Тип масла в воздушный компрессор

Компрессоры повышают давление воздуха или другой газообразной среды на одну или даже несколько ступеней и, таким образом, переносят энергию в среде. Так как объем вещества ограничен, то его температура и плотность повышаются.
Существует два типа компрессоров: объемные и динамические. В объемных компрессорах газообразное вещество всасываeтcя в камеру, сжимается и вытесняется с помощью возвратно-поступательного движения поршня. Принцип действия динамических компрессоров заключается в том, что колеса турбины ускоряют среду, которая затем внезапно тормозится. В течение последних двадцати пяти лет традиционные поршневые компрессоры усиленно вытеснялись ротационными компрессорами и особенно винтовыми компрессорами, так что доля винтовых и ротационных крыльчатых компрессоров на рынке в настоящее время составляет более 60%. Это объясняется незначительной массой и компактностью конструкции ротационных компрессоров. Такие компрессоры характеризуются низкой шумностью работы, отсутствием вибраций и высокой надежностью в эксплуатации. Ротационные компрессоры, как правило, обладают постоянным, относительно низким сжатием больших объемов воздуха, тогда как поршневые компрессоры обеспечивают пульсацию меньших объемов воздуха с более высокой степенью сжатия.
По сравнению с поршневыми компрессорами, в которых масло в основном смазывает подшипники, поршни, цилиндры и клапаны, в омываемых маслом винтовых и ротационных крыльчатых компрессорах оно выполняет дополнительную функцию охлаждения и уплотнения. Анализируя функцию смазочного материала, можно найти различия между воздушными и газовыми компрессорами, вакуумными насосами и компрессорами для холодильных машин. На рис. 1 и 2 приведена классификация компрессоров в соответствии с их конструкцией и рабочим диапазоном.

Поршневые компрессоры очень быстро повышают давление за счет снижения объема своих камер. Воздух или газ сжимают и вытесняют поднимающимся и опускающимся поршнем в герметически уплотненном цилиндре. Сжатие и прокачивание среды происходит в результате периодического (колебательного) изменения давления. Каждая ступень регулируется с помощью впускного и выпускного клапанов. Компрессор охлаждают либо воздухом, циркулирующим по ребрам, прикрепленным к головке цилиндра, либо водой, циркулирующей через рубашку вокруг цилиндра.

1.2. Смазка поршневых компрессоров

В поршневых компрессорах поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Как правило, цилиндр и механизм движения смазывают разбрызгиванием масла из одного и того же картера. В крупных компрессорах поршень приводят в движение с помощью крейцкопфных шатунов (крейцкопфные компрессоры однократного или двойного действия). В таких компрессорах механизм движения смазывают разбрызгиванием масла из картера и раздельно из цилиндров.
Цилиндры в поршневых компрессорах являются для смазочного масла самой сложной задачей. Именно цилиндры, в конечном счете, определяют выбор смазочного масла. Главные задачи смазочного материала заключаются в снижении трения и износа, уплотнении камер сжатия и в защите от коррозии. Пиковая нагрузка на смазочную пленку происходит в верхней и нижней мертвых точках (ТДС и ВДС). В этих точках существует опасность разрыва масляной пленки и прямого контакта металла с металлом. Масло также подвергается колоссальным термическим нагрузкам вследствие высоких температур, развивающихся при сжатии среды (это может привести к окислению масла и образованию отложений, а в случае с воздухом — к обогащению кислородом). Сжатию следует подвергать максимально очищенный воздух или газ, потому что загрязняющие примеси могут ускорить процессы окисления (например, агрессивные газы из окружающей среды могут крайне негативно влиять на эксплутационные качества смазочного масла). В случае смазки механизма движения смазка подшипников приобретает первостепенное значение.
Поршневые компрессоры выпускаются в вариантах смазки маслом и в безмасляном варианте. Обычно для смазки поршневых компрессоров применяют масла на минеральной базе в соответствии с DIN 51 506-VGL, VDL (или смазочные масла на базе ПАО или диэфиров) в классах вязкости ISO VG 68 до ISO VG 150. Мобильные компрессоры часто смазывают сезонным моторным маслом (SAE20,SAE30, SAE40). Мелкие и средние поршневые компрессоры применяют для давлений до 10 атм.

1.3. Ротационные поршневые компрессоры
(одновальные, ротационные крыльчатые компрессоры)

В этих компрессорах объем камер давления периодически колеблется между двумя предельными значениями. Экоцентрический цилиндрический ротор, установленный в цилиндрической муфте корпуса, имеет ползуны (обычно сталь или RTFE — политетрафторэтилен), вставленные в канавки, которые изменяют камеру в форме звезды между ротором и корпусом. Когда ротор вращается, центробежная сила давит на ползуны у стенки корпуса. Во время вращения за счет расширения камеры со стороны впуска всасывается воздух, и поскольку объем становится меньше, среда сжимается до тех пор, пока не будет вытеснена через выходное отверстие. Ступени впуска и сжатия регулируются прорезями в корпусе.
В работе простого действия возможны давления вплоть до 10 атм и до 16 атм — в работе двойного действия. Объемы могут достигать 80 м 3 мин -1 . Преимуществами ротационных поршневых компрессоров являются компактность, непрерывный поток и отсутствие вибрации по сравнению с поршневыми компрессорами.

1.4. Смазка ротационных поршневых компрессоров

Камеры высокого давления в ротационных поршневых компрессорах охлаждают и смазывают с помощью системы утрачивающейся смазки или непосредственным впрыском. Смазка ротационных поршневых компрессоров аналогична смазке цилиндров центробежных поршневых компрессоров, так как в обоих случаях смазочный материал подвергается воздействию высоких температур на выходе. В случае ротационных поршневых компрессоров смазываемых и охлаждаемых впрыском масла, определенное количество масла непрерывно попадает в камеру высокого давления компрессора. Количество масла таково, что температура на выходе не превышает 100—110 °С. Одновременно с этим масло уплотняет поршни, прижимая к корпусу и защищая их от износа. Охлаждение среды приводит к повышению степени сжатия. Охлаждение и уплотнение повышают объемную эффективность и благодаря этому общую эффективность компрессора. Обычно используют масла по VCL и VDL по DIN 51 506 с ISO VG между 68 и 150 или сезонные моторные масла SAE20, SAE30, SAE40. Ротационные поршневые компрессоры чаще всего применяют на железнодорожном и автомобильном транспорте (включая автоцистерны). Давление на выходе чаще всего бывает ниже 10атм. На рис. 3 показан контур смазки ротационного крыльчатого компрессора (с масляным охлаждением).

Читайте также: Аксессуары в автомобиль компрессор

Винтовые компрессоры снабжены двумя вращающимися в противоположном направлении валами (шнеками). Они работают по принципу вытеснения. Один из шнеков является компрессором, а другой работает на холостом ходу, причем оба вращаются в одном и том же корпусе. Впускная зона имеет большое поперечное сечение и объем. Когда оба вала вращаются, объем уменьшается и происходит сжатие. Сжатая среда затем вытесняется из корпуса через выпускное отверстие. Компрессор имеет выпуклое спиралевидное сечение, в то время как другой шнек имеет вогнутое спиралевидное сечение. Оба ротора безмасляного винтового компрессора находятся в зацеплении друг с другом таким образом, что их поверхности никогда не соприкасаются. С другой стороны роторы в винтовых компрессорах, смазываемых погружением в масляную ванну, соприкасаются друг с другом и, следовательно, не нуждаются в зубчатом сцеплении. Преимущества винтовых компрессоров заключаются в компактности, минимальной вибрации и непрерывности потока.

1.6. Смазка винтовых компрессоров
В винтовых компрессорах, смазываемых впрыском смазочного материала, масло выполняет смазывающую, уплотнительную и охлаждающую функции. Масло впрыскивают в камеру высокого давления между роторами под давлением 3-4 атм. Оно образует гидростатическую и гидродинамическую пленку. Таким образом, масло смазывает сцепленные роторы и подшипники скольжения и качения, которые являются составной частью зубчатого сцепления. Кроме того, оно уплотняет зазоры между ротором и корпусом. Также смазочный материал способствует поглощению тепла и его рассеиванию через радиаторы. Температура сжатого воздуха составляет 80—100 °С и регулируется количеством впрыскиваемого масла. Масляные сепараторы (обычно патронные фильтры) удаляют масло из воздуха. Остаточные количества масла Б воздухе достигают 1—3 мг на 1 м 3 . Выделенное масло затем деаэрируют, фильтруют и охлаждают с 80 до 50 °. Когда масло находится на стороне нагнетания винтового компрессора (например, под давлением 10 атм), давление может быть использовано для повторного впрыска масла. Поскольку вязкость масла имеет первостепенное значение для эластогидродинамической смазки и, следовательно, для механической стабильности пленки, то она должна подбираться для условий пуска и нормальной эксплуатации компрессора. Как правило, масла ISO VG 46 удовлетворяют требованиям производителей компрессоров по предельной вязкости больше 10 мм 2 /сек при рабочей температуре и около 500 мм 2 /с при запуске. Этот диапазон также удовлетворяет большинству областей применения в Центральной Европе. Более высоковязкие масла ISO VG 68 или синтетические сложные эфиры PAG или масла на базе ПАО применяют в странах с высокими температурами окружающей среды. В последнее время широкое применение получили масла гидрокрекинга (так называемые масла группы 3). Масла для винтовых компрессоров обладают мягкими противозадирными и противоизносными характеристиками. Для них требуется, как правило, нагрузка ≥ 10. Что касается их размеров и массы, то объемы, достигнутые с помощью винтовых компрессоров, превосходны.
Винтовые компрессоры применяются, главным образом, в мобильных агрегатах и в индустриальных областях, например в стекольной и бумагоделательной промышленности, а также в отраслях общего назначения. С помощью винтовых компрессоров возможно достигать давления 10 атм и выше.

1.7. Компрессоры Рута
Компрессоры Рута обычно состоят из двух симметричных роторов в форме восьмерки, помещенных в корпус. Роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, приводятся в движение внешними зубчатыми передачами и не касаются друг друга. Масло выполняет задачу по смазке зубчатых передач роторов и подшипников. Преимуществом компрессоров этого типа является отсутствие масла в воздухе, больших объемах и слабой вибрации.

1.8. Смазка компрессоров Рута
Для смазки компрессоров Рута рекомендуются масла DIN 51 517 CL и CLP или HD SAE масла классов вязкостен ISO VG 68 и ISO VG 100.

2. Динамические компрессоры

2.1. Турбокомпрессоры
Турбокомпрессоры — это динамические машины, которые превращают динамическую энергию в энергию сжатия. Среда ускоряется с помощью одного или нескольких роторов, а динамическая энергия превращается в энергию сжатия в фиксированной точке выпуска среды. Радиальные и аксиальные компрессоры различаются тем, что впуски в роторы либо радиальны, либо аксиальны. Преимущества турбокомпрессоров заключаются в крупных объемах, минимальной вибрации и отсутствии в воздухе масла.

2.2. Смазка турбокомпрессоров
Маслами для компрессоров этого типа смазывают подшипники, уплотнения радиальных валов и, возможно, зубчатые передачи через контур принудительной подачи смазочного масла. В некоторых случаях подшипники смазывают пластичной смазкой. Идеальным является смазка компрессора и его приводного механизма одним и тем же смазочным материалом. Чаще всего применяют турбинные масла DIN 51 515 TDL 32, TDL 46 и TDL 68 или сорта TDL-EP (с противозадирными присадками). Турбокомпрессоры применяются главным образом для получения сжатого воздуха в горнорудных предприятиях и на индустриальных технических предприятиях.

3. Производство сжатого воздуха

Масло, впрыскиваемое в винтовые или ротационные поршневые компрессоры, всегда удаляют из сжатого воздуха. Масло, перемешанное с сильно сжатым воздухом, удаляют и собирают в одноступенчатых или многоступенчатых масляных сепараторах, предусмотренных в схеме. Перед рециркуляцией масла его фильтруют и охлаждают. В зависимости от специфических требований сжатый воздух может быть затем подвергнут ряду последующих ступеней обработки, например пропусканию через сушилки для хладагентов или абсорбционные сушилки (для снижения содержания воды, образовавшейся вследствие влажности воздуха/газа). Путем установления ряда масляных сепараторов на потоке могут достигаться очень малые остаточные количества масла в воздухе.

Читайте также: Электромагнитный клапан для компрессора кондиционера volvo

4. Смазка газовых компрессоров

4.1. Кислородные компрессоры Из-за взрывоопасности кислорода при сжатии масла для смазки камер высокого давления не должны содержать минеральные масла. Водные растворы, например глицерин, могут применяться для смазки цилиндров. Продукты на базе минеральных масел могут применяться для смазки приводных механизмов, если они не контактируют с камерами высокого давления. Кислородные компрессоры можно смазывать инертными смазочными маслами на базе перфторированных масел (которые крайне дороги).

4.2. Компрессоры для кислых газов
Газы часто содержат кислые компоненты — SO₂ или NO_x. Применение стандартных компрессорных масел для таких компрессоров приводит к чрезмерному окислению смазочного масла. Поэтому для этих целей применяют смазочные материалы, содержащие высокощелочные присадки. Эти компоненты могут нейтрализовать кислотные компоненты в газе. В этих случаях рекомендуется применение сезонных моторных масел (20 W-20, 30W, 40W) с высоким щелочным резервом (высоким общим щелочным числом).

4.3. Компрессоры для инертных газов
Для снижения инертных газов следует применять те же правила, которые предписаны для воздушных компрессоров.

4.4. Углеводородные компрессоры
Углеводороды, например этан, пропан и др., легко растворяются в минеральном масле, то есть применение продуктов на базе минеральных масел приводит к сни¬жению вязкости смазочного масла. Поэтому в поршневых компрессорах, картеры которых подвергаются низкому давлению на входе (1-3 атм), следует применять высоковязкие минеральные масла типа ISO VG 100 и ISO VG 150. В случае винтовых компрессоров (высокое давление: 10—15 атм) рекомендуется применение смазочных масел на базе сложных эфиров или полигликолей с более низкой растворяющей способностью по отношению к углеводородам, в частности ISO VG 68, 100, 150 и 220.

4.5. Смазка вакуумных насосов
Вакуумные насосы — это компрессоры, впуск которых соединен с камерой, где создается разрежение. Для создания низких вакуумов можно использовать компрессорные масла vdl. Для более высоких вакуумов требуются синтетические масла с низким давлением насыщенных паров (чаще всего — синтетические эфирные масла). При выборе смазочного масла необходимо учитывать экстрагируемую среду.
Если это не воздух, а, например, хладагент, то в таких случаях возможно применение совместимого масла для холодильных машин.

5. Характеристики компрессорных масел

Компрессоры со смазываемыми камерами доставляют особые проблемы безопасности, если воздух или агрессивные газы контактируют со смазочным материалом. Выбор самого подходящего смазочного материала зависит от типа компрессора, диапазона рабочих давлений, температуры на выходе и типа сжимаемого воздуха/газа. Особенно проблематичны поршневые компрессоры, генерирующие самые высокие давления. Турбокомпрессоры, в которых смазывают только подшипники, а камеры высокого давления не нуждаются в смазке, создают меньше всего проблем. Ротационные и винтовые компрессоры с давление ниже 10 атм и с соответствующими температурами на выходе являются примерами усредненного применения компрессорных смазочных материалов. В табл. 1 приведен перечень обычно применяемых компрессорных масел. В общем, поршневые компрессоры нуждаются в высоковязких смазочных маслах (ISO VG 100 или ISO VG 150), с экстремально низким коксовым остатком, не содержащих (или с незначительным содержанием) противозадирных/противоизносных присадок. Винтовые компрессоры нуждаются в маловязких маслах (ISO VG 46 или ISO VG 48) с превосходной окислительной стабильностью и умеренными/высокими противозадирными/противоизносными характеристиками.

Таблица 1. Перечень применяемых компрессорных масел. При выборе необходимо учитывать рекомендации производителей компрессоров по вязкости и качеству
Классификация вязкости	Тип поршневых компрессоров a)	Винтовые компрессоры, смазываемые впрыском масла	Скользящие крыльчатые компрессоры а,б)	Турбокомпрессоры (аксиальные и радиальные) в)
ISO VG 32	ММ	TDL 32
	МГ	TDL32 ЕР
	ПАО	Синтетические масла
ISO VG 46	ММ	TDL 46
	МГ	TDL 46 ЕР
	ПАО	Синтетические масла
	РОЕ
ISO VG 68	ММ	ММ	ММ	TDL 68
(SAE 204-20)	ПАО	МГ	Сложный эфир	TDL 68 ЕР
Сложный эфир	ПАО	МГ	Синтетические масла
РОЕ
ISO VG 100	ММ	ММ
(SAE 30)	ПАО	Сложный эфир
ISO VG 150	ММ
(SAE 40)	ПАО
Сложный эфир
MM — минеральное масло; МГ — масло гидрокрекинга (т. н. масла группы III); РОЕ—биологические разлагаемые сложные эфиры полиолов. • Сложный эфир, сложный эфир полиолов и ПАО: для очень тяжелых условий работы, возможно удлинение сроков службы масла; • НС масла (т. н. масла группы III):для умеренных и тяжелых условий работы; • МО: для нормальных и умеренных условий работы; • Смазочные масла для Roots-компрессоров: HL, CL, CLP; ISO VG 100-150, DIN 51 524, DIN 51 517; • Смазочные масла для вакуумных насосов: ISO VG 68-150; а) Смазка с полной утратой смазочного масла: HD — моносезонные моторные сложные масла HD 20W-20, HD30, HD 40; б) • Для компрессоров, смазываемых впрыском масла на мобильных средствах (напр., ж-д. вагоны, автобусы): всесезонные моторные масла (например, 10W40, 15W40); • Для компрессоров, смазываемых впрыском масла на стационарных средствах: турбинные масла по DIN 51 515 TDL, масла для воздушных компрессоров по DIN 51 506 VCL, VDL; • Для тяжелых условий работы:моносезонные моторные масла HD20W-20, HD30, MIL 2104D; в) Турбинные масла по DIN 51515 TDL или TDL-ЕР с противозадирными присадками.

Таблица2. Классификация масел для воздушных компрессоров по DIN 51 506.
Категория смазочного масла	Для компрессоров на мобильных средствах для тормозов, сигнальных устройств и самосвалов	Для компрессоров резервуаров для хранения и трубопроводных систем
VDL	Вплоть до 220	Вплоть до 220
VC	Вплоть до 220	Вплоть до 160 a)
VCL
VB	Вплоть до 140	Вплоть до 140
VBL
а) Ротационные многокрыльчатые компрессоры, предназначенные для однопроходной смазки, могут эксплуатироваться при температурах вплоть до 180 °С при смазке моторными маслами с присадками или компрессорными маслами с присадками при условии удовлетворения требованиям, предъявляемым к VCL смазочным маслам, описанным в таблице 2.

6. Стандарты и спецификации на компрессорные масла

Читайте также: Компрессор кондиционера nissan terrano

DIN 51 506 описывает спецификацию и требования к смазочным маслам, применяемым для поршневых компрессоров со смазываемыми маслом камерами высокого давления (включая вакуумные насосы). Смазочные материалы для винтовых и смазываемых впрыском масла ротационных крыльчатых и винтовых компрессоров не включены в DIN 51 506. В табл. 2 приведена классификация компрессорных масел по DIN 51 506. В табл. 3 и 4 описаны минимальные требования к компрессорным маслам согласно DIN 51 506.
В соответствии с этим стандартом такие смазочные масла представляют собой чистые минеральные масла или минеральные масла с присадками для повышения окислительной стабильности и стойкости к старению и защите от коррозии. Классификация смазочных масел зависит от ожидаемых температур на выходе из компрессора и общего назначения. Стандарт DIN 51 506 подразделяет смазочные материалы на масла для мобильных и стационарных средств. Принципиальные различия между нижеперечисленными группами: VB/VBL, VC/VCL, а также VDL заключаются в применении ингибиторов окисления и коррозии, присадок, повышающих стойкость к старению, образовании отложений и в качестве базовых масел (фракций). Различия между группой VB/VBL и VC/VCL заключаются в стойкости к старению (образовании коксового остатка после продувания воздухом). Масла группы VDL выдерживают более жесткий тест на старение (образование кокса по Конрадсону после продувания воздухом в присутствии оксида железа). Масла DIN 51 506 VDL обладают самой лучшей термоокислительной стабильностью и образуют меньше всего коксовых остатков. Критерии отбора в DIN 51 506 были приняты в проект ISO/DP 6521 1983 г. В табл. 5 приведены требования к маслам для воздушных поршневых компрессоров. Вместо масел на минеральной базе широкое промышленное применение находят синтетические компрессорные масла на базе гидроочищенных (базовых масел группы III) или ПАО или эфирных масел (долговечных масел).
Критерии выбора масел для винтовых и поршневых компрессоров сильно различаются. В ротационных, крыльчатых и винтовых компрессорах, смазываемых погружением в масляную ванну, впрыскиваемое масло постоянно контактирует с горячей газообразной или воздушной сжимаемой средой, нагретой до 80—100 °С. Сжатая среда и масло хорошо перемешиваются, поэтому необходимо установить на потоке сепараторы и фильтры для отделения масла. Этот факт налагает особые требования на смазочное масло. Этими требованиями являются низкая вспениваемость, превосходная деаэрационная способность и хорошие деэмульгирующие свойства для отделения конденсированной воды. Кроме того, естественно, требование спецификаций в отношении противоизносных свойств (FZG ≥ 10, DIN 51 354), минимального образования отложений, хорошей защиты от коррозии. Большинство производителей ротационных и винтовых компрессоров, смазываемых погружением в масляную ванну, публикуют свои собственные спецификации по смазочным материалам. Проект ISO/DP 6521 для маслосмазываемых винтовых компрессоров существует с 1983 г. В табл.6 описаны требования к маслам для винтовых компрессоров.
При выборе масла для воздушного компрессора необходимо соблюдать критерии отбора, содержащиеся в DIN ISO 5106 и ISO/DP 6521, а также следовать рекомендациям производителей компрессоров. В то же время следует уделять внимание методам обеспечения безопасности, разработанным индустриальными и профессиональными ассоциациями в дополнение к спецификациям производителей компрессоров.ISO 6743-3А(1987) подразделяет воздушные компрессоры, смазываемые маслом, на шесть механических подгрупп, но не указывает никаких физических или химических характеристик, которыми масла для этих компрессоров должны обладать.

Таблица 3. Минимальные требования к компрессорным маслам согласно DIN 51 506 VB и VС — чистые минеральные масла, VB-L и VD-L — содержат присадку L для улучшения сопротивления старению и защите от коррозии
Группа смазочных масел	VB и VB-L									VC и VC-L
Марка вязкости	ISO VG 22	ISO VG 32	ISO VG 46	ISO VG 68	ISO VG 100	ISO VG 150	ISO VG 220	ISO VG 320	ISO VG VG	ISO VG 32	ISO VG 46	ISO VG 68	ISO VG 100	ISO VG 150
Кинематическая вязкость (DIN 51 561/51 562 часть 1), сСт,
при 40 °С, сСт ± 10% .	22	32	46	68	100	150	220	320	460	32	46	68	100	150
при 100 °С.	4,3	5,4	6,6	8,8	11	15	19	23	3	5,4	6,6	8.8	11	15
Температура вспышки (в открытом тигле) DIN ISO 2592	175		195		205	210	225		255	175	195

Температура застывания, °С, макс. (DIN ISO 3016)-9-30-9-3Зола, масс %, макс. (DIN 51 575)VВ и VС — максимум 0,02% оксидной золы; VB-L, VC-L — сульфатная зола, должна быть указана поставщикомВодорастворимые кислоты (DIN 51 558, часть 1)

VВ и VC—максимум 0,15 мг КОН/г; VB-L, VС-L — должна быть указана поставщиком

🎥 Видео