На первый взгляд, тема выбора источника сжатого воздуха для автомастерской может показаться не слишком увлекательной. Однако, как показывает практика, первое впечатление бывает обманчивым. Более глубокое изучение вопроса порождает множество нюансов и возникают особенности на которые обязательно стоит обратить внимание.
У вас могут возникнуть такие вопросы: Как правильно оценить потребность в сжатом воздухе? Как на основе полученных данных рассчитать оптимальные характеристики компрессора? Может ли компрессор с меньшей производительностью, но с большим ресивером, заменить более мощный компрессор с меньшим ресивером? Как различаются входные и выходные параметры компрессора, и как это учитывается в расчетах? Для поиска ответов на эти и другие вопросы пришлось изучить множество специализированных материалов и пообщаться с продавцами и техническими специалистами. Вот что удалось выяснить.
Сжатый воздух в автосервисах используется не только для подкачки колес. Различное оборудование для ремонта автомобилей, такое как шиномонтажные станки, окрасочно-сушильные камеры и некоторые виды автомоек, также работают на пневмоприводе. Окрасочные работы проводятся исключительно с использованием сжатого воздуха, так как ни один производитель не предлагает профессиональные окрасочные пистолеты с электроприводом. В таких случаях без сжатого воздуха просто не обойтись.
Что еще может побудить мастера по ремонту задуматься о покупке компрессора?
Конечно, стремление автоматизировать трудоемкие процессы с помощью разнообразного пневмоинструмента. Несмотря на то что преимущества пневмоинструментов по сравнению с традиционными электрическими аналогами не всегда очевидны, они все же имеют свои неоспоримые достоинства.
Пневмоинструменты, значительно превосходят свои электрические аналоги по надежности и сроку службы, а также обеспечивают более высокое соотношение мощности к весу. Именно поэтому они идеально подходят для интенсивной профессиональной работы, где их использование становится наиболее экономически целесообразным. Не имеет значения, какая из вышеупомянутых причин подтолкнула вас к мысли о приобретении компрессора; важно, чтобы процесс выбора был грамотным.
С чего начать?
«У вас есть компрессор с ресивером на пятьдесят литров?» — часто именно с такого вопроса начинается общение покупателя с менеджером. В результате продавцу приходится тратить много времени на разъяснения, что такой вопрос неуместен, и что объем ресивера не является отправной точкой при выборе компрессора.
Так с чего же начинать выбор?
Основой выбора должны стать ваши потребности. Эта мысль может показаться неоригинальной, но она справедлива для любого оборудования. Поскольку именно мы лучше всего знаем свои потребности, именно нам следует первыми сформулировать их. Прежде чем отправиться в магазин, стоит тщательно подсчитать количество потребителей сжатого воздуха и определить их рабочие параметры, такие как давление и номинальный расход воздуха
Что еще следует учитывать при определении максимального давления, которое способен развивать компрессор?
Во-первых, важно помнить, что автоматическая система регулирования давления во всех компрессорах настроена так, чтобы поддерживать давление в ресивере с допуском -2 бар от максимального значения. Это подразумевает, что при работе компрессора с Pmax=8 бар давление на выходе может варьироваться от 6 до 8 бар, а у компрессора с максимальным давлением 10 бар — от 8 до 10 бар. Пользователь может изменять заводские настройки прессостата только в сторону уменьшения минимального давления.
Во-вторых, следует учитывать, что длинные пневмомагистрали, ведущие к потребителям сжатого воздуха, могут вызвать падение давления в системе. Ошибки в проектировании пневмосети (например, использование труб малого диаметра, применение водопроводных запорных устройств, нерациональная прокладка магистралей и т. д.) могут привести к значительному падению давления, что негативно скажется на эффективности работы пневмооборудования. Чтобы избежать подобных проблем, рекомендуется выбирать компрессор с более высоким максимальным давлением.
Таким образом, для универсального использования в гараже можно выбрать компрессор с максимальным давлением 8 бар. Если устройство планируется использовать исключительно для окрасочных работ, подойдет и компрессор на 6 бар, а в случае сложных пневмосетей лучше выбирать компрессор, который развивает давление до 10 бар.
Запас по давлению также имеет свои преимущества. Чем выше давление, создаваемое компрессором, тем больше воздуха он может закачать в ресивер, и тем дольше ресивер будет опорожняться до минимально допустимого давления, что дает компрессору время для отдыха.
Кстати, о необходимости отдыха: нужен ли он компрессору? Ответ на этот вопрос раскрывает особенности работы поршневого компрессора. Учитывая эти особенности, можно определить важнейшую характеристику компрессора — его производительность.
Режим работы поршневого компрессора
При сжатии в цилиндре компрессора воздух нагревается. На выходе одноступенчатого компрессора его температура может превышать 150 °C. Часть тепла поглощается деталями и элементами конструкции головки компрессора, что приводит к повышению их температуры и изменению тепловых зазоров в узлах трения.
Если не обеспечить отвод тепла, головка компрессора не успевает охлаждаться. Это может привести к тому, что температура смазываемых узлов превысит допустимый уровень, что в свою очередь может привести к ускоренному износу механизма или даже к его поломке.
При проектировании компрессора учитываются эти аспекты. Для отвода тепла применяется принудительное охлаждение компрессорной головки — обдув воздухом. Обычно используется вентилятор электродвигателя или шкив коленчатого вала компрессора. Для повышения эффективности охлаждения корпус головки изготавливают из сплавов с высокой теплопроводностью и делают его оребренным.
Хотя такие меры достаточно просты и недороги, они часто оказываются недостаточными для обеспечения длительной непрерывной работы поршневого компрессора. Поэтому компрессоры изначально проектируются с учетом необходимости перерывов для нормализации теплового режима головки.
Режим эксплуатации оценивается коэффициентом внутрисменного использования (Кви), который показывает, какую часть времени компрессор может работать без перерыва. В соответствии с отечественными стандартами выделяют три типа режимов работы компрессора: кратковременный (Кви = 0,15), непродолжительный (Кви = 0,5) и продолжительный (Кви = 0,75).
Способность работать в непрерывном режиме в течение длительного времени означает большую надежность и срок службы устройства. Это достигается за счет использования более качественных материалов и конструктивных решений, а также повышенных запасов прочности, что, естественно, отражается на цене.
Зарубежные производители классифицируют свою продукцию в зависимости от допустимого режима эксплуатации и выходных характеристик на несколько серий: хобби (полупрофессиональная), профессиональная и промышленная. Мы подробнее расскажем об их отличиях позже.
Как обеспечить необходимый режим эксплуатации компрессора? Прежде всего, необходимо правильно рассчитать его объемную производительность, соблюдая баланс между этой ключевой характеристикой и средним потреблением воздуха. Эти параметры связаны через коэффициент, который для всех серий компрессоров превышает единицу.
Это означает, что подача компрессора всегда должна быть больше, чем среднее потребление воздуха. Производя больше сжатого воздуха, чем требуется, компрессор создает для себя запас, позволяющий ему время от времени "отдыхать". Запас по производительности должен быть больше, если компрессор относится к более низкому классу. При выборе более дешевого оборудования (например, полупрофессиональной серии) следует закладывать больший запас по производительности.
Ресивер выполняет функцию хранения сжатого воздуха, а в случае разветвленной пневмосети — также внутренний объем магистралей.
Ресивер играет важную роль, так как он помогает сглаживать пиковые нагрузки, уменьшает пульсации давления и способствует охлаждению сжатого воздуха.
Существует мнение, что чем больше емкость ресивера, тем легче работа компрессора. Это не совсем так. Наполнение ресивера до максимального давления, при котором автоматика отключает компрессор, требует времени. Если объем ресивера увеличен необоснованно, компрессор будет работать непрерывно, что приведет к выходу из допустимого режима.
Объем ресивера должен соответствовать как производительности компрессора, так и характеру потребления воздуха. Поэтому компрессорная головка одной производительности может комплектоваться ресиверами разных объемов. В среднем компрессор должен наполнять ресивер за 3-4 минуты. Если потребление воздуха примерно равномерное, можно обойтись минимальным ресивером. Если же возможны пиковые нагрузки, лучше выбрать больший.
Таким образом, правильно выбрать компрессор для заданного потребления воздуха означает определить его производительность и объем ресивера так, чтобы он работал в режиме внутрисменного использования, на который он рассчитан. Несоответствие режимов работы паспортным значениям приводит к неэффективному использованию компрессора и сокращению его срока службы.
Как уже упоминалось, компрессоры с Кви = 1 не существуют. Поэтому, если ваш компрессор работает без остановок в течение смены, это явный признак неправильного выбора, и он скоро выйдет из строя.
Особенности поршневых компрессоров и расчет давления
При расчете характеристик компрессора стоит помнить следующее. Масса воздуха, перекачиваемая компрессором за единицу времени, остается постоянной и зависит от конструкции устройства. Однако производительность обычно указывается в объемных величинах, что может вызвать путаницу и ошибки в расчетах.
Воздух, как и другие газы, сжимаем. Это означает, что одна и та же масса воздуха может занимать разный объем в зависимости от давления и температуры. Точная взаимосвязь между этими величинами описывается уравнением политропы. В случае компрессора, наполняющего ресивер, это означает, что с увеличением давления в ресивере (на выходе компрессора) его объемная производительность снижается.
Если объемная подача компрессора изменяется со временем, какая цифра указывается в технических характеристиках? Согласно ГОСТ, производительность компрессора — это объем воздуха, который выходит из него, пересчитанный на физические условия всасывания. Обычно эти условия соответствуют нормальным: температура — 20 °C, давление — 1 бар. ГОСТ допускает отклонение реальных характеристик компрессора от паспортных данных на ±5%.
Также параметры потребителей сжатого воздуха пересчитываются на нормальные условия, чтобы привести их к общему знаменателю с характеристиками источника. Таким образом, номинальный расход 100 л/мин означает, что при рабочем давлении пневмоинструмент потребляет такое количество воздуха, которое при нормальных условиях занимает объем 100 литров.
Зарубежные производители, не знакомые с нашими ГОСТами, определяют производительность своей продукции иначе, что иногда приводит к путанице. В паспортных данных на импортные устройства указывается теоретическая производительность компрессора (производительность по всасыванию).
Теоретическая производительность определяется геометрическим объемом воздуха, который помещается в рабочей полости компрессора за один цикл всасывания, умноженным на количество циклов в единицу времени. Она обычно выше реальной выходной производительности. Разница учитывается коэффициентом производительности (Кпр), который зависит от условий всасывания и конструкции компрессора — потерь в клапанах, наличия недовытесненного объема, что приводит к уменьшению наполнения цилиндра. Для профессиональных компрессоров коэффициент производительности может составлять от 0,6 до 0,7, причем более высокие значения соответствуют большей подаче.
Различия между характеристиками, рассчитанными на входе и выходе, могут быть значительными. Возможно, именно поэтому некоторые иностранные производители указывают данные по всасыванию, поскольку они выглядят более внушительно.
В хороших магазинах продавцы обычно имеют данные как по входным, так и по выходным характеристикам профессиональных импортных компрессоров. Для бытовых моделей такие данные часто не приводятся, хотя известно, что реальная выходная производительность бытовых компрессоров редко превышает 50% от заявленной теоретической.
Точный расчет характеристик поршневого компрессора является сложной задачей и требует решения степенных уравнений. Методика выбора компрессора, которую мы приводим, содержит упрощенные соотношения, которые, тем не менее, позволяют правильно определить его параметры с небольшой погрешностью.
Обратите внимание, что в ней указывается теоретическая производительность компрессора (по входу). Чтобы пересчитать полученные данные на "выход" (в случае расчета отечественного гаражного компрессора), результат следует уменьшить на 30-40%.
Таким образом, правильно определив исходные данные и проведя несколько математических расчетов, можно понять, какими характеристиками должен обладать компрессор. Однако выбор следует делать, основываясь на конкретной технике, а не только на характеристиках. В следующий раз мы обсудим особенности гаражных компрессоров, представленных на рынке. Также читайте статью: как организовать пневмолинию у себя в автосервисе
תגובות