Найчастіше в нашу компанію звертаються клієнти, які просять підібрати їм компресор по потужності, обсягу або габариту ресівера, необхідній робочій напрузі мережі або навіть кольору. Безумовно, у деяких ситуаціях навіть колір компресора може бути важливий, але погодитеся - усе це параметри вторинні, а основні параметри, залишаються осторонь. Такий підхід до вибору компресора в остаточному підсумку може привести до покупки зовсім не того встаткування, яке потрібно замовникові.

У зв'язку із чим спробуємо розповісти про основні параметри компресорів, яких насправді не так і багато.

Із чого почати…
Із чого ж потрібно виходити, роблячи вибір? Виходити потрібно з потреб. Думка не дуже оригінальна, але слушна, причому слушна при виборі будь-якого встаткування. Оскільки найкраще про свої потреби інформовані ми самі - за нами й перше слово. Перед тем, як нанести візит у магазин, потрібно по можливості більш точно підрахувати кількість споживачів стисненого повітря, визначити їхні робочі параметри (тиск і номінальна витрата повітря) і передбачуваний режим роботи. Робочі параметри пневмоинструмента або пневмооборудования вказуються в паспорті. Якщо за якимись причинами ця інформація відсутня, можна у своїх колег або будь-якого продавця пневмооборудования з'ясувати характеристики аналогічних пристроїв. Як правило, можлива невелика помилка не буде фатальною. Для довідки ми приводимо параметри найбільше часто застосовуваного на практиці інструмента. Зрозуміло, що пневмоинструмент використовується в роботі не безупинно, а час від часу, відповідно змінюється поточне воздухопотребление. Для визначення характеристик компресора орієнтуються на усереднене значення потреби в стисненім повітрі. Щоб її розрахувати, потрібно, виходячи з досвіду експлуатації й знання технології планованих робіт, представити, які будуть тривалість і періодичність між включеннями інструмента, чи можлива одночасна робота декількох пристроїв і яких. Сказане стосується тих, хто вперше здобуває компресор. Якщо ви вже використовуєте джерело стисненого повітря, яке з яких-небудь міркувань не задовольняє потреби вашого підприємства, наприклад, у зв'язку з ростом кількості споживачів або інтенсивністю, що збільшився, робіт, потрібно знати технічні характеристики використовуваного компресора, включаючи обсяг ресивера, а також сформулювати конкретні претензії до його роботи. Наприклад, якщо компресор не забезпечує необхідна витрата повітря, що часто приводить до перерв у роботі, слід експериментально встановити, за який період часу тиск у ресивері падає нижче припустимого рівня.

Поршневий компресор.
Існують різні типи компресорів, використовувані в техніку в якості джерел стисненого повітря. У компресорах цього типу повітря стискується в замкненому просторі циліндра в результаті зворотно-поступального руху поршня. Конструктивно вони являють собою агрегат, що включає компресорну головку, електропривод, ресивер і пристрій автоматичного регулювання тиску (пресостат). Популярність поршневих компресорів визначається їхньою невисокою вартістю, прийнятними массогабаритными показниками, простотою в експлуатації й обслуговуванні й вихідними характеристиками, здатними задовольнити потреби практично будь-якого підприємства. До основних характеристикам компресора ставляться два параметри - максимальний тиск (Pmax) і об'ємна продуктивність або подача (Q). Більшість пропонованих сьогодні на ринку компресорів розбудовують тиск, що перевищує потреби стандартного пневмооборудования й інструмента. На ринку представлені компресори з максимальним тиском 6, 8, 10, 16 бар. Нагадаємо, що номінальний робочий тиск фарбувальних пістолетів - 3-4 бар, пневмоинструмента - до 6,5 бар. Виключення становить пневмопривод шиномонтажных верстатів, для якого багато виробників рекомендують використовувати стиснене повітря при тиску 8-10 бар. Втім, практика показує, що пневматика шиномонтажного встаткування надійно працює й при використанні 8-барного компресора. Що ще потрібно враховувати, визначаючи максимальний тиск, що розвивається компресором? По-перше, слід мати у виді, що система автоматичного регулювання тиску всіх компресорів настроєна таким чином, що забезпечує підтримка тиску в ресивері з допуском -2 бар від максимального значення. Це означає, що в процесі роботи компресора з Pmax=8 бар тиск на виході може змінюватися в діапазоні від 6 до 8 бар, в 10-барного, - відповідно, від 8 до 10 бар. Заводські регулювання пресостата можуть бути змінені користувачем тільки убік зменшення мінімального тиску. По-друге, необхідно враховувати, що наявність протяжних пневмомагистралей до споживачів стисненого повітря викликають падіння тиску в лінії. При помилках у проектуванні пневмосети (застосуванні труб малого діаметра, використанні водопровідних запірних пристроїв, нераціональній прокладці магістралей і т.д.) воно може досягати істотної величини й стати причиною неефективної роботи пневмооборудования. Щоб уникнути можливих неприємностей у таких випадках, потрібно віддати перевагу компресору з більш високим максимальним тиском. Деякий запас по тискові корисний і з іншого погляду. Чим вище тиск, що розвивається компресором, тем більшу масу повітря він може захитати в ресивер і тем більший час останній буде спорожнятися до мінімально припустимого тиску, забезпечуючи компресору час для відпочинку. До речі, про відпочинок: а чи потрібний він залізному компресору? У відповіді на це питання криється ключ до розуміння особливості робочого процесу в поршневому компресорі. Враховуючи її, визначають найважливішу характеристику компресора - продуктивність.

Режим роботи поршневого компресора.
Стискуючись у циліндрі поршневого компресора, повітря нагрівається. На виході з одноступінчастого компресора його температура перевищує 150 °С. При цьому частина тепла поглинається деталями й елементами конструкції головки компресора, що приводить до підвищення їх температури й зміні теплових зазорів у вузлах тертя. Якщо не забезпечити відвід тепла, головка не встигає прохолоджуватися. Наслідку представити нескладно: температура вузлів, що змазуються, зростає вище припустимого рівня, повністю вибираються теплові зазори, гаряче масло, що подавати до пар тертя розбризкуванням, не тримає "масляний клин". В "кращому" випадку це загрожує прискореним зношуванням механізму компресора, у гіршому - негайним виходом з ладу в результаті заклинювання. Це враховується при проектуванні компресора. Для забезпечення теплосъема застосовують примусове охолодження компресорної головки - обдувши повітрям. У якості нагнітача звичайно використовується вентилятор електродвигуна або шків колінчатого вала компресора. Щоб підвищити ефективність охолодження, корпус головки виготовляють зі сплавів з високою теплопровідністю й роблять оребренным. Такі заходи найбільш прості й дешеві, але недостатні для того, щоб забезпечити тривалу безперервну роботу поршневого компресора. Тому поршневий компресор споконвічно розраховується на експлуатацію зі строго певною шпаруватістю, що припускає обов'язкова наявність перерв, необхідних для нормалізації теплового режиму головки. Кількісно режим експлуатації оцінюється коефіцієнтом внутрішнзмінного використання (Кви), що показують, яку частина часу компресор здатний працювати безупинно. Вітчизняний стандарт визначає три види режимів роботи компресора: короткочасний (Кви = 0,15), нетривалий (Кви = 0,5) і тривалий (Кви = 0,75). Здатність довше працювати в безперервному режимі означає в остаточному підсумку більшу надійність і ресурс техніки. Вона досягається використанням більш досконалих матеріалів і схемних розв'язків, більших запасів міцності конструктивних елементів, що, природно, відбивається на вартості продукції. Залежно від припустимого режиму експлуатації, а також вихідних характеристик закордонні виробники підрозділяють свою продукцію на кілька серій: хобі (напівпрофесійну), профессиональную й промислову. Про те, чому вони принципово відрізняються, ми розповімо далі. Як забезпечується необхідний режим експлуатації компресора? Насамперед, розраховуючи його об'ємну продуктивність, потрібно дотримати правильного балансу між цією найважливішою характеристикою й середнім воздухопотреблением. Ці параметри зв'язані між собою через коефіцієнт, що залежить від класу компресора, який більше одиниці для компресорів усіх серій. Це означає, що подача компресора повинна бути завжди більше, ніж середнє воздухопотребление. Роблячи стисненого повітря більше, чим витрачається, компресор сам створює для себе зачепив, що дозволяє йому час від часу "розслаблюватися". Величина запасу по продуктивності тим більше, чим нижче положення, займане компресором в "табелі про ранги". Віддавши перевагу більш дешевій техніці (наприклад, напівпрофесійної серії), необхідно закласти в розрахунки більший запас по продуктивності. Функцію зберігання запасеного стисненого повітря виконує ресивер, а у випадку розгалуженої пневмосети - також і внутрішній обсяг магістралей. У цьому полягає щонайнайважливіша роль ресивера поряд з демпфіруванням пікових навантажень, згладжуванням пульсацій тиску й охолодженням стисненого повітря. Може зложитися думка, що чим більше ємність ресивера, тем легше життя компресора. Ця думка помилкова. Справа в тому, що для наповнення ресивера до максимального тиску, коли автоматика пресостата відключає компресор, потрібен час, і чимале. При необґрунтованім збільшенні обсягу ресивера компресор буде трудитися безупинно на його заповнення, виходячи із припустимого режиму роботи. Обсяг ресивера зв'язаний як із продуктивністю компресора, так і з характером воздухопотребления. Із цієї причини компресорна головка однієї продуктивності може комплектуватися ресиверами декількох типорозмірів, обсяг яких відрізняється в кілька раз. У середньому обсяг ресивера такий, що компресор здатний наповнити його за 3-4 хв. Якщо потреби в стисненім повітрі приблизно рівномірні за часом, то з метою економії засобів можна обмежитися мінімальним ресивером. Якщо можливі пікові навантаження, краще віддати перевагу більшому. Отже, грамотно вибрати компресор для заданого воздухопотребления означає визначити його продуктивність і обсяг ресивера таким чином, щоб при експлуатації даний компресор працював у режимі внутрішнзмінного використання, на який він розрахований. Невідповідність режиму роботи паспортному значенню приводить або до неефективного використання компресора, або до скорочення його ресурсу й передчасному виходу з ладу. Як згадувалося, поршневих компресорів, що мають Кви = 1, у природі не існує. Тому, якщо ваш компресор протягом зміни "молотить" без перекурів - це вірна ознака того, що він підібраний неправильно й незабаром вийде з ладу.

Особливості розрахунків.
Приступаючи до розрахунків характеристик компресора, корисно знати наступне. Маса повітря, що перекачується компресором в одиницю часу, - величина постійна й залежить від його конструктивних особливостей. Однак продуктивність прийнято визначати не в масових, а в об'ємних величинах, що часто приводить до плутанини й помилкам у розрахунках. Справа в тому, що повітря, як і інші гази, стискаємо. Це означає, що та сама маса повітря може займати різний обсяг залежно від тиску й температури. Точний взаємозв'язок між цими величинами описується складною статечною залежністю або рівнянням політропи. У випадку компресора, що наповнює ресивер, це означає, що з ростом тиску в ресивері (на виході компресора) його об'ємна продуктивність зменшується. Якщо об'ємна подача компресора - змінна за часом,- яка ж цифра вказується в технічних характеристиках? Відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ, продуктивність компресора - це обсяг повітря, що виходить із нього, перелічений на фізичні умови усмоктування. У більшості випадків фізичні умови на вході в компресор відповідають нормальним: температура - 20 °С, тиск - 1 бар. ДЕРЖСТАНДАРТ також допускає можливість відхилення реальних характеристик компресора від зазначених у паспортних даних на величину ±5%. До речі, на нормальні умови перераховують і параметри споживачів стисненого повітря, щоб привести їх до спільного знаменника з характеристиками джерела. Тому номінальна витрата 100 л/хв означає, що при робочому тиску пневмоинструмент за хвилину споживає така кількість повітря, яка при нормальних умовах зайняло б обсяг, рівний 100 літрам. Закордонні виробники, не знайомі зі змістом наших Дст, визначають продуктивність своєї продукції інакше, що часом приводить до помилок. У паспортних даних на імпортну техніку вказується теоретична продуктивність компресора (продуктивність по усмоктуванню). Теоретична продуктивність визначається геометричним обсягом повітря, яке поміститься в робочій порожнині компресора за один цикл усмоктування, помножений на кількість циклів в одиницю часу. Вона відрізняється від реальної, вихідний, у більшу сторону. Відмінність ураховується коефіцієнтом продуктивності (Кпр), що залежать від умов усмоктування й конструктивних особливостей поршневого компресора - втрат в усмоктувальних і нагнітальних клапанах, наявності недовитиснутого, "мертвого", обсягу, що приводять до зменшення наповнення циліндра. Для компресорів професійної серії коефіцієнт продуктивності може становити величину від 0,6 до 0,7, причому більші значення відповідають більшій подачі. Відмінності характеристик, розрахованих по входу й на виході, можуть досягати істотної величини. Може, це і є причиною того, що лукаві іноземні виробники вказують дані по усмоктуванню, - виглядають вони значно солідніше. Для продукції побутової серії таких даних не приводить ніхто, хоча із практики відомо, що реальний "вихід" побутових компресорів чи ледь перевищує 50% від теоретичної продуктивності, що заявляється. Точний розрахунки характеристик поршневого компресора складний і пов'язаний з розв'язком статечних рівнянь.  методика, що приводиться, вибору компресора містить спрощені співвідношення, які проте дають невелику погрішність, і дозволяє правильно визначити його параметри. Зверніть увагу, що в ній визначається теоретична продуктивність компресора ( по входу). Щоб перерахувати отримані дані на "вихід" (у випадку розрахунків вітчизняного компресора), потрібно результат зменшити на 30-40%. Отже, правильно визначивши вихідні дані й виконавши кілька математичних обчислень, можна зрозуміти, якими характеристиками повинен мати компресор. Однак вибирати потрібно конкретну техніку, а не характеристики.

Номінальні параметри пневмооборудования

Методика розрахунків характеристик компресора 
Крок 1. Розрахунки воздухопотребления. Визначається состав споживачів стисненого повітря і їх номінальна витрата повітря (Gi). Періодичність роботи враховується застосуванням у розрахунках отриманого досвідченим шляхом коефіцієнта використання пневмооборудования (Киi), рівного відношенню тривалості їх роботи до тривалості зміни. G(л/хв) = G1*Kи1+G2*Kи2+ ... 
Крок 2. Розрахунки теоретичної продуктивності компресора ( по входу). Qвх (л/хв) = G*b, b - коефіцієнт запасу продуктивності, що залежить від класу компресора й максимального тиску, обумовлений по таблиці: Максимальний тиск Pmax(бар) 

Щоб одержати значення вихідної продуктивності (необхідно при виборі вітчизняного компресора), отримані дані потрібно зменшити на 30-40%. 

Крок 3. Визначення обсягу ресивера V(л) = G t Кпр / 60 DP, DP - діапазон регулювання тиску в ресивері (хв. значення - 2 бар); t - припустимий час (сек), за який тиск у ресивері падає від максимального до мінімального (рекомендується від 30 сек і більш залежно від вимог до пневмосети); Кпр - коефіцієнт продуктивності компресорної головки ( для одноступінчастих - 0,65, для двоступінчастих - 0,75).
 
Якщо у вас уже є компресор, який не забезпечує ваші потреби.
 
Крок 1. Хронометруванням експериментально визначаємо найменше значення t - час (сек), за який тиск у ресивері падає від максимального до мінімального (час між зупинкою й включенням компресора). 
Крок 2. Розраховуємо реальне воздухопотребление по формулі: G = 60 V DP / t Кпр, V - обсяг ресивера (л); DP - діапазон регулювання тиску в ресивері (хв. значення - 2 бар); Кпр - коефіцієнт продуктивності компресорної головки ( для одноступінчастих - 0,65, для двоступінчастих - 0,75). 
Крок 3. Використовуючи отримані дані, перераховуємо характеристики компресора згідно з методикою. 

Якщо у вас уже є компресор, який не забезпечує ваші потреби. 

Визначите, за який час імпортний компресор професійної серії із Рмаx = 8 бар і продуктивністю Qвх = 200 л/хв накачає ресивер обсягом 100 л до тиску 8 бар.

Варіант 1. Якщо ви не читали статтю або робили це неуважно, ви одержите такий, видалося б, очевидний, але абсолютно неправильна відповідь: t = V / Qвх = 100 / 200 = 0,5(хв).

Варіант 2. Якщо ви засвоїли дещо із прочитаного, те, перерахувавши формулу, що використовувався для визначення обсягу ресивера, відносно t, одержите: t = 60 V DP / Q Кпр = 60 * 100 * 8/ 200 * 0,6 = 400(сек) = 6,7(хв) (Кпр прийнятий рівним 0,6, тому що продуктивність низька ).

Як бачите, ігнорування теорії може привести до помилки більш, ніж в 13 раз!