Ротационные компрессоры: устройство, принцип работы и применение
Ротационные компрессорные установки получили распространение на предприятиях и в небольших мастерских. Оборудование для нагнетания сжатого воздуха такого типа характеризуется надежной конструкцией, обеспечивающей высокую производительность. К этому стоит добавить и практичность в обслуживании агрегата. В то же время ротационные компрессоры имеют целый ряд недостатков, ограничивающих область их использования.
Устройство компрессора
Ротационные модели представляют целую группу компрессоров, отличающихся по конструкции и рабочим качествам. Основную долю станций этого типа составляют воздушные роторные установки. В данном случае устройство ротационных компрессоров базируется на валу двигателя, обеспечивающего рабочую функцию. На вал насаживается ротор, но в процессе работы движение осуществляется не из центра окружности, а эксцентрично. Это обуславливается тем, что вал традиционных моделей имеет смещение.
Функциональная начинка, в свою очередь, заключена в металлический корпус – обычно цилиндрической формы. В обязательном порядке от вала с ротором до поверхности корпуса выдерживается технологический промежуток. В процессе работы ротационный воздушный компрессор будет его сокращать в соответствии с величиной, равной вышеупомянутому смещению вала. Также для дополнительной защиты и предотвращения перетекания технической жидкости используются специальные пластины и заслонки.
Принцип работы
При каждом обороте ротора будет образовываться свободная зона между стенкой цилиндра и рабочей группой. В этот момент она заполняется сухим перегретым или насыщенным паром – это также могут быть разновидности хладагентов и масляных жидкостей. С другой стороны начинают процесс сжатия этой зоны нагнетательные клапаны, способствующие всасыванию тех же паров из испарителя. При совершении многократного цикла оборотов достигается оптимальное рабочее давление, позволяющее выполнять основную функцию нагнетания сжатого воздуха, для которой применяется ротационный компрессор. Принцип работы роторных моделей предусматривает и автоматизированную подачу масла. Это особенно касается промышленных агрегатов, работающих при повышенных нагрузках. Заправка жидкостью реализуется из специальной цистерны – она поступает в маслоотделитель до определенного уровня. При необходимости масло может охлаждаться водой.
Виды конструкции
Обычно выделяют компрессоры ротационного типа с качающимися и неподвижными элементами сжатия. В первой модели рабочей группы предполагается сжатие хладагента посредством роторного эксцентрика на двигателе. Это в некотором роде независимый элемент, обеспечивающий относительно высокую степень сжатия. Однако, из-за повышенного трения подобные агрегаты считаются малоэффективными. По крайней мере, затратными с точки зрения технического обслуживания. С другой стороны, пластинчатые ротационные компрессоры позволяют устранить нежелательный эффект интенсивного трения. Сжатие хладагента реализуется пластинами, неподвижно установленными на валу. Они стационарны относительно самого вала, но свою функцию сжатия выполняют вместе с ним.
Особенности спиральных моделей
Модели спирального типа чаще используются в установках малой и средней мощности – например, в холодильниках. Рабочая группа формируется двумя металлическими спиралями – одна интегрируется в другую. При этом базовая спираль стационарна, а внешняя – вращается вокруг оси. Что еще важно, в компрессорах данные элементы имеют особый эвольвентный профиль, позволяющий перекатываться, но не проскальзывать. Предполагает спиральный компрессор и перемещение точки соприкасания рабочих элементов. Именно в ней происходят циклы сжимания и выталкивания через центральное отверстие. По характеру выполнения сжатия спиральные агрегаты можно назвать более мягкими и щадящими. Поэтому и выходная мощность позволяет их использовать в оборудовании средней и малой производительности. Стоит подчеркнуть и сложность технической реализации таких компрессоров, обусловленную необходимостью соблюдения плотного прилегания спиральных элементов и герметичности торцов.
Защитные системы агрегата
Высокого качества элементной базы и тщательно выверенной компоновки функциональных деталей недостаточно для того, чтобы оборудование регулярно выполняло свои задачи в условиях производства. Поэтому современные модели не обходятся без дополнительных защитных систем. В первую очередь, это автоматическое отключение агрегата при фиксации сетевых перегрузок. Таким образом, оберегается блок управления электродвигателем. Поскольку ротационные компрессоры склонны и к перегревам механической части, внедряется в конструкцию и система охлаждения. Она минимизирует тепловые нагрузки, влияющие и на технические жидкости, и на детали конструкции. Для моделей с электронным управлением предусматривают системы самодиагностики. Благодаря датчикам компрессор без участия оператора может определять неисправности узлов и в зависимости от характера поломки или также самостоятельно их исправлять, или подавать соответствующий аварийный сигнал через индикаторы.
Основные характеристики
Производительность компрессора определяет, с каким оборудованием конкретная модель сможет оптимально работать. Эта характеристика выражается отношением выпущенного объема воздуха к единице времени – обычно минуте. Бытовые агрегаты чаще всего располагают мощностью порядка 100 л/мин. Этого вполне достаточно для работы с пневмоинструментами наподобие распылителей, шлифмашин и забивателей. Но если, к примеру, на стройплощадке планируется одновременное использование нескольких пневматических устройств, то производительность должна увеличиваться до 150-200 л/мин и выше. К тому же компрессор с вращающимся ротором желательно использовать с запасом силового потенциала. То есть к суммарной планируемой нагрузке нужно будет добавить 15-20%. Это повышение оправдывается снижением нагрузки на элементную базу. Существенной характеристикой является и рабочее давление, в среднем варьирующееся от 6 до 15 бар. В этом случае подбор также делается исходя из требований к конкретному инструменту. Для оптимальной работы добавляется 2 пункта к номинальному показателю давления инструмента.
Расходные материалы
В рабочем процессе ротационных компрессоров особую роль играет масло. Главная функция компрессорных жидкостей заключается в поддержании износостойкости деталей, предотвращении разгерметизации и образования нагаров. Но представлены на рынке и модифицированные составы с отдельными улучшенными свойствами – например, это может быть морозостойкость, антикоррозийная защита и т. д. Что касается типа основы, то спиральный компрессор, работающий при температурных нагрузках до 100 градусов, можно заправлять синтетическими средствами. Если этот порог увеличивается, то следует обращаться к более дорогим, но качественным минеральным маслам. Технические аксессуары тоже являются необходимым дополнением. В этой группе расходников выделяют шланги, переходники, фитинги, клапаны, фильтры и крепежные приспособления. Благодаря компонентной оснастке и организуется инфраструктура взаимодействия компрессора с рабочим инструментом или оборудованием.
Производители и цены
Хотя сегмент компрессоров как таковой весьма обширен и предлагает продукцию практически от всех крупных производителей строительного и промышленного оборудования, категория ротационных моделей наименее популярна, поэтому и предложения существенно ограничены. Наибольшей популярностью пользуются установки изготовителей холодильной техники Matsushita, Galanz, Toshiba и т. д. Они стоят примерно от 20 до 50 тыс. руб. Для сфер строительного и промышленного использования рекомендуются фирмы Abac, FUBAG и COMARO. Данные компании предлагают в основном высокопроизводительные агрегаты, рассчитанные на эксплуатацию в условиях крупных предприятий. По цене ротационные компрессоры этого типа тоже заметно отличаются – в среднем они стоят 200-300 тыс. К слову, одну из самых дорогостоящих станций предлагает Abac в своей линейке GENESIS. Это модель с производительностью 3320 л/мин и рабочим давлением 8 бар, доступная за 650 тыс.
Что учесть в выборе?
К выбору ротационных компрессоров обычно подходят потребители, которым нужен низкозатратный, малошумный и в то же время производительный источник сжатого воздуха. Поэтому промышленность со всеми своими особенностями эксплуатации будет основной областью, где применяется данный тип компрессора. Ротационный движок чаще всего ориентируется на сетевое напряжение в 380 В. Если на участке использования отсутствует трехфазовая линия, то придется делать скидку уже на производительность, ориентируясь на 220 В. Кроме основных рабочих значений учитывается и конструкция. Обычно она стационарна, но даже крупногабаритные модификации в некоторых исполнениях предусматривают возможность перемещения. Этот нюанс надо иметь в виду, если на объекте планируется обслуживать несколько технологических точек, расположенных в разных местах.
Техническое обслуживание
В условиях регулярной эксплуатации сеансы профилактической проверки должны производиться в соответствии с графиком. Замена масла и ревизия соединительных частей выполняется перед каждой процедурой применения оборудования. При выявлении критической деформации элементов или износа расходников производится ремонт компрессоров воздушных, который может быть выражен заменой неисправных компонентов. Техническое восстановление тех же деформированных элементов нежелательно, поскольку срок их службы в любом случае будет ниже.
Отдельное внимание уделяется каналам поступления масла и охлаждающих жидкостей. С ними взаимодействуют фильтры, мембраны, уплотнители и шланги – данную инфраструктуру следует регулярно чистить, промывать и также заменять, если возникает необходимость. К слову, ремонт компрессоров воздушных в виде восстановления лопастей вентилятора и радиаторной решетки проводится как раз в тех случаях, когда обслуживающий персонал уделял недостаточно внимания борьбе с засорами и загрязнениями конструкции.
Сферы применения
Уже говорилось, что компрессорные установки часто применяют для обслуживания строительного инструмента на пневматической основе. Но это лишь часть задач, которые способны выполнять агрегаты такого типа. Их специализированной нишей все же является холодильное оборудование. Причем это могут быть и непосредственно промышленные холодильники с рефрижераторами, и бытовые кондиционеры. Во втором случае используются компактные и маломощные ротационные компрессоры. Применение в промышленности тоже акцентируется на возможности работы установки с хладагентами – оборудование задействуют на технологических этапах обработки рабы, мяса, полуфабрикатов и другой пищевой продукции.
Заключение
При всех различиях с поршневыми компрессорами, ротационные агрегаты работают по тому же принципу вытеснения обслуживаемой среды. Отличия же обуславливаются уже конструкционной реализацией механики, обеспечивающей весь процесс. Среди преимуществ, которыми обладают ротационные компрессоры на фоне поршневых аналогов, можно отметить возможность соединения с двигателем, уравновешенность хода с сокращением вибраций, равномерную подачу газовых сред и отсутствие группы клапанов. Но есть и недостатки. Так, например, плотное взаимодействие механических частей способствует их быстрому физическому износу. Есть и слабые стороны у ротационных моделей в плане технологии изготовления – они требуют высокоточной сборки, иначе агрегат не сможет соответствовать заявленным рабочим показателям.