Розрахунок обладнання перед покупкою
Вибір поршневого компресора здійснюється виходячи з таких основних критеріїв:
- передбачуваного режиму роботи;
- максимального робочого тиску;
- чистоти (якості) стисненого повітря;
- об'ємної витрати повітря.
Розберемо докладніше кожний з критеріїв.
Режим роботи компресора
Поршневий компресор не призначений для безперервної роботи. Загальний час роботи компресора протягом дня залежить від його класу і становить від 4 до 10 годин. Тому, основне, що треба враховувати при виборі - клас компресора залежить від передбачуваного режиму його роботи.
Наприклад, витрата повітря у пневмооборудования становить 100 л / хв, передбачуваний час роботи 8 годин на день - який компресор вибрати?
Якщо при виборі компресора виходити тільки з вимоги забезпечити виробництво 100 л / хв, то для цього підійдуть і напівпрофесійний і промисловий компресори. Але з урахуванням того, що час роботи 8 годин, необхідний промисловий компресор з ремінним приводом.
Максимальний робочий тиск
При виборі максимального робочого тиску керуються правилом - тиск, що створюється компресором, має бути вище, ніж у споживачів стисненого повітря. Будь-компресор працює наступним чином: накачавши повітря до максимального робочого тиску Рmax. компресор відключається.
Повторне його включення відбувається після падіння тиску до тиску включення Pmin. Різниця між Рmax і Рmin зазвичай становить 2 бар.
Зміна заводських налаштувань Рmax і Рmin можливо. Реле тиску (прессостат) - пристрій, що управляє включенням - вимиканням компресора, дозволяє змінювати як величини Рmax і Рmin (правда, тільки в меншу сторону), так і різницю між ними (так звану «дельту»). Проте краще не міняти заводські настройки реле тиску, а для зниження тиску встановлювати регулятори тиску (редуктори) безпосередньо перед споживачами стисненого повітря.
Необхідно також врахувати, що по шляху стисненого повітря від компресора до споживачів відбувається падіння тиску. Чим довша магістраль, чим більше в ній місцевих опорів (запірної арматури, куточків, трійників, різних фітингів і т.п.), тим падіння тиску вище. Крім того, якщо порівняти дві ділянки трубопроводу однакової довжини з різними діаметрами, наприклад 1/2 "і 3/4", то в «полдюймовой» трубі падіння тиску також буде вище. Падіння тиску відбувається і в обладнанні для підготовки повітря: при проходженні через осушувач на 0,2 бар, а при проходженні кожного їх мікрофільтрів на 0,1. 0,15 бар, причому в міру забруднення фільтруючого елемента ця величина буде збільшуватися.
Тому при виборі максимального робочого тиску слід враховувати особливості конструкції пневматичної магістралі і комплектність обладнання для підготовки стисненого повітря.
Чистота (якість) стисненого повітря
Крім того, при стисненні повітря утворюється значна кількість конденсату, обсяг якого в залежності від проізводітельно¬сті компресора і режиму його роботи може досягати десятків літрів на добу.
Тому, стиснене повітря, вироблений пор¬шневим компресором, зазвичай підлягає тим
або іншим видам підготовки: осушення (видалення вологи) і очищення (видалення масла і твердих частинок).
Підготовка повітря необхідна, навіть якщо використовується безмасляний поршневий ком¬прессор. Адже при відсутності в стислому повітрі масла, в ньому обов'язково містяться волога і тверді частинки.
Об'ємна витрата повітря
Існують два основні методи визначення витрати повітря: експериментальний і розрахунковий.
Експериментальний метод включає в себе:
- установку (врізку) на ділянці пневмосистеми спеціальної вимірювальної апаратури, що дозволяє визначити реальний витрата повітря на цій ділянці;
- визначення витрати повітря за допомогою хронометрування - вимірювання величини падіння тиску в системі за одиницю часу.
Розрахунок витрати повітря виконується на підставі паспортних даних пневмооборудования з урахуванням його завантаженості. Як правило, обладнання використовується в роботі не завжди, а з певними перервами. Тому у кожного виду обладнання є свій, так званий, коефіцієнт використання.
Розрахунок проводиться за такою формулою: Q = Q1 * k1 + Q2 * k2 +. + Qn * kn. гдe
Q - загальне споживання повітря. Q1. Q2. Qn - споживання повітря кожною одиницею пневмооборудования.
Середня витрата повітря, л / хв
k1. k2. kn - коефіцієнти використання обладнання.
Коефіцієнт використання обладнання можна визначити дослідним шляхом, або скористатися орієнтовними значеннями. Наприклад, якщо якийсь інструмент працює, в середньому, 20 хв протягом години, то його коефіцієнт використання становить 0,33, або 33%. І при вказівці в паспорті інструмента величини витрати повітря 400 л / хв, для розрахунку використовується 0,33 х 400 = 133 л / хв.
Для довідки в Таблиці 1 наведені середні значення витрати повітря і коефіцієнти використання для обладнання, найбільш часто використовуваного в автосервісі.
Далі враховується ймовірність одночасної роботи всього обладнання, Вона визначається коефіцієнтом синхронності роботи обладнання, значення якого наведені в таблиці 2.
Таким чином, розраховане раніше значення загального споживання стисненого повітря необхідно помножити на відповідний коефіцієнт синхронності. І вже на підставі отриманої величини вибирати компресор.
Практичний приклад розрахунку і вибору поршневого компресора
Як приклад розглянемо порядок розрахунку і вибору поршневого компресора для невеликого автосервісу (компресор для фарбування автомобіля). Передбачуване використання компресора на промисловому підприємстві, відразу говорить про те, що необхідний промисловий компресор з ремінним приводом.
Припустимо, що автосервіс планує організувати ділянку слюсарного ремонту автомобілів з чотирма робочими постами. Основними споживачами стисненого повітря в цьому випадку будуть 4 гайковерта на робочих постах поруч з підйомниками. Крім того, необхідно передбачити можливість додаткових разових підключень різного пневмооборудования (наприклад, продувних пістолетів, пістолетів для підкачки коліс і т.п.). Витрата повітря у кожного гайковерта становить 500 л / хв. Потрібно підібрати поршневий компресор для забезпечення даного виробництва стисненим повітрям.
Порядок вибору обладнання може бути наступним.
1. Визначення максимального робочого тиску.
При роботі пневмоінструменту використовується тиск 6-6,5 бар. Отже, мінімальний робочий тиск компресора Рmin компресора повинно бути не менше 6,5 бар. Крім того, необхідний «запас по тиску» для того, щоб компенсувати падіння тиску в пневматичної магістралі. Тому, вибираємо компресор з Pmin = 8 бар і Рmах = 10 бар.
2. Забезпечення необхідної якості повітря.
Детальний розгляд питань підготовки повітря буде розглянуто в інших матеріалах.
3. Визначення необхідної витрати повітря.
Витрата повітря у кожного гайковерта становить 500 л / хв.
Приймемо коефіцієнт використання обладнання рівним 0,2.
В цьому випадку, загальне споживання повітря складе:
Q = 500 х 4 х 0,2 = 400 л / хв.
Помноживши це значення на відповідний коефіцієнт синхронності роботи обладнання (при використанні 4-х споживачів він дорівнює 0,87), отримаємо:
Q = 400 х 0,87 = 348 л / хв.
Можливість додаткового разового підключення різного пневмооборудования врахуємо збільшенням отриманої вище величини на 25%.
Разом: загальне споживання повітря становить 435 л / хв.
Далі розрахуємо теоретичну продуктивність компресора (продуктивність на всмоктуванні) з урахуванням коефіцієнта продуктивності компресорної групи. У промислових компресорів цей коефіцієнт дорівнює 0,7-0,75.
Qтеор = 435 / 0,75 = 580 л / хв.
Якщо вибрати поршневий компресор, орієнтуючись тільки на Qтеор, то вийде, що компресор практично весь час працює в режимі нагнітання.
Збільшивши Qтеор на 15-20% (на т.зв. «запас по продуктивності»), визначимо, що необхідний компресор з продуктивністю на всмоктуванні 700 л / хв.
Виберемо компресор з Qтеор = 700 л / хв з модельного ряду Білоруської компанії REMEZA:
• СБ4 / С-100.LB75 (880 л / хв, 10 бар);
• СБ4 / С-270.LB75 (880 л / хв, 10 бар);
Як видно, компресори мають два типорозміри ресиверів - 100л і 270л. І якщо говорити про поршневих компресорах в цілому, то часто одна і та ж компресорна група встановлюється на ресіверах різних обсягів.
Як вибрати необхідний обсяг ресивера?
Ресивер виконує наступні основні функції: зберігання стисненого повітря, його охолодження, згладжування повітряних пульсацій. Обсяг ресивера вибирають на підставі передбачуваного характеру споживання повітря. Якщо воно рівномірно, то за інших рівних умов підійде ресивер меншого обсягу. Якщо ж можливі пікові навантаження, то краще вибрати більший обсяг.
Для того щоб правильно вибрати ресівер для компресора потрібного обсягу необхідно математично описати режим роботи компресора. Це робить за допомогою двох формул.
Розглянемо роботу компресора в режимі нагнітання. В даному режимі стиснене повітря, вироблений компресором, надходить в ресивер і одночасно виходить з нього за рахунок роботи підключених споживачів. Різниця між виробленим повітрям (продуктивністю компресора, QK) і расхо¬дом повітря (передбачається, що витрата повітря постійний) Qpacx буде «збиратися» в ресівері. Якщо обсяг ресивера позначити Vp, то час роботи компресора в режимі нагнітання визначається за формулою: t1 = Vp * (Pmax - Pmin) / (Qк - Qpacx)
Потім в режимі очікування компресор не виробляє стиснене повітря. Робота пневмооборудования відбувається за рахунок стисненого повітря, що знаходиться в ресівері. Час падіння тиску в ресивері від Рmax до Pmin розраховується так:
t2 = Vp * (Pmax -Pmin) / Qpacx
У нашому випадку: Рmах = 10 бар; Pmin = 8 бар;
QK - визначимо зменшенням теоретичної продуктивності компресорів на 25%; Qpacx = 660 л / хв.
Проведемо перевірочний розрахунок режиму роботи для обох компресорів. Величина QK (LB75) = 880 л / хв;
Результати розрахунків наведені в таблиці 3,