Дунем: как выбрать правильный автокомпрессор? | BERKUT

Если вы путешествуете на автомобиле или просто часто ездите на дальние расстояния, а ваши шины не относятся к семейству RunFlat, то наверняка электрический насос-компресор уже живет у вас в багажнике. Ну или хотя бы добавлен в «wish list». Давайте посмотрим, что должно быть внутри правильного компрессора, как его применять, и как извлечь из обладания им максимальную пользу.

Фото и текст: Евгений Балабас

Как устроен компрессор?

Электронасосы «за копейки» — прекраснейший пример выброшенных на ветер денег. Они бывают выполнены в самом различном, порой весьма причудливом дизайне, содержат в себе встроенный фонарик, аварийную мигалку и даже радиоприемник, могут иметь автономный аккумулятор, дисплей и даже автоматическое отключение по предустановленному заранее давлению. Но внутри большинства из них скрывается один и тот же механизм: маломощный электромоторчик, больше пригодный для детской игрушки, через понижающую обороты пластмассовую шестерню соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, приводящим в действие поршень в цилиндре.

 

  

В этом с позволения сказать «механизме» буквально все сделано неправильно – каждый элемент! Поршень, цилиндр, поршневые кольца, подшипники, отвод тепла, манометр с дикой погрешностью – все рассчитано на редкие применения (да и то в теплую погоду). В противном же случае износ механизма становится совершенно неприличным, давление воздуха резко падает, зато в избытке появляются дребезг и грохот…

Практика лучших производителей автомобильных компрессоров показала, что поршень должен быть с сухой манжетой из разновидности фторопласта – пластика с самым низким коэффициентом трения скольжения, а цилиндр – цельноалюминиевым с массивными стенками, оребренными снаружи. Лишь такая конфигурация позволяет долго работать без износа и без снижения давления. Но встречается она нечасто.

Как правило, в дешёвых компрессорах стоит цилиндр из голой стальной трубки, и даже если он выглядит алюминиевым с ребристым радиатором, это лишь внешний декор, имеющий очень плохой тепловой контакт с цилиндром.

Поршень у халтурных насосов обязательно густо смазан. И это очень плохо, ибо именно смазка обеспечивает компрессию и скольжение, а когда масло улетучивается внутрь ваших шин (что происходит достаточно быстро), у компрессора тут же разбивается цилиндро-поршневая группа, резко снижается и без того хилая производительность, а звук работы становится невыносимым.
В правильном насосе габариты двигателя сопоставимы с размерами современного редукторного стартера. Ну как иначе вместить в себя толстый вал, мощные обмотки, магниты и основательные опорные подшипники? Цилиндр с высокой производительностью выделяет много тепла, которое эффективно отводит массивный алюминиевый радиатор, выполненный с цилиндром в виде единого целого. 

В «правильном» насосе стоит мощный шариковый подшипник шатуна. В одноразовом же его вообще нет, и металл там трётся по металлу. 

Еще один признак дешевых одноразовых насосов – рычажный наконечник. Тут недостаток скорее не в типе насадки, а в исполнении. Потери воздуха при отсоединении у резьбовых насадок в 2-3 раза больше, чем рычажных (накидных, обжимных). Но недостатком рычажных насадок является износ уплотнителя (обжимки). Он, как правило, выполнен из резины, а резьба ниппеля — из металла, и сама резьба при несоблюдении ГОСТ чаще всего острая и действует как пила на уплотнитель. Если ещё учитывать, что зимой резина дубеет, то износ накидных насадок оказывается очень быстрым. Но для колес малого диаметра накидные насадки предпочтительны, поскольку позволяют изменить поток воздуха на 90 градусов: в хороших компрессорах зачастую используются накидные насадки качественного исполнения. 

Беркут R14 и R17

Для демонстрации правильных надежных электронасосов мы взяли две модели одной из лучших отечественных марок — «Беркут». Собственно, на сравнительных фото выше как раз модель R17. Едва ли кто-то упрекнет нас в назойливой или некорректной «рекламе», ибо высокая надежность и долговечность компрессоров этого бренда уже много лет известны не только тысячам обычных российских автовладельцев, но и серьезным спортсменам-джиперам, и любителям пневмоподвесок, и строителям сигнальных пневмосистем, делающим из машин «паровозы».

Линейка «Беркутов» широка, но мы решили не углубляться в вопросы экстрима, спорта и полупрофессионального использования, поэтому взяли модели R14 и R17, одни из самых популярных у владельцев легковых седанов и хэтчбеков, а также разномастных кроссоверов.

Беркут R14 – компактный, очень тихий компрессор с низкой вибрацией. Он подключается к прикуривателю, имеет встроенный светодиодный фонарик для накачки колес ночью и в сумерки, высокоточный манометр, винтовой штуцер подключения к ниппелю с минимальными потерями воздуха при отключении, комплектуется удобной и очень прочной сумочкой.

При этом, несмотря на компактность, модель R14 может накачать не только маленькие 14-дюймовые колеса, как можно ошибочно подумать! Компрессор построен в полном соответствии с вышеприведенными критериями правильного компрессора. Тут есть и алюминиевый цилиндр, и работающий без масла поршень, и мощный электродвигатель. Благодаря развиваемому давлению до 8 атмосфер устройство отлично справляется с крупными колесами большого седана или внедорожника.  

     

Беркут R17 – это компрессор для реально активной эксплуатации. С ним можно смело преодолевать бездорожье на кроссовере или небольшом внедорожнике с MT-шной резиной, накачивать с нуля комплекты сезонных шин, качать лодки и многое другое. Этот высокопроизводительный насос с непрерывным временем работы в 40 минут развивает давление 12 атмосфер, обладая еще более мощным мотором и более развитым алюминиевым охлаждением цилиндра.

Он подключается напрямую к клеммам АКБ и имеет удобный 7-метровый витой шланг с винтовым штуцером, точным манометром и удобным клапаном-дефлятором, позволяющим при необходимости стравливать лишнее давление. Как и все в линейке «Беркутов», эта модель поставляется в крепкой и мощной сумке из ткани-кордуры. 

     

Давление в шинах: контролируем и регулируем

«…я лежу под «москвичом» с масляным шприцем в руках и постепенно переношу содержимое шприца как в колпачковые масленки, так и себе на физиономию.

Под автомобилем жарко и душно, а днище его покрыто толстым слоем засохшей грязи…»

А. и Б. Стругацкие. «Понедельник начинается в субботу»

Современные автовладельцы не похожи на своих отцов и дедов. Мы не только забыли, что такое шприцевание шкворней, но и благополучно игнорируем и ежедневную проверку уровня масла, и контроль давления в шинах, и многое другое. Конечно, у современного авто каждый день проверять массу параметров нет нужды, но хотя бы раз в неделю это делать стоит: меньше денег уйдет на ремонт вовремя обнаруженной неисправности, дольше откатают недешевые шины.

Можете ли вы на глаз, к примеру, обнаружить падение давления в 0,2 атмосферы? Вряд ли… А такая, казалось бы, незначительная утечка сыграет не в вашу пользу при неожиданном скоростном маневре, а заодно заметно ускорится износ протектора и вырастет расход. Падение давления на 10% от нормы снижает выбег автомобиля на 20%. Причем, несмотря на то, что формально выбег – это движение накатом по инерции, его снижение влияет на рост расхода топлива в любом режиме движения.

 

К чему это я? К тому, что имея качественный компрессор с точным манометром, можно сравнительно легко контролировать поведение автомобиля на дороге путем регулирования давления в шинах. Разумеется, радикально увеличить управляемость или проходимость машины вы не сможете, но регулировка давления в соответствии с дорожными условиями всегда будет заметной. В песке, грязи, на мокрой траве можно стравить шины до 1,5-1,3 атмосфер, увеличив площадь пятна контакта с поверхностью, на скоростных перегонах по хорошим дорогам – поднять давление примерно на 0,1-0,2 атмосферы от нормы. При полной загрузке салона пассажирами и поклажей давление можно поднять ещё больше, на 0,3-0,4 атмосферы от нормы. 

Хилые беспородные электронасосы качают полностью спущенное колесо очень долго, с каждой минутой все больше перегреваясь и теряя производительность. Давайте посмотрим, как это делают правильные компрессоры. 

Берем три колеса (R17 235/65, R15 185/60 и R13 175/70), спускаем их до нуля и накачиваем, засекая время, до 2,5, 2,0 и 1,8 «очков» соответственно. Подключаемый «крокодилами» к клеммам батареи «Беркут R17» проверяем с запущенным и с заглушенным мотором, а менее прожорливый по току «Беркут R14», имеющий штекер в прикуриватель – только при заглушенном моторе. Второе допустимо, так как компрессор меньше, но мы рекомендуем использовать компрессор при заведенном двигателе: это не только спасает от разрядки аккумулятора, но и обеспечивает более легкий пуск компрессора под нагрузкой и более быстрое накачивание и более бережное отношение к цепям автомобиля за счет снижения тока.

Результат, надо сказать, отличный.

Кстати, если ваш насос обладает большим запасом прочности и не относится к категории «ашан-компрессоров», у которых нужно беречь заложенные в него ничтожные крохи ресурса, он отлично справится и с работой с куда большим объёмом, нежели колесо. К примеру, с «

Беркут R17» нетрудно перейти «с колес на весла», накачав им лодку. Правда, потребуется заранее запастись переходником с шинного «соска» на лодочный клапан типа Ceredi, Bravo или иной, используемый на вашей лодке. Такой переходник можно приобрести, а можно сделать самостоятельно, купив отдельно лодочный штуцер и шинный «сосок». Из последнего нужно выкрутить ниппель, подрезать ножом резиновое утолщение и туго вставить в штуцер. 

 

Скорость накачки, конечно, невелика (для 280-ой двухбаллонной лодки нам потребовалось 23 минуты). Да, компрессор всё же рассчитан на выдачу давления, а не кубатуры. Но на природе обычно спешить некуда, а

R17 тихо и нераздражающе тарахтит и не нуждается в запущенном моторе, поскольку при работе на большой объем ток потребления очень мал. Так что при желании можно справиться и с лодкой.

А вот дешёвый компрессор на эту работу, возможно, потратит всю свою жизнь. Жизнь, надо сказать, короткую и тяжёлую. 

 

Источник: https://www.kolesa.ru/article/dunem-kak-vybrat-pravilnyj-avtokompressor#slide-0-1 

Расскажите друзьям!

 

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Рабочее давление компрессора — и как выбрать давление компрессора ?

Рабочее давление компрессора – одна из основных характеристик, которую нужно учитывать при его выборе.  Физическая наука говорит: сжатый газ всегда стремится к расширению, занимая предоставленный ему объём. Причём чем сильнее его предварительно сжали, тем стремительнее он будет возвращаться в прежнее свободное состояние.

Данное свойство нашло широкое применение в работе пневматического оборудования и инструментов. Дело в том, что при сжатии газ становится малообъёмным и хорошо сохраняемым в небольших ёмкостях, обеспечивая тем самым удобство в эксплуатации. Затем он расширяется, создавая сильный напор, заставляющий работать нужные механизмы.

Термины и определения

Давление – физическая величина, численно отражающая силу, воздействующую на единицу поверхностной площади.

Компрессор – электромеханическое устройство, предназначенное для сжатия и перемещения газов с целью их последующего использования.

Рабочее давление компрессора – усреднённый показатель между: максимальной величиной давления, приводящей к остановке агрегата под воздействием автоматических устройств, и минимальной – вновь включающей компрессор с помощью той же автоматики. Разброс между максимумом и минимумом обычно не превышает 2 бар (подробно единицы измерения давления описаны далее). Это – основная характеристика, определяющая выбор агрегата для организации оптимальной работы необходимого оборудования.

Виды компрессоров в зависимости от рабочего давления

В качестве единиц измерения давления компрессора обычно используют:

• Паскаль (Па) – Ньютон (единица силы) на квадратный метр.
• Бар (бар) – производное от греческого слова «тяжесть».
• Атмосфера физическая (атм). Существует и техническая атмосфера (ат), по величине немного отличающаяся от атмосферы физической.

Математическое соотношение этих единиц выглядит следующим образом:

1 бар = 0,987 атм = 0,1 МПа

Наука и практика оперирует целым рядом единиц, измеряющих давление. Но в пневматике наиболее употребляемы именно эти.

В зависимости от развиваемого рабочего давления (P_раб. ), компрессора подразделяются на несколько групп:

Вакуумные

P_раб. ˂ 0,05 МПа. Используются для получения упаковки, а также в стекольной, пищевой, нефтегазовой и металлургической промышленности.

Компрессоры низкого давления

P_раб. = 0,15 ÷ 1,2 МПа. Применяются для: сжатия газов, перемещения сыпучих веществ и жидкостей, обслуживания систем водоочистки и вентиляции, продувки бассейнов и водоёмов. Также они используются в пищевой промышленности для изготовления напитков, и в технологии нефтепереработки. Они же работают с пневматическим инструментом.

Компрессоры среднего давления

P_раб. = 1,2 ÷ 10 Мпа. Компрессоры такого типа находят применение в автомобильной, химической, нефтегазовой, строительной отраслях. Также вполне возможно их использование в автоматизированных системах и холодильных установках, иногда и при выполнении бытовых работ.

Компрессоры высокого давления

P_раб. = 10 ÷ 100 МПа. Применяются для заполнения баллонов, кроме того, они используются в специальных холодильных установках для химического производства и медицины, а также в металлургии.

Компрессоры сверхвысокого давления

P_раб. ˃ 100 МПа. Агрегаты с таким давлением применяются в установках газового синтеза, при изготовлении полиэтиленов и в порошковой металлургии.

Важно знать, что рабочее давление – это давление на выходе из компрессора! Проходя по пневматическим трубопроводам, оно снижается. Тем более, если сеть обладает большой протяжённостью и имеет аппаратуру, оказывающую сопротивление движению сжатого газа. Также, следует принимать во внимание возможные утечки. Конечные потребители пневмосети всегда получают давление ниже рабочего, определяющего сферу применения компрессора.

Компрессоры воздушные

Основной средой, с которой работают компрессоры, является сжатый воздух. Именно он, в силу своих природных качеств, открывает широкие возможности эксплуатации воздушных компрессоров. Кроме того, агрегаты такого типа могут быть как стационарными, так и переносными, что существенно расширяет область их применения.

Помимо множества отраслей промышленности, установки приготовления сжатого воздуха, можно встретить:

• В медицине.
• В сфере строительства.
• На предприятиях автосервиса.
• Среди подразделений МЧС.
• На спортивных тренажёрах.
• При выполнении ремонтных работ.

Современные воздушные компрессоры умеют:

• Предварительно очищать воздух.
• Выполнять сжатие и последующее охлаждение рабочей среды.

Это необходимые условия их применения в любой из отраслей, имеющих потребность в пневматическом оборудовании.

Одним из характерных представителей класса воздушных компрессоров является установка СБ4/С-50.LB30, производства ЗАО «REMEZA», рассчитанная на рабочее давление 1,0 Мпа. Данный агрегат даёт возможность контролировать, управлять и регулировать рабочий процесс использования сжатого воздуха, обладая при этом необходимой электрической защищённостью.

Регулирование давления

Вполне понятно, что надёжная, стабильная работа любой пневматической системы, возможна при поддержании необходимого давления на пути: от компрессора – до потребителя. Именно для этих целей пневмосети оснащаются целым рядом регулирующих установок, таких как:

• Прессостат – это реле давления, которое в случае отклонения его (давления) в большую или меньшую сторону от заданного значения, отключает или включает электродвигатель компрессора.
• Ресивер – накопительный сосуд для газа, предназначенный регулировать расход рабочей среды (в нашем случае – сжатого воздуха) при перепадах давления.
• Пневматический редуктор – устройство снижения давления сжатого воздуха до необходимой в работе величины и дальнейшего поддержания его в заданных пределах. Устанавливается непосредственно перед потребителем воздуха.

Для того чтобы правильно рассчитать систему, необходимо знать все параметры составляющих её элементов. В том числе и технические характеристики используемого оборудования, в качестве которого часто используются пневматические инструменты, имеющие следующие характеристики.

Пневматический инструмент

Сравнительные данные потребления пневмоинструмента:

Каждый инструмент требует свою величину рабочего давления. Слишком сильные отклонения его в ту или иную сторону, могут привести к неэффективной работе и преждевременному выходу из строя пневмоинструмента.

С другой стороны, иметь слишком высокий запас давления на выходе из компрессора не рентабельно, так как каждый излишний бар увеличивает расход электрической энергии как минимум на 7%.

Поэтому очень важно выбрать компрессор с нужным рабочим давлением.

Единицы измерения, применяемые в компрессорном оборудовании.

 

Решив купить компрессор, Вы сталкиваетесь с такими единицами измерения, как: кгс/см2, кПа, МПа, бар, л/мин, м3/мин, м3/час  и так далее. Если Вы не занимались до этого момента покупкой компрессора с первого раза разобраться в этом достаточно сложно. Специалисты компании КОМИР предлагают ознакомиться с единицами измерений, используемые в компрессорной технике, и их отношениями друг с другом.

В нашей стране используется система измерения СИ (SI). Давление в ней обозначается как Паскаль, Па (Pa), один Па (1 Pa) равен 1Н/м2. Паскаль имеет две производные: кПа и МПа:
1 МПа=1 000 000 Па,
1 кПа=1 000 Па.
В разных промышленных отраслях используются свои единицы измерения:
— мм.рт. ст. или Торр — миллиметр ртутного столба,
— атм — физическая атмосфера,
— 1 ат.= 1 кгс/см2 — техническая атмосфера.
В странах с Англоговорящим населением используют единицу — фунт на квадратный дюйм, т.е. PSI.

Ниже в таблице приведены соотношения разных единиц измерения друг с другом.

Единицы измерения	МПа	бар	мм. рт.ст	Атм.	кгс/см2	PSI
1 МПа	1	10	7500,7	9,8692	10,197	145,04
1 бар	0,1	1	750,07	0,98692	1,0197	14,504
1 мм.рт.ст	1,3332*10-4	1,333*10-3	1	1,316*10-3	1,359*10-3	0,01934
1 атм	0,10133	1,0133	760	1	1,0333	14,696
1 кгс/см2	0,98066	0,98066	735,6	0,96784	1	14,223
1 PSI (фунд на кв. дюйм)	6,8946*10-3	0,068946	51,175	0,068045	0,070307	1

Давление в компрессорном оборудовании имеет два значения: абсолютное давление или избыточное давление. Абсолютное давление — это давление с учетом давления атмосферы Земли. Избыточное давление — это давление без учета давления Земли. Иначе избыточное давление еще называют рабочим или давлением по манометру — то значение давления, которое показывает стрелочный манометр. несложно заметить, что рабочее давление всегда ниже атмосферного на одну единицу. Это важно знать при заказе компрессора, чтобы правильно подобрать нужный компрессор по максимальному рабочему давлению. Рабочее давление может находиться в диапазоне 8-15 бар. Однако существуют компрессоры и в 40 бар их называют компрессоры высокого давления. О них мы напишем позже.

Промышленный компрессор вне зависимости от своего типа: винтовой, центробежный или поршневой имеет такой основной параметр, как производительность. Под ним подразумевается объем сжатого воздуха произведенный за определенный период времени.

Упрощенно производительность компрессора — это количество сжатого воздуха на выходе компрессора, приведенное (пересчитанное) к условиям на всасе компрессора. Т.е. это не объем сжатого воздуха на выходе компрессора с каким-то избыточным давлением, это количество пропущенного через компрессор воздуха с атмосферным давлением.

Простой пример для понимания:

При производительности компрессора 10м3/мин и избыточном (рабочем) давлении 8 бар на выходе компрессора будет 1,25 м3/мин сжатого воздуха до давления 8 бар (10 м3/мин : 8 = 1,25 м3/мин).

Как правило, данный объем измеряют следующей величиной: метр кубический в минуту (м3/мин). Иногда встречаются и другие единицы измерения: метр кубический час (м3/час), литров в минуту (л/мин), литров в секунду (л/с).

Единицы измерения	м3/мин
1 л/мин	0,001
1 м3/час	1/60
л/с	0,06

Стоит отметить, что в Англоговорящих странах для указания производительности компрессора используется единица измерения, под названием — кубический фут в минуту (CFM). Один кубический фут в минуту равен 0,02832 м3/мин.

Сжатый воздух на выходе компрессора в своем составе содержит различные примеси: пары воды, механические частицы и пары масла.  Для его очистки до требуемых параметров используются фильтры сжатого воздуха, осушители сжатого воздуха. Уровень загрязненности сжатого воздуха регламентируется следующими нормативными актами: ГОСТ 17433-80, ГОСТ 24484-80, или по ISO 8573.1.

 

Надеюсь, у нас получилось, рассказать  про единицы измерения, применяемые в компрессорном оборудовании, если у Вас остались вопросы позвоните нам по телефону: +7 843 272-13-24.

Как выбрать компрессор. Советы от профессионалов.

Как правило, автомобилисты делятся на два типа: одни подкачивают колеса на СТО, там же проверяют давление, состояние и всё прочие показатели «здоровья» покрышек. Они готовы прокатиться километр-другой на аварийке, лишь бы не возиться с этим самостоятельно. Вторые давно освоили автомобильный компрессор, возят его в багажнике и ловко приводят колёса в идеальное состояние – в городе, за городом, да где угодно.
То ли одни подглядели за другими, то ли становятся более продвинутыми – появился третий тип автомобилистов, которые жаждут купить компрессор. Но не просто так, потому что красненький, а найти тот самый – под свои запросы. Какой автомобильный аксессуар выбрать, чтобы он подходил не только вам, но и вашему автомобилю, читайте в нашем материале.

ТИП КОМПРЕССОРА

Компрессоры можно разделить на мембранные (вибрационные) и поршневые. Чтобы выбрать нужный тип, достаточно познакомиться с ними поближе.

МЕМБРАННЫЕ компрессоры – идеально подойдут тем, чей автомобильный сезон открыт в тёплое время года, потому что в сильные морозы устройство мёрзнет и отказывается работать. К тому же прибор явно нежный – шины больше 14 дюймов может осилить только с перерывами на отдых. Так, что если не торопитесь – можно воспользоваться этим вариантом.

ПОРШНЕВЫЕ компрессоры делятся на одно- и двухпоршневые. Они не замёрзнут зимой, поэтому идеально подойдут тем, кто круглый год за рулём.

Чем больше объём цилиндра у поршневого компрессора, тем выше производительность. Вот только и вес прибора увеличится. Так что если у вас мощный автомобиль и пара-тройка лишних килограмм в багажнике вас не смутит, поршневой компрессор ваш вариант. Любите всё делать быстро – тогда выбирайте двухпоршневой компрессор. За счёт работы сразу двух поршней производительность устройства выше.
Кстати, на производительность компрессоров стоит обратить особое внимание.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПРЕССОРА

Для вас важно насколько быстро вы сможете накачать колесо? Тогда определившись с типом прибора, не забудьте посмотреть на показатель производительности компрессора.

В технических характеристиках вы встретите обозначение л/мин или LPM. Они и расскажут что к чему. Для малолитражек, седанов и универсалов подойдёт производительность 30 – 50 LPM. Но если вы поклонник автомобилей помощнее – кроссоверов или внедорожников, выбирайте компрессор производительностью 50 – 70 LPM. Шинам грузовых автомобилей требуется ещё большая производительность. Рассматривайте варианты 70 – 160 LPM. При этом, чем больше диаметр шин у вашего автомобиля, тем выше должен быть показатель производительности даже в указанных пределах.

КОРПУС КОМПРЕССОРА

Немного о внешности, точнее, корпусе компрессора. Сегодня на рынке множество вариантов – пластиковых,металлических, а также различных гибридов двух эти материалов. Хотите лёгкий прибор – выбирайте пластик. Но если работы предполагается много, да и вообще есть желание взять аксессуар на века – металлический корпус то, что нужно в этом случае. Конечно, в таком корпусе компрессор тяжелее, зато надежнее и охлаждается быстрее пластикового.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ КОМПРЕССОРА

В большинстве своём автомобильные компрессоры подключаются к прикуривателю, что достаточно удобно, но только если производительность вашего компрессора не будет превышать 50 л/мин. Если средство передвижения требует компрессора большей мощности, тогда работа от прикуривателя грозит серьёзной перегрузкой электрики автомобиля. Выбирайте модели оборудованные зажимами-крокодилами , которые запустят компрессор непосредственно от аккумулятора.

ДАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРА

Даже у компрессоров бывает давление. И тут чем оно выше – тем надёжнее прибор. Сегодня практически все компрессоры выдают более высокое давление, чем необходимо для подкачки колеса. Так сказать, с запасом. И, если нормальное давление большинства колёс авто 2 – 4 атмосферы, то компрессоры выдают 4 – 7 и даже 7 – 10. Вариант компрессоров с атмосферой 7 – 10 считается универсальным, потому что он сможет подкачать и малолитражку, и небольшой грузовик, и даже резиновую лодку. Так что если нагрузки предполагаются, выбирайте аксессуар с более высоким показателем атмосфер.

ВСТРОЕННЫЙ МАНОМЕТР

Можно ли обойтись без встроенного манометра? Можно. Но сложно. Модель любого транспортного средства предполагает необходимые технические показатели для правильной работы всего авто-организма. Не стало исключением и давление в шинах. Чтобы не «переборщить» или «недоборщить» атмосфер легко использовать встроенный манометр, который обо всём расскажет.
На рынке вы встретите манометры в двух системах измерения: по-нашему – ATM (кг/см2), на западный манер – PSI/Bar (lb/m2). Тут уж выбор зависит от удобства. Ориентируетесь в «заморских» показателях, покупайте компрессор с манометром в PSI, если нет – выбирайте атмосферы (ATM). Также дело обстоит с механическим и цифровым манометром. Удобнее сверять по циферблату – механика, хочется электронных данных – тогда манометр с ЖК-дисплеем.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИМОЧКИ

То чувство, когда вы приобретаете нечто большее, чем обычный компрессор. Подумайте, ведь ваш будущий компрессор может уметь многое.

! Не только накачать, но и сдуть.
Компрессор с функцией откачки воздуха понравится любителям активного образа жизни. Конечно, сдуть колёса на ночь вряд ли кому-то интересно, а вот накачать-сдуть матрацы и лодки – очень востребовано.

! Снизить давление.
Зачем снижать, когда так старательно качали, — спросите вы. А затем, что при необходимости проехать по грязи или песку, колёса со «спокойным» давлением ведут себя лучше. Если вас легко может застать такая ситуация, выбирайте компрессор со стравливающим клапаном, именно он умеет понижать давление в колесе.

! Контролировать всю работу самостоятельно.
Если в устройстве есть функция «Авто-стоп», можете полностью доверить подкачку колёс компрессору. Он сам знает, когда образовалось необходимое давление, чтобы отключиться.

! Выключиться, когда устал.
Чтобы не переживать, что прибор перегреется, можно приобрести компрессор с встроенным термореле. Оно сразу отключит прибор, если температура будет критической. И прибор цел, и вы спокойны.

! Помочь с чем-то ещё.
Иногда производитель добавляет ещё больше возможностей для компрессора. Таких как: встроенный фонарь, сумка для хранения, специальные штуцеры-переходники для накачивания лодок, матрасов, мячей, игрушек. Возможно, в недалёком будущем мы сможем заваривать кофе тоже с помощью компрессора.

Ну а пока помните: даже самый навороченный компрессор не поможет, если короткий шнур не достанет до колес! Так что учитывайте любые мелочи.

Крепких вам шин и удачи на дорогах!
Ваш 3Davto.ru

устройство, схема, преимущества, особенности эксплуатации. Как выбрать винтовой компрессор

Винтовым называется компрессор, понижение давления в котором достигается за счет вращения двух винтов (роторов). По конструкции такие устройства принадлежат к ротационному компрессорному оборудованию. Впервые винтовая модель была запатентована в 1934 г. На сегодня агрегаты данного типа являются наиболее распространенными в своем сегменте. Этому способствует их относительно небольшая масса и компактные габариты, надежность, способность функционировать в автономном режиме, экономичность в плане потребления электроэнергии и затрат на обслуживание. Невысокий уровень вибрации позволяет монтировать такие системы без обустройства специального фундамента, как в случае с поршневыми аналогами. В ряде направлений (судовые рефрижераторы, мобильные компрессорные станции и т. п.) роторные модели практически полностью вытеснили компрессоры других разновидностей. Такие устройства могут подавать воздух, сжатый до 15 атм., и обладать производительностью 1–100 м3/мин.

Преимущества винтовых компрессоров

По сравнению с центробежными и поршневыми моделями, устройства описываемого типа имеют следующие базовые преимущества.

1. Крайне низкий (порядка 2–3 мг/м³) расход масла, что в разы меньше, чем у крупных поршневых моделей с лубрикаторной смазкой. Следовательно, воздух, подаваемый посредством винтовых агрегатов, будет намного качественнее и чище. Его можно применять для питания новейшего пневматического оборудования без установки фильтров дополнительной очистки.
2. Пониженный уровень вибрации и шума (у некоторых моделей – соразмерный с шумностью бытовой техники). С учетом небольшого веса и габаритов это позволяет устанавливать описываемые устройства без специального фундамента непосредственно на производствах, где потребляется сжатый воздух, а также оснащать ими разноплановые мобильные комплексы.
3. Наличие воздушного охлаждения. Во-первых, это устраняет необходимость устанавливать системы оборотного водоснабжения. Во-вторых, появляется возможность вторично использовать тепло, которое выделяется в результате функционирования компрессора, к примеру, для обогрева помещений.
4. Надежность работы, безопасность и простота эксплуатации, способность длительное время функционировать без обслуживания. Это становится возможным благодаря наличию автоматических систем, посредством которых осуществляется управление и контроль над работой агрегата.

Устройство винтового компрессора

Стандартная модель состоит из следующих элементов.

1. Фильтр, необходимый для очищения воздуха, поступающего в агрегат. Обычно состоит из первичного фильтра, монтируемого непосредственно на корпус в месте забора воздушных масс из атмосферы, и вторичного, который устанавливается перед клапаном 2.
2. Всасывающий клапан. Позволяет предотвратить выброс масла и сжатого воздуха из компрессора в момент остановки последнего. Работает на пневматическом управлении. По конструкции представляет собой обычный подпружиненный клапан. Некоторые устройства оснащены аналогами пропорционального типа.
3. Винтовой блок. Представляет собой основную рабочую часть агрегата. Состоит из двух винтов (роторов), изготовленных посредством высокоточной механической обработки и помещенных в корпус. Самый дорогой элемент устройства. Роторная пара оснащена датчиком термозащиты, вмонтированным возле патрубка 18. Данный контроллер выключает мотор, если температура на выходе роторов превысит отметку в 105 °С.
4. Ременной привод (высокомощные модели оснащены прямой муфтовой передачей или редукторами). Задает скорость, с которой вращаются винты. Представляет собой 2 шкива, один из которых установлен на роторной паре, другой – на двигателе. Чем больше скорость, тем выше производительность компрессора, однако максимальное давление (рабочее) при этом снижается.
5. Шкивы, размер которых задает скорость оборотов винтовой пары 4.
6. Двигатель. Вращает роторы 4 посредством ременной передачи (в более новых моделях – муфты или редуктора). Оснащен датчиком термозащиты, который отключает мотор от сети при достижении максимально допустимых значений потребляемого электротока. Вместе с датчиком, описанным в пункте 3, обеспечивает безопасность функционирования устройства и защищает его от возникновения аварийных ситуаций.
7. Масляный фильтр. Он очищает масло перед его возвратом в роторы.
8. Маслоотделитель первичной очистки. Здесь воздух освобождается от масла под действием центробежной силы (поток закручивается, вследствие чего и отделяются частицы).
9. Маслоотделительный фильтр. Обеспечивает второй этап очистки. Такой комплексный подход позволяет минимизировать остаточные масляные пары на выходе до 1,3 мг/м3, что является недостижимым значением для поршневых агрегатов.
10. Предохранительный клапан. Необходим для обеспечения безопасности. Клапан срабатывает, если давление в маслоотделителе 8 превысит допустимый лимит.
11. Термостат, обеспечивающий нужный температурный режим. Пропускает масляный состав, не разогретый до 72 °С, мимо охлаждающего радиатора 9. Это позволяет ускорить достижение оптимальной температуры.
12. Маслоохладитель. После отделения от сжатого воздуха горячее масло попадает в данный резервуар, где охлаждается до нужной температуры.
13. Воздухоохладитель. Перед подачей потребителю сжатый воздух охлаждается здесь до температуры, которая будет выше на 15–20 °С, чем окружающая среда.
14. Вентилятор. Осуществляет забор воздуха, охлаждает рабочие элементы.
15. Клапан холостого хода (электропневматический). Управляет функционированием всасывающего клапана 2.
16. Реле давления. Обеспечивает работу агрегата в автоматическом режиме. В новых компрессорах реле заменено электронной системой управления.
17. Манометр. Находится на лицевой панели, показывает давление внутри компрессора.
18. Выходной патрубок.
19. Прозрачное цилиндрическое утолщение на трубке, необходимое для визуального контроля над процессом возврата масла.
20. Клапан минимального давления. Пока последнее не превышает 4 бар, он всегда будет закрытым. Также данный элемент выполняет функцию обратного клапана, поскольку отделяет пневмолинию и компрессор при остановке последнего или работе в холостом режиме.

Устройство помещено в корпус, который обычно изготавливается из стали. Он покрывается негорючим звукопоглощающим составом, устойчивым к маслу и прочим сходным веществам. Это конструкция наиболее распространенной модификации. В зависимости от модели и производителя схема и комплектация роторного компрессора может варьироваться.

Принцип действия компрессора

Через клапан 2 воздух из атмосферы, очищенный посредством фильтров 1, попадает в роторную пару 3. Здесь он смешивается с маслом. Последнее подается в резервуар сжатия для выполнения следующих задач.

1. Уплотнить зазоры между винтами 3 и корпусом 16, а также между полостями роторов. Это позволяет минимизировать перетечки и утечки.
2. Устранить касание винтов, обеспечив масляный клин между ними.
3. Отводить тепло, которое индуцируется в процессе сжатия воздуха.

Сжатая в блоке 3 воздушно-масляная смесь подается в маслоотделитель 7, где разделяется на составляющие. Отсепарированное масло очищается на фильтре 6 и возвращается в блок 3. В зависимости от температуры предварительно оно может охлаждаться в радиаторе 9, что регулируется термостатом 8. В любом случае, масло будет циркулировать по замкнутому кругу. Воздух поступает в охлаждающий радиатор 13. После достижения нужной температуры он подается на выход компрессора.

Режимы работы

• Пусковой (Start). Данный режим служит для оптимизации нагрузки на электросеть в момент запуска компрессора. Включение двигателя осуществляется по схеме «звезда», а через 2 секунды (отсчитываются по таймеру, который включается в момент нажатия на кнопку Start) он переключается на схему «треугольник», что соответствует рабочему режиму. Маломощные винтовые модели работают на прямом пуске.
• Рабочий. В системе начинает увеличиваться давление. Для его контроля имеется 2 манометра. Первый находится на лицевой панели и показывает параметры внутри компрессора. Второй – на ресивере, он служит для контроля линии. После достижения максимально допустимого давления срабатывает соответствующее реле, в результате чего агрегат переходит на холостой ход из рабочего режима.
• Холостой ход. Двигатель и роторы вращаются, перемещая газ по внутреннему контуру. Это необходимо для охлаждения воздушных масс. Данный режим служит для перевода компрессора в состояние ожидания или выступает в качестве подготовки перед полным выключением. В поршневых моделях холостого хода нет. Детальное описание работы устройства на таком режиме выглядит следующим образом. Реле 16 дает команду, запускающую пневмоклапан холостого хода и временное реле. Параметры последнего можно настроить. Пневмоклапан открывает канал между фильтром маслоотделителя 9 и всасывающим клапаном 2, вследствие чего давление внутри компрессора начинает снижаться с такой скоростью, чтобы достичь минимальной отметки (2,5 бар) в течение установленного времени. Это позволяет остановить двигатель без выброса масла в область фильтра 1. По истечении указанного периода реле времени дает команду отключить мотор. Система переходит в состояние ожидания. Если сжатие достигло минимальной величины раньше, чем сработало временное реле, снова включается рабочий ритм.
• Ожидание. Продолжается, пока рабочее давление не опустится ниже минимальной отметки, после чего реле 16 вновь запускает механизм. Длительность данного режима зависит от скорости расходования воздуха.
• Стоп (Stop). Служит для штатного выключения агрегата. Если при этом компрессор находился в рабочем ритме, он на некоторое время перейдет на холостой ход и только после этого отключится.
• Alarm—stop – экстренное выключение. Соответствующая кнопка находится на панели управления. Режим используется в случаях, если понадобилось срочно остановить двигатель. Агрегат выключается сразу, без промежуточного перехода на холостые обороты.

Разновидности винтовых компрессоров

Маслозаполненные. Один ротор в них является ведущим, второй – ведомым. Физический контакт между данными элементами предотвращается посредством впрыскиваемого масла (на 1 кВт мощности устройства подается 1 л/мин). Шумность работы подобного оборудования находится на уровне шума от бытовой техники – 60–80 Дб (при условии использования звукопоглощающих кожухов). Мощность двигателей может варьироваться в пределах 3–355 кВт, а объемные расходы – 0,4-54 м3/мин. Такое оборудование можно устанавливать непосредственно в рабочих цехах.

Безмасляные. Делятся на два подвида.

• Компрессоры винтовые сухого сжатия. Оснащены синхронными электромоторами, которые приводят в движение оба винта, исключая контакт между ними. Они менее производительны по сравнению с моделями маслозаполненного типа. Из-за отсутствия масла нет и отвода тепла. Поэтому уровень сжатия достигает лишь 3,5 бар в одной ступени. Данный показатель можно поднять до 10 бар, если использовать вторую ступень и промежуточный рефрижератор. Но это, как и применение двух электромоторов вместо одного, увеличивает стоимость устройства.
• Водозаполненные компрессоры. Самая технологичная модель, сочетающая все достоинства безмасляных и маслозаполненных вариантов. Водозаполненные агрегаты отличаются оптимальной производительностью и позволяют достигать сжатия 13 бар в одной ступени. Важным преимуществом подобных моделей является их экологичность, ведь традиционное компрессорное масло заменено на чистую, натуральную и не такую дорогостоящую воду. При этом обеспечивается внутреннее охлаждение. Вода обладает высокой удельной теплопроводностью и теплоемкостью. Вне зависимости от уровня конечного сжатия температура в ходе данного процесса повышается максимум на 12 °С. Этому способствует в том числе применение дозированного впрыска. Тепловая нагрузка на элементы устройства минимальна, следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. Сжатый воздух не нуждается в дополнительном охлаждении. Циркулирующая в системе вода охлаждается до температуры окружающей среды. А влага, имеющаяся в сжатых воздушных массах, конденсируется и вновь возвращается в контур. В маслозаполненных моделях именно конденсат был загрязняющим веществом. Здесь же он используется в циркуляционном контуре за несколько часов (при нормальных условиях и непрерывной эксплуатации устройства). Следовательно, накопление отходов на станции практически нивелируется. Еще одно значимое достоинство водозаполненных компрессоров – возможность снизить на 20 % энергозатраты. Процесс сжатия в подобных устройствах приближается к идеальному изотермическому. Изготовление устройства обходится дешевле за счет отсутствия масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости. Не приходится нести издержки и на переработку конденсата.

Безмаслянные модели используются в различных областях, но самые популярные сферы применения – пищевая, фармацевтическая и химическая промышленности.

Почему выгодно перейти на винтовое компрессорное оборудование

Как отмечалось выше, роторные модели постепенно вытесняют поршневые и центробежные варианты. Многие предприятия переходят именно на такие агрегаты, считая их более надежными, совершенными и экономичными. При этом стоимость роторных устройств выше, чем поршневых аналогов. Да и на замену оборудования (если речь идет именно о модернизации системы, а не о сборке новой установки) необходимо потратить определенную сумму. Разберемся более детально, в чем именно заключается выгода для предпринимателей, проведя сравнение винтовых и поршневых моделей. Но для начала необходимо понять, из каких статей расходов формируется стоимость любого компрессора. Окончательная сумма включает в себя следующие затраты.

1. Приобретение агрегата.
2. Оплата монтажных работ.
3. Покупка расходных материалов.
4. Оплата электроэнергии, потребляемой устройством.
5. Ремонтные расходы.
6. Покупка дополнительного оборудования. Например, это может быть очистительный комплекс для сжатого воздуха.

Расходы на приобретение агрегата

В этом плане более выгодными являются поршневые модели, цена которых на 20–40 % ниже стоимости винтовых аналогов. В то же время, это средства, затрачиваемые непосредственно на покупку оборудования. Но ведь его необходимо еще и установить. Поршневые модели имеют более значительные габариты и массу, в процессе работы они ощутимо вибрируют, поэтому нуждаются в обустройстве специального фундамента. Это существенно увеличивает стоимость монтажа. Если сравнивать общую сумму, которую необходимо потратить на покупку оборудования и его установку, то более выгодными оказываются именно роторные варианты.

Расходы на электроэнергию

КПД роторных компрессоров существенно больше. И чем выше производительность агрегата, тем более заметной будет эта разница. Имеет значение и тип устройства. Например, водозаполненные модели обеспечивают более высокую экономию энергоресурсов. Но даже маслозаполненные варианты низкой производительности, оснащенные традиционной схемой управления, на протяжении эксплуатационного периода несколько раз окупают свою стоимость за счет одной только экономии электричества. По критерию энергозатрат на генерирование одинакового объема сжатого воздуха поршневые агрегаты заметно проигрывают.

Некоторые винтовые модели позволяют еще больше увеличить экономию энергоресурсов. Речь идет о двухступенчатых агрегатах и устройствах с изменяемой частотой оборотов мотора. Подобное оборудование дает дополнительную экономию на 30 %. Важно и то, что имеется возможность регулировать производительность агрегата. Другими словами, компрессор будет генерировать столько сжатого воздуха, сколько потребляет оборудование в каждый конкретный момент. При таком режиме работы не возникнет ни переизбытка, ни дефицита. Оборудование будет функционировать с нужной производительностью, затрачивая энергоресурсы только на полезную работу.

Расходы на обслуживание и ремонт

Поршневые компрессоры нуждаются в регулярной замене колец поршней, клапанов, вкладышей и прочих элементов механизма. Роторные модели полностью избавляют пользователя от подобных проблем. В их механизме нет быстро изнашивающихся элементов. Потребность в ремонте возникает гораздо реже, а плановое обслуживание обходится гораздо дешевле. При соблюдении инструкции по эксплуатации такой агрегат способен прослужить около 20 лет, работая без ремонта в трехсменном режиме.

Удешевление обслуживания происходит еще и потому, что пропадает необходимость в постоянном присутствии рядом с оборудованием обслуживающего персонала. Роторные модели оснащены защитой, предотвращающей возникновение аварийных ситуаций. Например, оборудование отключается при перегреве или пиковых значениях электрического тока и способно работать в полностью автономном режиме.

В отличие от поршневых моделей, роторные аналоги поддерживают возможность комплектации блоками электронного управления, которые позволяют на программном уровне задать параметры функционирования агрегата на несколько недель вперед. Посредством электронного блока можно управлять и группой из нескольких механизмов, останавливая или запуская некоторые из них в зависимости от производственных потребностей в сжатом воздухе. Таким образом, комплекс функционирует с максимальной продуктивностью и без перерасхода ресурсов.

Покупка расходных материалов

Винтовые компрессоры имеют более эффективную систему маслоотделения, которая позволяет существенно снизить количество масляных фракций, смешивающихся со сжатым воздухом. Если уменьшается объем затрат основного расходного вещества, то снижается и стоимость его приобретения. Подобные агрегаты имеют более совершенную конструкцию (если сравнивать с поршневыми аналогами), которая позволяет установить современные СОЖ. Последние способны в несколько раз сократить частоту замены масляного состава.

Приобретение дополнительного оборудования

Поскольку в винтовых моделях масляные фракции отделяются эффективнее, нет необходимости покупать дополнительные комплексы очистки. А если сделать выбор в пользу более дешевого поршневого агрегата, придется приобрести еще и ресивер, который гасит возникающие в пневматической системе пульсации давления. Роторные аналоги не генерируют подобные пульсации. В большинстве случаев это позволяет избежать покупки дополнительных ресиверов.

Шумность работы винтовых агрегатов значительно ниже, чем у поршневых устройств. Посредством установки шумопогашающих кожухов можно еще сильнее снизить уровень звука и вибрацию, возникающие при функционировании компрессорного оборудования. Это позволяет монтировать его прямо в цехах, куда подается сжатый газ. Чем короче расстояние, на которое перемещается воздух, тем меньше появляется в нем конденсированной влаги и твердых фракций, которые способны серьезно навредить производственному превмооснащению.

Децентрализация компрессорного оборудования данного типа позволяет запускать только те единицы, которые понадобились в конкретный момент времени для обеспечения производства сжатым газом в необходимых объемах. Следует упомянуть и дополнительную выгоду, которая заключается в возможности задействования генерируемого компрессором тепла для нужд предприятия. Зачастую оно используется для отопления цехов.

Резюме

Роторные модели уступают поршневым аналогам равной производительности только по стоимости покупки. По всем остальным статьям (затраты на ремонт, закупку дополнительного оснащения и расходных материалов, оплату потребляемой энергии и работу обслуживающего персонала) они гораздо выгоднее и несколько раз окупают себя за эксплуатационный период. Таким образом, покупка винтового компрессорного оборудования – экономически оправданное и выгодное для предприятия решение.

Модели с частотным приводом

В середине 1990 гг. были созданы роторные компрессоры, оснащенные частотным приводом. Появление такого оборудования стало большим шагом к развитию и внедрению энергосберегающих технологий на производстве. Стоимость энергорессурсов постоянно увеличивается. Закономерно, что предприятия при модернизации своих мощностей стараются подобрать максимально экономичные варианты для замены устаревшего оснащения. И их выбор часто останавливается именно на роторных агрегатах с частотным приводом. Кроме надежности работы и способности функционировать в автономном режиме подобные агрегаты позволяют существенно оптимизировать энергозатраты.

Особенности конструкции и эксплуатации частотных приводов

Привод данного типа состоит из частотного преобразователя и асинхронного мотора. Последний преобразует электричество в механическую энергию, приводя в движение роторную пару. Частотный преобразователь служит для управления мотором. Он модифицирует переменный электроток одной частоты в переменный ток другой частоты.

В технической литературе чаще встречается термин «частотно-регулируемый электропривод». Подобное название обусловлено тем, что регулировка скорости оборотов мотора осуществляется посредством вариации частоты питающего напряжения, которое подается частотным преобразователем на двигатель. На сегодня подобные приводы широко применяются в различных сферах промышленности. Например, они задействованы в насосах, обеспечивающих дополнительную подкачку жидкости для сетей тепло- и водоснабжения.

Компрессорное оборудование с частотным приводом

Оснащение такого оборудования частотными приводами позволило получить агрегаты, обладающие рядом значимых достоинств по сравнению с простыми винтовыми моделями.

 

• Плавный запуск. При включении обычного асинхронного электромотора возникают пусковые токи, превышающие номинальные в более чем 4 раза. Это провоцирует возникновение перегрузки в сети и накладывает ограничения на количество включений компрессорного оборудования в течение часа. Аналог с двигателем, оснащенным частотным преобразователем, запускается плавно, не провоцируя перегрузок в сети. Число пусковых операций у него будет меньше.
• Способность поддерживать постоянное давление с высокой (до 0,1 бар) точностью, немедленное реагирование на все скачки данного параметра в сети. Каждый дополнительный бар нагнетания – это 6–8-процентное увеличение энергопотребления оборудования.
• Обеспечение точного соответствия производительности компрессора и реальной потребности подключенного к нему оборудования в сжатом газе. Это позволяет минимизировать количество переходов агрегата в режим холостых оборотов. А ведь именно в моменты подобных переходов асинхронный электромотор обычной модели потребляет до 1/4 собственной номинальной мощности.

Посредством несложных расчетов получаем, что модель с частотным приводом за пятилетний период эксплуатации позволяет сэкономить до 25 % электроэнергии по сравнению с роторными моделями без частотного преобразователя. Некоторые производители обещают, что их оборудование способно сэкономить до 35 % ресурсов.

Другие способы оптимизации энергозатрат

На практике эффективность работы оборудования напрямую зависит от режима его функционирования. Нередко встречаются случаи, когда производители завышают показатели экономичности своего оборудования или в рекламных целях предоставляют неполную информацию. Пользователи компрессорных установок должны знать, что существуют и другие способы оптимизации энергозатрат, которые часто более просты и экономически выгодны. В качестве примера можно привести децентрализованный комплекс обеспечения сжатым газом. Он предусматривает установку нескольких компрессоров небольшой мощности вместо одного мощного агрегата, не всегда работающего на полную силу. Каждая единица подбирается в зависимости от объемов воздухопотребления конкретного оборудования. Поскольку не все производственные мощности могут быть задействованы в один момент времени, компрессорные агрегаты подключаются по мере необходимости.

Альтернативный вариант предусматривает монтаж нескольких винтовых моделей в единую сеть, которая оснащается одним пультом управления. Такая станция работает на 100 % своей мощности при пиковой нагрузке в сети. Как только потребность в сжатом газе снижается, ненужные мощности отключаются.

Кроме экономии энергоресурсов подобные мультикомпрессорные группы позволяют создать энергетический резерв. Если одна из единиц выйдет из строя, комплекс продолжит функционировать. Потеря мощности будет незначительной. Например, если в сеть входит 4 агрегата, то поломка одного из них снизит суммарную производительность только на 1/4.

Если же на предприятии будет установлен всего один, хоть и высокомощный агрегат, то его внезапная поломка может привести к полной остановке производственного цикла со всеми вытекающими убытками от простоя.

В настоящий момент степень изношенности компрессорного оборудования на многих предприятиях достиг критического уровня. Вопрос модернизации устройств подачи сжатого газа является очень актуальным. Надеемся, что данная статья поможет вам определиться с выбором компрессора, удовлетворяющего производственным потребностям вашего предприятия и современным требованиям к энергоэффективности, безопасности и надежности оборудования.

Компрессор плохо качает воздух — причины почему компрессор перестал набирать давление

Выпускаемое в настоящее время компрессорное оборудование надежно и долговечно. Несмотря на то, что основой являются все те же агрегаты, благодаря современным разработкам и техническому прогрессу произошли кардинальные изменения в лучшую сторону. Оборудование стало более компактным, сохранив прежнюю мощность, большой популярностью пользуются винтовые компрессоры из-за их отличных эксплуатационных характеристик

Использование инновационных материалов позволило увеличить срок эксплуатации большинства деталей. Чтобы продлить жизнь запчастям, используются смазочные жидкости, в которые добавлены специальные присадки. Для управления в большинстве моделей компрессоров используется ПУ, которым легко можно запустить и остановить агрегат. На пульт выводится вся информация об отработанном времени, количестве произведенной сжатой среды. В некоторых моделях на дисплей выводится информация о возможных неполадках.

В отличие от промышленного компрессорного оборудования в бытовых моделях также есть различные датчики, но нет пульта, на который выводится вся информация, что чаще всего создает проблему. Например, если на термодатчик поступает сигнал о небольшом отступлении от нормы температуры, то он сигнализирует о неполадках в работе и останавливает двигатель. Этот случай довольно сложен, так как выяснить, что за проблема снижает температурные показатели нелегко.

Причины, по которым компрессор не набирает давление

Независимо от надежности компрессоров при длительной эксплуатации возможно возникновение неполадок и поломок. Одна из часто возникающих проблем заключена в том, что агрегат перестает качать сжатую среду. Владельцы винтовых компрессоров на дизельном топливе обычно не знают, что нужно делать в этом случае.

По прошествии некоторого времени с начала эксплуатации агрегата может возникнуть такая неполадка. В данном случае оборудование не может набрать необходимое давление. Причин для этого может быть много. Один из вариантов – сбившиеся настройки регуляторов давления. Если они не нарушены, то нужно провести тщательный осмотр всего агрегата. Сначала необходимо проверить места входных соединений патрубков с ресивером и выходных резьбовых соединений цилиндра. При вибрации эти узлы могли ослабнуть, что, соответственно, явилось причиной низкого давления.

Есть еще несколько вариантов, при которых компрессор просто не может поднять до нужного уровня давление, что является причиной отказа работы оборудования:

• пропуск воздуха на резьбовом соединении манометра и сбросного клапана;
• неплотно закрывающийся клапан сброса избыточного давления.

Исправить такую неполадку довольно легко. Достаточно плотно затянуть соединительные муфты гаечным ключом соответствующего размера. Иногда нужно заменить прокладку или сделать подмотку.

Если такая проверка не дала результата, так как все резьбовые соединения закручены крепко, через них не травится воздух, но давление продолжает оставаться низким, то нужно совершить следующие действия. Включают компрессор, делают мыльный раствор, которым промазывают все соединения. Если где-то есть пропуск воздуха, то на этом месте сразу образуются пузырьки. Так как работающий агрегат сильно шумит, то услышать вырывающийся из свища воздух услышать невозможно, а таким способом наглядно видно, где есть пропуск.

Иногда дизельный винтовой компрессор не может качать необходимое давление из-за стершихся компрессионных колец. Их необходимо заменить, так как на эти детали и поршень есть установленный рабочий ресурс. Если не сделать такую замену, то сначала появляется недобор давления, а затем падает мощность всей установки.

Если при обработке мыльным раствором под цилиндром и его головкой выявился пропуск воздуха, то лучше всего обратиться к специалистам, занимающимся ремонтом винтовых компрессоров. Образовавшийся в этом труднодоступном месте свищ чаще всего становится причиной низкого давления и неправильно работающего оборудования.

Ремонт этого узла можно сделать самостоятельно. Сначала снимают кожух, затем отвинчивают гайки, соединяющие корпус и головку цилиндра. В некоторых случаях вместо гайки выкручивается шпилька. При обратной сборке нужно будет установить их на место и стянуть гайками. После поднятия головки цилиндра можно увидеть прокладку. Если на ней есть разрыв стенки, то необходимо сделать замену. Некоторые модели компрессорного оборудования комплектуются набором прокладок или их можно купить в специальном магазине.

После замены прокладки делается сбор всех шпилек и гаек в обратной последовательности. При затягивании гаек нужно соблюдать осторожность, чтобы не сорвать резьбу. После сборки необходимо включить агрегат и снова промазать мыльным раствором все места, где был пропуск. Если протечка воздуха устранена, то можно подключать оборудование на полную мощность. В противном случае нужно обратиться в специализированный сервисный центр.

Распространенной причиной недобора давления в дизельном винтовом компрессоре может быть неплотное прилегание клапанов или их поломка. Выяснить это можно только разобрав агрегат, что не рекомендуется делать самостоятельно. У этой неполадки есть несколько признаков:

• большой перегрев компрессора;
• очень долго набирается давление в ресивере;
• невозможность достижения номинального давления.

Такую неисправность может отремонтировать только специалист в сервисном центре, заменив клапан.

Еще одной причиной того, что компрессор не качает воздух, может стать входной воздушный фильтр. В поступающем воздухе присутствуют частицы пыли, за счет которых нагар оседает на поршневой группе и кольцах. В этом случае увеличивается расход масла. Его переизбыток выбрасывается в ресивер, откуда попадает в пневматическую линию. Происходит повышение температуру, перегрев клапанов, и, как результат, их поломка. Пыльный воздушный фильтр или его отсутствие сокращает время эксплуатации цилиндра, поршневой группы, колец.

Если не соблюдать эксплуатационную инструкцию, несвоевременно заменять сменные материалы, может возникнуть ситуация, при которой компрессор перестанет качать воздух под необходимым давлением. Наша организация занимается ремонтом компрессорного оборудования и заменой деталей. На все работы дается гарантия.

Ремонт компрессоров

Помните, что точно определить причину почему не качает компрессор и устранить неисправность может только квалифицированный специалист. Если вы хотите, чтобы ваше оборудование служило долго — доверьтесь профессионалам, которые имеют достаточный опыт и могут предоставить гарантию на ремонт.

ООО «ГК ПРОМОБОРУДОВАНИЕ» предлагает Вам качественный ремонт и обслуживание Ваших компрессоров. За 10 лет работы у нас накопился большой опыт в работе со сложным компрессорным оборудованием. 

Наша компания выполняет все виды технического обслуживания и ремонта компрессоров. Профессионалы быстро выявят причину проблемы и исправят ее. Количество возможных вариантов, из-за которых происходит падение давления компрессора, очень велик. Разобраться в этом вопросе, не зная устройство и принцип работы, а также особенности модели очень трудно. Специалисты сэкономят время для Вас и восстановят производительность компрессора и другие характеристики, которые имело оборудование при покупке. Оставьте заявку на бесплатную консультацию ниже, наши специалисты свяжутся с вами, дадут рекомендации по ремонту и помогут подобрать запчасти и комплектующие для вашего оборудования.

Теория воздушного компрессора — Прохладная наука о сжатом воздухе

Air доступен везде. А сжатого воздуха нет. Итак, что такое сжатый воздух и что происходит с воздухом при его сжатии?

Читайте дальше, чтобы узнать о термодинамике и простой физике сжатия воздуха. Мы также поговорим о причинах политропного сжатия воздуха вместо изотермического или адиабатического (и не волнуйтесь, мы объясним и эти термины).

Введение

Количество воздуха, доступного в нашей атмосфере, огромно, и каждому живому существу для выживания требуется воздух, в состав которого входит кислород.Однако не только живые существа нуждаются в воздухе.

Двигатели и машины также нуждаются в воздухе для их правильной и эффективной работы. Воздух играет жизненно важную роль во многих отраслях, включая мобильные службы, фабрики и производственные предприятия. Но этот воздух немного отличается от воздуха, которым мы дышим.

Вместо этого этот воздух сжимается и затем используется в качестве источника энергии. Сжатый воздух — малоизвестный источник энергии, который может питать инструменты, машины и двигатели — и делает это весьма эффективно!

В этой статье давайте углубимся в теорию сжатия воздуха и различные связанные с ней законы.

Что означает термин «сжатый воздух»?

Атмосферный воздух, постоянно окружающий нас воздух, состоит из множества молекул и газовых компонентов. Состав выглядит примерно так:

• 78% Молекулы азота
• 20-21% Молекулы кислорода
• 1-2% водяного пара, двуокиси углерода и других молекул газа

Как газы, эти молекулы естественным образом расширяются, заполняя объем, доступный в свободном пространстве.

Когда мы сжимаем воздух, мы сближаем эти молекулы. Те же самые молекулы находятся в воздухе, но они занимают меньше места (объема), чем когда молекулы были свободны. Соединение этих молекул газа вместе приводит к невероятным последствиям:

По мере увеличения количества молекул в данном объеме увеличивается и масса воздуха. По мере увеличения массы воздуха увеличивается и его плотность. А по мере увеличения плотности увеличивается давление воздуха и… вуаля! У нас есть сжатый воздух.

Основы теории сжатия воздуха

Воздух, которым мы дышим, состоит из двух основных компонентов: азота и кислорода.

Несмотря на то, что воздух не является «идеальным» или чистым газом, присутствие азота и кислорода в значительной пропорции делает его очень близким к «идеальному» газу. Известно, что идеальные газы подчиняются нескольким законам:

• Закон Бойля (PV = k)
• Закон Шарля (V/T = k)

где:

P = давление
V = объем
T = температура
k = константа

Закон Бойля и закон Шарля можно объединить, чтобы сформировать комбинированный закон, который представлен как:

Итак, что все это значит?

Закон комбинирования можно лучше понять, если мы сначала разберем закон Бойля и закон Шарля.

Понимание закона Бойля: PV = k

Закон Бойля был создан Робертом Бойлем, физиком и химиком, в 1662 году. Закон выдержал испытание временем и объясняет взаимосвязь между давлением и объемом.
PV = k просто означает, что давление, умноженное на объем, всегда будет равно константе. Если объем уменьшается, вам потребуется больше давления, чтобы соответствовать той же константе, что и раньше (и наоборот).

Закон Бойля говорит нам следующее: по мере уменьшения объема пространства, содержащего воздух, давление увеличивается, если температура остается неизменной. Это означает, что мы можем увеличить давление воздуха, нагнетая его в меньшее пространство.

Нарушение закона Чарльза: V/T = k

Теперь добавим закон Чарльза, в котором используется формула V/T = k.

Закон Шарля, который также называют «законом объемов», в основном говорит нам, что происходит с газом при его нагревании или сжатии.

Закон Чарльза немного новее закона Бойля, но все же довольно старый. Жак Шарль установил взаимосвязь между объемом и температурой в 1780-х годах, а Жозеф Луи Гей-Люссак впервые опубликовал это открытие в 1802 году.(Джозеф отдал должное Жаку и решил назвать закон в его честь, что было довольно круто с его стороны.)

Во всяком случае, закон Чарльза говорит нам, что объем газа, деленный на его температуру, равен константе, то есть давлению. Когда вы повышаете температуру, вы также пропорционально увеличиваете объем, чтобы поддерживать то же давление.

Это потому, что молекулы газа удаляются друг от друга при нагревании, что увеличивает объем пространства, занимаемого газом.

Объединение законов Бойля и Шарля

Но что произойдет, если вы уменьшите объем и заставите эти молекулы сближаться ближе, чем им хотелось бы? Здравствуй, комбинированный закон!

Закон Бойля помогает нам понять давление и объем, а закон Чарльза учит нас объему и температуре.Но давление, объем и температура вступают в игру вместе с этой объединенной формулой, которую мы упоминали ранее:

.

PV/T = k.

Давление, умноженное на объем, деленное на температуру, равно константе.

Комбинационный закон объясняет, что происходит с воздухом, когда он сжимается до меньшего объема. Это говорит нам о том, что при сжатии воздуха давление и температура воздуха увеличиваются, так как объем пространства, содержащего воздух, уменьшается.

Нагнетая воздух в меньшее пространство, мы заставляем его нагреваться и сжиматься.Молекулы в воздухе будут пытаться разойтись, возвращаясь на свое естественное расстояние, и именно эта постоянная попытка удалиться друг от друга вызывает давление.

Типы теоретического сжатия

Теперь, когда мы понимаем, что происходит с воздухом, когда он сжимается, давайте поговорим о том, как мы его сжимаем. Теоретически воздух сжимается двумя способами:

• Изотермическое сжатие
• Адиабатическое сжатие

Изотермическое сжатие

Изотермическое сжатие может показаться пугающим, но это просто, начиная с названия.«Изо» означает «равный» или «такой же», а «термический» означает «тепло», поэтому мы просто говорим о форме сжатия, при которой тепло остается неизменным.

Изотермическое сжатие – это процесс сжатия воздуха без изменения существующей температуры системы. Теперь, когда вы знакомы с комбинированным правом, вы, вероятно, думаете: «Но подождите! Как мы можем повысить давление, не повышая температуру?!

Вы не можете. Это закон. Но это не значит, что нужно поддерживать повышенную температуру после того, как воздух уже сжат.

При изотермическом сжатии тепло, выделяющееся при сжатии, отводится с той же скоростью, что и выделяется, чтобы поддерживать постоянную температуру. γ = k, или объем в степени гамма, умноженный на давление, равен константе.Чтобы узнать больше о том, как это получается, посмотрите это видео из Школы физики Университета Нового Южного Уэльса:

.

Хотя адиабатическое сжатие теоретически прекрасно, оно также имеет ограничения в реальных условиях. Слишком горячий воздух опасен и может привести как к отказу системы, так и к проблемам с безопасностью. Чрезвычайно горячий сжатый воздух нежелателен для большинства применений.

Политропное сжатие

При изотермическом и адиабатическом теоретических процессах сжатия существуют огромные практические ограничения.Чтобы преодолеть эти ограничения, реальный процесс сжатия воздуха представляет собой гибрид изотермического и адиабатического сжатия.

Изотермическое сжатие является наиболее желательным способом сжатия воздуха, но на самом деле его невозможно достичь. Теория имеет смысл, но реальность невозможна. Даже при наличии самых лучших систем охлаждения физические компоненты, сжимающие воздух, должны были бы настолько замедляться, что скорость подачи воздуха была бы слишком низкой.

Поэтому мы идем на компромисс и используем гибридный подход, называемый политропным сжатием.

Реальное сжатие воздуха использует как адиабатическое, так и изотермическое сжатие. Сжатый воздух нагревается без передачи тепла цилиндру (адиабатический режим), но максимально охлаждается (изотермический режим) без нарушения потока в системе.

Конечным результатом является эффективно сжатый, разумно охлажденный воздух, готовый к использованию для бесчисленных задач.

10 часто задаваемых вопросов о сжатом воздухе

У вас есть вопросы, а у нас есть ответы! В этой статье мы расскажем вам все, что вы когда-либо хотели знать о сжатом воздухе, а затем кое-что…

Вот 10 самых популярных вопросов о сжатом воздухе, на которые мы ответили:

Начнем!

Из чего состоит сжатый воздух?

Сжатый воздух состоит из того же воздуха, который вы вдыхаете и выдыхаете, но этот воздух сжат до меньшего размера и находится под давлением. Когда вы берете атмосферный воздух, а затем физически уменьшаете его объем, молекулы занимают меньше места, и воздух сжимается.

Атмосферный воздух и сжатый воздух состоят из:

• 78% Азот
• 20-21% кислорода
• 1-2% водяного пара, двуокиси углерода и других газов

«Ингредиенты» воздуха не меняются при его сжатии — изменяется только количество места, которое занимают эти молекулы.

Как сжимается воздух?

Воздух сжимается в два простых шага:

Шаг 1 : Воздух задерживается в цилиндре, резервуаре или подобном контейнере
Шаг 2 : Пространство в этом резервуаре становится меньше, что заставляет молекулы воздуха сближаться

Теперь сжатый воздух остается в ловушке в этом меньшем состоянии, ожидая, чтобы снова расшириться, пока он не будет готов к использованию.

Процесс сжатия воздуха проще всего представить с помощью поршневого воздушного компрессора, в котором поршень толкает воздух вниз в цилиндре. Вот отличное эталонное изображение:

.

(Источник: Британская энциклопедия)

Но поршни — не единственный способ нагнетать воздух в меньшее пространство. На рынке представлено множество типов воздушных компрессоров, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Например, в винтовых воздушных компрессорах используются двойные вращающиеся винты для проталкивания воздуха вниз и его сжатия:

.

Винтовые воздушные компрессоры

предпочтительнее поршневых, поскольку они компактны, мощны и могут работать непрерывно.Вы можете прочитать больше о различиях между ротационными винтовыми и поршневыми воздушными компрессорами здесь, если вам интересно.

Независимо от используемого механизма, воздух всегда сжимается, поглощая атмосферный воздух и сжимая его, поэтому молекулы конденсируются и находятся под давлением.

Что вызывает давление в сжатом воздухе?

Знаешь, когда ты забит в загруженном лифте, дверь внезапно открывается, и все выбегают и расходятся? То же самое делает сжатый воздух. В то время как молекулы сжатого воздуха могут быть пойманы в ловушку в меньшем пространстве, они этого не хотят, и они будут рассеиваться как можно быстрее в первую же секунду, как только смогут. Вот что вызывает давление.

Атмосферный воздух имеет давление 14 фунтов на квадратный дюйм (1 бар), но может быть повышен до давления 6004 фунтов на квадратный дюйм (414 бар) при сжатии до меньшего состояния. Каким именно становится сжатый воздух под давлением, определяется наукой.

Атмосферное давление объясняется тремя научными законами:

• Первый закон термодинамики говорит нам, что увеличение давления равно увеличению тепла и что сжатие воздуха вызывает пропорциональное увеличение тепла.
• Закон Бойля объясняет, что если объем воздуха уменьшается вдвое при сжатии, то давление удваивается.
• Закон Шарля гласит, что объем воздуха изменяется прямо пропорционально температуре.

В совокупности эти три закона объясняют, что давление, объем и температура пропорциональны. Если вы измените одну переменную, то одна или две другие переменные также изменятся в соответствии с этим уравнением:

При применении этой формулы к воздушному компрессору объем воздуха и давление воздуха можно регулировать и увеличивать по мере необходимости.Вы можете использовать сжатый воздух в диапазоне давлений от 14 фунтов на квадратный дюйм до 6004 фунтов на квадратный дюйм (от 1 до 414 бар) при расходе от 3,5 кубических футов в минуту (0,1 м3) и выше.

К счастью, у большинства людей нет причин запоминать или использовать эту формулу. Вместо этого просто настройте воздушный компрессор на желаемое давление и позвольте науке позаботиться обо всем остальном.

Почему сжатый воздух горячий?

Сжатый воздух горячий, потому что молекулы воздуха физически сближаются во время сжатия, что заставляет молекулы двигаться быстрее; это быстрое движение молекул генерирует тепло.

Однако сжатый воздух, выходящий из воздушного компрессора, обычно не такой горячий, как воздух внутри камеры сжатия. Горячий воздух может быть опасен, а тепло также увеличивает количество воды в воздушном потоке, поэтому большинство конструкций воздушных компрессоров включают доохладители для снижения температуры сжатого воздуха.

В зависимости от применения температура сжатого воздуха, выходящего из системы воздушного компрессора, может составлять сотни или даже тысячи градусов.

Для чего используется сжатый воздух?

Сжатый воздух можно использовать одним из двух способов:

• В качестве источника энергии
• В качестве продувочного воздуха («активный воздух»)

При использовании в качестве источника энергии сжатый воздух может приводить в действие пневматические инструменты и производственное оборудование.Эти инструменты и оборудование используются в бесчисленных приложениях в десятках отраслей, включая строительство, ремонт шин, механический ремонт, техническое обслуживание, заводское производство, промышленные процессы и системы безопасности транспортных средств. Даже американские горки используют сжатый воздух!

Активный воздух используется, когда для выполнения задачи требуется постоянный поток воздуха. Пара довольно буквальных применений активного воздуха — это аэрация и медицинский воздух для дыхания. Но множество других отраслей, от фармацевтических и химических компаний до заводов по производству продуктов питания и напитков, используют активный воздух в своих процессах для производства товаров и услуг.

Каковы преимущества сжатия воздуха?

Сжатый воздух является популярным источником энергии по многим причинам. Основные преимущества использования воздушных компрессоров и сжатого воздуха:

• Повышенная производительность
• Дешевый источник питания
• Безопасный и простой в использовании
• Энергоэффективный
• Низкие эксплуатационные расходы
• Универсальные инструменты и приложения
• Компактный, легкий и удобный для перемещения
• Снижение уровня воровства

Если вам нужно больше убедительности, вы можете узнать здесь, почему существующие клиенты VMAC любят сжатый воздух.

Зачем нужен сжатый воздух?

Сжатый воздух можно охарактеризовать как четвертую полезность. Хотя сжатый воздух не так распространен, как электричество, нефтепродукты или газ, он играет фундаментальную роль в обеспечении энергией нашего современного мира. Он играет жизненно важную роль в большинстве современных производственных процессов и современной цивилизации.

Хотя вы можете этого не осознавать, большинство продуктов, которые мы используем сегодня, в какой-то момент производились с использованием сжатого воздуха. Фактически, на сжатый воздух приходится около 10% мировой энергии, используемой в настоящее время в промышленности.

Основное различие между сжатым воздухом и другими источниками энергии заключается в том, что пользователи могут легко генерировать собственный воздух и выбирать, как его генерировать. В результате воздушные компрессоры могут удовлетворить множество различных потребностей. Многие приложения в различных средах зависят от пневматического воздуха, и воздушные компрессоры могут быть сконфигурированы (с подходящими аксессуарами) для сжатия воздуха до определенного давления, с определенным расходом и надлежащего качества.

Безопасен ли сжатый воздух?

Что касается источников энергии, сжатый воздух чист, безопасен, прост и эффективен.При использовании сжатого воздуха в качестве вспомогательного средства не образуются опасные выхлопные газы или другие вредные побочные продукты. Это негорючая, экологически чистая утилита.

Однако сжатый воздух может быть опасен при неправильном использовании или при неправильном обслуживании резервуаров воздухосборников. Поэтому операторы всегда должны следовать рекомендациям, установленным производителями.

Может ли сжатый воздух взорваться?

Резервуар воздушного ресивера со сжатым воздухом может взорваться, но это крайне редко и обычно происходит, когда операторы не заботятся о своем резервуаре воздушного ресивера.

Основной причиной взрыва бака воздушного компрессора является коррозия. Когда операторы не сливают воду, которая скапливается в баке, вода может вызвать коррозию, ослабляя бак, пока сжатый воздух не откроет его.

Второй распространенной причиной взрыва воздушного резервуара является некачественная продукция или производственные дефекты. Например, резервуар воздушного ресивера без надлежащего предохранительного клапана может оказаться под избыточным давлением и в результате этого взорваться. Сотрудничество с надежным производителем резервуаров с воздушными ресиверами должно предотвратить подобные взрывы.

Взрывы и баллоны с воздухом

Имейте в виду, что баллончики со сжатым воздухом, те маленькие баллончики со сжатым воздухом, которые используются для очистки электроники и компьютерного оборудования, — это не то же самое, что настоящий сжатый воздух. Консервированный воздух представляет собой легковоспламеняющуюся химическую смесь, которая с большей вероятностью может вызвать взрыв.

У The Backyard Scientist есть довольно крутое видео на YouTube, в котором показана впечатляющая взрывоопасная реакция между горячей водой и дифторэтаном, химическим веществом, часто встречающимся в консервированном воздухе:

Но опять же, это не настоящий сжатый воздух, который поступает от воздушного компрессора.

Страшилки и отвлечения на YouTube в сторону, очень маловероятно, что сжатый воздух вызовет взрыв резервуара воздушного ресивера. Резервуары, которые должным образом опорожняются и обслуживаются, представляют очень небольшой риск для их операторов.

Может ли сжатый воздух убить вас?

Сжатый воздух безопасен при правильном использовании. Однако возиться со сжатым воздухом или использовать его нетрадиционными способами может быть опасно и даже смертельно.

Вот несколько способов, которыми сжатый воздух может убить или серьезно ранить человека:

• Вдувание сжатого воздуха под кожу может закупорить артерию и привести к эмболии
• Вдыхание сжатого воздуха может привести к разрыву легких или пищевода
• Вдувание сжатого воздуха в ухо может привести к разрыву барабанных перепонок и повреждению головного мозга
• Сжатый воздух может выбить глаза из орбит

Хотя все эти явления крайне редки, они также возможны. Нет абсолютно никакой веской причины направлять сжатый воздух на человека, включая себя, что делает эти травмы на 100% предотвратимыми. Не чистите свою одежду, не сдувайте пыль и не обдувайте приятеля сжатым воздухом в шутку, и вы будете в полной безопасности.

Консервированный воздух также может убить людей при вдыхании или проглатывании. Однако опасность представляют собой химические вещества в консервированном воздухе, а не сам воздух. Никогда не стоит вдыхать химикаты.

Итак, да, сжатый воздух и консервированный воздух могут убить вас, но только если вы используете их неправильно.

Хотите продолжить обучение? Ознакомьтесь с нашим руководством по винтовым воздушным компрессорам!

Сжатый воздух по сравнению с атмосферным воздухом

Свободный воздух – это воздух при окружающих условиях в определенном месте, где указаны

• температура окружающей среды
• содержание влаги
• барометрическое давление

.

Степень сжатия

Степень сжатия основана на законе идеального газа и представляет собой соотношение между Абсолютное давление нагнетания и Абсолютное давление всасывания .

CR = P _D / P _S (1)

, где

CR = соотношение компрессии

P _D = разрядное абсолютное давление (бар ABS, PSIA)

p _s   = абсолютное давление всасывания (бар абс., ​​фунт/кв. дюйм абс.)

Степень сжатия атмосферного воздуха по отношению к сжатому воздуху указана на диаграмме ниже.

Степень сжатия — давление

(psi)

• 1 psi = 6.9 кПа = 0,069 бар
• 1 нфут/мин = 0,5 нл/с

Преобразование объемного расхода сжатого воздуха в объемный расход свободного воздуха

Объемный расход сжатого воздуха можно преобразовать в объемный расход свободного воздуха с помощью уравнения

Q _F = Cr Q _C (2)

, где

Q _F = Free Air Flow (M ³ / S, CFM)

Q _C = расход сжатого воздуха (м ³ /с, куб. фут/мин)

Пример — преобразование объемного расхода сжатого воздуха в объемный расход свободного воздуха

Объемный расход сжатого воздуха 10 куб. необходимо умножить на коэффициент сжатия примерно 8 , чтобы оценить объем свободного воздуха при атмосферном давлении.

Q _F = 8 (10 ACFM) = 8 (10 ACFM)

= 80 SCFM (стандарт CFM)

5 Коэффициент сжатия — давление (бар)

Пример — преобразование свободного потока объема воздуха на сжатый воздух Расход

Объемный расход свободного воздуха 1 м ³ /с сжимается до 10 бар (избыточное давление) и должен быть разделен на коэффициент сжатия приблизительно 11 для оценки объема сжатого воздуха.

Q _C = (1 M ³ / S ³ / S ) / 11

= 0,091 м ³ / с

Награждение НАСА РАЗВИТИЯ РАЗВИТИЯ РАЗВИТИЯ МАРСИИ АДМИЗМЕРНЫЙ СЧЕТ ОБЛАСТИ

Чтобы исследовать использование механического CO

₂ в среде Марса, Air Squared будет использовать финансирование фазы II SBIR для разработки марсианского атмосферного спирального компрессора (MASC). Визуализация концепции одноступенчатого вращающегося марсианского атмосферного спирального компрессора (MASC). Процессы использования ресурсов (ISRU) путем сбора, разделения, повышения давления или обработки газов из атмосферы Марса.Награда следует за наградой Phase I SBIR, в рамках которой Air Squared разработала два прототипа марсианского атмосферного спирального компрессора (MASC), а также за работу Air Squared над экспериментом Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE), в рамках которого спиральный компрессор Air Squared будет отправлен на Марс миссия марсохода 2020 года.

При низком давлении марсианской атмосферы MASC будет работать как вакуумный насос, используя спиральный компрессор Air Squared. MASC будет иметь существенное преимущество перед современными технологиями объемного механического сжатия по размеру, весу и мощности (SWaP) и будет работать на гораздо более низкой скорости, чем высокоскоростные турбокомпрессоры, что повысит надежность.Кроме того, MASC обладает высокой устойчивостью к пыли (размер частиц менее 50 мкм), устойчивостью к суровым условиям и включает в себя встроенный фильтр на всасывании для удаления пыли и твердых частиц перед входом в компрессор. MASC требует только электроэнергии (не тепловой) и будет использовать почти адиабатическое сжатие для поддержания высокой температуры нагнетания.

При финансировании Фазы II SBIR от НАСА Air Squared будет разрабатывать три прототипа MASC и исследовать масштабируемость и надежность механического сжатия в течение 10 000 часов автономной работы в среде Марса.Все три прототипа будут спроектированы, изготовлены и испытаны на испытательном стенде с обратной связью. После того, как все три прототипа будут оценены на предмет SWaP и надежности, будет выбран один из них для дальнейшей оптимизации, а также дополнительных испытаний на воздействие окружающей среды, температурных воздействий, ударов и вибрации.

О КОМПАНИИ AIRSQUARED

Компания Air Squared является лидером в области разработки и производства безмасляных спиральных устройств. Благодаря простой конструкции с меньшим количеством движущихся частей спиральная технология зарекомендовала себя как высокоэффективная, очень надежная и экономичная альтернатива. Благодаря растущей линейке компрессоров, вакуумных насосов и детандеров Air Squared делает многие преимущества безмасляной спиральной технологии доступными для OEM-производителей по всему миру.

Этот материал основан на работе, поддержанной премией Phase II SBIR Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства в рамках темы: Сбор атмосферы Марса, разделение и кондиционирование для ISRU (h2.01). Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают мнение Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.

Оценка истинной мощности и номинальных значений CFM воздушных компрессоров

Оценка истинной мощности и номинальных значений кубических футов в минуту воздушных компрессоров

Оценка истинной мощности и номинальных характеристик воздушных компрессоров в кубических футах в минуту

Ричард Дж. Кинч, доктор философии, инженер
 

Последнее обновление: март 2021 г.

Рекламировались и продавались воздушные компрессоры для дома или небольшого магазина. со смехотворно завышенной мощностью. В 2004 году правительство США заявило, что введет более честные рейтинги (см. конец этого очерка), но через несколько лет ерунда вернулась на рынок. и продолжается сегодня.Спецификации и наклейки на устройстве, скорее всего, не говорят правду, и добавить путаницу вместо важной информации для принятия решений о покупке. Но вам не нужно тестирование лаборатория для расчета истинной мощности в лошадиных силах или CFM. я объясню ниже, как оценить эти рейтинги на основе показаний давления и измерений затраченного времени.

Способ измерения истинной мощности заключается в измерении времени, необходимого для накачки. резервуар известного объема от известного начального давления до известного конечное давление.Затем вы можете вычислить истинный CFM по разнице в начальное и конечное давление, умноженное на объем бака, деленное на время, необходимое для накачки. Вы также можете рассчитать время цикла накачки от от включения к давлению отключения, так как обычно так работает компрессор. Эти истинные показатели производительности невозможно подделать.

Пример

---

На моем импортном китайском компрессоре есть большая желтая наклейка с указанием блок обеспечивает 6,5 л.с. и 10 кубических футов в минуту при 90 фунтов на квадратный дюйм.Посмотрим, что он действительно дает.

Мой компрессор говорит, что у него есть бак на 25 галлонов, и я подтвердил это с помощью некоторые грубые измерения и расчеты объема. Если я запускаю цикл пополнения, медленно выпуская воздух с клапана, я наблюдаю на манометре бака (не на манометре ниже по потоку), что компрессор «включается» при давлении 85 фунтов на кв. дюйм и снова «выключается» при давлении 102 фунта на кв. дюйм, разница 17 фунтов на квадратный дюйм. Он прокручивается в течение 35 секунд, чтобы создать это давление. Достоверные результаты требуют, чтобы эти измерения объема, времени и давление быть точным. Итак, я проверил калибровку указателя уровня бака (поскольку манометры часто становятся неточными) при настройке регулятора до максимума и измерение давления в шланге на выходе с помощью отдельного заведомо исправный датчик.

Разделив объем бака в галлонах на 7,48 (1 куб. фут = 7,48 галлона) дает объем резервуара в кубических футах. Таким образом, объем бака составляет 25 галлонов / 7,48 галлона на кубический фут = 3,34 кубического фута.

В единицах атмосфер давления, поскольку 1 атм = 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 17 давление, добавленное во время цикла, составляет 17/14.7 = 1,16 атм давления во время цикла.

Когда компрессор перекачивает один «CFM» (кубический фут в минуту), это означает впускное отверстие вдыхает один кубический фут «свободного воздуха» (воздуха при атмосферном давлении, которое составляет 0 фунтов на квадратный дюйм) в минуту. (Примечание: CFM ни в коем случае не означает сжатый объем.) Таким образом, устройство действительно измеряет массу воздуха, проходящего в минуту, а не объем в минуту. так как кубический фут свободного воздуха является единицей массы. Некоторые люди упорно не понимают, что эти единицы относятся к потоку сжатого объема (в отличие от объема свободного воздуха), но это категорически неверно .Путаница возникает из-за того, что термин «кубический фут» звучит как мера объема , хотя на самом деле этот термин в данном контексте это сокращение от «масса кубического фута атмосферного воздуха», т.е. мера масса . Эта номенклатура восходит к эпохе паровой энергии 19-го века, что до сих пор причудливо с нами.

Таким образом, за один цикл скорость, с которой воздух нагнетается в мой бак, составляет увеличение давления, умноженное на объем резервуара, или 3,34 кубических фута * 1.16 атм = 3,87 кубических фута за 35 секунд. Чтобы пропорционировать 35 секунд до минут, чтобы получить перекачиваемый объем в минуту, умножьте на 60/35 или 3,87 * 60/35 = 6,6 кубических футов в минуту (при манометрическом давлении 85 фунтов на кв. дюйм).

Диапазон погрешности в нашей оценке, возможно, составляет около 30 процентов (т. истинное значение может быть как 8 CFM, так и всего 5 CFM). Конечно, это не производительность 6,5 л.с., как на рекламной наклейке. говорит, или 10 CFM на табличке данных. Я надеялся на лучшее, тем более, что он рассчитан на 240 В переменного тока.

---

Теперь вы знаете, почему в паспортных табличках электродвигателей стоят пустые поля. для рейтинга лошадиных сил. Истинная номинальная мощность от производителя двигателя разоблачит ложь рекламируемой мощности компрессора.

Совет: Любое моторизованное устройство, которое получает питание от розетки 120 В переменного тока, безусловно, выдает менее 2 л.с., а, вероятно, и намного меньше. Почему? Стандартные шнуры переменного тока ограничены 15 амперами тока, или около 1800 Вт. При мощности 746 Вт/л.с. и с учетом потери эффективности, 2 л.с. это все, что можно получить, да и то стартовый токи могут вызывать срабатывание автоматических выключателей.

Совет: Рейтинги CFM не имеют смысла без соответствующего давления подачи. У меня в гараже стоит компрессор на 600 кубических футов в минуту, который потребляет всего 1/3 л.с.! (Это вентилятор, создающий 0,1 фунта на квадратный дюйм.)

Эмпирические правила:

• Хороший одноступенчатый компрессор, на входную мощность в л.с., выдает около 4 фут3/мин при манометрическом давлении 100 фунтов на кв. дюйм. Нередко это больше похоже на 3 кубических фута в минуту на л.с. при использовании компрессоров от розничный магазин.
• Двухступенчатый компрессор более эффективен, обычно на 15 процентов, по сравнению с одноступенчатым компрессором.Вы можете увидеть от 4 до 5 CFM на HP при 100 psi вместо 3 или 4 CFM.
• Формулы (см. ссылки ниже) для теоретической мощности сжатия одного CFM:
  • л.с. = 0,015*P*(R ^0,29 -1) [одноступенчатый компрессор, на куб. фут/мин]
  • л.с. = 0,030*P*(R ^0,145 -1) [двухступенчатый компрессор, на куб. фут/мин]

  куда:

  • R = отношение абсолютного давления сжатого воздуха к давлению окружающего воздуха. R составляет около 8 для сжатого воздуха на 100 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с 14.атмосферное давление 7 фунтов на квадратный дюйм и
  • P = атмосферное давление в фунтах на квадратный дюйм (то есть 14,7 фунтов на квадратный дюйм)

  Эти формулы сводятся к теоретическому 5,5 CFM/HP (одноступенчатый) или 6.4 CFM/HP (двухступенчатый), но не включает различные неэффективности, такие как механические потери, воздействие тепла и влаги во впускном воздухе, а также качество сборки и состояние оборудования. Таковы теоретические пределы того, что может быть достигнуто с помощью идеального оборудования. Несовершенство практических компрессоров и условий эксплуатации обычно теряют около 1/3 этой теоретической производительности.Это основа моего эмпирического правила, что на практике вы можете рассчитывать примерно на только 3 или 4 CFM на л. с. от заводских воздушных компрессоров. Мое правило согласуется с советом производителей качественных компрессоров, таких как Quicy, кто честно сообщает что их «хорошо спроектированные компрессоры производят примерно 4 кубических фута в минуту при манометрическом давлении 100 фунтов на квадратный дюйм на единицу мощности».

• Размер бака должен составлять не менее 1 галлона объема на кубический фут в минуту компрессора. Это позволяет избежать частых циклов работы двигателя при прерывистой подаче воздуха.Каждый такой цикл налагает неэффективные затраты на начало и остановку цикла, где поршневой компрессор потребляет энергию только для заполнения собственного впуска объем, прежде чем он сможет подать пригодный для использования воздух в резервуар, неизбежные потери на гистерезис.
• Неохлажденный сжатый воздух горячий, от 250 до 350 градусов по Фаренгейту!
• Если вы храните баллон со сжатым воздухом достаточно долго, чтобы он остыл, вы значительно меньше энергии, потому что (1) давление сухого воздуха будет падать с температурой (согласно комбинированному газовому закону), и (2) часть входящего воздуха состояла из влаги (горячий водяной пар от влажности окружающей среды) которая конденсируется в жидкую воду, которая остается в резервуаре. Эта потеря энергии представляет собой термодинамическую стоимость отходящего тепла. и очистки воздуха от части влаги.
• Для многих инструментов требуется больше кубических футов в минуту при 90 фунт/кв. дюйм, чем это физически возможно получить от питания, доступного через розетку 120 В переменного тока. если ты не наблюдайте эту физическую реальность, тогда либо ваш инструмент не будет работать правильно, иначе вы не сможете запустить его с приличным рабочим циклом.
• Помните также, что цифра CFM, указанная как требуемая мощность воздуха на многих инструментах (т.г., пневматические долота/молотки, пескоструйные аппараты) предназначен для абсурдно низкий рабочий цикл. Вы просто не можете запустить эти постоянно на чем угодно, но только не монстр-компрессор, но производитель все еще хочет, чтобы вы верили, что можете, поэтому вы купите инструмент.
• Приведенные выше цифры учитывают мощность, необходимую для производства сжатого воздуха. Это не то же самое, что мощность, подаваемая на конец напорного шланга. или мощность, развиваемая инструментом, подключенным к системе распределения. Кроме того, двигатели пневмоинструмента, как правило, очень неэффективны. так что фактическая мощность, обеспечиваемая работой данного инструмента, часто довольно велика. небольшой.Большая часть мощности обычно уходит в мощный выхлопной воздух.

Предположения: Мы предположили, что компрессор одноступенчатый, то есть почти что-нибудь маленькое или портативное; двух- и трехступенчатые компрессоры несколько более эффективны и дают лучшую производительность. результаты, но становятся экономичными только в больших размерах. Наши расчеты дозировки основаны на законе идеального газа PV = nRT. при изотермическом сжатии (давление и объем сжимаемого воздух меняется, а температура нет, как в случае с охлажденным сжатый воздух).Этот метод не учитывает конденсацию влажности окружающей среды в резервуаре. для различного давления окружающей среды или для нагрева/охлаждения воздуха; эти являются относительно незначительными, но не обязательно незначительными факторами.

Артикул: Справочник по машинному оборудованию (26-е издание, опубликованное в 2000 г., см. http://books.industrialpress.com/machineryhandbook) обеспечивает превосходный справочник по анализу систем сжатого воздуха, включая формулы и таблицы мощности, необходимой для сжатия воздуха, и потерь в трубах и шлангах.Эта ценная информация, по-видимому, была удалена из выпуски после 26-го. Стандартный справочник Marks для инженеров-механиков описывает термодинамику расширения и сжатия воздуха в разделе «Общие принципы». термодинамики», подраздел «Особые изменения состояния идеальных газов», п. 5 «Политропия»; и практические компрессорные технологии в главе «Насосы и компрессоры».

Другие термины: «SCFM» (стандартный кубический фут в минуту) — это кубический фут в минуту, произведенный с использованием воздух при температуре 68 градусов по Фаренгейту, относительной влажности 36 процентов и 14. 7 фунтов на квадратный дюйм (простые буквы «SCFM» не относятся к официальному стандарту, и хотя используются различные значения температуры и относительной влажности, эти значения являются наиболее общепринятыми). «Смещение куб. фут» — это скорость объем, вытесняемый поршневым компрессором, который по сравнению с доставленным CFM для оценки объемной эффективности. «Пиковая мощность» обычно означает электрическую мощность, потребляемую двигателем. в момент запуска; эта цифра является бессмысленной спецификацией потому что он почти ничего не говорит об устойчивой мощности, поставляемой системой.«Пиковая мощность» определенно означает , а не . что-то вроде «что вы получите, если запустите этот блок на полную мощность», «что двигатель может дать в течение коротких периодов времени» или «что двигатель может сделать, если он сильно загружен». Кроме того, номинальный CFM при «90 фунтов на квадратный дюйм» может действительно означать завышенное значение, измеренное на входе CFM во время накачки от 0 до 90 фунтов на квадратный дюйм. Такой обман получается при отсутствии четко определенных стандартов и методов инженерных испытаний, так сказать, «потребительский» менталитет. Это относится к более крупным системам, таким как 80-галлонные агрегаты мощностью 5 л.с., распространенные в автомастерских, а также модели для домовладельцев.

Влажный воздух: Как бы вам ни хотелось верить, что ваш тщательно подобранный компрессор обеспечивает полезный запас мощности сжатого воздуха, факт что без дорогостоящего осушителя ваш сжатый воздух очень ограниченное применение. Это происходит потому, что «воздух» всасывается в вашу компрессор состоит не только из сжимаемых газов, таких как азот и кислорода, но много водяного пара. Во всех странах, кроме очень сухого климата, сжатие от атмосферного давления (14.7 фунтов на кв. дюйм на уровне моря) к общему давлению в резервуаре (обычно 100 фунтов на квадратный дюйм = 115 фунтов на квадратный дюйм, или около того) сжимает атмосферный водяной пар до точки конденсации внутри ресивера со сжатым воздухом и системы подачи. Вот почему у вас есть скопление жидкой воды в баке, который необходимо периодически сливать. Но вода не останавливается на баке. В то время как вы можете удалить любую жидкость воды из воздушной линии с недорогим коалесцирующим фильтром, водяной пар остается везде в потоке сжатого воздуха при близком до точки конденсации (100-процентная «относительная» влажность) и будет конденсироваться в жидкость при малейшем охлаждении ниже начального температура нагрева.Вот почему у вас может быть распыление жидкой воды. из воздухопроводов в ваши инструменты, шины, краску и т. д., даже после так называемый фильтр/осушитель; горячий, насыщенный паром воздух заполняет воздухопровод даже после фильтр, и если дать время остыть, влага конденсируется в жидкая вода. В то время как этот загрязненный водой воздух портит смазку в ваших пневматических инструментах, лишает силы, выводит шины из равновесия, д., это положительно портит выполнение таких задач, как рисование и пескоструйная обработка, которая не может загрязнить работу частичками жидкой воды или водяной пар. У вас не просто сжатый воздух, вы буквально имеют несчастливую смесь воздуха и пара. (Расскажи друзьям о своем магазине на паровой тяге!)

Сухой воздух: Единственным решением для влажного воздуха является рефрижераторный осушитель воздуха. Это устройство, которое стоит больше, чем многие небольшие компрессоры. это по сути небольшой кондиционер, который охлаждает поток воздуха, работающий через спиральную трубку, тем самым конденсируя почти весь водяной пар в жидкость, которая затем отделяется и собирается механическим отфильтровать и слить из установки.Эти инвестиции — все, что есть требуется для большинства применений с сухим воздухом, что дает относительную влажность около 10 процентов в выходящем воздухе, буквально суше, чем в пустыне. Для требовательных применений, требующих еще меньшей влажности, влагопоглотитель используются фильтры со сложной системой регенерации тепла, обычно после осушителя с охлаждением, что обеспечивает действительно почти нулевую влажность. Мрачная термодинамическая реальность состоит в том, что нет простого или дешевого способа небольшой масштаб для очистки воздуха от загрязняющих водяных паров.Вода – это проблематичное загрязняющее вещество в сжатом воздухе, а влажный воздух значительно уступает к сухому воздуху. Думайте об этом как о другой вещи, которую продавец Sears ( автор датирует себя теми днями, когда Sears был ведущим розничным продавцом инструментов) не сказал вам о производительности компрессора, а именно, что без дальнейшая дорогостоящая очистка дает загрязненный водой продукт.

Предостережения: Выполнение оценок с помощью метода расчета времени накачки требует надежных измерений. Манометры часто далеки от калибровки, и вы не должны принимать их точность. без каких-либо средств независимой проверки по доверенной ссылке.Подтвердите указанный объем бака, измерив геометрию, а не просто приняв указанное значение (следите за импортированными единицами, у которых были изменения конструкции без обновленная документация). Тщательно измерьте прошедшее время в течение нескольких циклов. Измерение подаваемой воздушной мощности также требует учета сопротивления и потери, связанные с регулятором (ами) и шлангом (шлангами) между инструментом и компрессор; они могут отнимать значительное количество энергии.

Производители раскаялись (или раскаялись?): В начале 2004 года потребители и правительство, организованные в рамках коллективного иска, пытались заставить нескольких крупных производителей воздушных компрессоров прекратить рекламу завышенные значения мощности компрессора.В иске утверждалось, что «компании, сознательно маркированные, продвигал и продавал бытовые воздушные компрессоры с электродвигателями как имеющие более мощные двигатели, чем они были на самом деле». Соглашение требует, чтобы производители измеряли мощность в лошадиных силах на основе непрерывной выходной мощности вала электродвигателя. или непрерывная подача мощности на вал компрессора. Реклама, основанная на «пиковой мощности», «максимальной развиваемой мощности», «максимальной кинетической мощности» или «пробивном крутящем моменте», является больше не будет использоваться. Производители, соглашающиеся на это урегулирование, включают Кэмпбелл Хаусфельд, ДеВилбисс, Ingersoll-Rand Co.и Coleman Powermate, Inc. В то время как обычный шаблон в судебном соглашении освобождает их от любых незаконных действий, эти фирмы неявно признают, что их поведение было обманчивым и нерентабельным. См. http://www.aircompressorsettlement.com/ [ссылка сейчас не работает, я думаю они отказались от этого]. Историческая информация об этом поселении была доступна до 2012 года на classactionworld.com [эта ссылка указывает на версию 2012 года через archive.org, веб-сайт не выглядит актуальным по состоянию на 2017 год].

Однако за годы, прошедшие после этого урегулирования, можно увидеть столько же рекламы и маркировки завышенной мощности компрессора, сколько когда-либо.Вознаграждения потребителям по коллективному иску состояли не более чем из скидок на оборудование с неправильной маркировкой. от обманчивых рекламодателей!

Будем великодушны и подумаем обо всем этом так: может быть, ни один из этих фабрикантов не хотел быть завышение рейтингов лошадиных сил, но как только технические характеристики начали раздуваться (как бы это ни началось), они все сделать это в целях маркетинговой самообороны. Потребовался иск потребителей, чтобы заставить их всех согласиться на вернуться к самым элементарным правилам честности и справедливости.Мощность машины в лошадиных силах такой же определенный и стандартизированный, как вес пакета яблок на прилавке с продуктами. Честные веса и меры так же важны для процветания бизнеса воздушных компрессоров, как и любого другого.

Ссылки: См. эссе Кевина Брэди Игра чисел: учебник по номинальной мощности электродвигателя, [5-страничный, 229 КБ PDF-файл], в котором проводится аналогичный критический анализ электродвигателей в целом.

Пожалуйста, присылайте свои конструктивные комментарии относительно ошибок или недостающей информации:
[email protected]
Richard J. Kinch
Вернуться на страницу Machine Shop
Вернуться на главную страницу

Давление и дайвинг

Давление — это любая сила, прикладываемая к объекту. Когда вы нажимаете на объект, вы оказываете на него давление. Шины вашего автомобиля остаются прочными благодаря давлению сжатого воздуха, выталкиваемого изнутри. Весы измеряют вес, считывая увеличение давления на него. Как дайверы, мы измеряем давление, чтобы определить, насколько полны наши баллоны и насколько глубоко мы находимся.

Давление также является причиной многих травм при нырянии. Сдавливание ушей, чрезмерное расширение легких и декомпрессионная болезнь — вот лишь несколько примеров травм, вызванных изменениями давления. По этой причине важно понимать давление и то, как оно влияет на воздушные пространства.

В этом уроке вы узнаете об атмосферном давлении, давлении под водой и о том, как изменения давления влияют на объем и плотность воздуха.

Атмосферное давление

Вес воздуха над нами оказывает давление, и это называется атмосферным давлением.

То, насколько сильно на нас оказывается давление, зависит от высоты. Давление самое низкое на больших высотах, потому что над вами меньше воздуха. А на более низких высотах над вами больше воздуха, поэтому давление увеличивается.

В Соединенных Штатах для измерения давления используются фунты на квадратный дюйм (psi). PSI относится к величине давления, оказываемого на 1 квадратный дюйм поверхности.

Атмосферное давление равно весу столба воздуха площадью 1 квадратный дюйм, простирающегося до края земной атмосферы.На уровне моря эта колонна весит 14,7 фунта, поэтому атмосферное давление составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм. Чтобы упростить расчеты, используется единица измерения, называемая «атмосфера» или «ата». 1 атмосфера давления равна 14,7 фунтов на квадратный дюйм.

Манометрическое давление

Бывают случаи, когда вас интересует только давление выше атмосферного. Для этих измерений мы используем манометрическое давление, которое игнорирует 14,7 фунтов на квадратный дюйм атмосферного давления, которое всегда существует на уровне моря.

Ваш погружной манометр является примером устройства, считывающего манометрическое давление. «Пустой» баллон все еще содержит давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря. Но ваш погружной манометр игнорирует давление в 14,7 фунтов на квадратный дюйм и вместо этого показывает «0».

Ваш глубиномер — еще один пример. Как вы узнаете позже в этом уроке, давление, которому вы подвергаетесь во время погружения, является комбинацией атмосферного давления и давления воды. Ваш глубиномер откалиброван так, чтобы показывать «0» на уровне моря, поэтому он игнорирует атмосферное давление и измеряет только изменения давления воды.

Абсолютное давление

Во время погружения и атмосфера, и вода над вами оказывают давление. Сочетание атмосферного давления и давления воды называется абсолютным давлением. А поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха, давление меняется быстрее, чем на суше.

Скорость повышения давления зависит от того, погружаетесь ли вы в соленой или пресной воде. Поскольку соленая вода имеет большую плотность, чем пресная, давление увеличивается быстрее по мере погружения в соленую воду.

Расчет изменений атмосферного давления затруднен, поскольку плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты. К счастью для нас, вода не сжимается, как воздух, поэтому давление увеличивается с постоянной скоростью с глубиной.

Абсолютное давление в соленой воде

Столб соленой воды площадью 33 фута на квадратный дюйм весит ровно 14,7 фунта и оказывает давление в 1 атмосферу. Следовательно, абсолютное давление увеличивается на 1 атмосферу каждые 33 фута.

Как показано на графике слева, давление на высоте 0 футов составляет 1 атмосферу.Поскольку 33 фута соленой воды создают 1 атмосферу, абсолютное давление на 33 футах составляет 2 атмосферы. Давление продолжает увеличиваться на 1 атмосферу каждые 33 фута.

Распространенная ошибка дайверов при расчете абсолютного давления заключается в том, что они забывают о 1 атмосфере давления на поверхности. Помните, что абсолютное давление — это комбинация давления воды и воздуха.

Повышение давления в соленой воде

Абсолютное давление в пресной воде

Пресная вода менее плотная, чем соленая, поэтому скорость повышения давления немного отличается.Давление увеличивается на 1 атмосферу каждые 34 фута, в отличие от 33 футов для соленой воды.

Как показано на графике слева, давление пресной воды на глубине 34 фута составляет 2 атмосферы, 3 атмосферы на глубине 68 футов и 4 атмосферы на высоте 102 фута. Давление продолжает увеличиваться на 1 атмосферу каждые 34 фута.

Повышение давления в пресной воде

Закон Бойля

Объем воздушного пространства изменяется при изменении окружающего его давления. Связь между давлением и объемом лучше всего описывается законом Бойля, который гласит:

«Объем любого газа обратно пропорционален давлению.»

Это означает, что объем уменьшается с увеличением давления, а объем увеличивается с уменьшением давления. Этот закон также гласит, что отношения пропорциональны. Например, если давление удвоится, объем воздуха уменьшится вдвое.

Объем открытого воздуха, спуск

В примере слева открытое воздушное пространство наполняется воздухом и вытягивается на все большую глубину воды. Этот контейнер открыт, поэтому вода поступает по мере уменьшения объема воздуха. Это позволяет контейнеру сохранять свою первоначальную форму и размер.

Когда ведро опускается до давления 2 атмосферы (глубина 33 фута в соленой воде), давление удваивается, поэтому объем составляет половину его объема на поверхности.

При давлении 3 атмосферы (66 футов в соленой воде) давление в 3 раза больше, чем на поверхности, поэтому объем воздуха составляет одну треть его объема на поверхности.

При давлении 4 атмосферы объем уменьшается до четверти объема поверхности. Эта закономерность продолжается при спуске.Например, объем уменьшается до одной десятой от объема поверхности при давлении до 10 атмосфер.

Объем открытого пространства при снижении

Объем открытого воздуха на подъеме

В этом примере ковш наполняется воздухом на глубине, а затем выпускается на поверхность. По мере подъема давление снижается, что позволяет увеличить объем.

Ведро наполнено под давлением 4 атмосферы или 99 футов соленой воды. Когда ведро поднимается до давления 3 атмосферы, объем увеличивается на 1 треть. При 2 атмосферах объем в два раза больше, чем при 4 атмосферах. А на поверхности объем в 4 раза превышает первоначальный объем.

Поскольку это открытая система, при расширении воздух выходит. Это означает, что на форму и размер ковша не влияет расширяющийся объем воздуха при всплытии.

Объем открытого пространства при снижении

Давление и закрытые воздушные пространства

Дайверов больше беспокоит влияние давления на закрытые воздушные пространства.Эти пространства могут изменяться в объеме или даже повреждаться при изменении давления.

Примером может служить ваш гидрокостюм, который сжимается при спуске и расширяется при всплытии. В вашем теле также есть воздушные полости, которые могут закрыться, если вы нездоровы или не принимаете меры предосторожности. В следующей главе рассказывается об этих воздушных пространствах и о том, как защитить их от травм, связанных с давлением.

Наиболее резкое изменение объема происходит от поверхности до глубины около 33 футов. Это связано с тем, что давление удваивается при глубине всего 33 фута. По этой причине нужно быть особенно осторожным с воздушными пространствами на мелководье.

Расчет изменения объема воздуха

Вы можете рассчитать точные изменения объема воздуха, используя простой расчет. Это:

В примере слева воздушный шар содержит 8 кубических дюймов воздуха на высоте 33 фута. Затем его опускают до 99 футов, и мы хотим узнать новый объем.

Во-первых, нам нужно определить исходное и конечное давление.Так как это соленая вода, то давление на высоте 33 фута составляет 2 ата, а на высоте 99 футов — 4 ата. Далее определяем первоначальный объем, который составляет 8 кубических дюймов. Итак, наша формула будет выглядеть так:

.

Отношение равно 1/2, а 1/2 от 8 равно 4. Таким образом, новый объем воздушного шара на высоте 99 футов будет равен 4 кубическим дюймам.

Давление и плотность воздуха

Изменения абсолютного давления также влияют на плотность воздуха. Например, если давление удвоится, объем уменьшится вдвое.Поскольку то же количество воздуха теперь занимает половину пространства, плотность удваивается.

Плотность воздуха прямо пропорциональна абсолютному давлению. Таким образом, если давление удваивается, плотность также удваивается. Диаграмма слева иллюстрирует взаимосвязь между давлением, объемом и плотностью.

По мере того, как воздух становится более плотным, он не так легко проходит через регулятор и дыхательные пути тела. Это увеличивает сопротивление дыханию, а это означает, что вам придется работать усерднее, чтобы дышать, чем на суше.Хотя вы заметите изменение сопротивления дыханию, для большинства дайверов это не проблема, если они не прилагают усилий.

Глубина и расход воздуха

Существует несколько факторов, влияющих на потребление воздуха. Физическая активность, температура, психологический комфорт и физическое состояние — вот лишь несколько примеров. Но наиболее важным фактором является ваша глубина, потому что плотность воздуха увеличивается по мере увеличения вашей глубины.

Плотность воздуха определяет, как долго хватит вашего запаса.Ваш воздух продержится вдвое дольше при давлении в 2 атмосферы, чем на поверхности. Продолжайте снижать давление до 3 атмосфер, и ваш запас составит одну треть того, что было бы на поверхности.

Например, если дайвер потребляет 30 фунтов на квадратный дюйм в минуту на глубине 33 фута в соленой воде, тот же дайвер будет потреблять 45 фунтов на квадратный дюйм в минуту на глубине 66 футов и 60 фунтов на квадратный дюйм в минуту на глубине 99 футов. На поверхности или при давлении в 1 атмосферу дайвер будет потреблять 15 фунтов на квадратный дюйм в минуту. Это называется расходом воздуха на поверхности, и он полезен для прогнозирования расхода воздуха на планируемых глубинах.

Глубина и расход воздуха Плавучесть

Что такое сжатый воздух? — Атлас Копко США

Знаете ли вы это или нет, но сжатый воздух задействован во всех аспектах нашей жизни, от воздушных шаров на вашем дне рождения до воздуха в шинах наших автомобилей и велосипедов. Вероятно, он даже использовался при создании телефона, планшета или компьютера, на котором вы это просматриваете.

Главный ингредиент сжатого воздуха — вы уже догадались! — воздух. Воздух представляет собой газовую смесь, что означает, что он состоит из множества различных газов.В первую очередь это азот (78%) и кислород (21%).

Температура воздуха прямо пропорциональна средней кинетической энергии этих молекул. Это означает, что температура воздуха будет высокой, если средняя кинетическая энергия велика (и молекулы воздуха движутся быстрее). Температура будет низкой, когда кинетическая энергия мала.

Сжатие воздуха заставляет молекулы двигаться быстрее, что увеличивает температуру. Это явление называется «теплотой сжатия».Сжимать воздух — значит буквально загонять его в меньшее пространство и в результате сближать молекулы друг с другом. Энергия, которая выделяется при этом, равна энергии, необходимой для нагнетания воздуха в меньшее пространство. Другими словами, он хранит энергию для будущего использования.