Kompletný sprievodca vzduchovým kompresorom:
Typy, diely, prevádzka a údržba
Od bezolejových špirálových jednotiek až po priemyselné rotačné skrutky – všetko, čo inžinieri, manažéri zariadení a kupujúci potrebujú vedieť o systémoch stlačeného vzduchu.
What Is Compressed Air and What Do Air Compressors Do?
Compressed air is atmospheric air that has been pressurised above 14,7 psi (1 bar) mechanickým zariadením. Vzduch kompresory premieňajú mechanickú energiu na pneumatickú energiu a ukladajú ju ako stlačený vzduch, ktorý môže byť na požiadanie uvoľnený do elektrického náradia, pohonu valcov, striekania náterov alebo podpory medicínskych a priemyselných procesov.
In thermodynamic terms, compression raises both pressure and temperature according to the ideal gas law. Most industrial compressors operate on one of three thermodynamic cycles: izotermický (constant temperature, most efficient theoretically), adiabatické (žiadna výmena tepla, štandardné nastavenie v reálnom svete), príp polytropický (praktická kombinácia oboch).
Typy vzduchových kompresorov: Priame porovnanie
Choosing the wrong compressor type is the most common and costly mistake. Nižšie uvedená tabuľka zahŕňa všetky hlavné typy.
| Typ | Pracovný princíp | Rozsah tlaku | Najlepšia aplikácia |
|---|---|---|---|
| Otočná skrutka | Dva do seba zapadajúce špirálové rotory zachytávajú a stláčajú vzduch | 80 – 200 psi | Nepretržité priemyselné využitie, výroba |
| Recipročné | The piston moves in the cylinder to compress air | 100 – 6 000 psi | Intermittent duty, workshops |
| Odstredivý | High-speed impeller accelerates and diffuses air | 15 – 150 psi | Very large volumes (>500 hp), petrochemical |
| Bez oleja | PTFE/vodou injektované alebo suché skrutky | 100 – 150 psi | Medical, food & beverage, electronics |
| Prejdite | Two spiral scrolls orbit to compress air | 80 – 145 psi | Labs, dental, low-noise environments |
Rotary Screw Air Compressors: The Industrial Workhorse
Rotary screw compressors account for over 70% of industrial compressed air installations globally. Atlas Copco's GA series screw compressors range from 5 kW to 900 kW. Medzi hlavné výhody patrí:
- 100% pracovný cyklus – navrhnutý tak, aby fungoval 24 hodín denne, 7 dní v týždni bez prehrievania
- Lower sound levels (60–75 dB) versus reciprocating types (85–95 dB)
- Variable-speed drive (VSD) versions reduce energy consumption by až 35 %
- Oil-flooded variants deliver air at 7–13 bar; oil-free variants meet ISO 8573-1 Class 0
Bezolejové vzduchové kompresory: Keď sa o čistote nedá vyjednávať
Bezolejové kompresory sú povinné všade tam, kde aj stopová kontaminácia oleja spôsobuje stratu produktu alebo bezpečnostné riziko — farmaceutické plniace linky, továrne na výrobu polovodičov a balenie potravín. ISO 8573-1 Class 0 means oil content is verified below 0.01 mg/m³.
Three main oil-free technologies
- Suché skrutky potiahnuté PTFE: No lubrication in compression chamber; najbežnejšie v rozsahu 15–315 kW
- Skrutky so vstrekovaním vody: Water replaces oil for sealing and cooling; produces very clean, cool air
- Scroll kompresory: Konštrukčne prirodzene bez oleja; ultra tichý pri 40–65 dB; preferované pre laboratóriá a kliniky
Poznámka: Bezolejové jednotky zvyčajne stoja vopred o 20–40 % viac ako ekvivalenty mazané olejom, ale eliminujú náklady na následnú filtráciu.
Odstredivé vzduchové kompresory: Vysokoobjemové, kontinuálne prúdenie
Odstredivé (turbo) kompresory používajú vysokorýchlostné obežné koleso, ktoré sa často otáča 20 000 – 60 000 ot./min — odovzdať vzduchu kinetickú energiu, ktorá sa potom v difúzore premieňa na tlak. V kompresnej dráhe sú prirodzene bez oleja a vynikajú veľmi vysokými prietokmi (typicky nad 200 cfm). Bežné aplikácie zahŕňajú veľké systémy HVAC, oceliarne a spracovanie zemného plynu.
Ich hlavné obmedzenie: odstredivé kompresory sú citlivé na „prepätie“ – aerodynamickú nestabilitu pri nízkom prietoku – a vyžadujú presné riadiace systémy, aby zostali vo svojej prevádzkovej obálke.
Lekárske vzduchové kompresory: Prísnejšie normy, vyššie stávky
Zdravotnícky vzduch musí spĺňať HTM 02-01 (Spojené kráľovstvo), NFPA 99 (USA) alebo ISO 7396-1 (medzinárodné) štandardy. Kľúčové požiadavky:
- 100% bezolejová kompresia (skrutkový typ alebo typ so suchou skrutkou)
- Vyhradené sušenie do rosného bodu pod -40 °C
- Duplexná (N 1) konfigurácia pre nulové prestoje
- Nepretržité monitorovanie CO a O₂ v mieste použitia
- Dodaný tlak 4–5 barov (58–73 psi) pri výstupe z oddelenia
Medicínsky vzduch sa používa pre ventilátory, chirurgické nástroje a poháňacie systémy na podávanie anestetík — nikdy nenahrádzajte vzduchom priemyselnej kvality.
Časti vzduchového kompresora: Čo je vo vnútri
| Časť | Funkcia | Symptóm zlyhania |
|---|---|---|
| Vzduchový filter | Odstraňuje prach pred stlačením | Prehrievanie, znížený prietok |
| Kompresný prvok | Zvyšuje tlak pomocou piestov, skrutiek alebo obežných kolies | Pokles tlaku, hluk |
| Elektromotor | Poháňa kompresný prvok | Nedá sa spustiť, prerušovač |
| Prijímacia nádrž | Uchováva vzduch, tlmí kolísanie tlaku | Krátke cyklovanie, tlakové skoky |
| Dochladzovač | Ochladzuje stlačený vzduch, kondenzuje vlhkosť | Vlhký vzduch po prúde |
| Tlakový spínač | Spustí/zastaví jednotku v nastavenom tlakovom pásme | Nepretržitý chod alebo žiadny štart |
| Bezpečnostný poistný ventil | Vents air if pressure exceeds the safe limit | Neustále odvzdušňovanie, pretlak |
| Sušička | Odstraňuje vodnú paru zo stlačeného vzduchu | Hrdza v líniách, poškodenie nástroja |
Prehriatie vzduchového kompresora: Príčiny, dôsledky a opravy
Prehriatie je hlavnou príčinou neplánovaného odstavenia kompresora. Väčšina jednotiek sa vypne pri 100–110 °C (212–230 °F). Bežné základné príčiny:
- Zanesený vzduchový filter — vymeňte každých 2 000 prevádzkových hodín
- Špinavý chladič oleja - znečistenie rebier znižuje chladiacu kapacitu až o 40 %
- Nízka hladina oleja — olej zabezpečuje 80 % chladenia v prevedení so zaplavenou skrutkou
- Vysoká teplota okolia — väčšina kompresorov je dimenzovaná na vstup ≤ 40 °C (104 °F).
- Tepelný obtokový ventil je zaseknutý otvorený — spôsobí, že olej úplne obíde chladič
Opakované prehrievanie urýchľuje rozpad oleja, degraduje tesnenia a môže natrvalo poškriabať skrutkové rotory – prestavba stojí tisíce eur.
Termodynamika kompresie: Prečo je to prakticky dôležité
Kompresia vždy vytvára teplo. Pri jednostupňovej jednotke stláčajúcej od 1 baru do 7 barov môže teplota výstupného vzduchu dosiahnuť 180–220 °C before aftercooling . Dvojstupňová kompresia s medzichladením to výrazne znižuje, čím sa znižuje spotreba energie 10 – 15 % for the same final pressure.
Špecifický výkon (kW na m³/min) je kľúčovým ukazovateľom účinnosti. A good oil-flooded screw compressor achieves 5,5–7,0 kW na m³/min pri 7 baroch . Bezolejové jednotky spotrebujú o 10–15 % viac energie na ekvivalentný výkon v dôsledku vyššieho vnútorného úniku.
až 94 % kompresné teplo môže byť znovu zachytené cez výmenník tepla olej/voda na predhriatie procesnej vody – praktická úspora energie, ktorú mnohé zariadenia prehliadajú.
FAQ: Vzduchové kompresory
Akú veľkosť vzduchového kompresora potrebujem?
Spočítajte dopyt po CFM všetkých nástrojov, ktoré budete spúšťať súčasne, a potom pridajte 25–30 % bezpečnostnú rezervu. Základné pravidlo: 1 galón nádrže na 1 cfm dopytu na prerušované používanie.
How often should I change compressor oil?
Minerálny olej: každých 1 000 – 2 000 prevádzkových hodín. Synthetic oil: every 4,000–8,000 hours. Vždy dodržiavajte špecifikáciu OEM – nesprávna viskozita je častou príčinou zlyhania ložísk.
Can I use a regular compressor for medical use?
Nie Štandardné kompresory nespĺňajú normy ISO 8573-1 triedy 0 ani normy pre medicínske plyny. Potrebujete certifikovanú bezolejovú jednotku s overeným monitorovaním.
Why does my compressor keep overheating?
Postupne skontrolujte: (1) stav vzduchového filtra, (2) hladinu a kvalitu oleja, (3) čistotu chladiča, (4) teplotu okolia a ventiláciu, (5) tepelný obtokový ventil. Most trips are resolved by steps 1–3.
Rotačná skrutka so vstrekovaním oleja vs. bezolejová rotačná skrutka: aký je rozdiel?
Pri vstrekovaní oleja olejové tesnenia, mazanie a chladenie rotorov – to sa odstraňuje za separátorom. V bezolejových rotoroch potiahnutých PTFE bežia nasucho bez toho, aby sa olej dostal do kontaktu s prúdom vzduchu, čo zaručuje kvalitu ISO triedy 0.
What routine maintenance does a compressor need?
Daily: drain condensate, check oil. Týždenne: skontrolujte vzduchový filter, skontrolujte tesnosť (prienik 3 mm pri 7 baroch neustále stráca ~0,6 kW). Every 2,000 hrs: change filters, oil separator. Ročne: kompletný servis vrátane kalibrácie ventilov a regulátorov.
