Компрессор для мастерской: расход, ресивер, осушка и подключение без ржавчины в пневмолинии

Статья про сжатый воздух для лазера и фрезера, с расчётом расхода через сопло и классами чистоты воздуха, уже есть: компрессор и сжатый воздух для лазера и фрезера. Здесь речь о мастерской в целом: гайковёрт, обдув, покраска, шлифовка и сама линия до рабочих мест.

Сколько воздуха нужно инструменту

Расход пневмоинструмента указан в паспорте, а при его отсутствии можно ориентироваться на типичные значения из каталогов. Ниже порядок величин при давлении около 6 бар.

Это ориентиры по каталогам производителей: у конкретной модели бывает вдвое больше или меньше, и истиной считается паспорт. Расчёт простой: расход самого «прожорливого» инструмента, который работает непрерывно, плюс доля от расходов остальных, которые работают одновременно. Если в мастерской один оператор, берут самый тяжёлый инструмент, а остальные не складывают.

Затем применяют запас. У поршневых компрессоров производительность в паспорте даётся на входе, то есть это объём воздуха, который агрегат забирает из помещения. На выходе при давлении 8 бар получается около 70–75 % от этого значения (цифра зависит от конструкции и износа, а в каталогах разных производителей отличается). Поэтому компрессор «на входе 400 л/мин» даёт на выходе порядка 300 л/мин: этого хватит краскопульту или шлифмашинке, но не нескольким инструментам сразу.

Какой компрессор брать

• Коаксиальный (мотор непосредственно на блоке) недорог, шумен, и его допустимая доля времени работы заметно ниже. Для обдува и гайковёрта в гараже подходит.
• Ременной тише, работает на меньших оборотах, лучше переносит длительную нагрузку. Для шлифовки, покраски и общей линии цеха разумнее он.
• Масляный подходит большинству мастерских, но масляный аэрозоль надо убирать фильтрами. Безмасляный проще по чистоте воздуха, но у бытовых моделей ресурс ниже.
• Винтовой нужен, когда воздух используют непрерывно и в больших объёмах, например при резке на лазере воздухом: поршневой для такого режима не создан.

Шумный компрессор не ставят в рабочее помещение, его выносят в отсек с вентиляцией. Требования к размещению, шуму и электрике описаны в статье про оснащение мастерской.

Самодельные агрегаты на головках от старых советских компрессоров вроде СО-7 и на автомобильных компрессорных головках работают на практике, и операторы советуют для них давление 6–8 атм, обдув цилиндров, влагомаслоотделитель и ресивер ёмкостью 150–250 литров. А вот сосуд под давлением самодельного изготовления опасен: разрыв ресивера по энергии равносилен взрыву. Если делать самому, то по расчёту стенки, с гидравлическим испытанием и предохранительным клапаном. Для бывшего газового баллона есть отдельные возражения: на стенках остаётся жирная плёнка, внутренняя коррозия не видна, а паспорт на сосуд как на ресивер отсутствует. Покупать готовый ресивер с паспортом дешевле, чем рисковать.

Ресивер: что он даёт

Ресивер накапливает запас воздуха, сглаживает пульсации и охлаждает воздух, выделяя часть воды. Запас считают по формуле: объём свободного воздуха равен объёму ресивера, умноженному на разность давлений до и после (в барах).

Пример. Ресивер 100 л, реле давления включает компрессор на 6 бар и выключает на 8 бар. При расходе гайковёрта 250 л/мин ресивер даст 100 × (8 − 6) = 200 л воздуха, то есть около 48 секунд непрерывной работы до включения компрессора. Для краскопульта на 300 л/мин это тоже меньше минуты, компрессор должен работать почти непрерывно. Поэтому для гайковёрта и обдува берут ресивер на 50–100 литров, чтобы компрессор успевал отдыхать между пиками, а для длительной работы краскопультом и шлифмашинкой решает не ресивер, а производительность.

Ресивер объёмом больше 25 литров попадает под требования по безопасности сосудов под давлением. Какие именно и как оформить, разобрано в статье про компрессор для лазера в разделе о ресивере и нормах Ростехнадзора. На ресивере обязательны манометр, предохранительный клапан, слив конденсата. Клапан не заглушают, не перетягивают и проверяют по паспорту.

Подключение: ток, автомат, кабель

Электродвигатель компрессора потребляет много на пуске. Номинальный ток считают по формуле I = P / (U × cosφ), где P потребляемая мощность, а cosφ для асинхронных двигателей около 0,8. Для 230 В:

Для трёхфазных двигателей ток вдвое-втрое ниже: двигатель 4 кВт на 400 В потребляет около 7 А. У трёхфазных компрессоров проверяют направление вращения по стрелке на шкиве, иначе блок не нагнетает.

На что смотреть:

• Автомат ставят с характеристикой C или D, иначе он срабатывает на пуске. Токи берут по шильдику, а не по таблице.
• Линию делают отдельную, не от розетки станка. Пуск компрессора роняет напряжение на этой же фазе, а на оборудовании с электроникой это даёт сбои. Подробнее о просадках и помехах в статье про сбои станка при пуске шпинделя.
• Удлинитель для компрессора берут толстым, на катушке его разматывают полностью.
• Корпус заземляют проводником защитного заземления, нулевой провод вместо земли не используют.

Общий расчёт мощности и разделение линий разобраны в статье про электричество для станков с ЧПУ.

Сколько воды в воздухе

Воздух при сжатии теряет способность удерживать пар. Если сжатый воздух остывает до комнатной температуры, лишняя вода оседает в ресивере и трубах. Оценка на примере: воздух при +20 °C и 60 % влажности содержит около 10,4 г воды на кубометр (предел при +20 °C 17,3 г/м³). Сжатый до 8 бар (абс.) и остывший до +20 °C воздух удержит около 2,2 г в пересчёте на кубометр засосанного воздуха (17,3 / 8). Остальное, примерно 8 г на каждый кубометр засосанного воздуха, выпадает в виде воды.

Если компрессор с производительностью 400 л/мин на входе работает 4 часа за смену, он прокачивает 96 м³ воздуха и даёт около 96 × 8,2 ≈ 790 г воды, почти литр за смену. Если слив забыт, эта вода уходит в линию, ржавеет трубы и инструмент и смывает смазку.

Схема линии

Порядок от компрессора к рабочему месту такой:

1. Компрессор.
2. Ресивер со сливом внизу.
3. Влагомаслоотделитель или магистральный фильтр.
4. Осушитель, если нужен.
5. Магистраль с уклоном около 1 % и отводом конденсата в низшей точке.
6. Ответвления от верха трубы «гусем», чтобы вода не стекала в инструмент.
7. Регулятор давления и фильтр у рабочего места.

Влагомаслоотделитель убирает капельную воду и масло, но не пар. Если воздух идёт на покраску, на точный пневмоинструмент или по трубам по холодному помещению, ставят осушитель. Рефрижераторный осушитель охлаждает воздух до +3 °C и сливает воду, но в холодном помещении ему делать нечего. Адсорбционный даёт точку росы до −40 °C и подходит для холодных линий. Мембранный осушитель пригоден для небольших потоков.

Для труб не берут чёрную сталь: она ржавеет и засоряет фильтры. Подходят медь, алюминиевые системы для сжатого воздуха, нержавеющая сталь и полиамид. ПВХ для сжатого воздуха не применяют: при разрушении он даёт острые осколки.

Давление у инструмента ставят регулятором, у большинства пневмоинструмента рабочее давление 6,3 бар. Шланг для гайковёрта берут внутренним диаметром 10 мм, для обдува хватает 6–8 мм, а узкие быстросъёмные разъёмы режут расход заметно сильнее, чем кажется.

Слив конденсата делают ежедневно, после смены, пока ресивер ещё тёплый, а сам компрессор не работает. Автоматический слив с электромагнитным клапаном не отменяет ручной проверки.

Типичные ошибки

• Выбор по объёму ресивера вместо расхода: «100 литров» не означает, что гайковёрт будет работать.
• Забытый слив: в ресивере собирается вода, внутри появляется ржавчина.
• Компрессор в той же линии, что и станок с электроникой.
• Самодельный сосуд без расчёта и испытаний.
• Тонкий шланг и узкие разъёмы: давление в компрессоре 8 бар, а у инструмента 4.