует детально подходить к выбору модели по основным характеристикам. Каким должен быть правильный выбор? Компрессоры масляные и безмасляные, особенности, а также их функциональные возможности определяются уровнем давления, расходом воздуха и объемом ресивера. Давление обычно составляет от 6 до 10 бар, если речь идет о применении в мастерских или на небольшом производстве. Оптимальный расход воздуха для аналогичных нужд должен составлять 200-400 л/мин. Для бытовых задач в работе с краскопультом можно ограничиться и компрессором на 75-100 л/мин. Что касается объема ресивера, то в частном хозяйстве обычно используются модели с баком на 20-30 л. Профессиональная техника для той же долговременной работы может располагать и 500-литровыми емкостями.
Отзывы о производителях компрессоров
Зарубежные компрессоры широко представлены в России марками Abac, Elitech, Daewoo, Hyundai и FUBAG. Это полупрофессиональные и профессиональные агрегаты, пользователи которых отмечают высокое качество сборки и долговечность. В строительном сегменте особенно ценится продукция Hitachi, Metabo и Sturm. К этим производителям можно обращаться независимо от типа агрегата, который планируется покупать – будь то масляный, или безмасляный. Какой компрессор лучше выбирать в семействах отечественных компаний? Российские производители наподобие «Зубр», «Интерскол», Prorab и «Калибр» тоже одинаково подходят к производству обоих типов компрессоров. Однако, владельцы такой продукции отмечают неприятный нюанс. В отличие от импортной техники, отечественные масляные компрессоры грешат отсутствием качественных фильтрационных блоков для подготовки смазочных смесей.
Заключение
Самый удачный выбор будет сделан в том случае, если недостатки компрессора никак не отразятся на практике пользования. Это бывает редко, но вполне возможно. Даже если речь идет о явном отклонении от требований, то разницу можно скорректировать точным подбором технических параметров. Но часто возникает и потребность в универсальном генераторе сжатого воздуха. Какой компрессор лучше – масляный или безмасляный, если выбирать модель для широкого спектра нужд? Специалисты все же рекомендуют обращаться к безмасляным агрегатам, поскольку они теоретически способны решать задачи и традиционных масляных моделей. Но в качестве альтернативы есть смысл рассмотреть и ременное оборудование. Такая техника является сбалансированным решением, но требует регулярного обновления расходных материалов, среди которых тот же ремень приводного механизма. Поэтому тоже стоит готовиться к затратам на частое техобслуживание.
Как работает безмасляный винтовой компрессор?
Для абсолютно 100% безмасляного сжатого воздуха Вам нужен безмасляный компрессор . Основной принцип работы безмасляного винтового компрессора такой же, как и для компрессора с впрыском масла.
Роторы безмасляного винтового компрессора
Отсутствие масла означает, что оно больше не используется для уплотнения роторов и для охлаждения сжатого воздуха, роторов, других элементов компрессора.
Поскольку нет масла для уплотнения, роторы должны быть изготовлены с повышенной точностью и иметь очень малые допуски. Роторы не касаются друг друга, но воздушный зазор между ними очень мал (для оптимальной работы).
Корпус винтового блока охлаждается водой, которая течет через специальные каналы. Конечно, это менее эффективно, чем впрыскивание относительно холодного масла, и при этом охлаждается только корпус, а не роторы или сам воздух.
По этой причине степень сжатия безмасляного винтового блока значительно ниже по сравнению с винтовым блоком с впрыском масла. Помните, что степень сжатия представляет собой выходное давление, поделенное на входное давление (около 13 для компрессора с впрыском масла, около 3,5 для безмасляных винтовх блоков).
Если мы будем использовать безмасляный винтовой блок для сжатия воздуха непосредственно до 7 бар, блок станет перегреваться. Итак, как же получить 7 бар, типичное системное давление для систем сжатого воздуха? Просто установить два винтовых блока последовательно.
Первый винтовой блок (этап 1) сжимает воздух примерно до 3,5 бар. Воздух охлаждается интеркулером. Второй винтовой блок (этап 2) сжимает воздух до конечного давления 7 бар.
Теперь мы видим, почему безмасляные винтовые компрессоры стоят дороже: у них есть два компрессорных элемента, по сравнению с только одним в компрессорах с масляным впрыском. Кроме того, им требуется коробка передач для привода обоих винтовых блоков. Также, компрессорные элементы, используемые в компрессорах безмасляного типа, дороже, чем типы с масляным впрыском, поскольку они изготавливаются с гораздо меньшими зазорами по сравнению с компрессорными элементами с масляным впрыском.
Два компрессорных элемента работают синхронно, чтобы обеспечить требуемое выходное давление. Первая ступень нагнетает воздух в интеркулер. Вторая ступень сжимает поступающий из интеркулера воздух до конечного давления. Эти ступени спроектированы таким образом, чтобы работать в идеальном балансе.
Если есть проблема с одной из ступеней, это обычно приводит к меньшей производительности (меньше литров в секунду, или м3 в минуту) для этой ступени. Это означает, что баланс между 1 и 2 ступенью будет нарушен. Это можно легко увидеть, следя за температурами ступеней и давлением интеркулера.
Как это работает
Наружный воздух
Воздух всасывается через разгрузочный клапан и входной воздушный фильтр. Фильтр защищает элементы компрессора от повреждений, оставляя всю пыль и грязь снаружи компрессора.
Разгрузочный клапан открывается и закрывается системой управления. Когда клапан открыт, компрессор находится в нагруженном состоянии. Когда клапан закрыт, компрессор находится в состоянии без нагрузки; компрессор работает, но поскольку он не может всасывать воздух, он не подает сжатый воздух в систему. Когда компрессор находится в нагруженном состоянии, и разгрузочный (входной) клапан открыт, воздух всасывается первой ступенью компрессора.
Компрессорная ступень низкого давления
В элементе низкого давления воздух сжимается до примерно 2 — 2,5 бар. Из-за сжатия воздух становится очень горячим. Нормальные температуры для температуры на выходе винтового блока низкого давления составляют от 160 до 180 градусов Цельсия. Сжатие выполняется без масла, только воздух (в отличие от компрессоров с вращающимся винтом с масляным впрыском). Из-за этого сжатый воздух становится очень горячим. Температура на выходе безмасляного винтового блока увеличивается в два раза по сравнению с блоком с впрыском масла! А ведь безмасляный блок низкого давления сжимает его только примерно до 2,5 бар, по сравнению с 7-13 бар для винтовых блоков с масляным впрыском.
Интеркулер
Воздух охлаждается интеркулером. Он охлаждает воздух до 25-30 градусов по Цельсию. Влагоотделитель устанавливается после интеркулера для удаления образовавшейся влаги из сжатого воздуха.
Компрессорная ступень высокого давления
Воздух дополнительно сжимается ступенью высокого давления до конечного давления. Это давление зависит от характеристик компрессора и обычно составляет от 7 до 13 бар.
Охладитель
Из-за сжатия воздух (снова) очень горячий. На этот раз где-то между 140 и 175 градусами по Цельсию. Таким образом, он охлаждается снова, после переохлаждения. Но прежде чем он попадет в доохладитель, он обычно проходит демпфер пульсаций давления и запорный клапан. Запорный клапан гарантирует, что сжатый воздух не попадет в компрессор, когда он остановлен.
После охладителя воздух достигает своей температуры на выходе около 25 градусов по Цельсию. Для удаления воды, которая могла образоваться внутри охладителя, установлен еще один влагоотделитель.
Компрессор
Как мы видим, воздушная система довольно проста в плане количества компонентов: ступень низкого давления, интеркулер, ступень высокого давления, доохладитель. Однако нужно еще большое количество различных деталей, чтобы компрессор нормально работал
Ступень низкого давления и высокого давления работают в идеальном балансе — весь воздух, который сжимается элементом низкого давления, должен всасываться элементом высокого давления. Если баланса нет, давление в промежуточном охладителе будет повышаться или падать.
Ступени рассчитаны для определенного давления. Это давление на выходе, деленное на входное давление. Если отношение давления становится слишком большим, ступень в конечном итоге может выйти из строя. Если одна из ступеней изнашивается или ломается, это нарушает баланс и привести к поломке другой ступени.
Коробка передач
В то время как компрессоры с масляным впрыском, с их единственным элементом, как правило, напрямую соединены с электродвигателем или соединены через (относительно дешевую) систему шкивов, в безмасляном компрессоре нам нужна коробка передач для привода двух компрессорных элементов от одного электромотора.
Коробки передач дорогие, они требуют смазки, шумны и снижают общую эффективность машины (любой машины).
Масло коробки передач
Нам нужно масло для смазки шестеренок и подшипников. Да, в безмасляном компрессоре есть масло, но оно никак не контактирует со сжатым воздухом. Масло используется для смазки шестеренок, подшипников внутри коробки передач, а также подшипников и зубчатого механизма внутри компрессорных элементов. В крупных компрессорных установках масло также используется для охлаждения компрессорных ступеней.
Масло нагнетается из масляного картера внутри коробки передач, через масляный радиатор и масляный фильтр, на шестерни и подшипники. Масляный фильтр удаляет грязь с масла, чтобы защитить подшипники и шестерни.
Охлаждение компрессора
На небольших машинах с воздушным охлаждением масло течет через охлаждающие рубашки компрессорных ступеней, чтобы охладить их, до попадания в масляный фильтр. На безмасляных винтовых компрессорах с воздушным охлаждением наружный воздух используется для охлаждения сжатого воздуха и масла, а масло, в свою очередь, используется для охлаждения компрессорных элементов. На безмасляных винтовых компрессорах с водяным охлаждением вода используется для охлаждения масла, сжатого воздуха и компрессорных элементов.
Когда компрессор охлаждается водой, система охлаждения часто разделяется на два контура: один для масляного радиатора, ступени низкого давления и промежуточного охладителя, один для элемента высокого давления и охладителя.
