Компрессоры поршневого типа относятся к классу наиболее востребованного оборудования для сжатия воздуха. Все потому, что современные компрессоры способствуют оптимальному решению поставленных задач, для реализации которых не требуется применения сверхпроизводительности. Технология сжатия воздушного потока доступна с начала ХХ века и находит свое техническую актуальность в различных отраслевых направлениях. Можно сказать, что именно воздушные поршневые компрессоры являются основным прародителем современных компрессоров.
В процессе работы, нагретый воздух, попадая в рабочий цилиндр компрессора, сжимается там при помощи поршня и при открытии выпускного клапана идет на выход, где его температура достигает до 150 С. В процессе компремирования воздуха, часть выделяемого тепла поглощается элементами конструкции и отдельными деталями (стенками и головкой цилиндра, рабочим поршнем, в меньшей степени – коленчатым валом). Это в конечном итоге сказывается на повышении температурных показателей, зачастую критических для деталей, а также образованию или деформации тепловых зазоров. Следовательно, если своевременно не обеспечить рациональный отвод тепла, то головка просто не успеет охладиться, что негативно скажется на узлах трения всей конструкции.
Совершенно несложно представить себе возможные последствия. В частности, рост температурных изменений смазываемых узлов достигнет критической отметки, и тепловые зазоры начнут сокращаться. В самой удачной ситуации агрегат рискует очень скоро выработать свой ресурс, а самый худший сценарий предусматривает полную блокировку компрессора в результате его заклинивания. Важно понимать, что данный факт учитывается при проектировании сложного оборудования, но при этом не отменяет бережную эксплуатацию.
Чтобы избежать неприятных последствий, давно используется инженерная разработка, позволяющая контролировать температурный нагрев головки и её охлаждающий обдув. Нагнетателем охлаждающего воздушного потока может стать отдельный вентилятор с электромотором или вентилятор, имеющий непосредственный привод от коленчатого вала компрессора.
Для повышения характеристик теплообмена, рабочий цилиндр и головка поршневого компрессора имеют ребристую форму. Она исполняется из сплава с высокой устойчивостью к повышенным температурам. Это вынужденная мера, в результате которой можно существенно снизить риски выхода из строя оборудования, и обеспечить бесперебойный производственный цикл поршневого компрессора. Принцип работы поршневого устройства предусматривает его периодичное использование именно потому, чтобы обеспечить перерывы для необходимого охлаждения.
Режим эксплуатации компрессора принято оценивать при помощи внутрисменного коэффициента использования (Кви). Он является показателем временного интервала, в течение которого компрессор может непрерывно работать. Современные компрессорное оборудование принято классифицировать на три основных режима работы:
- кратковременный (Кви=0,15);
- непродолжительный (Кви=0,5);
- продолжительный (Кви=0,75).
Для простого примера возьмем значение Кви=0,5, которое дает четкое представление о том, что при 8-ми часовом режиме работы, 4 из них компрессор будет работать, разумеется, с остановками.
Способность компрессорного оборудования дольше находиться в строю именно в непрерывном режиме работы, определяет наибольшую надежность техники и её продуктивный ресурс. Достигнуть отдачи можно лишь при использовании современных материалов при производстве оборудования, а также при наличии схемных решений, способных обеспечить хороший задел прочности всех конструктивных элементов. Однако, данные модернизации могут сказаться и на ценовом факторе.