Kompresory – rozdelenie a princípy činnosti

Výber správneho typu kompresora nie je iba otázkou výkonu elektromotora. Pri návrhu je potrebné posudzovať najmä **požadovaný tlak, množstvo stlačeného vzduchu, priebeh spotreby, prevádzkový režim, požadovanú kvalitu vzduchu, energetickú účinnosť, podmienky inštalácie a náklady počas životnosti zariadenia**.

Z hľadiska princípu kompresie sa kompresory rozdeľujú predovšetkým na **objemové kompresory** a **dynamické kompresory**.

---

Základné rozdelenie kompresorov

1. Objemové kompresory

Pri objemových kompresoroch sa plyn uzavrie v pracovnom priestore a následne sa jeho objem zmenšuje. Zmenšením objemu sa zvyšuje tlak plynu.

Medzi najvýznamnejšie patria:

• piestové kompresory,
• skrutkové kompresory,
• špirálové kompresory,
•  ďalšie rotačné objemové kompresory.

 2. Dynamické kompresory

Dynamické kompresory zvyšujú energiu prúdiaceho plynu pomocou rotujúceho obežného kolesa alebo iného aerodynamického prvku. Následne sa kinetická energia prúdu premieňa na tlak.

Do tejto skupiny patria predovšetkým:

- odstredivé (centrifugálne) kompresory,
- axiálne kompresory  pri špecifických vysokoprietokových aplikáciách.

Dynamické kompresory sa často označujú aj ako turbokompresory.

---

 1. Piestové kompresory

Piestový kompresor je objemový kompresor s vratným pohybom piesta vo valci.

Pri nasávacom zdvihu sa zväčšuje objem pracovného priestoru a do valca vstupuje vzduch. Pri kompresnom zdvihu sa objem zmenšuje, tlak vzduchu rastie a po dosiahnutí požadovaného tlakového rozdielu je stlačený vzduch vytlačený do výtlačného potrubia.

Piestové kompresory môžu byť:

* jednostupňové,
* dvojstupňové,
* viacstupňové,
* olejom mazané,
* bezmazné,
* stacionárne,
* mobilné,
* vysokotlakové.

Ich významnou vlastnosťou je možnosť dosahovať vysoké tlaky pri vhodnom objemovom prietoku.

Piestové kompresory sa preto používajú napríklad v dielňach, servisných prevádzkach, priemysle, pri vysokotlakovej kompresii a v špecifických technologických aplikáciách.

Podrobnejšie:
[**Piestové kompresory – princíp činnosti, konštrukcia a použitie**]

---

 2. Skrutkové kompresory

Skrutkový kompresor je rotačný objemový kompresor. Základom kompresného stupňa je dvojica skrutkových rotorov, ktoré sa otáčajú v presne definovanej geometrii.

Pri otáčaní rotorov sa vzduch nasáva do priestoru medzi rotormi. Tento priestor sa postupne zmenšuje, čím dochádza ku kompresii vzduchu.

Hlavnou výhodou skrutkovej technológie je plynulá dodávka stlačeného vzduchu bez výrazných tlakových pulzácií charakteristických pre piestovú kompresiu.

Skrutkové kompresory sú preto veľmi rozšírené v priemyselných prevádzkach s kontinuálnou alebo dlhodobou spotrebou stlačeného vzduchu.

Môžu byť:

* olejom mazané,
* bezolejové/bezmazné,
* s konštantnými otáčkami,
* s reguláciou otáčok pomocou frekvenčného meniča,
* samostatné,
* so vzdušníkom,
* so sušičkou,
* súčasťou kompletnej kompresorovej stanice.

Pri správne navrhnutom systéme môže regulácia otáčok pomáhať prispôsobiť výkon kompresora meniacej sa spotrebe. Neznamená však automaticky, že frekvenčne riadený kompresor bude v každej prevádzke energeticky najvýhodnejším riešením. Rozhodujúci je skutočný profil spotreby.

**Podrobnejšie:**
[**Skrutkové kompresory – princíp činnosti a použitie**]

---

 3. Špirálové kompresory

Špirálový kompresor, označovaný aj ako **scroll kompresor**, patrí medzi objemové kompresory.

Kompresný prvok tvoria dve špirálové telesá. Jedno je pevné a druhé vykonáva orbitálny pohyb. Medzi špirálami vznikajú kompresné komory, ktorých objem sa postupne zmenšuje smerom k stredu.

Vzduch je tak stláčaný postupne bez klasického vratného pohybu piesta.

Špirálová technológia môže byť výhodná najmä tam, kde sú dôležité:

* nízke vibrácie,
* nízka hlučnosť,
* kompaktné rozmery,
* plynulá dodávka vzduchu,
* čistota stlačeného vzduchu.

Bezolejové špirálové kompresory sa používajú napríklad v aplikáciách, kde je dôležitá vysoká čistota vzduchu.

**Podrobnejšie:**
[**Špirálové kompresory – princíp činnosti a použitie**]

---

# 4. Turbokompresory

Turbokompresory patria medzi dynamické kompresory.

Na rozdiel od objemových kompresorov nevytvárajú tlak tým, že postupne zmenšujú objem uzavretej kompresnej komory.

Rotujúce obežné koleso odovzdáva vzduchu kinetickú energiu. V difúzore alebo ďalšej časti kompresného stupňa sa časť tejto energie premieňa na tlak.

Odstredivé kompresory sú vhodné najmä pre aplikácie s veľkým objemovým prietokom.

V porovnaní s piestovými alebo skrutkovými kompresormi majú odlišné požiadavky na prevádzkový rozsah, reguláciu a návrh systému.

Používajú sa predovšetkým vo veľkých priemyselných prevádzkach, kde je požadovaný vysoký a stabilný prietok stlačeného vzduchu.

---

Objemový verzus dynamický kompresor

Základný rozdiel možno zjednodušene znázorniť takto:

| Vlastnosť | Objemový kompresor | Dynamický kompresor |
| ------------------- | ---------------------------------------- | --------------------------------------------- |
| Princíp | Zmenšovanie objemu pracovného priestoru | Zvyšovanie energie prúdiaceho plynu |
| Typické stroje | Piestový, skrutkový, špirálový | Odstredivý, axiálny |
| Charakter kompresie | Objemová | Dynamická |
| Typické použitie | Malé až veľké prietoky podľa technológie | Veľké prietoky |
| Pulzácie | Závisia od konštrukcie | Spravidla plynulý tok |
| Regulácia | Podľa typu kompresora | Špecifická pre danú aerodynamickú konštrukciu |

Toto rozdelenie je základom pre pochopenie technických rozdielov medzi jednotlivými typmi kompresorov.

---

Olejom mazané a bezolejové kompresory

Ďalším dôležitým kritériom nie je princíp kompresie, ale spôsob mazania a konštrukcia kompresného stupňa.

Olejom mazané kompresory

Pri olejom mazaných kompresoroch má olej v kompresnom procese alebo v mechanickej časti viacero funkcií podľa typu technológie.

Môže zabezpečovať:

* mazanie,
* chladenie,
* utesnenie,
* ochranu proti opotrebovaniu.

Pri skrutkových olejom vstrekovaných kompresoroch olej vstupuje priamo do kompresného procesu a následne sa oddeľuje od stlačeného vzduchu pomocou separátora.

---

Bezolejové kompresory

Bezolejová alebo bezmazná konštrukcia je určená pre aplikácie, pri ktorých sú požiadavky na obsah oleja v stlačenom vzduchu mimoriadne prísne.

Použitie môže byť relevantné napríklad pre:

* farmaceutickú výrobu,
* potravinárstvo,
* zdravotníctvo,
* elektronický priemysel,
* laboratórne aplikácie.

Dôležité je však rozlišovať medzi **bezolejovou technológiou kompresora** a požadovanou **triedou kvality celého systému stlačeného vzduchu**. Kvalita vzduchu závisí aj od nasávaného vzduchu, potrubia, filtrov, sušenia a ďalších komponentov.

---

Ako vybrať správny typ kompresora?

Toto je z technického hľadiska najdôležitejšia časť výberu.

Nesprávny postup je:

 „Potrebujeme 30 kW kompresor."

Výkon elektromotora sám o sebe neurčuje, či je konkrétny kompresor vhodný.

Správny návrh by mal vychádzať minimálne z týchto parametrov:

 1. Požadovaný tlak

Napríklad:

* 6 bar,
* 7 bar,
* 8 bar,
* 10 bar,
* 13 bar,
* 15 bar,
* 30 bar,
* 40 bar alebo vyšší tlak pri špeciálnych aplikáciách.

 2. Potrebný objemový prietok

Je potrebné poznať skutočnú spotrebu stlačeného vzduchu, nie iba súčet menovitých výkonov jednotlivých pneumatických zariadení.

3. Priebeh spotreby

Spotreba môže byť:

* stabilná,
* premenlivá,
* prerušovaná,
* špičková,
* sezónna.

Práve priebeh spotreby výrazne ovplyvňuje výber technológie a regulácie.

4. Požadovaná kvalita vzduchu

Treba definovať požiadavky na:

* pevné častice,
* vodu,
* olej.

Podľa aplikácie sa následne navrhuje filtrácia a sušenie.

5. Prevádzkový režim

Iné riešenie môže byť optimálne pre dielňu s niekoľkými hodinami prevádzky denne a iné pre výrobnú linku pracujúcu 24 hodín denne.

6. Energetická náročnosť

Elektrická energia počas životnosti kompresora často predstavuje významnú časť celkových nákladov.

Preto treba hodnotiť nielen obstarávaciu cenu, ale aj:

CAPEX + OPEX + servis + životnosť + odstávky.

---

 Porovnanie najbežnejších technológií

| Typ kompresora | Hlavná charakteristika | Typické použitie |
| -------------- | ------------------------- | ------------------------------------------- |
| **Piestový** | Vratný pohyb piesta | Dielne, prerušovaná prevádzka, vyššie tlaky |
| **Skrutkový** | Rotujúce skrutkové rotory | Priemysel, kontinuálna výroba |
| **Špirálový** | Orbitálny pohyb špirál | Čistý a tichý stlačený vzduch |
| **Odstredivý** | Dynamická kompresia | Veľké prietoky, veľké priemyselné prevádzky |

Tabuľka je orientačná. Konkrétny výber musí vychádzať z požiadaviek danej aplikácie.

---

Kompresor nie je kompletný systém stlačeného vzduchu

Jednou z najčastejších chýb pri návrhu je posudzovať iba samotný kompresor.

V skutočnosti je kompresorová stanica systém, ktorý môže obsahovať:

Kompresor → dochladzovač → odlučovanie kondenzátu → filtre → sušička → vzdušník → rozvod → koncové zariadenie

Podľa aplikácie môžu byť potrebné aj:

* cyklónové odlučovače,
* mikrofiltre,
* adsorpčné sušičky,
* separátory olej – voda,
* meranie prietoku,
* meranie tlaku,
* meranie tlakového rosného bodu,
* systém riadenia viacerých kompresorov,
* rekuperácia tepla.

ATSK má na svojom webe samostatne vedené kompresory, filtráciu, kondenzačné a adsorpčné sušičky, kondenzátové hospodárstvo, vzdušníky, rekuperáciu tepla a meraciu techniku.

---

Kvalita stlačeného vzduchu

Samotná výroba stlačeného vzduchu ešte neznamená, že vzduch je vhodný pre konkrétnu technológiu.

Atmosférický vzduch obsahuje:

* vodnú paru,
* pevné častice,
* aerosóly,
* podľa prostredia aj ďalšie nečistoty.

Pri kompresii sa preto do systému dostávajú látky, ktoré môžu negatívne ovplyvniť pneumatické zariadenia alebo výrobok.

Podľa požiadaviek aplikácie sa používa:

* mechanická filtrácia,
* koalescenčná filtrácia,
* odlučovanie kondenzátu,
* kondenzačné sušenie,
* adsorpčné sušenie,
* ďalšie špecifické metódy úpravy.

Pri návrhu kvality vzduchu je vhodné vychádzať z požiadaviek **ISO 8573-1** a z požiadaviek konkrétnej technológie.

**Podrobnejšie:**
[Norma ISO 8573-1 – triedy kvality stlačeného vzduchu]

---

 Energetická účinnosť kompresorovej stanice

Priemyselný kompresor je energeticky náročné zariadenie. Preto sa pri návrhu nemá sledovať iba menovitý výkon elektromotora.

Dôležitá je predovšetkým energia potrebná na výrobu požadovaného množstva stlačeného vzduchu pri požadovanom tlaku.

Na výslednú spotrebu vplývajú napríklad:

* tlaková úroveň,
* spôsob regulácie,
* priebeh spotreby,
* chod naprázdno,
* tlakové straty,
* stav filtrov,
* netesnosti,
* účinnosť motora,
* účinnosť kompresného stupňa,
* teplota nasávaného vzduchu.

Preto môže byť analýza systému stlačeného vzduchu hodnotnejšia než jednoduchá výmena starého kompresora za nový bez poznania skutočného profilu spotreby.

---

ATSK – technológie stlačeného vzduchu

ATSK s.r.o. pôsobí v oblasti stlačeného vzduchu od roku 1995. Podľa aktuálneho portfólia dodáva piestové, skrutkové, bezolejové, lamelové, špirálové a turbokompresory a riešenia od menších zariadení až po veľkokapacitné kompresorové stanice.

Pri návrhu technológie je možné kombinovať kompresor s príslušnou úpravou stlačeného vzduchu, vzdušníkom, meraním, kondenzátovým hospodárstvom a ďalšími komponentmi.

Cieľom nie je vybrať najväčší alebo najdrahší kompresor, ale technicky správne riešenie pre konkrétnu prevádzku.

---

Ako vám môže pomôcť ATSK?

Výber kompresora začína analýzou potreby stlačeného vzduchu, nie výberom konkrétnej značky.

ATSK môže pri návrhu posúdiť:

* požadovaný pracovný tlak,
* spotrebu stlačeného vzduchu,
* priebeh spotreby počas prevádzky,
* požadovanú kvalitu vzduchu,
* existujúcu kompresorovú technológiu,
* stav úpravy vzduchu,
* tlakové straty,
* možnosti energetických úspor,
* potrebu redundancie,
* možnosti budúceho rozšírenia výroby.

Na základe týchto údajov je možné vybrať vhodný typ kompresora a navrhnúť súvisiace zariadenia tak, aby celý systém pracoval technicky aj ekonomicky efektívne.

ATSK dodáva kompresory značiek ALMiG, ALUP, ORLIK, FirstAir, Schneider, SCR, Atlas Copco, SAUER, Turbokompresory FS-Elliott a ďalších výrobcov a zároveň zabezpečuje zariadenia na úpravu stlačeného vzduchu.

Ak plánujete nový kompresor alebo rekonštrukciu existujúcej kompresorovej stanice, rozhodujúcim údajom nie je iba výkon kompresora v kW. Dôležitejšie je poznať skutočný prietok, tlak a priebeh spotreby.

---

Záver

Kompresory možno podľa princípu činnosti rozdeliť predovšetkým na objemové a dynamické.

Medzi objemové patria najmä:

• piestové kompresory,
• skrutkové kompresory,
• špirálové kompresory.

Medzi dynamické patria predovšetkým:

odstredivé kompresory - turbokompresory,
pri špecifických aplikáciách aj axiálne kompresory.

Každá technológia má inú konštrukciu, pracovný rozsah a vhodné použitie.

Preto neexistuje jeden typ kompresora, ktorý by bol optimálny pre všetky aplikácie.

**Správny výber vzniká až kombináciou požadovaného tlaku, prietoku, priebehu spotreby, kvality vzduchu, prevádzkového režimu a celkových nákladov životného cyklu.**

---