Sprężanie jednostopniowe zatrzymuje się właśnie na temperaturze

Przy sprężaniu gazu rośnie nie tylko ciśnienie, ale i temperatura. Im większy stosunek ciśnienia na wylocie do ciśnienia na wlocie, tym wyższa temperatura na końcu procesu. To ona, a nie wytrzymałość samego korpusu, wyznacza granicę dla pojedynczego stopnia.

Przekroczenie tej granicy oznacza rozkład oleju smarującego, przyspieszone zużycie zaworów i pierścieni oraz ryzyko uszkodzenia maszyny. Dlatego drogę do wysokiego ciśnienia dzieli się na etapy.

Co daje podział na stopnie

Między kolejnymi stopniami gaz przechodzi przez chłodnicę, gdzie oddaje ciepło. Do następnego stopnia wchodzi więc schłodzony, a temperatura na jego wylocie znów mieści się w bezpiecznym zakresie.

Chłodzenie międzystopniowe ma jeszcze jeden skutek, często pomijany. Sprężanie gazu chłodniejszego wymaga mniejszej pracy niż sprężanie gorącego przy tym samym stosunku ciśnień. Podział na stopnie z chłodzeniem obniża więc zapotrzebowanie na energię w stosunku do sprężania w jednym kroku, o ile taki krok byłby w ogóle wykonalny.

Przy każdym schłodzeniu część pary wodnej wykrapla się i można ją odebrać w separatorze. Dzięki temu gaz wchodzący do ostatniego stopnia jest już wyraźnie osuszony, a woda nie trafia razem z nim do zbiornika ani do instalacji. Przy sprężaniu wysokociśnieniowym ma to znaczenie praktyczne, bo skroplona woda pod dużym ciśnieniem przyspiesza korozję elementów układu.

Ile stopni i co z nich wynika dla eksploatacji

Liczba stopni rośnie razem z docelowym ciśnieniem. Maszyny pracujące w zakresie kilkudziesięciu barów mają ich zwykle dwa lub trzy, a konstrukcje na najwyższe ciśnienia cztery i więcej. Dla użytkownika oznacza to kilka konkretnych spraw.

1. Więcej zaworów i pierścieni do kontroli przy przeglądach.
2. Chłodnice międzystopniowe wymagające drożności po stronie chłodzenia.
3. Separatory i spusty na każdym stopniu, których niedrożność przenosi wodę dalej.
4. Kontrola temperatury i ciśnienia międzystopniowego jako wskaźnik stanu poszczególnych zaworów.

Ciśnienie międzystopniowe jako wskaźnik stanu maszyny

W maszynie wielostopniowej ciśnienie po każdym stopniu ustala się samoczynnie, wynika z przepustowości kolejnych cylindrów i zaworów. Dlatego odchylenie od wartości typowej dla danego urządzenia jest sygnałem, że coś przestało pracować poprawnie.

Ciśnienie międzystopniowe wyższe od zwykłego wskazuje zwykle na ograniczenie przepływu dalej w układzie, na przykład na zanieczyszczoną chłodnicę albo niedomykający się zawór kolejnego stopnia. Wartość niższa od typowej sugeruje nieszczelność na stopniu poprzedzającym. Regularny odczyt tych wartości i zapisanie ich przy odbiorze maszyny daje punkt odniesienia na kolejne lata.

Podobnie działa temperatura na wylocie każdego stopnia. Jej wzrost przy tych samych warunkach pracy wyprzedza zwykle widoczne objawy zużycia i pozwala zaplanować przegląd, zanim dojdzie do zatrzymania maszyny.

Na co patrzeć w danych maszyny

Przy porównywaniu ofert łatwo zatrzymać się na ciśnieniu maksymalnym, bo jest najbardziej widoczne. Praktyczniejsze są parametry punktu pracy: wydajność przy ciśnieniu wymaganym przez proces, sposób chłodzenia i rodzaj sprężanego medium. Kompletne zestawienie tych danych porządkuje dobór sprężarki wysokociśnieniowej i pozwala porównać maszyny, które w katalogu wyglądają podobnie, a różnią się układem stopni oraz zakresem osprzętu.