Поршневой компрессор — безмасляный, масляный, промышленный одноступенчатый, двухступенчатый — принцип работы и конструкция, ремонт

Компрессор поршневой

Поршневой компрессор создан для обеспечения различных механизмов воздухом с избыточным давлением. Сжатый с его помощью воздух может служить источником энергии для ряда установок или для осуществления некоторых технических работ. Широкая сфера применения позволяет использовать такие устройства и в быту, и в машиностроении, и в разных областях промышленности. Модель поршневого типа до сих пор остается актуальной, благодаря простой конструкции и высоким техническим показателям.

В их числе:

• Возможность получить на выходе давление, равное 30 атмосферам – из-за этого такие компрессоры очень востребованы, когда нужны высокие цифры давления сжатого воздуха.
• Устойчивость к переходным процессам с частыми остановками/запусками аппаратов.
• Способность работать без перебоев даже в неблагоприятных для эксплуатации условиях: запыленность, высокий или низкий температурный режим.

Компрессор поршневой

Поршневые компрессоры также удобно использовать для пневматического оборудования, которому не требуется большой расход воздуха под давлением в минуту. В некоторых областях до сих пор нет альтернативы для их применения.

Особенности конструкции поршневых компрессорных групп

Поршневые группы бывают одно-и-многоступенчатыми. Выше рассматривался принцип работы одноцилиндрового компрессора. Разберем конструктивные особенности двухцилиндровых поршневых групп.

Двухцилиндровый одноступенчатый компрессор имеет два цилиндра одинакового размера (рис. 2). Оба они, работая в противофазе, поочередно всасывают воздух, сжимают его до максимального давления и вытесняют в линию нагнетания. 

 

Двухцилиндровый двухступенчатый компрессор также имеет два цилиндра, но уже разного размера (рис. 3). В цилиндре первой ступени воздух сжимается до некого промежуточного значения, затем охлаждается в межступенчатом охладителе и дожимается до максимального давления в цилиндре второй ступени. Роль межступенчатого охладителя выполняет специальная медная трубка. Она обеспечивает промежуточное охлаждение сжатого воздуха, благодаря чему процесс сжатия приближается к идеальному, повышая тем самым КПД поршневой группы. 

 

Размеры цилиндров подобраны таким образом, чтобы на каждой ступени сжатия совершалась примерно одинаковая работа.

Двухцилиндровые двухступенчатые компрессорные группы имеют ряд преимуществ перед двухцилиндровыми одноступенчатыми группами:

• при одной и той же мощности двигателя при двухступенчатом сжатии затрачивается меньше энергии, чем при одноступенчатом;
• реальная производительность двухступенчатого компрессора выше примерно на 20%;
• в двухступенчатом компрессоре температура в цилиндрах значительно ниже, что существенно повышает надежность и увеличивает ресурс поршневой группы.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Модельный ряд поршневых компрессоров FIAC

Рассмотрим конструктивные особенности и области применения поршневых компрессоров на примере модельного ряда итальянской компании FIAC. Чтобы исключить грубые ошибки при выборе модели, компания FIAC подразделяет свои компрессоры на три класса.

Класс бытовых компрессоров «ХОББИ»

В данном классе компрессоров используется одноцилиндровая компрессорная группа безмасляного типа с прямой передачей.

Компрессоры класса «ХОББИ» предназначены для потребителей, использующих их не часто, в основном в бытовых целях: для работ дома, в гараже, на даче и т.п. Поэтому большое внимание в конструкции этих компрессоров уделено их потребительским свойствам. Они имеют небольшой вес и габариты, низкий уровень шума, практически не требуют технического обслуживания, могут перевозиться как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Область применения диктует и ряд специальных требований. Корпус компрессора выполнен из ударопрочного полистирола и предназначен для снижения уровня шума и защиты потребителя от ожогов. Использование прямой передачи между электродвигателем и компрессорной группой позволило предельно упростить конструкцию компрессора и снизить его стоимость.

В качестве примера рассмотрим модельный ряд итальянской компании FIAC. Основа ряда – две модели в шумозащитном исполнении AIRBAG НР 1 и AIRBAG НР 1,5, два передвижных компрессора FX-95 и FX-150 и переносной компрессор ECU 200. Производительность на всасывании компрессоров класса «ХОББИ» находится в диапазоне от 100 л/мин для модели AIRBAG НР 1 до 205 л/мин для модели FX-150. Для одноцилиндровых компрессоров с прямой передачей коэффициент производительности компрессорной группы 0,60-0,65. Иными словами, реальная производительность компрессора меньше заявленной производительности на всасывании на 35-40%.

Данный класс компрессоров не предназначен для производства работ с высокой интенсивностью в течение всего рабочего дня. Максимальное время работы не должно превышать 3-4 часа в день. Продолжительность работы компрессора ограничена использованием прямого привода. 

Класс полупрофессиональных масляных компрессоров с прямой передачей 

К классу полупрофессиональных поршневых компрессоров относятся маслозаполненные компрессоры с прямой передачей, на которых используются одноцилиндровые и двухцилиндровые одноступенчатые компрессорные группы.

Использование смазки позволило уменьшить коэффициент трения и тем самым понизить рабочую температуру поршневой группы. Следовательно, интенсивность работы компрессора увеличивается. Поэтому область применения полупрофессиональных компрессоров значительно шире, чем у компрессоров «ХОББИ».

Производительность по всасыванию компрессоров данного типа находится в пределах от 170 л/мин до 400 л/мин. Поправочный коэффициент производительности компрессорной группы 0,60-0,65.

Полупрофессиональные компрессоры с прямой передачей находят самое широкое применение в самых разнообразных сферах малого бизнеса: в авторемонтных, обувных, мебельных мастерских, т.е. там, где нет такой нагрузки, как при серийном и мелкосерийном производстве.

Это далеко не полный список потребителей, которые успешно используют компрессор данного типа в своей профессиональной деятельности. Класс полупрофессиональных компрессоров нашел применение и в области личного потребления: для гаража, дома, дачи. Он, как и класс «ХОББИ», незаменим для мелкого ремонта автомобиля, покрасочных работ, питания бытового пневмоинструмента и т.п.

Сейчас в модельном ряду итальянской компании FIAC наиболее популярными полупрофессиональными компрессорами являются компрессоры серии GM. Используемые на них компрессорные группы GM193 и GM244 хорошо знакомы отечественным потребителям по компрессорам COSMOS и SUPERCOSMOS, на которых они устанавливались раньше. Компрессоры GM имеют производительность на всасывании 240-260 л/мин, и ресиверы объемом 24 л и 50 л.

Самыми мощными полупрофессиональными компрессорами являются модели серии VX. На них применяется двухцилиндровая одноступенчатая V-образная поршневая группа.

Производительность компрессоров VX за счет использования двух цилиндров, в два раза больше, чем у компрессоров с одним цилиндром. Однако и потребляемая мощность при этом также в два раза больше. Компрессоры VX - уже достаточно серьезное оборудование, которое позволяет питать сжатым воздухом мощные пневматические устройства. 

Класс промышленных поршневых компрессоров с ременным приводом

К классу промышленных поршневых компрессоров относятся маслозаполненные компрессоры с ременным приводом, на которых используются двухцилиндровые одноступенчатые компрессорные группы и двухцилиндровые двухступенчатые компрессорные группы.

В линейке компрессорного оборудования FIAC двухцилиндровую одноступенчатую поршневую группу имеют модели АВ 360 и АВ 515, а двухцилиндровую двухступенчатую поршневую группу модели АВ 670, АВ 850 и АВ 981.

Применение ременного привода позволило существенно снизить обороты коленчатого вала (до 1000-1500 об/мин) по сравнению с частотой вращения ротора электродвигателя (около 3000 об/мин). Производительность на всасывании компрессоров данного класса находится в пределах от 250 л/мин до 2000 л/мин. Поправочный коэффициент производительности компрессорной группы 0,7-0,75.

Область применения промышленных поршневых компрессоров необычайно разнообразна: это автосервисы, небольшие мастерские и промышленные предприятия, участки цехов на крупных предприятиях и т.д. 

Около 10 лет наиболее востребованными промышленными компрессорами FIAC являются компрессоры серии АВ. Данные модели полностью удовлетворяют требованию работы в интенсивном режиме и отвечают всем стандартам, предъявляемым к промышленным компрессорным установкам.

Компрессоры АВ поставляются в различных конструктивных вариантах на горизонтальных ресиверах объемом 50 л, 100 л, 200 л, 270 л и 500 л. Тем же, кто ограничен свободным местом для установки компрессора, могут быть интересны модели на вертикальном ресивере объемом 100 л и 270 л.

На базе компрессоров АВ выпускаются модели АВТ, так называемые «тандемы». Конструкция «тандема» предполагает установку двух компрессорных групп на одном ресивере. Работа «тандема» не имеет никаких принципиальных отличий от работы обычного компрессора. Фактически, это два компрессора, использующих один общий ресивер. Для снятия пиковых нагрузок в момент включения на «тандемах» используется устройство электронного управления. Сначала включается одна компрессорная группа, а затем, по истечении установленного времени, вторая. Компрессоры АВТ особенно привлекательны для тех, у кого потребление сжатого воздуха может существенно меняться в течение рабочей смены.

С 2009 г. компания FIAC поставляет на российский рынок еще две серии промышленных компрессоров – АВ «LONG LIFE» и SCS.

Поршневые компрессоры серии АВ «LONG LIFE»

Серия АВ «LONG LIFE» разработана специально для увеличения времени непрерывной работы поршневого компрессора. Это время во многом зависит от температуры поршневой группы. Действительно, именно перегрев поршневой группы является одной из основных причин, ограничивающих интенсивность использования поршневого компрессора.

В свою очередь на температуру поршневой группы существенно влияет частота вращения коленвала: чем компрессор «быстроходнее», тем быстрее происходит нагрев (при прочих равных условиях). Кроме того, важно осуществлять и эффективное охлаждение поршневой группы. Оно обеспечивается вентилятором, являющимся одновременно и приводным шкивом.

Различные модели компрессоров серии АВ имеют частоту вращения коленвала от 1000 до 1450 об/мин. Компрессоры АВ «LONG LIFE» «тихоходнее», частота вращения не превышает 1000 об/мин. А для улучшения отвода тепла от поршневой группы разработана специальная конструкция приводного шкива-вентилятора увеличенного размера.

По мнению специалистов компании FIAC промышленные компрессоры АВ «LONG LIFE» являются отличным решением при оснащении предприятий с двухсменным (12-16 часов) режимом работы. Причем, это мнение подкреплено беспрецедентным решением об увеличении срока гарантии на компрессоры АВ «LONG LIFE» до 2-х лет! 

Конструкция поршневых компрессоров

Поршневые компрессоры заметно дешевле установок другого типа. Это напрямую связано с простотой конструкции, которая не требует больших затрат на производстве. Отсюда вытекает и относительная дешевизна в ремонте таких аппаратов. Внешне устройство напоминает цилиндр, внутри которого расположен поршень. Исполнение может быть разным: от горизонтального/вертикального до наклонного размещения установки.

Конструкция поршневых компрессоров

Самая простая конструкция у одноцилиндровых компрессоров:

• Поршень;
• Цилиндр;
• Клапаны для нагнетания и всасывания воздуха.

Перечисленные части являются базовым оснащением любого устройства для сжатия воздуха поршневого типа. Конструкция других моделей несколько отличается и зависит от характеристик конкретного компрессора. Так, на рынке представлены варианты с разным количеством цилиндров или ступеней для сжатия воздуха (одно- и многоступенчатые). Есть также компрессоры, которые отличаются видом расположения самих цилиндров в установке: размещенные в ряд, в форме буквы V или W.

Простая реализация таких установок сделала возможной еще и работу в условиях загрязненной среды при минимальном риске поломок. Но здесь есть обратная сторона. Если не очищать воздух в помещении, где установлен компрессор, на выходе он будет таким же грязным, и к этому добавятся пары масла и продукты износа механизма. Такое качество воздуха можно использовать далеко не везде.

Критерии выбора компрессорного оборудования

Чем должен руководствоваться потребитель, выбирая воздушный компрессор. Самое главное он должен понимать, для каких целей будет использовано приобретаемое оборудование. Сразу надо оговориться, что существуют отдельные отрасли, и технологические операции могут быть использованы только компрессоры, работающие без масла.

Ключевыми параметрами компрессорного оборудования являются:

1. Расход воздуха (производительность).
2. Рабочее давление.
3. Требования к чистоте воздуха.

Как правило, эти параметры должны быть определены инженерами — технологами, которые разрабатывают технологические процессы с участием компрессорного оборудования.

Например, расход воздуха, может быть рассчитан по следующей схеме:

1. Расчёт количества воздуха при непрерывной эксплуатации.
2. Внесение коррективов в полученное значение с учетом времени работы оборудования в смену или сутки.

При подборе оборудования необходимо учитывать рост числа потребителей сжатого воздуха.

Видео: работа и устройситво винтового компрессора

Коаксиальные и аксиальные устройства

Кривошипно-коленчатому валу или эксцентриковому приводу компрессора сообщает вращение двигатель агрегата – электрический или внутреннего сгорания (дизельный либо бензиновый). По взаимному расположению мотора и компрессорной головки агрегаты делятся на 2 типа:

• коаксиальные – двигатель и головка расположены на одной оси, а их валы соединены напрямую;
• аксиальные – двигатель и головка установлены параллельно друг другу, и вал последней приводится во вращение через ременную передачу.

Компрессорные агрегаты, от которых требуется поддержание на их выходе постоянного давления и равномерного расхода воздуха, оснащаются накопителем сжатого газа – ресивером. Он представляет собой прочную толстостенную стальную емкость. В таких агрегатах воздух с компрессорной головки сначала подается в ресивер, где накапливается, а уже из него расходуется по назначению.

О различных типах поршневых компрессоров

Поршневые агрегаты выпускают одно-, два- и многоцилиндровыми. Последние 2 типа по расположению цилиндров делят на V-, W-образные и рядные. Исполнение двух- и многоцилиндровых по осуществлению процесса сжатия бывает одноступенчатое и многоступенчатое (чаще всего 2-ступенчатое). Выбор нужного компрессора делают, исходя из предполагаемых работ с ним.

Как работает 1-цилиндровый, описано выше. Чтобы понять принцип функционирование остальных типов, достаточно рассмотреть 2-цилиндровый агрегат. В одноступенчатом компрессоре цилиндры (поршни) одинакового размера. Работают они в противофазе, поочередно всасывая, сжимая, а затем вытесняя воздух в линию нагнетания.

В 2-ступенчатом агрегате цилиндры разного размера. Наружный воздух всасывается имеющим больший диаметр. Он называется цилиндром 1-ой ступени или, по-другому, низкого давления. В нем воздух сжимается до какого-то промежуточного значения. Затем газ подается в межступенчатый охладитель (обычно медная трубка в специальном исполнении), где охлаждается, а потом в цилиндр высокого давления или, по-другому, 2-ой ступени (с поршнем меньшего диаметра). В нем воздух сжимается до максимального рабочего значения давления компрессора.

Размеры обоих цилиндров так подобраны, чтобы в каждом производилась примерно равнозначная работа по сжатию.

Промежуточное охлаждение воздуха необходимо, чтобы обеспечить максимальные КПД работы поршневой группы и давление компрессора. Ведь при сжатии газ нагревается. Вследствие этого он расширяется и начинает занимать больший объем в цилиндре 2-ой ступени. Охладившись в ресивере, воздух уменьшается в объеме, и при этом его давление падает.

Принцип действия поршневого компрессора

Рассматриваемый тип установки оборудован механизмом объемного сжатия, т.е. когда компрессия происходит путем уменьшения объема с газообразной средой. Это возможно через возвратно-поступательные движения поршня, которые уменьшают в объеме и выталкивают воздух из окружающей среды в подсоединенную магистраль.

Вся суть работы компрессоров поршневого типа сводится к периодичному нагнетанию воздуха. При опускании поршня в освободившемся пространстве всасывается воздух из атмосферы. При подъеме впускной клапан, через который изначально попадает воздух, закрывается, объем становится меньше, а давление возрастает. Когда сжатие доходит до нужного уровня, открывается клапан для нагнетания.

Принцип действия поршневого компрессора

Создаваемое при этом давление вытесняет воздух в указанную выше магистраль.

Для временного хранения сжатого воздуха или газа используется специальный резервуар (ресивер). Компрессор останавливает работу, когда ресивер полностью заполнен. Процесс передачи полученной атмосферы потребителю позволяет механизму остыть. Если не снизить температуру, аппарат перегреется и выйдет из строя.

Такие аппараты не подходят для постоянной нагрузки без перерывов. Самые простые компрессоры поршневого, которые применяются в быту, эксплуатируются не дольше 20 минут. После чего им нужен отдых, пока механизм не остынет – это еще около 40 минут. Полупрофессиональные модели функционируют 1:1, т.е. 20 минут работают, 20 отдыхают. И только профессиональные промышленные аппараты могут работать без остановки около восьми часов.

Обзор моделей

• EKOMAK DMD40C7.Модель мощностью в 3 тысячи Вт с производительностью до 450 л/мин. Имеет ременный привод, три фазы работы. Способен создавать и поддерживать давление равное 7 бар. Экземпляр средней тяжести – 180 кг. Компактные размеры сторон – 75, 72 и 52 см. Средняя цена в розничной продаже – 220 тысяч руб.
• ALUP SCK 5-10 200.Винтовой компрессор с ременным приводом. Мощность — 4 кВт, производительность – 470 л/мин. Имеет объем ресивера равный 200 л. Максимальное достигаемое давление – 10 бар. Скромный вес установки – 105 кг. Оснащен колесами для удобного перемещения. Малошумен. Подходит для пневмообуродования и питания инструментов. Имеет кожух. Средняя цена – 160 тыс. рублей.

• 
  Компрессор ALUP LARGO 30-8

  .Представитель класса повышенной мощности (до 30 кВт). Характеризуется производительностью в 4,5 тысячи л/мин, давлением 8 бар, прямым приводом, функцией самотестирования, независимой вентиляцией отсека для масла. Предназначен для промышленных объектов и больших объемов работы. Имеет вес 540 кг, колеса для облегчения перемещения. Средняя стоимость – 500 тысяч рублей.

• Также широкий ассортимент винтовых компрессоров предлагает компания ПрессАэр.

На видео продемонстрированы принцип работы и устройство винтового компрессора.​

Компрессор масляный поршневой

Такие модели есть с прямым и ременным приводом. Первый применяется в реконструкционных работах на фасаде здания, при изготовлении мебели или в сервисных центрах по ремонту автомобилей. Поршневые масляные компрессоры с ременным приводом чаще используются на шиномонтаже, станциях технического обслуживания, а также при строительстве. Они отличаются от установок с прямым приводом тем, что могут работать непрерывно по несколько часов.

Компрессор масляный поршневой

Масляные модели в общем разрешается эксплуатировать более продолжительное время. Все дело в использовании масла, которое охлаждает механизм, уменьшает силу трения между деталями, защищает металл от коррозии, а также уплотняет зазоры между некоторыми технологическими элементами. Основной минус масляных моделей компрессоров – это засорение сжатого воздуха микроскопическими частями масляной жидкости. Однако и с этим можно справиться, если установить современную систему подготовки воздуха.

Определение производительности поршневого компрессора

В общем случае производительность поршневого компрессора является переменной величиной, зависящей от условий всасывания: давления и температуры окружающего воздуха. Поэтому, говоря о производительности, обязательно указывают условия всасывания. Для поршневых компрессоров, как правило, указывается теоретическая производительность.

Теоретическая производительность, или производительность на всасывании, равна объему, описываемому поршнем в единицу времени. Эта величина не случайно называется теоретической производительностью. Она довольно существенно отличается от реальной производительности. Дело в том, что между поршнем в крайнем верхнем положении и клапанной группой всегда имеется зазор. Зазор образует свободный объем - так называемое «вредное пространство».

После нагнетания во «вредном пространстве» всегда остается сжатый воздух. При обратном ходе поршня он расширяется и его давление уменьшается. Поэтому, всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как давление в цилиндре понизится до давления всасывания (станет меньше атмосферного давления).

Таким образом, определенный отрезок пути поршень движется в холостую, из-за чего производительность компрессора снижается. Это снижение производительности определяется коэффициентом производительности компрессорной группы. 

Безмасляный поршневой компрессор

Основное отличие этой модели от масляной в разделении областей с рабочей средой и смазкой для деталей. В таких компрессорах предусмотрена дополнительная очистка воздуха перед выходом, чтобы исключить попадание даже микроскопических капель.

Безмасляный поршневой компрессор

Безмасляные модели поршневого типа имеют ряд преимуществ:

1. Механизм занимает меньше места.
2. Перемещать аппарат можно в любом положении.
3. Не требуется частое обслуживание, т.к. отпадает необходимость в замене масла и фильтров.

Использование безмасляных установок актуально на производстве, где нужен абсолютно чистый воздух без любых примесей, в особенности масла (производство продуктов, лекарств или упаковки).

Преимущества масляных агрегатов

Самый распространенный метод снижения трения, возникающего при работе различных деталей и узлов, является их смазывание. Это позволяет снизить нагрузку на изделие в целом, в частности, на его ключевую деталь — двигатель.

Для решения, этой задачи применяют специальные, компрессорные масла, которые можно использовать в различных условиях эксплуатации.

Компрессоры такого типа в производстве обходятся дешевле. Поэтому, стоимость такого оборудования существенно дешевле, чем безмасляные аналоги. Но в эксплуатации, они обходятся дороже. Это вызвано тем, что в процессе эксплуатации вместе удалением воздуха из рабочей зоны, происходит выброс масла. Кстати, его необходимо заменять через каждые 2 000–3 000 часов эксплуатации.

Так как в сжатом воздухе присутствуют микрочастицы масла, в систему приходится устанавливать маслоулавливающие элементы, например, фильтры. Через определенное количество времени их так же необходимо заменять, а это усложняет обслуживание, и требует дополнительных расходов на приобретение заменяемых фильтров.

Тем не менее, несмотря на принимаемые меры, воздух, прошедший через масляный компрессор полностью очистить не представляется возможным. Например, после обработки воздуха на винтовом устройстве его загрязнение равно 3 мг на один кубометр. Чистота воздуха после его обработки на поршневом компрессоре, напрямую зависит от уровня износа его деталей и узлов.

Это привело к тому, что в отдельных технологических процессах использование масляных компрессоров запрещено.

Как работает основной узел компрессора?

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования – это непосредственно сам компрессор. В нем, собственно, и происходит сжатие среды, на работу с которой рассчитан агрегат. В компрессорах холодильников, например, это хладагент, а в различных нагнетателях воздуха – какой-либо газ (чаще всего воздух). Ниже и далее пойдет речь именно о последнем типе поршневого оборудования – о воздушных компрессорах.

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования

Самый простой по конструкции компрессор – одноцилиндровый. В нем те же основные узлы, что и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Это рабочий цилиндр, находящийся в нем поршень, закрепленный на шатуне, и клапаны, которые называются всасывающим и нагнетательным, в отличие от впускного и выпускного ДВС. Также есть коленчатый вал, к которому подсоединен шатун. В некоторых компрессорах, например, маломощных автомобильных для подкачки шин вместо кривошипно-коленчатого привода поршня стоит эксцентриковый.

Однако в ДВС поршень приводит через шатун во вращение коленвал. В компрессоре все наоборот. Вращающийся коленвал через шатун приводит в движение поршень. Последний, двигаясь возвратно-поступательно, сначала втягивает воздух в цилиндр, а затем сжимает и выталкивает из него.

Устройство поршневого компрессора

Первый цикл работы компрессора происходит при движении поршня в направлении от крышки цилиндра, в которой расположены клапаны. При этом внутренний объем цилиндра в этой его части (между стенками, крышкой с клапанами и поршнем) увеличивается. За счет этого происходит разряжение, преодолевающее жесткость пружины всасывающего клапана и открывающее его. Через него в цилиндр втягивается воздух. Нагнетательный клапан все это время плотно закрыт.

Когда поршень начинает двигаться в направлении крышки с клапанами, воздух начинает сжиматься, так как объем цилиндра в этой его части уменьшается. Под действием создаваемого при этом давления, превышающего атмосферное, и собственной пружины всасывающий клапан закрывается. Когда давление превысит значение, на которое рассчитана жесткость пружины нагнетательного клапана, тот открывается и выпускает из цилиндра воздух. Последний выходит под давлением, которое называется рабочим. Оно, как видно из описания работы компрессора, задается жесткостью пружины нагнетательного клапана.

Компрессор одноступенчатый поршневой

Количество ступеней в механизме компрессора влияет на то, до какого давления будет сжат воздух на выходе. Обычные одноступенчатые аппараты применяются в небольшой мастерской или дома. Они позволяют сжать воздух или газ не выше, чем до 10 бар. Более высокие цифры давления можно получить лишь при использовании многоступенчатого поршневого компрессора. Одноступенчатые блоки отлично справляются с легкой работой, и будут служить долгий срок, если не пользоваться ими больше и дольше, положенного в инструкции. Если даже дома вы одновременно используете много пневматических инструментов, то при выборе стоит смотреть в сторону двухступенчатых аппаратов.

Компрессор одноступенчатый поршневой

Принцип работы поршневого одноцилиндрового компрессора следующий 

Поршневой компрессор состоит из рабочего цилиндра, поршня, всасывающего и нагнетательного клапанов, расположенных в крышке цилиндра.

При вращении коленчатого вала шатун, соединённый с ним, сообщает поршню возвратно-поступательное движение. В рабочем цилиндре из-за увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и клапанной группой, возникает разрежение. Атмосферный воздух преодолевает сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан, открывает его и через всасывающий патрубок (с воздушным фильтром) поступает в цилиндр.

При обратном ходе поршня воздух сжимается и его давление возрастает. Высокое давление позволяет преодолеть сопротивление пружины, прижимающей нагнетательный клапан. Сжатый воздух открывает этот клапан и поступает в нагнетательный патрубок.

Привод коленчатого вала осуществляется либо от электродвигателя, либо от автономного двигателя (бензинового или дизельного).

Индикаторная диаграмма поршневого компрессора

Индикаторная диаграмма поршневого компрессора — графическая зависимость давления в полости цилиндра от положения поршня. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора показана на рисунке.

Линия ab на индикаторной диаграмме показывает изменение давления при всасывании воздуха, линия cd показывает изменение давления в камере компрессора при нагнетании, линия bc — изображает процесс сжатия газа, линия da — изображает процесс расширения газа оставшегося в мертвом объеме.

Мертвый объем компрессора – это пространство в рабочей камере, из которого поршнем не может быть вытеснен газ. Мертвый объем, складывается из объемов каналов, зазоров между поршнем и крышкой, клапанами и корпусом. Скачкообразные изменения давления в начале процессов всасывания и нагнетания связаны с динамическими процессами, происходящими во время открытия клапанов.

Расчет производительности

Объемную производительность при теоретическом процессе можно вычислить по формуле:

Учитывая сжимаемость газа, при расчетах часто используют понятие массового расхода. Массовую производительность при теоретическом цикле можно вычислить по формуле:

Распространенные неисправности и их устранение

Рассмотрим основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления. Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле. Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из-за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Совет! Если сеть “проседает” по причине работы какого-либо аппарата, например, сварочного, то его следует отключить на время пользования компрессором.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико, и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

1. В помещении, где работает агрегат, повышенная влажность. Необходимо обеспечить помещение хорошей вентиляцией или установить на компрессор влагоотделитель (см. рис. ниже).

   

2. Скопилась вода в ресивере. Требуется регулярно сливать воду из ресивера через сливной клапан.
3. Неисправен водоотделитель. Проблема решается заменой данного элемента.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца. В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины, если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра, который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна, из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр. Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Совет! Данную процедуру рекомендуется проводить регулярно. Если агрегат используется интенсивно, то фильтр следует промывать ежедневно.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца. Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

1. Ослабли шатунные болты. Необходимо подтянуть болты с требуемым усилием.
2. Вышли из строя подшипники коленчатого вала. Требуется поменять подшипники.
3. Износились шатунные шейки коленвала и вкладышей шатуна. Устранение данных неисправностей заключается в обработке шатунных шеек до ремонтного размера. Вкладыши также меняются на аналогичные детали ремонтного размера.

Снижение давления в системе при отключении питания

Проблема возникает чаще всего из-за утечек в одном или сразу нескольких элементах системы. В первую очередь, стоит проверить выпускной кран с поршневым клапаном, а также осмотреть всю магистраль, где нагнетается и удерживается давление.

На вооружение можно взять старый проверенный метод: смазать проблемные участки мыльным раствором. Утечка воздуха сразу даст о себе знать появлением пузырей. Появившиеся щели заделывают любым герметизирующим материалом: лучше в желеобразной консистенции, чтобы исключить отслоение.

Выпускной кран проверяется аналогичным образом. Если при фиксации в выключенном состоянии раствор пузырится, то деталь подлежит замене. При этом особое внимание необходимо уделить герметизации: монтируя новый кран, в обязательном порядке наматываем на резьбу сантехническую фум-ленту.

Важно! Перед тем как проводить ремонтные работы воздушной магистрали, необходимо стравить весь имеющийся в системе воздух. Иначе можно не только получить серьёзные ожоги, но и повредить шланги с клапанами.

Иногда для нормализации давления достаточно почистить все подвижные элементы – краны и заслонки от скопившейся грязи.

Периодическое срабатывание датчиков термозащиты

Очевидная причина возникновения подобного эффекта – сильно завышенная температура в помещении или работа устройства под прямыми солнечными лучами. Если же с климатическими условиями всё в порядке, то дело может быть в недостаточном напряжении в сети.

Воздушное охлаждение компрессора

Выявить неисправности такого плана поможет мультиметр. Когда показатели при прозвоне значительно ниже установленных производителем техники норм (указаны в инструкции к устройству), то дополняем цепь стабилизатором напряжения.

Двигатели в классических компрессорах имеют воздушное охлаждение. Если помещение плохо проветривается, то устройство будет быстро нагреваться, и в результате сработают датчики термозащиты. В этом случае необходимо перенести оборудование в место с достаточной вентиляцией. Также нелишним будет проверить воздушный фильтр: почистить его от скопившейся грязи или вовсе заменить.

Нестабильная работа двигателя

Проблема может проявляться из-за слишком интенсивной отдачи воздуха или неисправности датчика контроля давления. Если потребляемая строительным оборудованием мощность не соответствует производительности компрессора, то существенная разница всегда скажется на работе двигателя.

Поэтому обязательно нужно учитывать характеристики пневматического инструмента, а именно, потребляемый объём воздуха за единицу времени, и соотносить их с возможностями агрегата. Расход воздуха для оборудования не должен превышать 70% отдачи компрессора.

Реле давления для компрессора

Если же технические характеристики обоих устройств соответствуют нормам, то значит, дело в реле давления. Датчик можно отремонтировать, но практичнее заменить: благо, стоит он недорого и продаётся практически в каждом специализированном магазине.

Увеличенный расход воздуха

В первую очередь, нужно проверить воздушный фильтр: при необходимости почистить или заменить. Следующая причина – утечка газа в системе. Проверяем каждый сантиметр магистрали, а особенно места стыков и соединений. Последние обрабатываем герметизирующим материалом и фум-лентой.

Некоторые пользователи после очистки ресивера от конденсата забывают зафиксировать выпускной кран. Иногда в результате повышенного давления он сам сходит на пару миллиметров: подтягиваем до упора и проверяем давление в системе.

Компрессор двухступенчатый поршневой

Такие установки вполне справятся с большим давлением и производительностью, поэтому подходят для работы в сложных условиях на небольшом предприятии. Суть двухступенчатого механизма в том, что воздух сжимается в два этапа, в промежутке между которыми снижает температуру. На выходе получается воздух, сжатый под давлением максимум 12 бар.

Принцип работы этой модели поршневого компрессора сводится к следующему:

1. На первом этапе происходит сжатие воздуха до средних цифр давления. Все происходит в большем цилиндре, где воздух перемещается под низким давлением, но в большом количестве.
2. Охлаждение перед выходом на ступень с высоким давлением.
3. Рабочая среда переходит в меньший цилиндр, где и происходит конечное сжатие до нужных цифр. На этом этапе уже меньшее количество воздуха перемещается при высоком давлении.

Компрессор двухступенчатый поршневой

Механизмы некоторых двухступенчатых компрессоров имеют четкое разделение на ступени (например, V-образное размещение блоков). Отдельные модели внешне не отличаются от одноступенчатых. Этот момент нужно уточнять при покупке.