Редуктор давления воздуха для компрессора: какой типоразмер AR взять по расходу и почему он обмерзает

Чем «редуктор» отличается от регулятора давления воздуха?

В поиске эти слова означают одно и то же: устройство, которое снижает давление в сети до заданного значения и держит его при изменении расхода. «Редуктор» чаще пишут про газовые баллоны, а в пневматике принят термин «регулятор давления». Здесь речь только о сжатом воздухе: кислородные и газовые редукторы другие по конструкции и материалам, и воздушный регулятор для них не подходит.

Товары из статьи

WAALPC ARот 500 ₽Поставка 3–5 недель · AR2000-01

В корзину

Введите код вашего изделияНайти

Компрессор даёт давление в рабочем диапазоне своего реле, а потребителю нужно меньше и стабильнее. Цилиндрам обычно хватает 0,4–0,6 МПа, пневмоинструмент требует своё. Регулятор стоит между магистралью и потребителем и не даёт давлению в магистрали «гулять» вместе с работой компрессора. Подробный разбор рядов регуляторов и кодов мы дали в статьях про выбор и настройку регулятора давления сжатого воздуха и про расшифровку кодов SMC AR. Здесь мы отвечаем на другой вопрос: какой типоразмер взять по расходу и что делать, если регулятор покрывается льдом.

Какие типоразмеры AR есть и какой расход они дают?

Серия WAALPC AR — регулятор сбросного типа без встроенного фильтра, корпус из алюминиевого сплава. Каталожный расход приведён при давлении питания 0,7 МПа; среда и окружающая температура 5…60 °C; наибольшее рабочее давление 1,0 МПа.

Два вывода из таблицы. Первый: расход определяет типоразмер корпуса (1000…5000), а не резьба. AR2000-01 и AR2000-02 дают одинаковые 550 л/мин. Второй: между AR2000 и AR3000 скачок в 4,5 раза, промежуточного размера нет, поэтому при расходе чуть выше 550 л/мин сразу переходят на AR3000. Типоразмер AR5000 указан по каталогу завода; в нашем реестре исполнений AR5000 сейчас нет, уточняйте у инженера.

Как подобрать типоразмер по расходу: расчёт на реальном артикуле

Возьмём участок на компрессорной сети: два цилиндра DNC-63-200-P (Ø63 мм, ход 200 мм, цена 8 250 ₽), оба двустороннего действия. Допущения примера, не измерения: давление 0,6 МПа, шток Ø20 мм (для Ø63 по стандарту ISO 15552), по 30 циклов в минуту у каждого, ход вперёд за 0,5 с, цилиндры могут двигаться одновременно.

1. Объём цилиндра. Площадь поршня π·63²/4 = 3 117 мм²; площадь со стороны штока 3 117 − π·20²/4 = 2 803 мм². Объём полости при ходе 200 мм: 0,623 л (поршневая) и 0,561 л (штоковая).
2. Приведение к атмосферному воздуху. Коэффициент (6 + 1,013)/1,013 = 6,92. Один цикл (вперёд и назад): (0,623 + 0,561) × 6,92 = 8,2 нл.
3. Средний расход. 8,2 нл × 30 циклов/мин = 246 нл/мин на один цилиндр; два цилиндра — около 490 нл/мин.
4. Пиковый расход. Ход вперёд: 0,623 л × 6,92 = 4,3 нл за 0,5 с, то есть около 520 нл/мин на один цилиндр в момент движения и около 1 040 нл/мин на два сразу.
5. Сравнение. AR2000: 550 л/мин, хватает на средний расход (490, запас всего 12 %), но пик 1 040 вдвое выше каталожного. AR3000: 2 500, пик занимает около 42 %. Берём AR3000-03 с портом G3/8, цена 1 370 ₽.

Каталожный расход — это номинал при питании 0,7 МПа, а не расход при любом перепаде давления на регуляторе, поэтому пик сравнивают с ним с запасом. Запас порядка 1,3 — наше инженерное допущение, а не норма: так выбирают, когда нагрузка по циклу неравномерна. Обычный практический приём — поставить после регулятора небольшой ресивер: он сглаживает пики, и тогда типоразмер можно выбирать ближе к среднему расходу. Если у потребителей есть пневмоинструмент или обдув, добавьте их расход по паспорту; общий расход сети удобно считать в калькуляторе расхода воздуха пневмосистемы, а скорость и время хода цилиндра — в калькуляторе скорости цилиндра.

Как правильно настроить давление и не ошибиться со входом?

Регулятор понижает давление, поэтому давление на выходе не может быть выше входного. У AR предел регулировки 0,05–0,85 МПа, а входное при этом не должно превышать 1,0 МПа. На практике уставку выбирают ниже давления в магистрали с запасом на просадку, иначе при работе компрессора на нижнем пороге реле выходное давление начнёт «плыть» вместе со входным.

Порядок настройки по карточке AR:

1. Потяните рукоятку вверх до щелчка: фиксатор отпущен.
2. Вращайте рукоятку и смотрите на манометр; выходное давление выставляйте по его показаниям, а не по шкале на рукоятке.
3. Нажмите рукоятку вниз: фиксатор защищает уставку от вибрации.

AR — сбросной регулятор: если уменьшить уставку, избыточное давление за регулятором стравливается в атмосферу через отверстие под колпачком, и давление «в тупик» выставляется без продувки. Манометр на выходе нужен всегда, иначе настроить регулятор можно только на ощупь: подойдёт пневматический манометр серии W. Резьбу порта под манометр смотрите по карточке конкретного исполнения: для AR3000 и AR4000 в каталоге она не указана однозначно.

Давление за регулятором остаётся и после остановки линии: сбросной тип стравливает только излишек при снижении уставки. Для безопасного обслуживания за регулятором ставят клапан сброса остаточного давления HVHS, например HVHS3000-03 (типоразмер 3000, присоединение 03; резьбу уточняйте по исполнению), цена 2 590 ₽. Рабочее давление HVHS по карточке 0,14–0,7 МПа, поэтому уставку за регулятором держите в этих пределах (в примере 0,6 МПа). Он снимает давление с участка за регулятором, а отсекающий кран на вводе остаётся отдельной точкой изоляции.

Выход регулятора соединяют с трубкой прямыми цанговыми фитингами с наружной цилиндрической резьбой G, например PC-G (PC-G-12-03G под трубку Ø12 и порт G3/8, цена 220 ₽): порт регулятора у нас внутренний G, так что резьба совпадает по типу. Скорость каждого цилиндра после регулятора настраивают дросселем AS с обратным клапаном, например AS3201F-03-12A (по коду: резьба 3/8 под порт цилиндра Ø63 и трубка Ø12), 350 ₽.

Почему регулятор обмерзает?

Воздух, проходя через седло регулятора, расширяется и охлаждается: это эффект Джоуля–Томсона. Чем больше перепад давления, тем сильнее охлаждение, а на большом расходе корпус не успевает подогревать воздух. Влажность воздуха сама по себе обмерзание не создаёт: она лишь замерзает, когда воздух охладился ниже температуры замерзания воды. Поэтому лёд появляется чаще в сыром воздухе, при большом перепаде давления, на предельном расходе и в холодном помещении.

Что делать:

• Убрать влагу до регулятора. Ставьте перед регулятором фильтр: он отделяет конденсат и частицы. Для сети часто берут фильтр-регулятор AFR2000-02, цена 840 ₽: фильтрация 25 мкм и регулирование в одном корпусе. Если воздух из компрессора идёт сырой, нужен осушитель на ресивере или магистрали: фильтр не удаляет водяной пар.
• Не работать на пределе расхода. Вблизи номинала охлаждение заметнее; запас по расходу, как в примере выше (пик 42 % от номинала AR3000), снижает риск обмерзания (инженерное соображение, не цифра каталога).
• Не снижать давление «одним махом» без нужды. Чем меньше перепад между входом и уставкой, тем слабее охлаждение.
• Следить за температурой среды. Каталожный диапазон AR — 5…60 °C для воздуха и окружающей среды; ниже 5 °C регулятор вне допусков, и лёд на нём ожидаем.

Это инженерные соображения, а не числа из каталога: готовой границы «выше такого-то расхода будет лёд» в каталоге нет, и подбирать её придётся по месту.

Типичные ошибки

• Подбор по резьбе. Одинаковые порты не значат одинаковый расход: AR2000-02 и AR3000-02 оба G1/4, но дают 550 и 2 500 л/мин.
• Расчёт только по среднему расходу. Пиковая нагрузка при одновременных ходах цилиндров в два раза выше среднего (в нашем примере).
• Установка регулятора без манометра. Давление нельзя настроить по ощущению рукоятки.
• Попытка поставить воздушный регулятор на кислород или горючий газ. Для таких сред нужны специальные редукторы.
• Настройка выше предела. Регулировка AR — до 0,85 МПа, наибольшее рабочее давление 1,0 МПа.

Вопросы и ответы

Редуктор давления воздуха и регулятор — это одно и то же?

Для сжатого воздуха да: «редуктор» в быту называют регулятор давления. Для газовых баллонов редукторы другие.

Какой регулятор нужен для компрессора?

Такой, номинальный расход которого выше пикового расхода потребителей с запасом. В нашем примере с двумя цилиндрами Ø63 при пике около 1 040 нл/мин подходит AR3000-03 (2 500 л/мин при входе 0,7 МПа).

До какого давления можно настроить AR?

До 0,85 МПа; наибольшее рабочее давление 1,0 МПа.

Почему регулятор покрывается льдом?

Воздух охлаждается при дросселировании (эффект Джоуля–Томсона), и влага из него замерзает. От самой влажности лёд не возникает.

Обязателен ли манометр?

Да: уставку выставляют по манометру, а не по шкале на рукоятке.

Почему после регулятора остаётся давление?

Сбросной регулятор стравливает только излишек при уменьшении уставки. Для снятия давления с участка при обслуживании ставят клапан сброса остаточного давления, например HVHS.