Как выбрать воздушный компрессор: поршень или винтовая направляющая

Выбор правильного воздушного компрессора сводится к трем основным решениям: какое давление вам нужно (PSI), какой поток воздуха требуется вашим инструментам (CFM) и как долго компрессор будет работать каждый день. Для легкой и умеренной периодической эксплуатации — мастерские, гаражи, автомастерские — поршневой воздушный компрессор Это практичный и экономичный выбор. Для промышленных или производственных сред, работающих в непрерывном режиме более 60–70 % времени, винтовой воздушный компрессор это правильная инвестиция. Неправильное решение стоит денег либо из-за завышенных технических характеристик, либо из-за преждевременного выхода из строя из-за перегрева, либо из-за хронической недостаточной производительности.

Два основных типа: поршневой и винтовой воздушный компрессор

Прежде чем оценивать технические характеристики, вам необходимо понять фундаментальную механическую разницу между этими двумя типами компрессоров, поскольку она определяет почти все остальные компромиссы.

Как работает поршневой воздушный компрессор

Поршневой воздушный компрессор (также называемый поршневым компрессором) использует один или несколько поршней, приводимых в движение коленчатым валом, для сжатия воздуха в цилиндре. Он работает циклично: сжимает воздух, затем делает паузу, чтобы двигатель и насос остыли. Вот почему поршневые компрессоры имеют рейтинг рабочий цикл , обычно от 50% до 75%, что означает, что они должны работать не более этой доли в любой час. Превышение рабочего цикла приводит к перегреву, выходу клапана из строя и преждевременному износу колец.

Как работает винтовой воздушный компрессор

В винтовом воздушном компрессоре используются два взаимосвязанных винтовых ротора для непрерывного сжатия воздуха при его движении от впускного к выпускному концу. Поскольку сжатие происходит плавно и непрерывно, без возвратно-поступательного движения, винтовые компрессоры выделяют гораздо меньше тепла и вибрации. Они рассчитаны на 100% рабочий цикл — они могут работать непрерывно, 24 часа в сутки, без термической нагрузки и механической усталости.

Шаг 1. Рассчитайте CFM, необходимый для вашего приложения.

CFM (кубические футы в минуту) является наиболее важной характеристикой при выборе воздушного компрессора. Компрессор с недостаточным количеством кубических футов в минуту будет с трудом справляться с потребностями в инструментах, что приведет к падению давления в середине работы. Всегда подбирайте свой компрессор так, чтобы он выдавал как минимум на 25–30 % больше кубических футов в минуту, чем самый востребованный инструмент, который вы планируете использовать.

Вот реальные требования CFM к обычным инструментам при стандартном рабочем давлении:

Если вы планируете использовать несколько инструментов одновременно, сложите их индивидуальные требования к CFM и примените запас безопасности в 25–30 % поверх этой суммы. Например, для одновременной работы ударного гайковерта (5 кубических футов в минуту) и продувочного пистолета (3 кубических футов в минуту) требуется компрессор, обеспечивающий по меньшей мере 10–11 куб. футов в минуту надежно.

Шаг 2. Определите рабочий цикл, который вам действительно нужен

Рабочий цикл — это процент времени, в течение которого компрессор может работать в течение заданного периода без перегрева. Это единственный наиболее важный фактор, позволяющий отличить поршневой воздушный компрессор от винтового.

Честно оцените свою реальную схему использования:

• Рабочий цикл менее 50% — любители, случайный авторемонт, строительные гвоздезабивные пистолеты, деревообрабатывающие мастерские. Поршневой воздушный компрессор идеален и значительно более доступен.
• Рабочий цикл 50–70% — загруженные автомастерские, краснодеревщики, среднепроизводительные окрасочные предприятия. Мощный поршневой компрессор, рассчитанный на рабочий цикл 75 %, или небольшой винтовой воздушный компрессор начального уровня.
• Рабочий цикл выше 70% — производственные линии, пищевая промышленность, непрерывная пневмотранспортировка, поддержка лазерной резки. Винтовые воздушные компрессоры – единственный подходящий выбор. Работа поршневого компрессора при таких рабочих циклах приведет к перегреву устройства в течение нескольких месяцев.

Полезное практическое испытание: если ваш нынешний компрессор горячий на ощупь и его предохранительный клапан регулярно срабатывает, значит, ваша потребность в рабочем цикле переросла машину поршневого типа.

Шаг 3. Подберите PSI к вашему самому требовательному инструменту

В то время как CFM определяет, может ли ваш компрессор поддерживать поток воздуха, PSI (фунты на квадратный дюйм) определяет, может ли он создавать давление, необходимое вашим инструментам. Большинство пневматических инструментов для цехов работают при давлении от 90 до 120 фунтов на квадратный дюйм. Номинальная мощность компрессора PSI всегда должна превышать требования к инструменту, поскольку давление падает, когда воздух проходит через линии, фитинги и фильтры — обычно потеря от 5 до 15 фунтов на квадратный дюйм. между резервуаром и наконечником инструмента.

Практические правила выбора PSI:

• Если вашему наиболее востребованному инструменту требуется давление 90 фунтов на квадратный дюйм, выберите компрессор, рассчитанный на производительность не менее 125–135 фунтов на квадратный дюйм у танка
• Для двухступенчатых поршневых компрессоров максимальная производительность обычно составляет 155–175 фунтов на квадратный дюйм, что хорошо подходит для пескоструйной обработки и ударных инструментов.
• Промышленные винтовые воздушные компрессоры могут создавать постоянное давление до 200 фунтов на квадратный дюйм, что важно для операций с плотной плазмой или пневматических приводов высокого давления.
• Избегайте значительного превышения PSI — использование компрессора с давлением 175 PSI для накачивания шин приводит к потере энергии и увеличению износа регуляторов и уплотнений.

Выбор между одноступенчатыми и двухступенчатыми поршневыми воздушными компрессорами

Если вы определили, что поршневой воздушный компрессор соответствует вашим потребностям, следующим решением будет покупка одноступенчатой или двухступенчатой модели. Разница заключается в том, во сколько раз воздух сжимается, прежде чем попасть в резервуар.

Одноступенчатый поршневой компрессор

Воздух сжимается один раз в одном цилиндре и подается непосредственно в резервуар. Одноступенчатые модели имеют максимальную производительность примерно 125–135 фунтов на квадратный дюйм и лучше всего подходят для более легких инструментов — гвоздезабивателей, надувания, небольших пистолетов-распылителей и духовых пистолетов. Они легче, дешевле (от 200 до 800 долларов за качественные устройства) и проще в обслуживании.

Двухступенчатый поршневой компрессор

Воздух сначала сжимается в большем цилиндре низкого давления, затем проходит через промежуточный охладитель и снова сжимается в меньшем цилиндре высокого давления. Это позволяет достичь давления в резервуаре 155–175 фунтов на квадратный дюйм , более высокая эффективность и более высокая производительность CFM. Двухступенчатые поршневые компрессоры подходят для тяжелых условий эксплуатации, пескоструйных работ и коммерческих гаражей. Они стоят от 800 до 2500 долларов, весят значительно больше и требуют стационарной установки.

Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе винтового воздушного компрессора

Если ваша работа требует непрерывной работы, существует несколько дополнительных переменных, которые отличают винтовые воздушные компрессоры:

Привод с фиксированной скоростью и привод с регулируемой скоростью (VSD)

Винтовые воздушные компрессоры с фиксированной скоростью запускают двигатель на постоянной скорости независимо от потребности в воздухе. Модель VSD (привод с регулируемой скоростью) регулирует скорость двигателя в соответствии с фактическими потребностями в режиме реального времени. Винтовые компрессоры с приводом VSD обычно снижают потребление энергии на 20–35 %. по сравнению с моделями с фиксированной скоростью в приложениях с переменным спросом на воздух — значительная экономия, учитывая, что компрессор мощностью 75 кВт, работающий 8000 часов в год, может потреблять более 80 000 долларов США за электроэнергию в год по коммерческим тарифам.

Масляный и безмасляный винтовой компрессор

Винтовые компрессоры с впрыском масла впрыскивают масло в камеру сжатия для охлаждения, уплотнения и смазки. Они производят сжатый воздух, содержащий следы масляных аэрозолей, которые в чувствительных приложениях необходимо удалять путем последующей фильтрации. Безмасляные винтовые компрессоры используют бесконтактные роторы со специальным покрытием и производят ISO 8573-1 Класс 0 безмасляный воздух — обязателен в производстве продуктов питания и напитков, фармацевтическом производстве, электронике и медицине.

Интегрированная сушилка и фильтрация

Многие современные винтовые воздушные компрессоры оснащены встроенным осушителем хладагента, который снижает точку росы сжатого воздуха до 3–10 °C, предотвращая коррозию, вызванную влажностью, в расположенном ниже по потоку оборудовании и трубопроводах. Для большинства промышленных применений компрессор со встроенным осушителем устраняет необходимость в отдельной сушильной установке и снижает общую занимаемую площадь и стоимость установки.

Размер резервуара: какая емкость хранения вам нужна

Размер бака (измеряется в галлонах или литрах) влияет на то, как долго вы сможете эксплуатировать инструмент, прежде чем компрессору потребуется снова включиться. Бак большего размера снижает частоту запуска/остановки двигателя, что продлевает срок службы двигателя и клапана. в поршневых компрессорах.

Практическое руководство по размеру резервуара:

• 1–6 галлонов — портативные устройства для приготовления блинов или хот-догов; подходит только для гвоздезабивателей, надувания и очень коротких задач
• 20–30 галлонов — использование магазинов среднего размера; удобно обращается с большинством ручных пневматических инструментов с регулируемой частотой циклов
• 60–80 галлонов — профессиональное автокузовное, деревообрабатывающее производство; подходит для распылителей и пескоструйной обработки с постоянным давлением
• Винтовые воздушные компрессоры — могут работать с небольшими встроенными ресиверами (10–30 галлонов), поскольку их непрерывная выдача исключает зависимость от хранимого объема; большие удаленные резервуары добавляются для стабильности системы, а не для увеличения времени работы.

Примечание. Размер бака не увеличивает производительность компрессора в куб. футах в минуту. Резервуар большего размера просто хранит больше сжатого воздуха, защищая его от кратковременных скачков спроса. Если ваши инструменты постоянно превышают подачу CFM компрессора, резервуар большего размера только отсрочит, а не решит проблему.

Вопросы электропитания и установки

Воздушные компрессоры относятся к числу инструментов с максимальной потребляемой мощностью на любом предприятии. Перед покупкой проверьте электроснабжение:

• 120 В / однофазный — подходит для портативных поршневых компрессоров мощностью примерно до 1,5 л.с.; ограниченная производительность CFM
• 240 В / однофазный — справляется с поршневыми компрессорами мощностью до 5 л.с.; подходит для большинства домашних мастерских и небольших автомагазинов
• 240 В или 480 В / трехфазный — требуется для больших двухступенчатых поршневых компрессоров мощностью свыше 5 л.с. и практически всех винтовых воздушных компрессоров; трехфазное питание более эффективно и обеспечивает более низкую температуру двигателей

Также учтите пространство для установки: размер винтового воздушного компрессора мощностью 10 л.с. обычно составляет примерно 60 дюймов × 30 дюймов × 55 дюймов и весит 800–1200 фунтов, требует ровного бетонного пола, адекватной вентиляции (минимум 3 воздухообмена в час в компрессорном помещении) и средств для слива конденсата.

Общая стоимость владения: первоначальная цена в сравнении с долгосрочными эксплуатационными расходами

Цена покупки — это только часть уравнения. За 10-летний срок службы затраты на электроэнергию и техническое обслуживание намного превысят первоначальные инвестиции в любой интенсивно используемый компрессор.

1. Потребление энергии — составляет 70–80% общих затрат за срок службы промышленных компрессоров; винтовой компрессор мощностью 30 кВт, работающий 6000 часов в год при цене 0,12 доллара США за кВтч, обходится только в электроэнергию примерно в 21 600 долларов США в год.
2. Затраты на техническое обслуживание — поршневые компрессоры требуют замены клапанов, колец и масла каждые 200–500 часов; винтовые компрессоры требуют замены масла и сепараторного элемента каждые 2000–4000 часов, но при более высокой стоимости обслуживания.
3. Стоимость простоя — для производственных сред незапланированный отказ компрессора может стоить тысячи долларов в час; винтовые компрессоры с резервными блоками или регуляторами частоты вращения имеют меньший риск простоя
4. Утечки сжатого воздуха — отраслевые исследования показывают, что 25–30 % сжатого воздуха на средней установке теряется из-за утечек. ; устранение утечек обычно обеспечивает более быструю окупаемость инвестиций, чем переход на более эффективный компрессор.

Для сред с низким уровнем использования (менее 500 часов в год) хорошо продуманный поршневой воздушный компрессор является явным победителем. Для операций, работающих 2000 и более часов в год, более низкое энергопотребление и интервалы технического обслуживания винтового воздушного компрессора обычно оправдывают более высокую первоначальную цену в течение 2–4 лет.

Краткое описание быстрого выбора: какой компрессор подойдет именно вам

Используйте эту схему принятия решений, чтобы быстро сузить свой выбор: