Поршневой компрессор: устройство и применение

Что такое поршневой компрессор и где он нужен на розливе

Поршневой компрессор сжимает воздух возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре. На линии розлива он питает пневмоцилиндры фасовочных автоматов, зажимы и клапаны, обдув ПЭТ бутылок перед наливом, а на участке выдува обеспечивает формовку ПЭТ тары. От стабильности давления зависят точность дозирования и ритм автомата.

Рабочее давление выбирают по паспорту потребителей: чаще 6, 8 или 10 бар. Расход считают суммированием потребления всех постов с запасом на утечки. Ориентировочно линии розлива требуют от нескольких сотен до нескольких тысяч л/мин, точное значение зависит от формата тары, числа постов и наличия выдува. Поршневой компрессор подходит для периодической нагрузки и высокого давления; при непрерывной работе и больших расходах обычно ставят винтовой.

Устройство и принцип работы

Основные узлы поршневого компрессора: цилиндр, поршень с уплотнительными кольцами, впускной и нагнетательный клапаны, кривошипно-шатунный механизм, маховик. Смазка подаётся разбрызгиванием или принудительно под давлением, охлаждение воздушное (оребрение) либо водяное (рубашка цилиндра). После компрессора воздух проходит ресивер, фильтр и влагоотделитель.

• Поршень с кольцами: создаёт разряжение при всасывании и давление при сжатии.
• Клапаны: пропускают воздух в одном направлении, самодействующие пластинчатые.
• Кривошипно-шатунный механизм: преобразует вращение вала в возвратно-поступательное движение поршня.
• Маховик: сглаживает неравномерность хода и снижает вибрацию.
• Ресивер: накапливает сжатый воздух и гасит пульсации давления.

При сжатии воздух нагревается до 100–180 °C, поэтому межсервисный интервал зависит от температуры на выходе: перегрев ускоряет старение масла и износ колец. Подбор поршневых машин ведут по производительности (м³/ч), рабочему давлению (бар) и режиму работы: компрессоры высокого давления в каталоге сгруппированы по этим параметрам.

Одноступенчатые и двухступенчатые схемы, смазка, привод

Одноступенчатый поршневой компрессор даёт 6–10 бар, воздух на выходе нагревается до 160–200 °C, поэтому после головки ставят концевой охладитель. Двухступенчатая схема сжимает воздух последовательно, между ступенями работает промежуточный охладитель: он снимает температуру до 40–50 °C и снижает работу сжатия. Реально достижимо 15–40 бар в зависимости от числа ступеней и продукта. Для выдува ПЭТ тары и пневмоцилиндров линии чаще достаточно 8–10 бар; выше берут под отдельные потребители.

Масляный компрессор проще в обслуживании, но уносит масло в линию, поэтому в контакте с продуктом и на обдуве тары применяют безмасляные исполнения с воздухом класса 1–2 по ГОСТ ISO 8573-1. Прямой привод даёт стабильные обороты и меньший износ ремня, ременный требует контроля натяжения и замены. Чаще требуют внимания клапаны, поршневые кольца и фильтры, здесь помогает подбор через запчасти для компрессоров.

Параметры для подбора под линию розлива

Производительность считают по фактическому расходу всех потребителей, а не по паспорту одной машины. Сложите расход на выдув ПЭТ тары, обдув бутылки, пневмоцилиндры розлива, укупорки и бракеража, затем умножьте на коэффициент одновременности. Обычно он 0,6–0,8, но при выдуве пики высокие, поэтому поршневой компрессор берут с запасом 15–25 % на утечки и износ уплотнений.

Давление принимают по самому требовательному потребителю плюс потери в магистрали: обычно 6–10 бар. Объём ресивера берут из расчёта 10–20 % минутного расхода, для выдува выше. Воздух на входе не должен превышать 35–40 °C, иначе падает производительность. Подготовка по ГОСТ ISO 8573-1: класс чистоты выбирают по контакту с продуктом, для прямого касания жёстче.

Чек-лист перед покупкой и монтажом

Начинайте с замера фактического расхода воздуха на действующей линии: расходомер или ресивер известного объёма с манометром и секундомером. Замерьте не паспортное потребление, а пиковое, при одновременном включении всех потребителей. Проверьте помещение: приток воздуха для охлаждения, отвод горячего, уровень шума. Учтите пусковые токи: прямой пуск двигателя даёт кратковременную просадку сети.

В пневмосети важен уклон трубопровода в сторону конденсатоотводчиков, без тупиковых участков, где скапливается влага. После компрессора ставят концевой охладитель и влагоотделитель, иначе конденсат уйдёт в линию розлива. Ресивер подбирают с запасом по объёму, а не в пределе по давлению. Фундамент и виброопоры гасят вибрацию, доступ для обслуживания оставляют со всех сторон.

Обслуживание, ресурс и типовые неисправности

Ресурс поршневого компрессора зависит от режима работы и чистоты помещения. В запылённом цехе фильтры забиваются быстрее, масло окисляется активнее, интервалы сокращают относительно паспортных. Порядок планового ТО при двухсменной работе:

• Слив конденсата из ресивера и влагоотделителя ежедневно, до начала смены.
• Контроль уровня и состояния масла, проверка натяжения ремней не реже раза в месяц.
• Замена воздушного фильтра по загрязнению, масляного и сепаратора по регламенту.
• Проверка клапанов, колец и посадки втулок при падении производительности.
• Очистка рёбер охлаждения и продувка межступенчатого теплообменника от пыли.

Типовые отказы проявляются по-разному. Стук в цилиндре указывает на износ поршневых колец или ослабление крепежа, утечки через клапаны дают падение производительности и рост температуры нагнетания. Перегрев при исправном охлаждении часто следствие забитого фильтра или неверного масла. При первых признаках компрессор останавливают и дефектуют, иначе износ ускоряется и ремонт дорожает.

Место поршневого компрессора в системе воздухоснабжения

В системе воздухоснабжения поршневой компрессор обычно не работает один. Его ставят на пиковые разборы или для участков с небольшим расходом, а базовую нагрузку закрывает машина другого типа. Схема с резервированием: каждый компрессор подключается через обратный клапан и собственный ресивер, автоматика по давлению разводит их по уставкам. Разброс уставок обычно 0,5–1,0 бар, иначе агрегаты начинают «перепирать» друг друга и часто включаться. Поршневой быстро выходит на рабочий режим, но при непрерывной работе его ресурс падает, поэтому постоянную нагрузку на него лучше не вешать.

Перед фасовочными автоматами ставят магистральный фильтр тонкой очистки и осушитель, если того требует точка росы. Для розлива в ПЭТ бутылку воздух контактирует с продуктом или тарой, поэтому по СанПиН 2.3.4.3213-14 класс чистоты проверяют на выходе, а не только у компрессора. Разводку делают кольцом, чтобы падение давления на дальних точках не превышало 0,3–0,5 бар. ООО «Промгарант» подбирает оборудование под продукт и тару, поставляет его, выполняет монтаж и пусконаладку, а также плановое техобслуживание.

Вопросы и ответы

Информация, предоставленная в этом блоге, предназначена исключительно для общих информационных целей. Материалы, опубликованные на этом сайте, не являются заменой профессиональной консультации. Перед принятием каких-либо решений, связанных с использованием нашего оборудования, рекомендуем обратиться в компанию ООО «Промгарант» для личной консультации.