Kompresor (z latinského compressio - komprese) je silový stroj nebo technické zařízení pro zvyšování tlaku a pohyb plynů nebo směsí plynů (pracovního média) [1] .
Kompresor má vstupní komoru, pracovní dutinu a výstupní komoru. Plyn ze vstupního potrubí vstupuje do pracovní dutiny, ve které se zvyšuje tlak plynu v důsledku přeměny energie, poté je vypouštěn do výstupní komory a vstupuje do výstupního potrubí. K výstupnímu potrubí je připojena síť, pro kterou kompresor pracuje. Do kompresoru je dodávána energie, která se používá ke zvýšení tlaku plynu v důsledku interakce kompresoru s pohyblivou částí kompresoru.
Mechanická energie ( točivý moment ) z pohonu je přiváděna na hřídel kompresoru, který má mechanický princip činnosti , který v důsledku silové interakce pracovní dutiny pohyblivé části kompresoru a plynu, se přemění na kinetickou energii a poté na vnitřní energii plynu.
V procesu zvyšování tlaku pracovního média z počátečního na konečný (zjednodušeně polytropický proces ) se část energie přemění na teplo, což vede ke zvýšení konečné teploty pracovního média.
Složení plynu výrazně ovlivňuje parametry kompresoru díky jeho termodynamickým vlastnostem popsaným stavovou rovnicí plynu .
Kompresory mají širokou škálu provedení, liší se tlakem a výkonem, složením pracovního prostředí. Podle principu činnosti se kompresory dělí na:
U objemových kompresorů se proces komprese provádí v pracovních komorách, které periodicky mění svůj objem a střídavě komunikují se vstupem a výstupem kompresoru. Mechanický základ takových kompresorů může být velmi odlišný: kompresory mohou být pístové, spirálové a rotační. Rotační kompresory jsou zase vačkové, šroubové a posuvné. Jsou možné i jiné jedinečné designy. V každém případě je myšlenka čerpání založena na střídavém plnění určitého objemu plynem a jeho následném posunutí dále. Kapacita objemových kompresorů je dána počtem čerpaných porcí za jakékoli období zájmu a závisí lineárně na frekvenci zdvihů. Hlavní aplikací je čerpání plynu do jakýchkoliv přijímačů a zásobníků.
Pístový kompresorKompresor, ve kterém je plyn stlačován vratným pohybem pístu ve válci podle dvoudobého vstupního / výstupního principu, plyn je nasáván, když se píst pohybuje do dolní úvrati, a přemístění nastává, když se píst pohybuje do horní úvrati. Distribuci plynu obvykle zajišťuje dvojice jazýčkových ventilů ovládaných diferenčním tlakem. Jsou možné konstrukce klikového hřídele a kompresoru s křížovou hlavou. Vzhledem k určité podobnosti těchto kompresorů s dvoudobým motorem je zde důležitý rozdíl v tom, že kompresor nestlačuje objem vzduchu ve válci.
Scroll kompresorObjemový kompresor, ve kterém k pohybu objemu plynu dochází interakcí dvou spirál, z nichž jedna je stacionární (stator) a druhá provádí excentrické pohyby bez rotace, díky čemuž dochází k přenosu plynu ze sací dutiny do je zajištěna vypouštěcí dutina.
Kompresor vačkyRotační objemový kompresor, u kterého k pohybu objemu plynu dochází bezkontaktní souhrou dvou synchronně rotujících vačkových rotorů ve speciálně profilovaném pouzdře (statoru), přičemž k přenosu plynu ze sací dutiny do výtlačné dutiny dochází kolmo. k osám rotorů.
Šroubový kompresorV roce 1932 byl švédský inženýr Linsholm schopen uvést do života myšlenku šroubového kompresoru. Princip činnosti takového kompresoru spočíval v tom, že vzduch byl čerpán dvěma šrouby. Vzduch byl stlačen v prostoru mezi závity páru šroubů a stěnami vnějšího pláště, takže všechny vnitřní prvky komory šroubového kompresoru měly maximální přesnost. Jednalo se o „bezolejové“ kompresory, to znamená, že vzduch byl stlačován „nasucho“ v kompresní komoře.
První šroubové kompresory byly požadovány pro zajištění stálého přísunu stlačeného vzduchu ve větším objemu při vrtání. Velikost prvních šroubových kompresorů byla přiměřená výšce člověka. Významný impuls ve vývoji šnekové technologie byl přijat v 50. letech, kdy byl navržen „olejový“ kompresor s olejem přiváděným do kompresní komory, toto technické řešení umožnilo efektivně odvádět teplo z kompresní komory, což v r. otáčení umožnilo zvýšit rychlost otáčení, a tím zvýšit produktivitu a snížit velikost strojů. Šroubové kompresory se staly dostupnými pro široký spotřebitelský trh. Přívod oleje do kompresní komory vyřešil ještě dva problémy: mazání ložisek a utěsnění stlačitelného média, což zvýšilo účinnost komprese. S vývojem maziv a těsnicích systémů zaujaly šroubové kompresory vedoucí postavení v průmyslu pro nízké a střední tlaky. Nabídka šroubových kompresorů v současné době pokrývá rozsah provozních výkonů od 3 do 900 kW.
Šroubový blokKonstrukce šroubového bloku se skládá ze dvou masivních šroubů a pouzdra. V tomto případě jsou šrouby během provozu v určité vzdálenosti od sebe a tato mezera je utěsněna olejovým filmem. Nejsou zde žádné pohyblivé prvky. Prach a jiné pevné částice a dokonce i malé předměty nezpůsobí při vstupu do šroubového bloku žádné škody a mohou poškodit pouze olejový systém samotného kompresoru. Zdroj šroubového bloku je tedy prakticky neomezený a dosahuje více než 200–300 tisíc hodin. Pravidelné výměně podléhají pouze ložiska šroubového bloku. V závislosti na konstrukci kompresoru a otáčkách šroubového bloku je frekvence výměny ložisek 20-24 tisíc hodin. Energetická účinnost a spolehlivost šroubového kompresoru přímo souvisí s četností výměny ložisek. Pokud nejsou ložiska vyměněna včas, šroubový kompresor výrazně ztrácí svůj výkon a v případě poruchy se stává neopravitelným. Šneková technologie pracuje v širokém rozsahu otáček, což umožňuje nastavení kapacity. Umožňuje využít jak standardní systém nakládání/vykládání/zastavování, tak frekvenční regulaci produktivity. Při frekvenční regulaci se otáčky motoru za minutu mění v širokém rozsahu, ale za nejúčinnější provoz kompresoru je považován úzký rozsah 50-75%. Při provozu v rozsahu pod 50 % se měrná spotřeba kompresoru zvyšuje o 20-30 %.
Rotační lamelový kompresorObjemový rotační kompresor, ve kterém k pohybu objemu plynu dochází otáčením rotoru se sadou desek (brán) ve válcovém pouzdře (statoru). Konstrukce obsahuje stator ve tvaru dutého kruhového válce a válcový rotor excentricky uložený v dutině statoru s podélnými štěrbinami, uvnitř kterých jsou umístěny radiálně pohyblivé desky. Při rotaci odstředivá síla vytlačuje desky ze štěrbin a přitlačuje je k vnitřní ploše statoru. Ke stlačení vzduchu dochází v několika dutinách, které tvoří stator, rotor a každou dvojici sousedních desek, přičemž objem dutin ve směru otáčení rotoru klesá. Vstup vzduchu nastává při maximálním výstupu desek z drážek a vytváření zředění v dutině maximálního objemu. Dále se ve fázi komprese objem dutiny neustále zmenšuje, dokud není dosaženo maximální komprese, kdy desky procházejí výstupním kanálem a stlačený vzduch se uvolňuje. Maximální provozní tlak rotačního lamelového kompresoru je 15 bar.
Jednoduchost a spolehlivost rotačního lamelového kompresoru spočívá v tom, že v tomto provedení fungují samy fyzikální zákony, aniž by nutil konstruktéra ke zvláštní sofistikovanosti. Samotné desky vycházejí z drážek rotoru vlivem odstředivých sil; olej je vstřikován do kompresní komory působením vnitřního tlaku v kompresoru; olejový film na vnitřním povrchu statoru eliminuje tření kov na kov, když jsou desky pevně přitlačeny ke stěně statoru a ploché koncové plochy rotoru ke koncům statoru. Konstrukční řešení zabraňuje suchému kontaktu kov na kov jak při zatížení, tak při zastaveném kompresoru.
Rotační lamelové kompresory mají nízkou úroveň vibrací. Nevyžaduje základ pro instalaci. Stator, rotor a rotorové desky kompresorů jsou vyrobeny z různých jakostí obráběné litiny. Litina je pevná a dobře drží olejový film. Zdroj před opravou jednotky rotor-stator je 100-120 tisíc hodin, v závislosti na provozních podmínkách. Během prvních 1000 provozních hodin dochází ke zlepšení výkonu díky záběhu břitových destiček. Dále po celou dobu provozu zůstává výkon rotačního kompresoru stabilní. Největší výrobci rotačních lamelových kompresorů v Evropě jsou Mattei, Hydrovane, Gardner Denver Wittig, Pneumofore, v Číně je navíc více než deset výrobců.
Dynamický kompresor je kompresor, ve kterém se pracovní proces uskutečňuje dynamickým působením na kontinuální proud stlačitelného plynu.
Podle návrhu jsou dynamické kompresory:
Nejběžnějším typem dynamického kompresoru je turbokompresor , u kterého je vliv na kontinuální tok stlačeného plynu prováděn rotujícími lopatkovými soustavami. Oběžné kolo turbodmychadla má lopatky umístěné na kotouči uloženém na hřídeli. Nárůst tlaku vzniká v důsledku setrvačných sil. Pracovní proces v turbodmychadle nastává v důsledku pohybu plynu systémem rotujících a pevných kanálů.
Podle konstrukce jsou turbodmychadla:
U odstředivých kompresorů mění proudění plynu směr a tlak je vytvářen odstředivou silou a Coriolisovou silou . U axiálních kompresorů se proud plynu pohybuje vždy podél osy rotoru a tlak je vytvářen pomocí Coriolisovy síly. Hlavní uplatnění je ventilace a klimatizace , turbodmychadla .
Turbodmychadla jsou kombinovaného typu:
Podle účelu jsou kompresory klasifikovány podle odvětví, pro které jsou určeny ( chlazení , energetika, všeobecné použití atd.).
Podle typu stlačeného plynu se kompresory dělí na:
Podle způsobu odvodu tepla jsou klasifikovány:
Pro snížení konečné teploty se využívá jak vnitřní chlazení při kompresi, tak vícestupňová komprese s mezichlazením.
Podle typu hnacího motoru jsou kompresory klasifikovány:
Dieselové plynové kompresory jsou široce používány v odlehlých oblastech s problémy s napájením . Jsou hlučné a vyžadují odvětrávání výfukových plynů. Kompresory poháněné elektrickým motorem jsou široce používány pro dodávání vzduchu do pneumatické sítě, zařízení na separaci vzduchu, pro přepravu zemního plynu, pro stlačování souvisejícího ropného plynu; kompresory s nízkým výkonem se používají v dílnách a garážích se stálým přístupem k elektrické energii. Takové výrobky vyžadují přítomnost elektrického proudu o napětí 110-120 voltů (nebo 230-240 voltů). Kompresory poháněné parní turbínou jsou široce používány v chemickém průmyslu (včetně průmyslu čpavku a močoviny) a pro dodávání vzduchu do vysokých pecí.
Podle mobility jsou kompresory klasifikovány:
Podle zařízení jsou kompresory klasifikovány:
Podle konečného tlaku rozlišují:
Kapacita kompresoru je průtok plynu na výstupu kompresoru (sekce, stupně).
Kapacita kompresoru je:
Výkon kompresoru může být také uveden na vstupu, přičemž se uvede - "příkon".
Výstupní a vstupní kapacity kompresoru jsou téměř stejné při nízkých tlakových poměrech, ale při vysokých tlakových poměrech, jako jsou pístové a odstředivé kompresory, je výstupní kapacita vždy menší než vstupní kapacita v důsledku úniku stlačeného plynu.
Agregace je proces instalace kompresoru a motoru na rám. Vzhledem k tomu, že pístové kompresory se vyznačují nerovnoměrným otřesem, což má za následek nadměrné vibrace při absenci vhodné základny nebo podpěry, musí být agregace provedena s ohledem na dobře navržený základ.
Vibrace kompresorů zvyšují následující faktory:
| Stavební a silniční stroje | |
|---|---|
| zemní práce | |
| Zvedání a montáž | |
| Pro práci s betonem |
|
| Pro práce na chodníku | |
| Pomocný | |