Мембранный vs Поршневой. Какой компрессор выбрать?
Периодически нам задают вопросы:
Какой компрессор лучше выбрать?
Поршневой безмасляный или мембранный?
Обычно производители поршневых безмасляных компрессоров говорят, что лучше всего подойдет поршневой компрессор. Производители мембранных компрессоров, наоборот, говорят, что их техника «круче».
Мы решили разобраться в этом вопросе, и вот что получилось…
Сразу скажу, что однозначного ответа нет.
Применяемость того или иного типа компрессора зависит от множества факторов. Вот только некоторые из них:
- сжимаемый газ;
- требуемое рабочее давление;
- требуемая объемная производительность;
- требования к чистоте сжатого газа (допустимость примесей масла / паров масла).
Что касается рабочего давления и производительности, то условная применяемость компрессоров по типам показана на Рис. 1.
Рис.№1. График параметров компрессоров
На диаграмме рисунка 1 видно, что поршневые и мембранные компрессоры «перекрывают» бо́льшую часть полных диапазонов производительности и рабочего давления.
При высоких рабочих давлениях (более 15 бар изб.) и высокой требуемой производительности (более 1000 Нм3/ч) альтернативы поршневым компрессорам нет.
Здесь при выборе компрессора решающими становятся такие факторы, как известность производителя оборудования, соотношение «цена – качество» и т.д.
При рабочих давлениях выше 2000 бар изб. альтернативы нет уже мембранным компрессорам.
Нас же интересует область, где возможно применение как мембранных, так и поршневых компрессоров (область «перекрытия» соответствующих диаграмм на Рис. 1). Здесь вступают в действие уже более конкретные факторы выбора.
Основой мембранного и поршневого компрессоров является заполненный маслом картер, в котором установлен кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
Число шатунов и поршней равно количеству ступеней сжатия компрессора.
Наличие картера и КШМ является, пожалуй, единственной общей чертой поршневого и мембранного компрессоров.
Остальные характеристики удобно рассмотреть в виде таблицы.
|
Характеристика
|
Поршневые компрессоры |
Мембранные компрессоры |
| Сжимаемый газ | Перечень сжимаемых газов ограничен. Ограничения зависят от материалов изготовления поршней, поршневых колец, цилиндров и т.д. | Применяются для сжатия практически любых газов без ограничений. Сжимаемый газ контактирует только с деталями, изготовленными из высококачественной коррозионностойкой стали. |
| Тип привода | Ременной или прямой (через муфту с эластичными элементами). | Как правило, ременной. Прямой привод применяется редко. |
| Частота вращения вала компрессора | Может быть различной. При высокой частоте вращения увеличиваются вибрации компрессора и становится необходима установка виброизолирующих опор при установке не фундамент. | Низкая. Как правило, не более 500 об/мин. Такая частота вращения характеризуется низкой вибрацией компрессора при работе. Для установки компрессора не требуется виброизоляция от фундамента. |
| Степень сжатия ступени (отношение давления всасывания к давлению нагнетания каждой ступени компрессора) | Как правило, не более 1:8. Бо́льшие значения приводят к чрезмерному нагреву ступени сжатия. | Более 1:15. Такое значение степени сжатия позволяет сократить число ступеней для получения высокого выходного давления, по сравнению с поршневыми компрессорами. |
| Охлаждение | Воздушное, водяное. В компрессорах с воздушным охлаждением имеет место значительный шум от работающего вентилятора. Кроме того, необходим отвод горячего воздуха из помещения. Цилиндры компрессора с воздушным охлаждением изготавливаются с оребрением, что усложняет и удорожает конструкцию. | Водяное. Также может применяться комбинированное охлаждение – охлаждающая жидкость под действием дополнительного насоса циркулирует по замкнутому контуру. Охлаждение жидкости происходит в радиаторе, обдуваемом вентилятором. Такая система имеет недостатки, характерные для классического воздушного охлаждения и высокую стоимость. |
| Контакт сжимаемого газа с маслом | Присутствует в маслосмазываемых компрессорах. Это ограничивает применяемость таких компрессоров для сжатия чистых газов. В безмаслянных компрессорах контакт сжимаемого газа с маслом отсутствует благодаря кольцам или «фонарям», но возможно попадание паров масла или попадания масла в полость сжатия в случае износа колец, ограничивающих полость сжатия от масляного контура. Аварийной защиты от попадания масла нет. | Отсутствует.
Масло отделено от сжимаемого газа трехслойной мембраной. Разрыв хотя бы одной мембраны приводит к немедленной аварийной остановке компрессора. Поэтому контакт сжимаемого газа с маслом невозможен в принципе. Благодаря такой конструкции мембранных компрессоров, перечень сжимаемых газов практически неограничен. |
| Условия работы трущихся деталей. | Детали КШМ смазываются разбрызгиванием или принудительно. Для смазки поршней/цилиндров в крейцкопфных компрессорах необходимо применение специальных устройств – лубрикаторов. Требуется постоянный контроль за работой этих устройств, их правильная настройка. Поломка лубрикатора влечет за собой катастрофические последствия для компрессора – «заклинивание» и т.д.
Цилиндры и поршни безмаслянных компрессоров не требуют смазки. Но для их изготовления требуются специальные материалы, а также более сложная система охлаждения. |
Детали КШМ смазываются разбрызгиванием или принудительно. Цилиндры и поршни компрессора предназначены только для сжатия гидравлической жидкости (масла). Поэтому при работе данные детали находятся в гораздо менее тяжелых условиях, чем в поршневых компрессорах. |
| Возможность оперативного регулирования конечного давления сжатия для каждой ступени | Отсутствует. | В мембранных компрессорах конечное давление сжатия каждой ступени может быть отрегулировано при помощи перепускных клапанов гидравлической системы. Таким образом, можно оперативно изменять характеристику сжатия компрессора на месте эксплуатации. |
| Герметичность | Герметичность камер сжатия (цилиндров) обеспечивается как неподвижными (прокладки и т.д.), так и подвижными (сальники и т.д.) уплотнениями.
Подвижные уплотнения подвержены механическому износу, поэтому необходимо принимать меры по контролю за их состоянием. |
Герметичность камер сжатия обеспечивается только неподвижными уплотнениями. Механический износ уплотнений отсутствует. |
| Простота технического обслуживания и ремонта | В зависимости от количества ступеней сжатия и их конструкции (одинарного или двойного действия), а также наличия дополнительного оборудования (лубрикатор и т.д.) техническое обслуживание компрессора может оказаться достаточно трудоемким и потребовать наличия специальной оснастки и инструмента. Также требуется квалифицированный персонал. | Техническое обслуживание компрессора не является трудоемким процессом. Простота конструкции позволяет допускать к обслуживанию/ремонту технический персонал с любым уровнем квалификации. |
Несколько дополнительных комментариев…
Когда лучше использовать мембранные компрессоры?
Благодаря отсутствию контакта полости сжатия и полости, где находится масло, а также отсутствию трущихся колец / прокладок / уплотнителей, мембранные компрессоры стоит применять для сжатия чистых / сверх-чистых / токсичных газов, где соприкосновение даже малейших паров масла и полости сжатия недопустимы.
Если чистота сжимаемого газа составляет 99.99% и больше, то в этом случае идеальный вариант — это мембранный компрессор.
Благодаря тому, что мембранные компрессоры (например Ковинт КСВД-М) имеют реле давления для аварийной остановки при разрыве мембраны, попадание масла в технологическую линию полностью исключено.
При использовании поршневых компрессоров и при сильном износе трущихся элементов может оказаться так, что попадание масла вы сможете обнаружить только тогда, когда ваш потребитель перестанет работать, или появится брак выпускаемой продукции.
Также стоит отметить, что мембранные компрессоры могут работать с любым входным давлением. Поршневые же, напротив, имеют ограничения.
В чем слабые стороны мембранных компрессоров?
Сжимаемый газ должен быть сухой и без примесей влаги.
Наличие влаги в газе на всасывании может приводить к повышенному износу мембран и преждевременному выходу из строя.
Габариты и вес мембранного компрессора больше, чем у поршневого компрессора с аналогичными характеристиками.
В завершение отмечу, что мембранный компрессор стоит дороже, чем поршневой компрессор с аналогичными характеристиками.
Конечно, стоимость всегда имеет значение…
Но если мы сжимаем дорогие, редкие и чистые газы, где примеси или даже пары масла могут привести к колоссальным убыткам, то в в этом случае лучше приобрести мембранный компрессор.
На этом все.
Все вопросы, связанные с мембранными или поршневыми компрессорами для сжатия газов, можно задать в форме ниже.
В этой же форме вы можете прокомментировать эту статью.
Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.
С уважением,
Константин Широких
Вернуться в раздел Полезная информация
P.S. Может быть полезно:
Как выбрать компрессор для заправки баллонов высокого давления?
Каталог мембранных компрессоров Ковинт КСВД-М
Добрый день! Могу ли я применять мембранный компрессор для штукатурного аппарат типа: хопер-ковш?
Нужна ли вода для охлаждения?
Добрый.
Не знаю, что Вам ответить, так как мы работаем в другом сегмента. У нас компрессоры для промышленного применения, с бытовым/строительным применением мы не сталкиваемся. Это разные решения.
Добрый день! Мы проектируем стенд для проведения коррозионных испытаний в среде сверхкритического СО2 в замкнутом цикле циркуляции. Можно ли использовать для этих целей мембранный компрессор? В процессе циркуляции сверхкритический СО2 не должен переходить в жидкую или газообразную фазу.
Добрый день. Мембранный компрессор работает с газами. Если у Вас в контуре газ, тогда можно использовать. Если нет, то нет.