какое давление нужно для пневмопистолета
Как выбрать компрессор
Содержание
Содержание
Работа любого пневматического устройства основана на принципе подачи сжатого газа. В большинстве таких механизмов используется обычный воздух, нагнетаемый в специальные емкости, именуемые ресиверами. А нагнетается он туда с помощью компрессора. В данном гайде подробно разберем устройство компрессоров, какие они бывают и на что обращать внимание при выборе такого агрегата.
Вид компрессора
Конструктивно компрессоры делятся на три вида:
Основа конструкции винтовых компрессоров заключается в установленных параллельно двух роторах (винтах). Нагнетание начинается с ведущего ротора, который, в свою очередь, подает воздух на ведомый ротор и далее, по его каналам, газ попадает через всю конструкцию в ресивер.
Они являются наиболее эффективным видом компрессоров, но необходимое для работы пневмоинструмента давление создается только при работе большими роторами, приводимыми в действие мощными трехфазными двигателями. Поэтому винтовые компрессоры чаще используются только на крупных промышленных предприятиях.
В поршневых маслянных компрессорах сжатие воздуха производится, как следует из названия, поршнями, приводимыми в движение с помощью кривошипно-шатунного механизма. Эффективность таких компрессоров ниже, за счет того, что большая часть энергии расходуется на преодоление трения между поршнем и цилиндром. В таких компрессорах для снижения трения используется масло. Масляные агрегаты служат в несколько раз дольше безмасляных, но имеют одну особенность, которая часто оборачивается недостатком: в сжатом воздухе на выходе присутствуют частицы масла.
Специальные маслоотделители и фильтры частично справляются с этой проблемой, но не до конца, и, если требуется чистый воздух, масляный компрессор не подойдет. Например, при тонкой работе краскопультом (когда краскопульт используется, допустим, для аэрографии), при продувке деталей от пыли, при использовании плазменного резака — наличие масла в сжатом воздухе недопустимо.
А вот при работе прочего пневмоинструмента — дрелей, гайковертов, граверов и т.п. — наличие масла в воздухе даже полезно: оно обеспечивает смазку вращающихся частей инструмента.
Производители по-разному реализуют поршни и цилиндры безмасляных поршневых моделей в гонке за более длительным сроком их эксплуатации: ставят гарфито-тефлоновые кольца, покрывают стенки цилиндра анодированными смесями и т.д.
Поршневая группа изготавливается с использованием специальных материалов, которые уменьшают трение между цилиндром, поршнями и клапанами. Такие компрессоры дешевле и проще в эксплуатации, но менее эффективны по сравнению с вышеописанными видами.
Еще один весомый плюс данного вида компрессоров — они, в большинстве своем, компактнее и легче всех остальных своих собратьев, но только если конструкция не подразумевает ресивер — бытовые безмасляные поршневые компрессоры часто идут без ресивера.
Объем ресивера
Ресивер — металлический резервуар, служащий для хранения запаса сжатого воздуха.
Чем больше объем ресивера, тем реже будет включаться компрессор, т.е. увеличение объема ресивера снижает нагрузку на компрессор и двигатель.
Обратной стороной большого ресивера является то, что компрессору нужно некоторое время для создания в нем рабочего давления. Если мощность компрессора невысока, да еще идет отбор давления каким-либо работающим инструментом, давление в большом ресивере (следовательно, и на выходе компрессора) может набираться очень долго. Поэтому большой объем ресивера должен сопровождаться соответственно большей производительностью и мощностью.
Исключение составляют те случаи, когда от компрессора периодически требуется непродолжительная, но высокая производительность. Например, при использовании ударного гайковерта — он требует производительность от 300 л/м, но если подключить его к компрессору, производительности в 200 л/м с большим (50л) ресивером будет достаточно, чтобы гайковерт запустился и работал некоторое время.
Тип привода
В коаксиальных моделях коленвал компрессора жестко соединен с валом двигателя. Простота этой конструкции обеспечивает ее дешевизну, чего не скажешь о надежности: такой вариант чреват частыми пиковыми нагрузками на двигатель, что плохо сказывается на его долговечности.
Коаксиальные компрессоры могут быть реализованы также двумя видами:
Плюсы: производительность, простота в управлении и обслуживании
Минусы: требуют регулярного долива масла, не предназначены для частого использования
Плюсы: производят на выходе чистый сжатый воздух, недорогие
Минусы: не рассчитаны на долгую работу под нагрузкой, шумные, небольшой ресурс
В ременных компрессорах двигатель раскручивает маховик с помощью ременной передачи, на оси которого закреплен коленвал. Такая конструкция обеспечивает более мягкую работу двигателя, продлевая срок его службы.
Плюсы: повышенный ресурс, высокий КПД
Минусы: высокий уровень шума, требуется следить за уровнем масла.
Ступени
В компрессоре двухступенчатого сжатия всасываемый воздух сжимается дважды: вначале до определенного давления в цилиндре I ступени, затем, пройдя систему охлаждения, под давлением поступает в цилиндр II ступени, где сжимается до конечного давления.
С точки зрения производительности, безусловно, двухступенчатое сжатие газа всегда эффективнее. Но, здесь есть и свои нюансы. Например, чтобы компрессору двухступенчатого сжатия выдавать ту производительность, на которую он рассчитан, требуется и двигатель с более высокими показателями мощности.
Мощность
Как подобрать мощность? По требуемой производительности и максимальному давлению. Эти же параметры подбираются исходя из того, какие инструменты и в каком количестве будут одновременно использоваться с компрессором.
Чем выше мощность мотора, тем выше производительность, и, соответственно, тем больше потребителей можно подключать к компрессору.
Пневмоинструмент и необходимые ему параметры компрессора:
Инструмент
Давление (бар)
Производительность (л/мин)
Производительность
Производительность компрессора — это объем воздуха, выдаваемый им в минуту. Для определения необходимого значения этого параметра нужно просуммировать требуемую производительность всех одновременно работающих инструментов (потребителей). При подборе компрессора надо иметь в виду, что в паспорте обычно указывается объем всасываемого воздуха в идеальных (20 °C) условиях.
На выходе, из-за потерь воздуха в компрессоре и из-за отличающихся условий эксплуатации, производительность может быть на 20–30% ниже заявленной. Поэтому производительность выбранного компрессора должна быть на 30% выше необходимой для работы имеющихся инструментов.
Рабочее давление
Рабочее давление компрессора также подбирается исходя из требований используемого инструмента. Неважно, сколько инструментов будет использоваться одновременно — выбирайте максимальное требуемое давление. Это и будет рабочее давление компрессора.
Для некоторых инструментов (например, краскопультов, продувочных пистолетов, для накачки шин) избыточное давление противопоказано. Если предполагается использование такого инструмента, будет необходима функция регулировки давления.
Особенности
Наличие на компрессоре защиты от перегрева также крайне желательно. Принудительная система воздушного охлаждения с помощью специальной направляющей позволяет уменьшить температуру компрессорной головки, избежать перегрева и, как следствие, повышенного износа.
При сжатии воздух сильно нагревается, поэтому во многих моделях трубки высокого давления оснащаются специальными ребрами охлаждения, также и корпус цилиндра, по схожему с мотоциклетными цилиндрами принципу, оснащается дополнительными ребрами.
Все это увеличивает ресурс компрессоров и дает возможность использовать их при высоких нагрузках.
Никакой поршневой компрессор не может работать непрерывно в течение долгого времени. Наличие ресивера соответствующего объема дает компрессору возможность периодического «отдыха» для охлаждения, но если отбор воздуха близок к производительности компрессора, то перерывы между включениями становятся слишком короткими и компрессор не успевает остыть. Если же отбор воздуха превышает производительность компрессора, двигатель вообще не будет выключаться. Это может привести к перегреву компрессора и выходу его из строя. Именно поэтому компрессор должен иметь запас по производительности и защиту от перегрева.
Манометр. Наличие манометра будет нелишним в любом случае — он позволит убедиться, что компрессор действительно работает и создает требуемое давление.
Уровень шума. Компрессоры — одни из самых шумных видов электрического оборудования. Даже если ваш компрессор будет использоваться на производстве, помните о том, что продолжительное воздействие на человека шума уровнем выше 80 дБ — вредно. Если же компрессор предполагается использовать возле жилья, тем более следует озаботиться подбором модели с меньшим уровнем шума.
Напряжение сети. Бытовые приборы часто оснащаются напряжением 12 В, которого достаточно для подключения к автомобильному прикуривателю. Более мощные модели оборудованы напряжением 220 В или 280 В.
Колеса. Вес компрессора бывает довольно значительным — до 100 килограмм! Если компрессор будет установлен стационарно и подключен к магистрали (например, в гараже) то здесь переживать не о чем. А вот если компрессор предполагается использовать в разных местах, и необходима его мобильность, стоит сделать выбор в сторону модели, обязательно оснащенной колесами.
Советы по выбору
Кому нужен компрессор? Всем, кому нужен в работе тот или иной пневмоинструмент:
Если у вас есть гараж и вы сами проводите кое-какие работы с автомобилем, то либо компрессор и пневмоинструмент у вас уже есть, либо вы еще просто не знаете, насколько их наличие облегчит вам работу.
Когда нужен дешевый простой компрессор для периодической непродолжительной работы краскопультом и продувочным пистолетом, стоит выбирать среди безмасляных моделей с коаксиальным приводом.
Если нужен компрессор для работ с использованием гайковертов, дрелей, заклепочных и гвоздезабивных пистолетов, рекомендуется обращать внимание на ременные масляные компрессоры средней мощности с хорошим объемом ресивера.
Если предполагается работа в автомастерской или одновременное использование 2–3 гайковертов, вам потребуется масляный компрессор с большой производительностью и немаленьким объемом ресивера.
Винтовые компрессоры рекомендуются к приобретению большим предприятиям и промышленным организациям, которые пользуются пневматическим оборудованием, требующим большого расхода кубометров воздуха в минуту.
Обновлено пользователем bobrbobro
Как подобрать пневмоинструмент к компрессору?
Содержание:
У Вас уже есть компрессор, к которому Вы планируете подключать инструменты, или Вы только планируете его покупку? В любом случае знание технических характеристик будет для Вас полезным. Почему? Объясним на примере.
Случай из практики
Наверняка, Вы хоть раз посещали форумы, где мастера и любители делятся опытом, спрашивают совета, консультируются со специалистами по различным техническим вопросам. Вот один жизненный пример: покупатель приобрел для мастерской несколько пневмоинструментов: шлифмашинку, пневмошуруповерт и пневмостеплер. Подключает первый к компрессору – работает удовлетворительно, но почему-то не выдает заявленного числа оборотов. Шуруповерт не включается вообще! Чтобы узнать, в чем причина, пользователь начинает искать проблемы в компрессоре. Закрадываются подозрения, что он сломался. А вот степлер почему-то отлично функционирует. «Так в чем же дело?» – спрашивает он на форуме. Много было советов и предположений, все он перепробовал: и фильтры проверил, и соединения, и масло… Наконец, речь заходит о технических характеристиках. Тут и становится понятно, что инструменты были подобраны без их учета. Получается, деньги потрачены зря, а вернуть товар в магазин будет проблематично. Ведь клиент сам виноват, отказался от советов продавцов при покупке…
Чтобы с Вами такого не случилось и затраченные средства себя оправдали, выбор пневматического инструмента нужно делать исходя из возможностей Вашего компрессора. Итак, давайте разберемся, что при этом нужно учесть.
Основные параметры подбора
Если для электроинструмента одной из важных характеристик является мощность, то у устройств, работающих на сжатом воздухе, она не указывается. Но есть несколько параметров, присущих только пневматике.
Расход воздуха – является как раз аналогом мощности и характеризует объем потребляемого сжатого воздуха за минуту. Диапазон по этому параметру у разных моделей составляет от 60 – 1130 л/мин. Чем выше значение, тем производительнее будет инструмент. Но это не значит, что нужно приобретать модель с самым большим показателем. Иначе, компрессор может просто не потянуть слишком мощного потребителя.
Правильный выбор по этому параметру заключается в ответе на два простых вопроса:
Ответ на первый вопрос Вы найдете в техническом паспорте или инструкции оборудования. Допустим, там указано – 320 л/мин. То есть, такой объем воздуха оно способно выдавать.
На второй вопрос Вы ответите сами, исходя из того, в каком режиме будет проходить использование пневмоинструмента. В домашней мастерской, как правило, к компрессору подключают 1 – 2 устройства, ведь человек работает в одиночку и не может выполнять несколько операций сразу. А вот на производстве от источника сжатого воздуха могут идти разветвленные пневмосети в разные части цеха для питания оборудования различного назначения. Тут потребителей может быть более десяти.
В идеале, производительность компрессора будет соответствовать заявленным параметрам при стабильном давлении. Когда же оно падает, снижается и вырабатываемый объем воздуха, которого может не хватить для всех пневмоинструментов. Чтобы это не стало причиной простоев, нужно подстраховаться и иметь некоторый запас воздуха. А именно, производительность оборудования должна быть на 20 – 30% выше, чем суммарная потребность всех подключаемых устройств.
Допустим, к компрессору с производительностью в 320 л/мин Вы приобретаете пневмокраскопульт и шлифовальную машинку. Если отнять от данного значения 20%, получим показатель, равный 256 л/мин. Суммарная потребность этих двух инструментов не должна его превышать. То есть, для стабильной работы краскопульт должен потреблять не более 125 л/мин, а УШМ – 130л/мин (или наоборот).
Еще один важный показатель – это рабочее давление. Он характеризует потребность в силе сжатого воздуха для работы пневмоинструмента. Выбор по этому параметру также следует делать, исходя из возможностей компрессора. Допустим, его показатель давления равен 8 бар, значит, подключать к нему можно такие устройства, рабочее давление которых не превышает 6 бар. Почему? Сейчас объясним.
Запас по параметру необходим по нескольким причинам:
В описании пневмоинструмента Вы можете увидеть, что значение давления указывается не в барах, а в атмосферах. При подборе устройств к компрессору принято уравнивать эти единицы измерения, то есть 1 бар=1 атм.
Ознакомиться с основными показателями для разных видов пневматических инструментов Вы можете в таблице. Это поможет определиться с выбором и оптимально скомбинировать несколько моделей.
| Название пневмоинструмента | Потребность в сжатом воздухе, л/мин. | Рабочее давление, атм |
| Пневмогайковерт | 85 – 400 | 6 – 6,5 |
| Ударный гайковерт | 400 – 1000 | 6,5 – 8 |
| Пневмодрель | 110 – 280 | 5,88 – 6,5 |
| Пневмодолото (перфоратор) | 100 – 340 | 6,2 – 9 |
| Пневмошуруповерт | 110 – 200 | 6 – 6,2 |
| Пневмошлифовальная машинка | 80 – 550 | 6 – 6,5 |
| Пневмокраскопульт | 50 – 360 | 2 – 6 |
| Пневмопистолет | 50 – 300 | 1 – 10 |
При выборе пневмоинструмента стоит помнить, что у него есть характеристики, присущие и электрическим аналогам. Например, у пневмодрелей и шуруповертов это будет число оборотов в минуту, у пневмогайковертов – момент затяжки, у краскопультов – объем бачка и диаметр сопла. В данном случае выбор будет зависеть от сферы применения и интенсивности использования. Большие показатели, как правило, присущи профессиональным инструментам. А вот при покупке устройств для выполнения несложных задач в быту гнаться за высокими значениями характеристик не стоит, ведь они могут не подойти для домашнего компрессора.
Несколько полезных советов покупателю
Теперь Вы знаете, какие характеристики учесть при покупке пневматических устройств для своего компрессора. Уже готовы сделать заказ? Предлагаем Вам ознакомится с широким ассортиментом продукции таких известных производителей как Bosch, Abac, Jonnesway, Hitachi, Metabo и др., представленных в нашем интернет-магазине. Удобная форма подбора поможет найти подходящий инструмент, а система поиска – интересующую Вас модель. Заказ можно оформить через сайт или по бесплатному телефону.
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».
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.
