Какой компрессор винтовой или поршневой выбрать?

Если вы в поисках воздушного компрессора, то наверное уже обнаружили, что они представлены во многих различных вариантах, в зависимости от мощности, давления, различных технологий, размеров и разновидностей. Это как искать автомобиль на рынке — вариантов масса. Но большинство из нас не знает, как выбрать подходящий компрессор для наших нужд.

При выборе компрессора необходимо знать некоторые вещи: где вы будете использовать сжатый воздух? Для чего? Какой объем сжатого воздуха вам действительно нужен? Какого качества воздух вам нужен для вашего процесса? И какой тип установки компрессора вы рассматриваете?

Какие основные критерии выбора? Всегда стоит учитывать общую стоимость владения, включая затраты на энергию, инвестиции и обслуживание.

Как работает воздушный компрессор

В целом, существует два основных дизайна, на основе которых созданы все коммерчески доступные воздушные компрессоры. Это поршневые и винтовые компрессоры.

Основная идея воздушного компрессора заключается в том, что он втягивает большие объемы воздуха к установке. Затем воздух сжимается внутри машины, чтобы позже и подается на выход с повышенным давлением и сжатым объемом.

Давление — это насколько сжатым воздух выходит из машины. Объем — это количество воздуха, выходящего из машины.

Давайте рассмотрим эти два типа поближе.

Что такое поршневой компрессор?

Поршневой компрессор, также известный как реципрокационный компрессор, содержит множество движущихся узлов и частей, которые обеспечивают сжатие воздуха. Основные части поршневого компрессора включают:

• Коленчатый вал
• Шатун
• Поршень
• Цилиндр
• Клапанные каналы
• Клапанные пружины
• Подшипники
• Уплотнение и т. д.
• Ремни V-образной формы
• Ременные шкивы

Коленчатый вал приводится в движение главным двигателем, который может быть либо электрическим, либо двигателем на топливе. Компрессор также может иметь ресивер для хранения сжатого воздуха. Коленчатый вал своим движением заставляет поршень двигаться вверх и вниз внутри корпуса. На каждом конце цилиндра находится клапан. Когда поршень двигается в одну сторону, воздух входит в цилиндр. Затем, когда он двигается в другую сторону, воздух внутри цилиндра сжимается. По мере уменьшения объема воздуха, его давление увеличивается.

Полный цикл сжатия - это процесс, при котором воздух попадает в цилиндр, а затем сжимается до необходимого давления. В зависимости от нужного давления количество стадий конструкторы определяют необходимое количество ступеней сжатия.

В одноступенчатом поршневом компрессоре поршень сжимает воздух одним ходом. Одним ходом считается полное движение поршня при одном обороте коленчатого вала. Проще говоря, поршень одноступенчатого компрессора пройдет туда и обратно за один оборот коленчатого вала. Одноступенчатый компрессор может работать при более низких оборотах и уровне шума.

Двухступенчатый компрессор использует два поршня. Один коленчатый вал использует один поршень для подачи воздуха в цилиндр. Затем он передается во второй поршень для дальнейшего сжатия воздуха и, соответственно, для увеличения давления.

В случае смазываемого маслом поршневого компрессора - поршень и коленчатый вал требуют смазки для эффективной работы. Когда поршень двигается в цилиндре, масло для смазки смешивается со сжатым воздухом. Это означает, что сжатый воздух, выходящий из компрессора, будет содержать некоторое количество масла.

В случае безмасляного поршневого компрессора коленчатому валу требуется смазка для эффективной работы, но поршень не будет смазан маслом. Это означает, что сжатый воздух, выходящий из компрессора, не будет содержать масла.

Важно понимать, что в поршневом компрессоре подача сжатого воздуха будет пульсационной (не постоянной), и несбалансированные вертикальные силы вызывают овальность цилиндра, действующую вместе с весом поршня, требуют устойчивой и громоздкой конструкции, что выливается в массивность самих поршневых компрессоров.

Что такое винтовой компрессор?

Винтовой компрессор использует два взаимодействующих ротора для сжатия воздуха. Эти роторы обычно имеют форму винтов и вращаются в противоположных направлениях. Когда они вращаются, воздух засасывается с одной стороны и сжимается, перед выходом с другой стороны.

В отличие от поршневых компрессоров, роторные компрессоры имеют меньше движущихся частей и, как правило, требуют меньше обслуживания. Они также могут обеспечивать более стабильное и непрерывное снабжение сжатым воздухом.

Существует два типа винтовых компрессоров по механизму сжатия. Маслозаполненный винтовой компрессор и безмасляный винтовой компрессор. Давайте рассмотрим оба эти типа.

Маслозаполненный винтовой компрессор сжимает воздух между двумя роторами, где масло распыляется по роторам для охлаждения, герметизации и смазки. Здесь масло образует тонкий слой на роторах, однако смешивается с воздухом, который сжимается в камере сжатия. В таком случае, невозможно получить на 100% безмасляный сжатый воздух на выходе из компрессора. Даже при установке фильтров для удаления масла из воздуха, все равно некоторое количество масла будет переноситься вместе с воздухом в процессе сжатия.

Сжатие воздуха в безмасляном винтовом компрессоре очень похоже на процесс в маслозаполненном винтовом компрессоре, с той лишь разницей, что здесь масло не используется для охлаждения, герметизации и смазки. Оба винтовых ротора покрыты антикоррозийным материалом, который действует также как смазка. Специально разработанные системы охлаждения обеспечивают необходимую температуру внутри винтовой камеры. Качество воздуха, который вы получаете из такого компрессора, на 100% соответствует стандартам класса 0 в соответствии с требованиями ISO.

В случае безмасляных винтовых компрессоров, так как оба винтовых ротора (ведущий и ведомый) не касаются друг друга, износ этих элементов минимален, а уровень шума гораздо ниже. В этом типе компрессора не будет уноса масла, что увеличивает общее время работы системы. Охладители, разработанные для этих компрессоров, очень эффективны, хотя и компактны по размеру.

Сравнение: поршневой и роторно-винтовой воздушный компрессор

Теперь, когда мы рассмотрел, как работают технологии поршневого и винтового сжатия, рассмотрим прямое сравнение между ними. Как решить, какой компрессор подходит для вашего применения?

Износ и обслуживание

Поршневые компрессоры имеют больше движущихся частей по сравнению с винтовыми компрессорами. Из-за большего количества движущихся частей происходит больший износ, а значит требуется более частое обслуживание. Но так как поршневой компрессор прост в конструкции, его обслуживание проще, чем у винтового. Частота обслуживания винтового компрессора меньше, чем у поршневого.

Температура, шум и вибрация

Поршневой компрессор работает при более высоких температурах, чем винтовой компрессор. Роторы в винтовом компрессоре не соприкасаются друг с другом напрямую. В поршневом компрессоре поршневые кольца всегда соприкасаются со стенками цилиндра. Из-за этого контакта происходит постоянное трение, что приводит к более высоким температурам компрессора.

По той же причине поршневые компрессоры имеют больше вибрации и работают с большим шумом. Обычно требуется основание (фундамент) для поршневого компрессора, чтобы минимизировать вибрации, что также влечет за собой дополнительные строительные расходы. Винтовые компрессоры гораздо тише, так как они оборудованы антивибрационными прокладками. Винтовой компрессор не требует фундамента и может быть установлен просто на ровном полу.

Размеры и энергоэффективность

Как отмечалось ранее, поршневые компрессоры занимают много места, чтобы обеспечить необходимый поток и давление сжатого воздуха. Также они требуют большой и прочный фундамент из-за его громоздкости и размера.

Винтовые компрессоры требуют гораздо меньше места для машины схожей мощности по сравнению с поршневыми. Конструкция винтового компрессора очень компактна и поэтому требует меньше пространства. Кроме того, для этих компрессоров не требуется фундамент.

Проблемы с маслом

Как уже было сказано, поршневой компрессор с впрыском масла будет иметь больше масла в сжатом воздухе, чем роторно-винтовой компрессор с впрыском масла. Тем не менее, поршневой компрессор будет выбрасывать больше масла чем винтовой.

Очистка воздуха

Ещё одна не совсем очевидная проблема поршневых компрессоров — это сложность очистки сжатого воздуха, получаемого из таких агрегатов. Обычные рефрижераторные осушители и магистральные фильтры не будут пригодны для очистки и осушения такого воздуха из-за высокой температуры на выходе компрессора. Поэтому, если вам нужен осушенный и очищенный воздух, то потребуется установка дополнительного доохладителя, что зачастую приближает цену поршневого компрессора к винтовому.

Цена

Обычно, винтовой компрессор требует больших капитальных вложений при покупке и обслуживании – за счет более сложной конструкции и дополнительных функций. Однако в данном вопросе нужно проводить комплексный анализ с учетом ваших потребностей.

Заключение

Каждая технология сжатия имеет свой оптимальный диапазон работы. Поршневые компрессоры лучше подходят для сжатия высокого давления при давлениях выше 16 бар, в то время как винтовые компрессоры являются наиболее надежным и эффективным решением для среднего давления.

Также часто применяется сочетание обеих технологий для генерации среднего и высокого давления, с использованием винтового компрессора для генерации среднего давления в сочетании с поршневым бустером.

Выбор между поршневым и роторным компрессорами зависит от ваших индивидуальных потребностей и бюджета. Важно тщательно изучить свои требования и понять преимущества и недостатки каждого типа перед принятием решения.