Компрессоры; как создается и используется давление

Компрессоры — как создается и используется давление

Компрессором называют устройство, в котором воздух или иной газ перемещается под воздействием силы сжатия. Такой прибор входит в конструкцию пневматических инструментов и другого оборудования. Аппараты с компрессором применяются в промышленном производстве, в бытовом обеспечении, в строительных и ремонтных работах. При этом самым значимым параметром является именно сила сжатия газообразного вещества. О том, как создает компрессор давление, чем и как его регулировать, и пойдет речь в данном материале.

Дроссельное регулирование

При дроссельном регулировании расхода (обычно в контурах с насосами постоянной подачи) скорость движения исполнительных механизмов регулируют, изменяя проходное сечение дросселей. В этом случае используются три основные схемы установки дросселя в гидросистеме: на входе, на выходе и в ответвлении (рис. 1).

При анализе гидросистем установлено, что при дроссельном регулировании расход меняется в зависимости от давления, создаваемого внешней нагрузкой. Соответственно скорость исполнительного механизма и Δ Р также зависит от внешней нагрузки и от формы и длины дросселирующей щели: конический дроссель, продольная канавка треугольной или прямоугольной формы, щелевой дроссель или кольцевой дроссель.

Дроссельные схемы регулирования скорости из-за больших потерь мощности малоэффективны, особенно при эксплуатации гидроприводов большой мощности. Однако дроссельное управление расходом проще и дешевле, поэтому для привода машин небольшой мощности или редко включаемого привода, например для плавного пуска и остановки машины, нередко применяют дроссельное регулирование, при котором часть РЖ сливается в бак, а ее энергия преобразуется в тепло, нагревая РЖ в гидросистеме.

На рис. 2, а, б показаны условное обозначение и продольные сечения двухлинейных регулируемых дросселей, предназначенных для встраивания в трубопроводы гидросистем.

Эти регулируемые дроссели с коническим запорным элементом патронного исполнения предназначены для регулирования расхода РЖ в обоих направлениях. Типичное применение – регулирование скорости движения штоков гидроцилиндров и частоты вращения гидромоторов. Дроссель регулируемый типа 2CR30 имеет встроенный обратный клапан, который свободно пропускает поток РЖ в одном направлении, но с дросселированием потока в обратном направлении. Вращением запорного элемента можно изменять проходное сечение дросселя и регулировать расход РЖ приблизительно пропорционально виткам резьбы, а также использовать дроссель как запорный клапан. На рис. 3 показаны условное обозначение и общие виды регулируемых дросселей с обратными клапанами.

Эти регулируемые дроссели применяют для дросселирования потока в одном направлении и свободного прохода потока в обратном направлении. Дроссели имеют два дросселирующих золотника с регулировочными винтами и два обратных клапана, встроенных в корпус. Поток РЖ от насоса проходит под низким давлением через обратный клапан от входного отверстия V к отверстию Р, соединяемому с гидродвигателем (см. графическое обозначение). Обратный поток РЖ от Р к V проходит при переменном дросселировании в зависимости от регулирования дросселирующим золотником. Примеры применения регулируемых дросселей в типовых гидравлических схемах приведены на рис. 4.

Конструктивные особенности

Заслонка имеет простейшую конструкцию и в большинстве случаев работает в автономном режиме, не требуя дополнительных настроек.

Принцип действия воздушного клапана можно описать следующим образом. На корпусе устройства, по центру симметрии, установлена подвижная заслонка в виде лопатки или системы лопастей. Расположенные на поворотной оси, они имеют возможность плавной регулировки в ручном или автоматическом режиме. Один конец оси проходит сквозь корпус и оканчивается рукояткой для ручного управления, либо приводом для подключения к электросети.

При необходимости регулировки объемов проходящего воздуха положение лопатки внутри заслонки изменяется (вручную, либо автоматически). Проход сужается или расширяется, соответственно изменяя интенсивность воздушного потока: от беспрепятственного прохождения до полной блокировки воздуховода.

Обратите внимание! Поворачивать лопасть на угол больше 90° не имеет смысла. В этом случае пропускная способность канала начинает уменьшаться.

Обратный клапан функционирует еще проще. Во время работы вытяжки, под действием давления потока воздуха, заслонка откидывается, открывая путь воздуху из помещения в вентиляционную шахту. В крайнем закрытом положении лопатка (лопасть) установлена параллельно плоскости сечения вентиляционного канала, в максимальном открытом – перпендикулярно.

Как только вентилятор прекращает работу, давление воздушного потока ослабевает. Под действием силы тяжести или усилия пружины заслонка возвращается в исходное положение, перекрывая вентиляционный канал.

Регулятор перепада давления

Эти регуляторы позволяют поддерживать постоянный перепад давления за счет уравновешивания силы, действующей на мембрану или упругую пружину устройства. При изменении условий в трубопроводе и отклонении параметра от заданного значения механическое равновесие нарушается, что приводит к перемещению затвора в нужную сторону. За счет чего изменяется площадь сечения проточного отверстия и, как следствие, расход теплоносителя. В результате достигается требуемый перепад давления.

Главное достоинство регулятора перепада давления — его применение позволяет получать постоянный расход теплоносителя на отдельных участках паровой системы и предоставляет возможность выполнять более точную регулировку температуры. Кроме того, в зависимости от модели устройство может использоваться не только для поддержания перепада давлений, но и обеспечения постоянного давления пара до и после себя.

В компании «КВиП» можно приобрести любой из представленных регуляторов. При любых затруднениях, связанных с подбором оборудования, обращайтесь к нашим специалистам удобным для вас способом.

2 Типы реле компании Danfoss

Производитель Данфосс поставляет на рынок разнотипные реле, которые отличаются конструктивными особенностями и сферами применения. Компания выпускает универсальные устройства для промышленной сферы, а также узкоспециализированные приборы для тяжелых условий работы, бытовые варианты.
к меню ↑

2.1 Аппараты типа KPI

Данный сегмент включает в себя устройства, которые устанавливаются преимущественно на промышленные насосы. Механизм рассчитан на работу с жидкостями и газообразными веществами. Основные узлы конструкции закрыты прочным, противоударным корпусом, с вмонтированными измерителем и регуляторами. Подключение к водопроводной магистрали проводится при помощи резьбового соединения, расположенного в нижней части прибора. Внутри корпуса расположены пружинные механизмы и 4 контакта. В зависимости от уровня давления пластина смыкает контакты попарно, обеспечивая различные режимы работы устройства.

Наиболее популярной моделью этого типа является реле давления KPI 35 (060 121766). Модель оснащена антивибрационной защитой и работает в диапазоне значений 0,2-8 бар. При этом диапазон разницы порогов составляет 0,4-1,5 бар. Аппарат рассчитан на 400 000 включений, что обеспечивает длительный срок эксплуатации.

Рядом с настроечными шкалами устройства располагаются два выхода под электрический кабель с сечением до 14 мм. Отдельные модификации для насоса Danfoss KPI выпускаются с позолоченными контактами.

Устройство реле давления Danfoss

Более мощным вариантом серии является прибор KPI 38 (060 508166). Устройство рассчитано на диапазон настройки 8-28 бар и применяется для мощных промышленных насосов, станков, систем сигнализации. Максимальный показатель давления в реле составляет 30 бар, а дифференциал порогов находится в диапазоне 1,8-6 бар.
к меню ↑

2.2 Приборы типа КР 44

Прессостаты КР 44 устанавливаются исключительно на водяные насосы. Прибор состоит из двух сильфонов, каждый из которых отвечает за свои функции и настраивается индивидуально. Левая часть аппарата, как и предыдущий тип устройств, отвечает за обеспечение стабильности напора внутри трубопровода. При этом вторая половина отвечает за защиту насосного прибора от сухого хода в случае снижения всасывающей способности.

Модель отличается чувствительными пружинными механизмами, которые мгновенно реагируют на изменение параметров внутри канала. Рассчитан прибор на работу в температурном диапазоне -40 — + 65 градусов. Используется исключительно при транспортировки воды с температурой до 100 градусов. Прочный металлический корпус датчика оснащен антивибрационной, противоударной защитой. Рабочие механизмы выполнены из бронзы и стали.

Рабочее давление, которое допускает датчик-реле составляет 17-22 бар. Настройка производится в области от 2 до 12 бар. При этом максимальное значение разницы составляет 4 бар.
к меню ↑

2.3 Устройства типа KPS

Простой конструкцией и высокой универсальностью отличаются приборы серии KPS. Помимо насосов, такой датчик применяется на судах, дизельных установках, паровых машинах и на производственном оборудовании. Состоит аппарат из металлического блока, внутри которого располагаются две разновеликие пружины и контакты с позолотой для большей проводимости. Отдельные комплектации рассчитаны на работу при ударах и пульсациях, а также используются в насосах для перекачивания воды с высоким содержанием соли.

Сегмент приборов настраивается с помощью регулировки гаек. Таким образом, контролируется показатель давления в трубе от 0 до 60 бар. В зависимости от модификации установленный дифференциал идет или фиксированный, или с возможностью настройки.
к меню ↑

2.4 Серия CS

Датчики серии CS являются наиболее популярными для бытовых насосных аппаратов. Используется прибор на насосных станциях водоснабжения, скважинных аппаратах, а также устанавливаются на тепловой насос. Универсальный механизм реагирует на каналы, перекачивающие как воздух, так и воду.

Реле давления Danfoss с патрубками подключения

Конструкция представляет собой стандартный для реле механизм, который состоит из пружин, 4-х контактов и защитного корпуса с защитой класса IP43. Устройство отвечает исключительно за регулировку давления внутри магистрали. Дифференциал и нижний порог отключения настраиваются вручную при помощи гаек и ключа. Для более удобной работы в корпус также вмонтирован переключатель, который при необходимости блокирует контакты. В механизм также вмонтирован предохранитель в виде клапана.

Область давления, которая выставляет для устройств такого типа, составляет от 2 до 20 бар.
к меню ↑

2.5 Аппараты FQS

Отдельного внимания заслуживает реле протока FQS. Устройство используется для каналов водоснабжения, а также при перекачивании жидкостей из открытых источников

Пусковое реле протока Danfoss имеет схожую со стандартным датчиком давления конструкцию. Разница заключается в том, что вместо пружины здесь используется пластина-флажок, которая двигается под действием потока жидкости. Размер флажка зависит от сечения трубы, в которой он используется.

Принцип действия такого устройства очень прост. Если в трубе есть поток жидкости (включается точка водопотребления), он увлекает за собой флажок и контакты прибора смыкаются. Электрическая сеть при этом заставляет насос качать жидкость. Когда поток останавливается, флажок возвращается в норму и устройство насосное устройство отключается. Этот механизм также обеспечивает защиту аппарату от сухого хода. В работе датчика используется только нижний порог давления.

В плане технических характеристик реле FQS отличаются такими показателями:

• рабочая среда – вода или гликоль;
• диапазон окружающей температуры составляет от -20 до + 55 градусов;
• максимальная температура контактирующей среды – 75 градусов;
• рассчитан прибор на давление до 10 бар;
• ресурс аппарата составляет 100 тысяч циклов.

Для реле протока также учитывается показатель влажности. Его значение не должно превышать 80 %. С помощью резьбового соединения, механизм врезается в трубы с диаметром от 1 до 6 дюймов (в зависимости от модификации).

Отдельные модели представляют собой соединение стандартных конструкций и проточных датчиков. Стоит такое устройство дороже, но отличается более высокой функциональностью.
к меню ↑

Четыре шага при диагностике проблемы низкого давления в гидросистеме

Вооружившись знаниями, вы можете устранить неполадки в любой гидросистеме, просто исключив те компоненты, которые не могут быть причиной проблемы, и изолировав те, которые могут быть причиной проблемы, а затем проверив этих вероятных «виновников».

Зачастую, как только возникает проблема с давлением, первым отбракованным компонентом, который заменяется, является гидравлический насос. Но это также часто является и ошибкой. Распространенное заблуждение заключается в том, что давление исходит от насоса, что делает его наиболее вероятным «подозреваемым». Скорее наоборот, хотя насос и может быть причиной проблемы с давлением, но это не самая вероятная причина. Зачастую что-то иное неисправно в гидросистеме.

Самый быстрый способ определить истинную причину, защитив гидросистему от дальнейшего повреждения — это использовать следующие четыре главных шага.

Шаг 1. Соберите информацию.

Этот шаг часто пропускается в интересах экономии времени, но он очень важен при устранении неполадок. За короткий промежуток времени можно собрать большой объем информации. Наиболее важной частью входящих данных является гидросхема системы. Используйте ее, чтобы проследить поток через систему и определить, какие из ваших компонентов могут быть причиной проблемы.

Кроме того, вы должны иметь полную картину о симптомах и сформировать грамотный «анамнез». Работала ли система нормально, а затем внезапно потеряла давление, или это происходило постепенно? Сопровождалось ли это шумами или повышением температуры? Если да, то что в системе является первопричиной шумов или перегрева?

Шаг 2. Изолируйте насосную станцию.

Хорошо спроектированная система предполагает, как правило, возможность изолировать насосную станцию от остальной части машины. Обычно используется ручной клапан (вентиль или дроссель), но может и потребоваться подключиться в линию. В примере гидросхемы выше между предохранительным клапаном системы и направляющим клапаном (распределителем) расположен вентиль. Закройте его и посмотрите, что изменится (если вообще что-нибудь изменится). Это может сократить время устранения неполадок вдвое. Например, когда ручной клапан закрыт, давление растет и предохранительный клапан начинает срабатывать излишки давления, становится ясно, что маслостанция работает нормально, и проблема где-то «ниже по течению». И наоборот, если ничего не меняется при закрытом вентиле, очевидно, проблема заключается в гидроагрегате.

Шаг 3. Произведите простейшие тесты.

После того, как вы проследили поток на гидросхеме, определили все компоненты, которые могут вызывать проблему низкого давления, и проверили насосную станцию отключением ее от гидросистемы, приступайте к тестам. Составьте перечень компонентов для проведения тестов в порядке — от самого простого к самому сложному, и произведите самые простые проверки в первую очередь. Зачастую, мгновенный переход к худшему сценарию — является ошибкой, так как тратятся часы и большие суммы денег на замену очень дорогих компонентов только для того, чтобы понять, что они не были причиной проблемы низкого давления в гидросистеме.

Нередки случаи, когда мастера-диагносты предполагают, что столкнулись с отказом дорогостоящего компонента системы, но в конечном итоге обнаруживают, что проблема заключалась в заклинившем обратном клапане, дросселе, который был оставлен открытым, перегоревшем предохранителе или какой-то другой простой вещи, которую они пропустили в очередности проверки системы.

В продолжение предыдущего примера предположим, что при отключении насосной станции от системы не наблюдалось никакого изменения давления, что указывает на неисправность одного из компонентов насосной станции. В данной гидросистеме имеется всасывающий фильтр, насос и предохранительный клапан. Любой из этих компонентов может привести к потере давления. Прислушайтесь, имеется ли воющий (скулящий) звук? Если да, то, возможно, насос кавитирует. Наиболее распространенной причиной кавитации является закупорка (загрязнение) всасывающего фильтра. Всасывающий фильтр обычно находится внутри бака, ниже уровня масла — вне поля зрения. Его не проверяют и не чистят так регулярно, как следовало бы.

Естественно, насос не может подать больше масла, чем он может принять, что может привести к снижению расхода. Иногда поток может быть резко снижен. Это происходит постепенно по мере увеличения шума, соответствующего снижению подачи. Но также это может произойти внезапно, если большое количество загрязнений перемешивается турбулентностью в масляном баке. Требуется несколько минут на проверку и осмотр фильтроэлемента. В случае если фильтр не представляется возможным демонтировать, его можно очистить сжатым воздухом.

Если ноющего шума нет, проверьте предохранительный клапан. Для закрытой гидросистемы отрегулируйте его. Если предохранительный клапан не подвергается настройке, скорее всего, его заклинило в открытом положении. Необходимо сбросить остаточное давление, заглушить систему и демонтировать предохранительный клапан. Ищите в клапане мусор, погнутые или сломанные пружины, чрезмерный износ или что-нибудь, что может помешать ему правильно отрабатывать. Обратите особое внимание на полости и проходы.

В практическом случае на объекте предохранительный клапан был демонтирован и проверен — в одном из трех проходов застрял кусочек мусора размером с песчинку. Отверстие было очищено, клапан собран и смонтирован — давление вернулось к норме.

Последняя причина низкого давления — это насос. В приведенной на гидросхеме системе используется насос с фиксированным рабочим объемом. Лучший способ протестировать гидронасос — через предохранительный клапан системы. Установите расходомер в линию бака предохранительного клапана. Иногда это невозможно из-за конфигурации машины: предохранительный клапан может быть смонтирован непосредственно на резервуар или установлен в коллектор или распределитель. В этом случае установите расходомер в напорную магистраль насоса.

Если ручной клапан (вентиль) закрыт, то вы знаете, что поток от насоса имеет только один путь через предохранительный клапан обратно в бак. Поверните регулировку предохранительного клапана против часовой стрелки до значения очень низкого давления. Некоторые предохранительные клапаны не имеют упора на их регулировке, поэтому настроечный винт может выкрутиться полностью, тогда отрегулируйте клапан против часовой стрелки до тех пор, пока не почувствуется сопротивление пружины.

Когда система в работе, поток насоса должен сбрасываться через предохранительный клапан при очень низком давлении. Поскольку нет никакого сопротивления потоку насоса, он будет доставлять весь или почти весь свой поток. Постепенно увеличивайте давление настройкой клапана сброса. Если насос поддерживает подачу при настройке предохранительного клапана на значении рабочего давления в системе — насос исправен. Если же поток снижается по мере увеличения давления — насос следует заменить.

В случае, когда все компоненты насосной станции проверены и исправны, проблема ищется «ниже по течению» — в самой системе. Перепускание потока через распределитель или через цилиндр вызывает потерю давления. В большинстве систем, распределительный клапан является более легким компонентом для проверки. Во-первых, проверьте, не перегорели ли соленоиды? В системе не будет давления, пока один из соленоидов не будет запитан.

Хороший способ проверить распределитель на перепускание — это снять трубопроводы или РВД с распределителя, перекрыть его портовые линии «А» и «В» и присоединить ручной насос с манометром к портовой линии «Р». Полость «Т» можно пустить в канистру или другую емкость, чтобы вы могли наблюдать за маслом, которое обходит распределитель и сливается в дренаж.

В данном случае обратите внимание на положение центра тандема. Вы можете протестировать распределитель только тогда, когда он находится в положениях «А» и «В». Вручную переместите клапан в положение «А», удерживая его смещенным во время работы ручного насоса. Поднимите давление почти до рабочего давления в системе и проследите, держится ли оно на таком значении. Попробуйте проделать то же самое с клапаном, сдвинутым в положение «В». Давление должно поддерживаться не менее одной минуты без перепускания в резервуар. Если давление падает очень быстро, то клапан неисправен и должен быть заменен.

Если клапан исправен, необходимо проверить гидроцилиндр. Снимите любую нагрузку с цилиндра. Это может потребовать отсоединения штока от всего, что он перемещает, и может занять много времени, что является основной причиной того, что тестирование цилиндра должно производиться в последнюю очередь. Полностью выдвиньте шток цилиндра, затем выключите систему и сбросьте давление, оставив цилиндр в выдвинутом положении. Установите расходомер в линию со стороны штоковой полости цилиндра. Включите систему и подайте давление в поршневую полость цилиндра. На расходомере не должно быть показаний расхода и вы не должны видеть движения РГЖ в визуальном индикаторе датчика расхода, что будет означать отсутствие перетечек внутри гидроцилиндра.

Шаг 4. Принимайте правильные решения.

Используйте логическую последовательность устранения неполадок. Зачастую мастерами применяется «картечный» метод простой замены деталей и компонентов гидросистемы до тех пор, пока проблема не исчезнет. Это расточительно не только в части затрат, но и простоев оборудования. Не бракуйте компонент гидросистемы, если у вас нет явных оснований считать его нерабочим.

Каждый раз, когда что-то демонтируется из системы — линии и полости открываются для воздушных загрязнений. Загрязняющие инородные частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, и могут нанести серьезный ущерб.

В то время как вы можете решить проблему сегодня, вы также можете и создать больше проблем в перспективе.

Итоги

Так уж повелось, что производитель не особо стремится посвящать пользователя в технические подробности своих решений. Получить информацию о методе регулирования мощности практически нереально. Ее нет ни на сайтах производителей техники, ни в инструкциях по эксплуатации. В качестве наглядного примера ниже представлены выдержки из инструкций бюджетной и довольно дорогой индукционных панелей, в которых даны советы по выбору уровня мощности при приготовлении различных блюд.

В них также содержатся рекомендации производителей по использованию режимов мощности плиты.

Как видим, по сути, в обоих случаях текст идентичен — в нем нет ни слова об используемом методе регулировки мощности.

Наиболее правильным будет ориентироваться на стоимость конкретной модели: чем она выше, тем более удобные и «правильные» технические решения реализованы в устройстве. И, конечно же, при выборе варочной поверхности стоит внимательно изучить обзоры понравившихся моделей и опыт их использования другими пользователями. Или довериться компетентности продавца, ведь наиболее ответственные из них указывают в фильтрах интересующий нас параметр.