Кіріспе

Ауаны қысыммен қысымдату машинасы – ауа компрессоры, қоршаған ортадан ауа алып, оны жоғары қысыммен шығаратын машина. Бұл газ компрессоры мен пневматикалық құрылғының қолданылуы, механикалық қуатты (электрмотордан, дизельдік немесе бензиндік қозғалтқыштан және т.б.) қысылған ауада сақталатын потенциалдық энергияға айналдырады, оның көптеген қолданыс орындары бар. Көбінесе ауа компрессоры ауаны сақтау резервуарына қысып, дереу немесе кейін пайдалану үшін қолданылады. Компрессордың шығыс қысымы белгіленген жоғарғы шекке жеткенде, компрессор өшіріледі немесе артық ауа артық қысым клапаны арқылы шығарылады. Қысылған ауа қажет болғанға дейін резервуарда сақталады. Қысылған ауаның қысым энергиясы пневматикалық құралдар сияқты түрлі қолданыстарда қолданылуы мүмкін. Резервуардағы қысым ең төменгі шекке жеткенде, ауа компрессоры қайта қосылып, резервуарды қайтадан қысыммен толтырады. Компрессор, сорғыдан өзгеше, газбен жұмыс істейді, ал сорғылар сұйықтықпен жұмыс істейді.

Күшті компрессорлар

Позитивті ығысу компрессорлары ауаны қысымдау үшін көлемі азайытылатын камера арқылы ауаны итеру арқылы жұмыс істейді. Қысым шығару клапанының сыртындағы қысымнан артық болғанда, порт немесе клапан ашылады және қысым камерасынан ауа шығыс жүйесіне шығарылады. Позитивті ығысу компрессорларының негізгі түрлері:

Поршендік типтегі ауа компрессорлары, олар поршеньдердің түзу-қайта қозғалысы арқылы ауаны цилиндрлер арқылы қысып шығарады. Олар бір бағытты клапандарды ауаны индукция кезінде цилиндрге кіргізу үшін және оны сол арқылы қайта шығуын болдырмау үшін, ал қысым кезінде ауаны шығару клапаны арқылы жоғары қысымға жіберу үшін пайдаланады, сондай-ақ келесі индукция кезінде кері ағып кетуін болдырмау үшін кері клапанды қолданады. Поршендік компрессорлар бір немесе көп сатылы болуы мүмкін, сонымен қатар бірдей қысымда параллель қосылған бір немесе бірнеше цилиндр жиынтығына ие болуы мүмкін. Көп сатылы компрессорлар жоғары сығылу коэффициенттері үшін бір сатылы компрессорларға қарағанда тиімдірек болады және тиімділікті арттыру үшін әдетте сатылар аралық салқындатуды қолданады. Бір және екі сатылы компрессорлардың сыйымдылығы әдетте минутына стандартты куб футы (SCFM) немесе минутына литрлер және квадрат дюймге фунт (PSI) немесе бар бірліктерінде көрсетіледі. Кейбір компрессорлар минутына нақты куб футы (ACFM) арқылы да бағаланады. Ал кейбіреулері минутына куб футы (CFM) арқылы көрсетіледі. Компрессорды бағалау үшін CFM-ді ғана пайдалану шатасуға мүмкіндік береді, себебі ол қысымды көрсетпейтін ағын мөлшерін білдіреді, мысалы, 60 PSI кезінде 20 CFM. Бір сатылы компрессорлар көбінесе 5 ат күшіне дейін, ал екі сатылы компрессорлар әдетте 5-30 ат күші аралығында болады. Бұрандалы компрессорлар екі спиральді бұранданы үйлестіру арқылы оң ығысуды қамтамасыз етеді, бұрандалар айналғанда ауаны камераға бағыттайды, ал бұрандалардың айналуымен оның көлемі азаяды. Бұрандалы компрессорлар бір немесе екі сатылы болуы мүмкін. Лопасты компрессорлар: ауаны камераға бағыттау және көлемді қысу үшін әртүрлі лопастармен жабдықталған ойықты роторды пайдаланады. Бұл типтегі компрессор жоғары қысымда ауаның белгілі бір көлемін жеткізеді.

Ротодинамикалық немесе турбокомпрессорлар

Ротодинамикалық ауа компрессорларына газға кинетикалық энергияны беру үшін айналатын қанаттар мен жылдамдықты қысымға айналдыратын стационарлық каналдары бар центрифугалық компрессорлар, сондай-ақ роторлық қанаттары кинетикалық энергияны беріп, статорлық қанаттары қысымды көтеретін осьтік компрессорлар кіреді.

Салқындату

Адиабатикалық қыздыруға байланысты, ауа компрессорларының пайда болған қалдық жылуды тарату үшін белгілі бір әдіс қажет. Көбінесе бұл ауа немесе сумен салқындату болып табылады, бірақ кейбір (әсіресе бұрылмалы типтегі) компрессорлар маймен салқындатылуы мүмкін (содан кейін май ауа немесе сумен салқындатылады). Компрессорларды салқындату кезінде атмосфералық өзгерістер де ескеріледі. Салқындату түрі компрессорға кіретін ауаның температурасы, сыртқы ортаның температурасы, компрессордың қуаты және қолданылатын сала сияқты факторларды ескере отырып анықталады. Кез келген қолданысқа жарамды бір ғана компрессор түрі жоқ.

Қолданбалар

Ауа компрессорларының көптеген қолданыс орындары бар, мысалы, газ баллондарын таза, жоғары қысымды ауамен толтыру, су астында жұмыс істейтін, беттен ауамен жабдықтауды қамтамасыз ететін су астындағы жұмысшыға таза, орташа қысымды ауамен қамтамасыз ету, кейбір кеңселер мен мектеп ғимараттарының пневматикалық HVAC басқару жүйесі клапандарын басқару үшін орташа қысымды таза ауамен қамтамасыз ету, пневматикалық құралдарды, мысалы, соққылы дрельдерді (jackhammers) қуаттандыру үшін үлкен мөлшерде орташа қысымды ауамен қамтамасыз ету, жоғары қысымды ауа баллондарын (HPA, ауа баллоны) толтыру, дөңгелектерді ауамен толтыру және ірі масштабты өндірістік процестер үшін үлкен көлемде орташа қысымды ауа өндіру (мысалы, мұнай кокстеуі немесе цемент зауытының газ тазарту жүйелері үшін тотығу процесі). Ауа компрессорлары мұнай және газ, тау-кен және бұрғылау салаларында да кеңінен қолданылады – жуу ортасы ретінде, теңгерімсіз бұрғылау кезінде сазды ауаландыру үшін және құбырларды ауамен тазалау үшін. Көптеген ауа компрессорлары поршеньді, роторлық кептемелі немесе роторлық бұрандалы типті болып табылады. Өте ірі қолданыстарда центрифугалық компрессорлар жиі қолданылады, ал кіші және орта өлшемді қолданыстар үшін роторлық бұрандалы, спиральді және поршеньді ауа компрессорлары артықшылыққа ие.

Қуат көзі

Ауа компрессорлары әртүрлі қуат көздерін пайдалану үшін жасалған. Тікелей жетегі бар бензин немесе дизель қозғалтқыштары және электр қозғалтқыштары ең танымалдары, ал автомобиль қозғалтқыштарын, қуат алымын немесе гидравликалық порттарды пайдаланатын ауа компрессорлары да көшкіш қолданыстарда жиі қолданылады. Компрессордың қуаты ЖД (ат күші) және CFM (минут сайынғы ауаның көлемі, текше фут) арқылы өлшенеді. Қысымды ыдыстың көлемі және сақталған қысым қысылған ауаның қордағы көлемін көрсетеді. Бензин және дизельмен жұмыс істейтін компрессорлар электр қуатына қол жеткізу қиын шалқай аймақтарда кеңінен қолданылады. Олар шулы және қауіпті газдарды шығару үшін желдетуді қажет етеді, әсіресе егер қысылған ауа тыныс алуға арналса. Электрмен жұмыс істейтін компрессорлар өндірісте, шеберханаларда және тұрақты электр қуаты бар гараждарда кеңінен қолданылады. Көбінесе шеберхана/гараж компрессорлары 110-120 вольт немесе 230-240 вольт болады. Компрессор резервуарларының пішіндері: "панкейк", "қос резервуар", "көлденең" және "тік". Компрессорлардың өлшемі мен мақсатына қарай стационарлық немесе портативті болуы мүмкін.

Сақтау

Барлық компрессор түрлерінің тиімді жұмыс істеуін және ақаулардың болмауын қамтамасыз ету үшін, жүйелі техникалық қызмет көрсету қажет. Техникалық қызмет көрсетуге кететін шығын, ауа компрессордың толық өмірлік циклінің құнының тек 8% ын құрайды.

Ауа компрессорларының энтропиялық тиімділігі

CAGI ауа компрессорларының өнімділігін растау дерек парақтарына сәйкес, изоэнтропиялық тиімділік жоғары болған сайын, энергияны үнемдеу де жақсырақ болады. Көрсеткіштері жақсы ауа компрессордың изоэнтропиялық тиімділігі 95%-ға жетеді. Ауа компрессордың өмірлік цикл барысындағы жалпы шығындарының шамамен 70–80% энергияны тұтынуға кетеді, сондықтан жоғары тиімділіктегі ауа компрессорын пайдалану – энергияны үнемдеудің бір жолы.