Kompletní průvodce vzduchovým kompresorem:
Typy, díly, provoz a údržba
Od bezolejových spirálových jednotek po průmyslové rotační šrouby – vše, co inženýři, správci zařízení a kupující potřebují vědět o systémech stlačeného vzduchu.
Co je stlačený vzduch a co dělají vzduchové kompresory?
Stlačený vzduch je atmosférický vzduch, který byl stlačen nahoře 14,7 psi (1 bar) mechanickým zařízením. vzduch kompresory přeměňují mechanickou energii na pneumatickou energii a ukládají ji jako stlačený vzduch, který lze na požádání uvolnit do elektrického nářadí, pohonu válců, stříkání nátěrů nebo podpory lékařských a průmyslových procesů.
Z termodynamického hlediska komprese zvyšuje tlak i teplotu podle zákona o ideálním plynu. Většina průmyslových kompresorů pracuje v jednom ze tří termodynamických cyklů: izotermický (konstantní teplota, teoreticky nejúčinnější), adiabatické (žádná výměna tepla, výchozí nastavení v reálném světě), popř polytropní (praktická kombinace obojího).
Typy vzduchových kompresorů: Přímé srovnání
Výběr špatného typu kompresoru je nejčastější a nákladnou chybou. Níže uvedená tabulka zahrnuje všechny hlavní typy.
| Typ | Pracovní princip | Rozsah tlaku | Nejlepší aplikace |
|---|---|---|---|
| Otočný šroub | Dva zabírající spirálové rotory zachycují a stlačují vzduch | 80–200 psi | Kontinuální průmyslové využití, výroba |
| Reciproční | Píst se pohybuje ve válci a stlačuje vzduch | 100–6000 psi | Přerušovaný provoz, dílny |
| Odstředivý | Vysokorychlostní oběžné kolo urychluje a rozptyluje vzduch | 15–150 psi | Velmi velké objemy (>500 hp), petrochemie |
| Bez oleje | PTFE/vodou vstřikované nebo suché šrouby | 100–150 psi | Lékařství, potraviny a nápoje, elektronika |
| Posunout | Dva spirálové spirály obíhají za účelem stlačování vzduchu | 80–145 psi | Laboratoře, zubní, prostředí s nízkou hlučností |
Rotační šroubové vzduchové kompresory: Průmyslový dříč
Rotační šroubové kompresory tvoří více než 70 % průmyslových instalací stlačeného vzduchu na celém světě. Šroubové kompresory řady GA společnosti Atlas Copco mají rozsah od 5 kW do 900 kW. Mezi hlavní výhody patří:
- 100% pracovní cyklus – navržený tak, aby běžel 24/7 bez přehřívání
- Nižší hladiny zvuku (60–75 dB) oproti typům s vratným pohybem (85–95 dB)
- Verze pohonu s proměnnými otáčkami (VSD) snižují spotřebu energie o až 35 %
- Varianty zalité olejem dodávají vzduch při 7–13 barech; bezolejové varianty splňují ISO 8573-1 třída 0
Bezolejové vzduchové kompresory: Když o čistotě nelze vyjednávat
Bezolejové kompresory jsou povinné všude tam, kde i stopová kontaminace olejem způsobuje ztrátu produktu nebo bezpečnostní riziko — farmaceutické plnicí linky, továrny na výrobu polovodičů a balení potravin. ISO 8573-1 Třída 0 znamená, že obsah oleje je ověřen pod 0,01 mg/m³.
Tři hlavní bezolejové technologie
- Suché šrouby potažené PTFE: Žádné mazání v kompresní komoře; nejběžnější v rozsahu 15–315 kW
- Šrouby se vstřikováním vody: Voda nahrazuje olej pro těsnění a chlazení; vytváří velmi čistý, chladný vzduch
- Scroll kompresory: Konstrukčně přirozeně bez oleje; ultra tichý při 40–65 dB; preferováno pro laboratoře a kliniky
Poznámka: Bezolejové jednotky obvykle stojí předem o 20–40 % více než ekvivalenty mazané olejem, ale eliminují náklady na následnou filtraci.
Odstředivé vzduchové kompresory: Velkoobjemové, kontinuální průtok
Odstředivé (turbo) kompresory používají vysokorychlostní oběžné kolo — často rotující 20 000–60 000 ot./min — předat vzduchu kinetickou energii, která se pak v difuzéru přemění na tlak. V kompresní dráze jsou přirozeně bez oleje a vynikají při velmi vysokých rychlostech průtoku (typicky nad 200 cfm). Mezi běžné aplikace patří velké systémy HVAC, ocelárny a zpracování zemního plynu.
Jejich hlavní omezení: odstředivé kompresory jsou citlivé na „přepětí“ – aerodynamickou nestabilitu při nízkém průtoku – a vyžadují přesné řídicí systémy, aby zůstaly ve své provozní obálce.
Lékařské vzduchové kompresory: Přísnější standardy, vyšší sázky
Lékařský vzduch musí splňovat HTM 02-01 (Velká Británie), NFPA 99 (USA) nebo ISO 7396-1 (mezinárodní) standardy. Klíčové požadavky:
- 100% bezolejová komprese (typ spirály nebo suchého šroubu)
- Vyhrazené sušení do rosného bodu pod -40 °C
- Duplexní (N 1) konfigurace pro nulové prostoje
- Nepřetržité monitorování CO a O₂ v místě použití
- Dodaný tlak z 4–5 bar (58–73 psi) na výstupu z oddělení
Lékařský vzduch se používá pro ventilátory, chirurgické nástroje a hnací systémy pro podávání anestetik — nikdy nenahrazujte vzduchem průmyslové kvality.
Části vzduchového kompresoru: Co je uvnitř
| Část | Funkce | Symptom selhání |
|---|---|---|
| Vzduchový filtr | Odstraňuje prach před stlačením | Přehřívání, snížený průtok |
| Kompresní prvek | Zvyšuje tlak pomocí pístů, šroubů nebo oběžných kol | Pokles tlaku, hluk |
| Elektromotor | Pohání kompresní prvek | Nestartuje, jistič |
| Přijímací nádrž | Uchovává vzduch, tlumí kolísání tlaku | Krátké cyklování, tlakové skoky |
| Dochlazovač | Chladí stlačený vzduch, kondenzuje vlhkost | Vlhký vzduch po proudu |
| Tlakový spínač | Spouští/zastavuje jednotku v nastaveném tlakovém pásmu | Nepřetržitý chod nebo žádný start |
| Bezpečnostní pojistný ventil | Odvzdušní vzduch, pokud tlak překročí bezpečnou mez | Neustálé odvětrávání, přetlak |
| Sušička | Odstraňuje vodní páru ze stlačeného vzduchu | Rez v liniích, poškození nástroje |
Přehřátí vzduchového kompresoru: Příčiny, důsledky a opravy
Přehřátí je hlavní příčinou neplánovaného odstavení kompresoru. Většina jednotek se vypne při 100–110 °C (212–230 °F). Běžné základní příčiny:
- Ucpaný vzduchový filtr — vyměnit každých 2 000 provozních hodin
- Špinavý chladič oleje – znečištění žeber snižuje chladicí kapacitu až o 40 %
- Nízká hladina oleje — olej zajišťuje 80 % chlazení v provedeních se zaplaveným šroubem
- Vysoká okolní teplota — většina kompresorů je dimenzována pro vstup ≤40 °C (104 °F).
- Tepelný obtokový ventil se zasekl otevřený — způsobí, že olej zcela obtéká chladič
Opakované přehřívání urychluje rozpad oleje, degraduje těsnění a může trvale poškodit šroubové rotory – přestavba stojí tisíce eur.
Termodynamika komprese: Proč na ní prakticky záleží
Komprese vždy vytváří teplo. U jednostupňové jednotky stlačující od 1 baru do 7 barů může teplota výstupního vzduchu dosáhnout 180–220 °C před dochlazením . Dvoustupňová komprese s mezichlazením to výrazně snižuje a snižuje spotřebu energie 10–15 % pro stejný konečný tlak.
Měrný výkon (kW na m³/min) je klíčovou metrikou účinnosti. Dobrý olejem zaplavený šroubový kompresor dosahuje 5,5–7,0 kW na m³/min při 7 barech . Bezolejové jednotky spotřebují o 10–15 % více energie na ekvivalentní výkon kvůli vyšším vnitřním únikům.
až 94 % kompresního tepla lze zpětně získat prostřednictvím výměníku tepla olej/voda k předehřátí procesní vody – praktická úspora energie, kterou mnoho zařízení přehlíží.
FAQ: Vzduchové kompresory
Jakou velikost vzduchového kompresoru potřebuji?
Sečtěte požadavky na cfm všech nástrojů, které budete spouštět současně, a poté přidejte 25–30% bezpečnostní rezervu. Základní pravidlo: 1 galon nádrže na 1 cfm poptávky pro přerušované použití.
Jak často bych měl měnit olej v kompresoru?
Minerální olej: každých 1 000–2 000 provozních hodin. Syntetický olej: každých 4 000–8 000 hodin. Vždy dodržujte specifikaci OEM – nesprávná viskozita je častou příčinou selhání ložisek.
Mohu použít běžný kompresor pro lékařské použití?
ne Standardní kompresory nesplňují normu ISO 8573-1 třídy 0 nebo normy pro lékařské plyny. Potřebujete certifikovanou bezolejovou jednotku s ověřeným monitorováním.
Proč se můj kompresor stále přehřívá?
Zkontrolujte v pořadí: (1) stav vzduchového filtru, (2) hladinu a kvalitu oleje, (3) čistotu chladiče, (4) okolní teplotu a ventilaci, (5) tepelný obtokový ventil. Většina cest je vyřešena kroky 1–3.
Rotační šroub se vstřikováním oleje vs. bezolejový rotační šroub: jaký je rozdíl?
V případě vstřikování oleje utěsňuje, maže a ochlazuje rotory – je odstraňován po proudu separátorem. V bezolejových rotorech potažených PTFE běží nasucho, aniž by se olej dostal do kontaktu s proudem vzduchu, což zaručuje kvalitu ISO třídy 0.
Jakou běžnou údržbu kompresor potřebuje?
Denně: vypusťte kondenzát, zkontrolujte olej. Týdně: prohlédněte vzduchový filtr, zkontrolujte těsnost (3 mm netěsnost při tlaku 7 barů trvale ubírá ~0,6 kW). Každých 2 000 hodin: výměna filtrů, odlučovače oleje. Roční: kompletní servis včetně kalibrace ventilů a regulátoru.
