Выбираем компрессор для гаража/автосервиса( часть 6)
Теперь несколько слов о ресивере. Его основные функции следующие: -«хранение» запасенного сжатого воздуха;
-сглаживание воздушных пульсаций;
-охлаждение сжатого воздуха.
Может сложиться впечатление, что чем больше ресивер, тем легче живется компрессору. Этот же миф может иметь и другую интерпретацию: чем больше ресивер, тем лучше, и так далее. В любом случае, все эти суждения ошибочны. Дело в том, что до того момента, когда ресивер наполняется до максимального давления и автоматика отключает компрессор, должно пройти время, и немалое. И если необоснованно увеличить объем ресивера, компрессор будет работать «без перекура» слишком долго, что, скорее всего, приведет к его преждевременному выходу из строя.
И наоборот: если объем ресивера меньше положенного, компрессор будет включаться слишком часто, что также не есть хорошо.
Изучая каталоги компрессорного оборудования можно заметить, что компрессоры одинаковой производительности часто комплектуются ресиверами различных объемов. Почему так? Потому, что объем ресивера зависит не только от производительности компрессора, но и от характера воздухопотребления. Поэтому если расход воздуха примерно равномерный по времени, то в целях экономии средств можно выбрать ресивер минимального объема. Если имеют место пиковые нагрузки, лучше взять больший.
В среднем объем ресивера должен быть таким, чтобы компрессор наполнял его за 3-4 мин.
Вывод: грамотно подобранный компрессор — это компрессор с такими производительностью и объемом ресивера, которые позволяют данному компрессору работать в режиме внутрисменного использования, на который тот рассчитан.
Производительность компрессора: на входе или на выходе?
Широко распространенной ошибкой на практике является неправильное понимание величины производительности компрессора, что часто приводит к путанице и ошибкам в расчетах.
Прежде всего отметим, что производительность компрессора принято определять в объемных величинах. Но вся штука в том, что в зависимости от давления и температуры, одна и та же масса воздуха может занимать разный объем. Иными словами, с ростом давления на выходе компрессора его объемная производительность уменьшается.
Поскольку объемная производительность компрессора — величина непостоянная, зависящая от начальных условий всасывания, то очевидно, что для определения реальной производительности компрессора эти условия (давление и температуру) нужно обязательно учитывать.
Об этом говорит и ГОСТ, согласно которому производительность компрессора — это объем воздуха на выходе из него, пересчитанный на начальные условия всасывания.
Как правило, производительность указывается для нормальных условий, при которых атмосферное давление составляет 1 бар, а температура — +20 °С. Сама же производительность выражается в нормальных кубических метрах (или литрах) в единицу времени: м³/мин, м³/ч, л/с, л/мин.
Иными словами, производительность 500 л/мин для нормальных условий означает, что компрессор за минуту вырабатывает такое количество воздуха, которое при температуре окружающего воздуха +20°С и давлении 1 бар занимает объем 500 л.
Все это, конечно, хорошо, но зарубежные производители не знакомы с содержанием наших ГОСТов, и производительность своей продукции они определяют несколько иначе. В технических характеристиках на свою продукцию они указывают теоретическую производительность компрессора (производительность на входе).
Теоретической эта величина называется не случайно, поскольку она отличается от реальной, выходной производительности весьма значительно (в большую сторону). Может, из-за этого иностранные производители и указывают данные именно по всасыванию, — выглядят то они гораздо более солидно.
Из-за чего такая разница между реальной и теоретической производительностью? Из-за потерь во всасывающих и нагнетательных клапанах, а также наличия недовытесненного сжатого воздуха в так называемом «мертвом пространстве» (зазоре между поршнем в крайнем верхнем положении и клапанной группой), приводящих к уменьшению наполнения цилиндра и снижению производительности компрессора. Это снижение определяется коэффициентом производительности компрессорной головки (Кпр).
Этот коэффициент составляет:
для полупрофессиональных компрессоров — 0,55;
профессиональных — 0,65;
промышленных — 0,65 (для одноступенчатых) и 0,75 (для двухступенчатых).
Воспользовавшись этими значениями, мы можем прикинуть, какова реальная производительность компрессора. Например, если для компрессора полупрофессиональной серии в каталоге указана теоретическая производительность 200 л/мин, тогда реальная его производительность составит 200 · 0,55 = 110 л/мин.
В хорошем магазине, как правило, вам могут подсказать данные как по входным, так и по выходным характеристикам компрессоров.
Вывод: в технических характеристиках на импортные компрессоры указывается производительность по всасыванию, то есть на входе в компрессор. Это значение нельзя понимать как реальную производительность компрессора на выходе — она не учитывает его конструктивные особенности и КПД.
Ну а теперь самое время вооружиться калькулятором и приступить к расчетам.
Стоит отметить, что точный расчет характеристик поршневого компрессора сложен и связан с решением степенных уравнений. Методика, по которой будем считать мы, содержит упрощенные соотношения. Они, хоть и дают небольшую погрешность, но, тем не менее, позволяют в целом правильно определить характеристики компрессора.
Как посчитать производительность компрессора?
Расход сжатого воздуха и производительность компрессора. Очень часто эти два понятия путают. В чем разница? Производительность компрессора, это то количество воздуха, которое производит винтовой компрессор. Расход воздуха, это то количество воздуха, которое потребляет оборудование на вашем производстве. Расход необходимо знать, чтобы правильно подобрать винтовой компрессор.
Как узнать расход воздуха?
Есть три варианта.
Первый — можно взять документацию на все ваше оборудование и посмотреть в технических характеристиках количество воздуха, необходимое для работы оборудование. Сложить значения всех единиц оборудования и конечная цифра будет являться вашим общим расходом воздуха. Этот метод кажется логичным и простым, но, к сожалению, в реальности все не так гладко. Многие производители оборудования указывают неверные данные по количеству сжатого воздуха, необходимого для работы оборудования, а некоторые совсем ничего не указывают относительно сжатого воздуха. Как ни странно это звучит, но это, действительно, так. В паспорте на оборудование уважающий себя и своих покупателей производитель должен указывать не только требования по количеству воздуха, так же должны быть указаны требования к чистоте воздуха. И цифры должны быть реальными.
Будем надеяться производители оборудования исправятся и начнут комплектовать свое оборудование грамотной документацией. А пока они исправляются, нам нужно как-то понять необходимый расход воздуха в тех случаях, когда в паспорте мы не нашли исчерпывающей технической информации.
Вариант два — провести пневмоаудит. Пневмоаудит позволяет измерить реальный расход сжатого воздуха на вашем предприятии при помощи специального измерительного оборудования. В ваш трубопровод вваривается специальная труба, небольшой длины с вмонтированными измерительными датчиками (датчик давления, датчик расхода и датчик точки росы). Далее вы включаете свое оборудование и приборы показывают вам расход воздуха, давление и точку росы. Данный вариант подходит в том случае, когда на предприятии уже имеется какое-то компрессорное оборудование, которое можно включить для проведения измерений. Если компрессорного оборудования нет совсем, компания, проводящая пневмоаудит может использовать свой тестовый винтовой компрессор для подачи сжатого воздуха в систему проведения всех необходимых измерений. К сожалению, квалифицированных специалистов, способных грамотно провесит пневмоаудит очень мало и найти их непросто.
Третий вариант — вычисление расхода воздуха расчетными методами, без использования специального измерительного оборудования. Рассмотрим данный вариант подробней, т. к. Он является самым простым и не требует никаких финансовых вложений, при этом, многие путаются в понятиях и неверно производят расчеты.
Очень важный момент, который многих сбивает с толку. Производительность и потребление (расход) сжатого воздуха все производители в мире считают в нормальных метрах кубических в минуту. (нм3/мин). В написании может быть не указана буква «н» (м3/мин), ее иногда просто не пишут, но, в любом случае, речь идет о нормальных метрах кубических в минуту. Это означает, что воздух считают не в сжатом виде, а приведенным к давлению 1 атм. Дальше мы еще обсудим этот момент. Это очень важно. Никогда не считают воздух в сжатом виде. Приведу пример. У нас есть компрессор с производительностью 1 м³/мин и давлением 10 атм. У нас есть ресивер, емкостью 1 м³. За какое время винтовой компрессор накачает этот ресивер до давления 10атм? Ваш ответ — за минуту? Ответ неверный. Правильный ответ — за 10 минут. В этом и кроется главная ошибка при расчетах.
Производительность компрессора указана в нормальных м3/мин, приведенных к одной атмосфере, это означает, что компрессор будет накачивать за минуту ресивер на одну атмосферу и ему необходимо 10 минут, чтобы накачать его полностью. Да, в паспорте компрессора указано, что он производит 1 м³/мин, давление 10 атм, это его характеристики. 10 атмосфер это максимальное давление, с которым можем работать данный компрессор. При работе компрессор вырвет воздуха в сжатом виде, но считают воздух всегда по-другому, в несжатом виде. Это единый стандарт, который позволяет всем производителям в мире говорить на одном языке.
Вернемся к расходу (потреблению) сжатого воздуха. Чтобы посчитать расход расчетными методами, необходимо накачать тестовым винтовым компрессором или старым компрессором, имеющимся на производстве, ресивер известного объема, затем выключить компрессорное оборудование и включить оборудование, потребляющее сжатый воздух. Далее, необходимо измерить время, за которое давление в ресивере упадет на 2 атмосферы. Зная объем ресивера и время падения давления можно посчитать реальный расход воздуха. При расчетах не забывайте все считать в нормальных метрах кубических в минуту.
Например. У вас есть ресивер 1 м³/мин. Вы накачали его винтовым компрессором до давление 10 атм, компрессор отключился. Вы включаете оборудование, потребляющее сжатый воздух и у вас падает давление в ресивере с 10 атм до 8 атм за 30 секунд. Как посчитать расход воздуха?
Первым делом приводим расчеты к одной атмосфере. Падения давления на 2 атмосферы за 30 секунд, падение на одну атмосферу за 15 секунд. Будем использовать в расчетах значение времени падения на одну атмосферу — 15 секунд.
Объем ресивера 1 м³/мин. Нас интересует расход в м3/мин. Составляем математическую пропорцию. 1 м³ воздуха тратится за 15 секунд. Хм3/мин будет тратиться за 60 секунд. Х — расход воздуха. Х=1×60 и полученное делим на 15.
Получается 4 м³/мин. Это и есть реальный расход воздуха. Будут вопросы — пишите.
Расчет производительности компрессора на выходе. Почему компрессор слабый?
Часто при выборе компрессора, к примеру, для работы с хоппер ковшом, мы видим, что в технических характеристиках производители указывают производительность только на входе компрессора. Т.е на шильдике к примеру пишут – производительность 400 л/мин. А так ли это на самом деле? Как бы странно это ни звучало, но и да, и нет. Давайте разбираться.
Характеристика на входе рассчитывается производителем исходя из полезного объёма цилиндра(ов) и количества оборотов двигателя в минуту. Проще говоря – если рассматривать литры в минуту, то это значит, сколько оборотов сделал двигатель, столько раз поршень выдавил из цилиндра весь его объём в течении минуты. И этот расчёт будет верен только при нулевом давлении в ресивере, когда сжатый воздух не накапливается в нём, а просто выходит в атмосферу. Но воздух, накапливаясь в ресивере, создаёт избыточное давление и чем оно выше, тем ниже производительность на выходе. В реальности она может колебаться от -25 до -55%, от заявленной на входе. Более того в зависимости от влажности и температуры окружающей среды производительность одного и того же компрессора может отклоняться в большую или меньшую сторону. Также на этот показатель влияет степень засорения воздушных фильтров.
Так как же высчитать реальную производительность на выходе? Увы, узнать это можно только когда у вас будет возможность включить компрессор. Рассчитывается она так:
Ратм*Vл/ Тмин= производительность на выходе л/мин
Где: Ратм – максимальное давление компрессора
Vл – объём ресивера в литрах
Тмин –время работы в минутах которое потратит компрессор на накачку ресивера от 0 до 8 (10)атмосфер
Для наглядности мы провели замеры на поршневых компрессорах с прямым приводом, с одним и двумя цилиндрами.
Первый – одноцилиндровый компрессор торговой марки «ENHEL» с объёмом ресивера 24л., на входе 206л/мин, 8 атм. накачивает ресивер от 0 до 8 атм за 1 минуту 23 секунды. Сначала переведём секунды в обычное число 23/60= 0,383мин., прибавляем 1 минуту, получается 1,383мин. (можно также перевести все время в секунды и разделить на 60, к примеру (60+23)/60=1,383 )
Далее подставляем формулу 8*24/1,383=138,8 л/мин. Это и есть реальная производительность на выходе на 8 атм. Как видно заявленная на входе производитель 206 л/мин. по факту оказалась -33% ,что кстати является очень хорошим показателем.
Второй – двух цилиндровый компрессор «ECO» 70л, 440 л/мин , также на 8 атм., показал достаточно неожиданный результат. От 0 до 8 атм. Компрессор накачал за 2 минуты 34 секунды 8*70/ (154/60) =218,2 л/мин. Т.е. на 8 атм разница меду производительностью на входе и выходе составила -50%.
Как видите, не факт, что удвоенные показатели производительности на входе дадут также удвоенные показатели на выходе. Поэтому ещё раз повторюсь, узнать реальную производительность на выходе можно только включив компрессор и сделав контрольные замеры.
Стоит отметить также тот факт, что установка дополнительных фильтров, сепараторов, маслоотделителей и других элементов, может дополнительно снижать давление на выходе компрессора, что косвенно влияет на его производительность. И если, к примеру, для покраски автомобилей это оправдано, то дополнительные фильтры при работе с хоппер ковшом будут только мешать его работе.
Также часто задают вопрос – должна ли производительность быть выше потребления. В идеале это было бы очень хорошо, т.к. чем она больше, тем комфортнее и быстрее идёт работа. Но по факту это не всегда оправдано. Всё зависит от того в каком темпе вы работаете. Если вы работаете степенно и не спеша, при этом компрессор успевает отдыхать некоторое время, то можно работать и с небольшим компрессором
Как правильно определить производительность компрессора? Расчет производительности компрессора
Главное, что следует помнить при определении производительности, это то, что производительность всегда определяется не в кубах уже сжатого воздуха, а в кубах воздуха приведенного к условиям всасывания компрессора.
Главное что следует помнить при определении производительности компрессора винтового это тот факт, что производительность всегда определяется не в кубах уже сжатого воздуха, а в кубах воздуха приведенного к условиям всасывания компрессора.
Другими словами – говорим производительность компрессора при давлении 7 бар 10 м3/мин – а подразумеваем, что подавая в трубопровод сжатый воздух с избыточным давлением 7 бар компрессор возвращает в атмосферу воздух из трубопровода с атмосферным же давлением в объеме 10 м3 за одну минуту.
Или еще проще- компрессор всасывает из атмосферы 10 м3 в минуту, хотя именно это утверждение не совсем верно, поскольку в процессе сжатия часть воздуха все-таки уходит в «потери».
Именно по этой причине современные стандарты требуют от изготовителей компрессоров указывать значение производительности на выходном вентиле компрессора приведенное к условиям всасывания.
Каковы эти условия? Обычные условия (FAD в европейском варианте) это +20°С 1 бар атмосферного давления и 0% относительной влажности. Существуют так же Нормальные условия, отличие в том, что производительность приводится к температуре 0°С. При кажущейся незначительности нормальные кубы существенно отличаются от условий при 20°С.
При определении потребного объема сжатого воздуха на новое производство проектный отдел должен тщательно суммировать характеристики потребления отдельными технологическими линиями, учесть коэффициент одновременности работы, определить коэффициент «запаса», добавить возможные утечки.
После чего можно получить приблизительное оценочное значение потребности. Разумеется, точность такого подсчета напрямую зависит от опыта и квалификации специалиста осуществляющего расчет. Однако при несложных системах расчет можно выполнить и самостоятельно.
Для этого нужно собрать все паспортные значения расходов сжатого воздуха. Стандартный запас – 18%. Проектное значение непроизводственных утечек – 10%.
Коэффициенты одновременного срабатывания пневмоустройств могут, конечно, существенно отличаться, но редко превышают 80%. Итак, FAD = (Сумма расходов)*1,18*1,1*0,8.
Если требуется определить расход исходя из скорости наполнения пневмоцилиндров, то в первом приближении можно воспользоваться простым уравнением P1*V1/T1 = P2*V2/T2
Где P1 – атмосферное давление в бар.
V1 – искомый приведенный объем в литрах
T1 – температура окружающего воздуха в Кельвинах (20°С + 273°С)
P2 – абсолютное рабочее давление в бар (1+7).
V2 –объем пневмоцилиндра в литрах
T2 – температура сжатого воздуха в Кельвинах (35°С + 273°С)
При замене существующего парка компрессоров задача на первый взгляд оказывается более простой. Как правило, на производстве уже имеется статистика потребления сжатого воздуха, на основании которой рассчитываются экономические параметры.
Однако отталкиваться от этих цифр означало бы полностью исключить положительное влияние от возможной модернизации системы. Правильнее всего было бы произвести предварительный аудит системы.
По результатам такого аудита можно увидеть непроизводственные утечки, определить реальное количество потребляемого воздуха, выявить график потребления. На основании такой детальной информации можно с большой точностью спроектировать новую или модернизировать старую пневмомагистраль и осуществлять подбор оборудования.
Имея на руках графики изменения расходов и давления по подразделениям, всегда имеется возможность точно рассчитать, какая из систем снабжения наиболее выгодна для предприятия. Мы можем предложить услугу пневмоаудита для вас. Условия проведения вы найдете здесь.