Тема выбора источника сжатого воздуха для стоматологического оборудования является актуальной для специалистов стоматологических поликлиник, так как эффективная работа современного стоматологического оборудования во многом определяется техническими параметрами примененного компрессора. Затраты на компрессор и его установку – немалые, эксплуатационные расходы (электроэнергия и техническое обслуживание) значительны. Поэтому выбор компрессора - дело серьезное.

Приобретать компрессор, как и любую другую вещь, не рекомендуется наобум – разнообразие типов и конструкций таково, что легко ошибиться, переплатив лишнего, или, что еще хуже, выбросив деньги на ветер. А более близкое знакомство с проблемой приобретения компрессора вызывает массу вопросов. Как правильно определить потребность в сжатом воздухе, как на основании полученных данных определить оптимальные характеристики компрессора, может ли компрессор малой производительности, оснащенный большим ресивером, заменить компрессор большей производительности с меньшим ресивером, чем различаются входные и выходные параметры компрессора и как это надо учитывать на практике.

Стоматологический компрессор

Ответом на эти вопросы является грамотный выбор компрессора. Наиболее часто при выборе компрессора спрашивают: как правильно определить потребность в сжатом воздухе. Из чего же нужно исходить, делая выбор? 

Исходить нужно из потребностей. Поэтому перед тем, как покупать компрессор, нужно по возможности более точно подсчитать количество потребителей сжатого воздуха в своей клинике, определить их рабочие параметры (давление и расход воздуха) и предполагаемый режим работы. Рабочие параметры стоматологического оборудования указываются в его паспорте. Однако, если это оборудование зарубежное, получить полные и достоверные данные весьма трудно. 

Для приблизительных расчетов стоматологического компрессора предлагаем ориентировочные величины рабочих параметров зарубежных инструментов. Расход воздуха пневмомикромотора 55-65 л/мин, турбины 35-45 л/мин, слюноотсоса 15-28 л/мин, пылесоса 40 л/мин, пистолета вода-воздух 12-19 л/мин. Требуемое рабочее давление микромотора 2,2-5,6 бар, слюноотсоса 2,1-2,4 бар, пылесоса 2,4-5,6 бар, пистолета вода-воздух 1,9-2,4 бар. Давление выражено в барах, иногда встречаются и другие единицы для измерения давления (Мпа, кг/см2, PSI), Соотношения между ними следующие: 1 бар = 0,1 Мпа = 1,02 кг/см2 = 14,5 PSI

Для определения потребности в сжатом воздухе проводят расчеты по формуле:

Vp = m х q х Kисп

Где Vр - расчетный максимальный расход воздуха; m – число одинаковых потребителей воздуха в группе; q – расход воздуха каждым потребителем группы; Kисп - коэффициент использования, который равен отношению времени фактической работы оборудования за рабочий день к продолжительности последнего.

При определении требуемого расхода воздуха необходимо учесть и коэффициент одновременности работы всех потребителей сжатого воздуха (К0), который показывает, какая часть присоединенного к воздушной сети оборудования работает одновременно. В табл.1 приведены средние значения коэффициента одновременности (К0) Средние значения коэффициента одновременности Число потребителей 1 2-3 4-6 7-8 10 12 15-20 30-50 Коэффициент одно-временности К0 1 0,9 0,8 0,76 0,7 0,67 0,6 0,5 Учет этого коэффициента осуществляется умножением его на полученное расчетное значение максимального расхода воздуха по всем потребителям. При выборе компрессора, прежде всего надо определиться с его техническими характеристиками, далее надо выбрать класс компрессора и его конструктивное исполнение (принцип действия). 

Правильный выбор компрессора подразумевает удачное соотношение следующих параметров: максимальное рабочее давление, объемная производительность и объем ресивера. Если ошибиться с любым из этих параметров, компрессор выйдет из строя раньше установленного для него срока или будет использоваться неэффективно. Стоматологические компрессоры делятся на следующие классы: полупрофессиональные и профессиональные. Класс определяет в первую очередь ресурс работы и допустимый режим работы компрессора.

По принципу действия все компрессоры, которые используются в стоматологии можно разделить на следующие группы:

  • поршневые;
  • мембранные;
  • центробежные;
  • винтовые.

Принцип действия компрессора определяет его стоимость, массу, трудоемкость обслуживания, КПД, и срок службы. Компрессоры поршневого типа надежны, отличаются стабильными параметрами работы и удовлетворительным качеством поставляемого воздуха, они наиболее часто применяются для обеспечения воздухом небольшого количества стоматологических установок вследствие стабильности параметров, достаточной надежности.

Компрессоры мембранного типа поставляют воздух более высокого качества, но обладают несколько более низкими характеристиками по создаваемому давлению и расходу воздуха. Они применяются для обеспечения воздухом некоторых портативных установок и встраиваются непосредственно в их конструкцию.

Компрессоры винтового типа обладают способностью создавать высокое давление при большом расходе воздуха. Наиболее широко они применяются для централизованного обеспечения воздухом стоматологических клиник с большим количеством установок.

Центробежные насосы наиболее широко применяются в системах вакуумного отсоса и пылесосах К дополнительным вопросам, которые следует решать при выборе компрессора, относятся: стоимость затрат, выбор фирмы изготовителя, сервис и выбор фирмы поставщика. Рассмотрим эти, и некоторые другие вопросы в последовательном порядке.

Компрессор: масляный или безмасляный?

Существует два типа компрессоров:

  1. Масляные - компрессоры характеризуются меньшим шумом при работе, более надежны в эксплуатации, однако в поставляемом воздухе имеется некоторое количество масла.
  2. Безмасляные - из-за отсутствия жидкой смазки на рабочих элементах характеризуются большим шумом и более быстрым износом некоторых деталей конструкции. Часто под видом источника безмасляного воздуха предлагаются компрессоры с впрыском масла в камеру сжатия, оборудованные системой фильтров и дающие на выходе “технически безмасляный воздух”. Такое название вводит в заблуждение многих потребителей и приводит к искажению понятия “безмасляный воздух”. Данный подход является принципиально ошибочным, т.к. система фильтров, установленная после маслосмазываемого компрессора, принципиально не может гарантировать получение чистого воздуха, свободного от масла. 

Производители фильтров утверждают, что масляные пары могут быть легко удалены при помощи угольных фильтров, которые очистят воздух от масла до содержания не более 0, 003 мг/м3. При этом практически никто не указывает на тот факт, что время нормальной работы сменного картриджа резко снижается при повышении температуры сжатого воздуха. Нельзя исключать и «человеческий фактор»: что будет с качеством воздуха в случае, если фильтр не будет вовремя заменен или будет неправильно установлен вследствие ошибки оператора? Единственный разумный выход в таких случаях – не добавлять масло в воздух в процессе сжатия, то есть использовать безмасляный компрессор.

Безмасляный стоматологический компрессор

Одним из основных факторов, оказывающих влияние на принятие решения о приобретении маслозаполненных компрессоров, является их относительно низкая начальная стоимость. Однако стоит взглянуть на вопрос стоимости оборудования несколько шире. Добиваясь высокого качества воздуха, на воздушных магистралях устанавливаются всевозможные устройства очистки (сепараторы, фильтры и т.п.). Любой дополнительный элемент в воздушной сети создает дополнительное сопротивление, что требует поддержания повышенного рабочего давления, а поддержание дополнительно 1 бара давления приводит к увеличению затрат на электроэнергию на 7%.

Специалистам известно, что основную часть расходов на использование компрессора за весь срок его службы составляют именно затраты на электроэнергию (порядка 70%). В процессе сжатия воздух, а значит и масло, смешанное с ним, нагревается до температуры более 120°С и постепенно «деградирует», теряя свои свойства. Со временем на внутренних поверхностях трубопроводов откладываются нерастворимые осадки из продуктов разложения масла.

Наконец зададим себе простой вопрос: для чего с одной стороны добавлять масло в процесс, а затем самыми современными средствами изымать это самое масло из процесса? Почему бы просто не установить безмасляный компрессор?

Рабочее давление и объемная производительность

Рабочее давление компрессора - это давление воздуха на выходе из компрессора. Для того чтобы не покупать неоправданно дорогой компрессор, в рассуждениях можно идти от обратного, т.е. от характеристик оборудования. Итак, выбор компрессора определяется в первую очередь, рабочим давлением оборудования, которое подключается к компрессору, а также его расходом воздуха.

Таким образом, если рабочее давление, например, слюноотсоса стоматологической установки GRANUM TS6830 составляет 5,5бар. то максимальное давление компрессора не должно быть меньше, чем 7,5 бар. Это вызвано тем, что система автоматического регулирования давления всех компрессоров настроена таким образом, чтобы обеспечить поддержание давления в ресивере с отрицательным допуском (– 2 бар) от максимального значения. Это означает, например, что в процессе работы компрессора с максимальным давлением 8 бар, давление на выходе может изменяться в диапазоне 6…8 бар. Полученное максимальное давление необходимо немного скорректировать в сторону увеличения на потери в трубопроводах, арматуре и фильтрах.

Из сказанного следует, что в качестве источника сжатого воздуха для стоматологических клиник преимущественно следует использовать компрессор с максимальным давлением 8 бар. С выбором компрессора по расходу воздуха вопрос несколько сложнее. Это ясно, что для обеспечения необходимого расхода воздуха компрессор должен иметь требуемую производительность.

Производительность - это важнейшая характеристика любого компрессора. Как правило, производительность указывают в литрах в минуту (л/мин). Значение этого параметра необходимо подбирать по усредненному значению потребности в сжатом воздухе. Здесь полезно знать следующее. Масса воздуха, перекачиваемая компрессором в единицу времени есть величина постоянная.

Однако производительность принято определять не в массовых, а в объемных единицах. Дело в том, что воздух сжимаем. Это означает, что одна и та же масса воздуха может занимать разный объем в зависимости от давления. Причем, как это следует из известных газовых законов, эти два параметра (давление и объем) находятся в обратной зависимости. Применительно к компрессору это будет означать, что с ростом давления в ресивере (на выходе компрессора) его объемная производительность уменьшается. Но если объемная производительность компрессора есть величина переменная, зависящая от его выходного давления, то какая же цифра указывается в технических характеристиках?

Как установлено государственным стандартом, производительность компрессора это объем воздуха, выходящий из него, пересчитанный на физические условия всасывания. Обычно физические условия всасывания на входе в компрессор соответствуют нормальной температуре 200С и давлению в 1 бар. Объемная производительность поршневого компрессора на выходе приведенная к физическим условиям на входе определяется по формуле:

V = Qc x (Pc / Pвс) х (Твс / Тс)

Где V - объемная производительность компрессора на выходе приведенная к физическим условиям на входе в л/мин.; Qc – объем воздуха замеренный на выходе из компрессора в л/мин; Рвс и Рв – давление воздуха соответственно на входе в компрессор и на его выходе в барах; Твс и ТС - температура воздуха соответственно на входе в компрессор и на его выходе пересчитанная в град. Кельвина.

Кстати, на нормальные условия пересчитывают и параметры потребителей сжатого воздуха, чтобы привести их к общему знаменателю с характеристиками компрессора. Поэтому если в паспортных данных на стоматологическую установку указан номинальный расход сжатого воздуха 100 л/мин, то это означает, что при рабочем давлении стоматологическая установка за минуту потребляет такое количество воздуха, которое при нормальных условиях заняло бы объем равный 100 литров.

Производительность компрессора определяют по выходу или входу. В первом случае это реальные цифры, определенные экспериментально, во втором это расчетная величина, которая всегда завышена (например, для поршневого компрессора это рабочий объем цилиндров, умноженный на частоту циклов сжатия). Отечественный ГОСТ на поршневые компрессора предполагает указание в технических характеристиках данных по выходу, зарубежные же стандарты позволяют приводить цифры по входу.

Поскольку эти две величины могут сильно различаться, рекомендуем всегда интересоваться при покупке компрессора, что именно имеется в виду. Чтобы пересчитать производительность по входу в реальную производительность, ее умножают на коэффициент производительности (Кпр), который всегда меньше единицы и обычно составляет Кпр=(0,5…0,8). Узнать значение этого коэффициентам при покупке компрессора также необходимо.

Ресивер

Чтобы понять назначение и роль ресивера, придется рассмотреть принцип действия поршневого стоматологического компрессора. В этом компрессоре электродвигатель вращает напрямую коленчатый вал, а тот, в свою очередь, через шатуны передает движение поршням в одном или нескольких цилиндрах. Качающий узел в сборе принято называть компрессорной головкой, сжатый воздух из которой подается в ресивер.

При сжатии воздуха выделяется тепло, и температура воздуха на выходе компрессора может превышать 1400С, что приводит к нагреву деталей компрессора. Если это тепло не отводить то это приведет к уменьшению зазоров в узлах трения, и как следствие, к их преждевременному износу или, в худшем случае, заклиниванию и немедленному выходу компрессора из строя. Это учитывается при проектировании компрессора.

Для отвода тепла применяют принудительный обдув компрессорной головки. Для этого используют вентилятор электродвигателя. Чтобы повысить эффективность охлаждения, корпус головки изготавливают из материалов с высокой теплопроводностью, а ее наружную поверхность выполняют с ребрами для увеличения поверхности охлаждения. Эти меры просты и дешевы, но недостаточны для того, чтобы обеспечить непрерывную работу поршневого компрессора. Поэтому поршневой компрессор изначально рассчитывается на эксплуатацию с обязательным наличием перерывов, необходимых для обеспечения требуемых режимов охлаждения компрессорной головки.

Количественно режим эксплуатации оценивается коэффициентом внутрисменного использования (Кви), показывающим какую часть времени компрессор способен работать непрерывно без перегрева. В зависимости от конструкции компрессора этот коэффициент колеблется в широких пределах, но всегда меньше единицы. В технике определяют три вида режимов компрессора: кратковременный (Кви=0,15), непродолжительный (Кви=0,5) и продолжительный (К ви=0,75).

Чтобы обеспечить требуемый режим эксплуатации компрессора, нужно соблюсти правильный баланс между объемной производительностью компрессора и средним потреблением воздуха. Эти параметры связаны между собой через коэффициент, зависящий от класса компрессора, который всегда больше единицы. Это означает, что подача компрессора (подача компрессора - отношение объема подаваемого воздуха ко времени) должна быть всегда больше, чем среднее потребление воздуха.

Производя сжатого воздуха больше, чем расходуется, компрессор сам создает себе задел, позволяющий ему время от времени прекращать работу. Но, если подача компрессора превышает потребление воздуха, то где хранится запасенный впрок сжатый воздух? Функцию хранения запасенного сжатого воздуха выполняет ресивер. В этом заключается наиважнейшая роль ресивера наряду со сглаживанием пульсаций давления, демпфированием пиковых нагрузок, охлаждением сжатого воздуха и отделением конденсата. Отсюда следует и понимание того, каким должен быть объем ресивера.

Может сложиться мнение, что чем больше емкость ресивера, тем лучше для компрессора. Это мнение ошибочно. Дело в том, что для наполнения ресивера до максимального давления, когда автоматика отключит компрессор, требуется определенное время и немалое. При необоснованном увеличении объема ресивера, компрессор для его наполнения будет работать непрерывно и при этом может выйти из допустимого режима работы.

Объем ресивера связан как с производительностью компрессора, так и с характером потребления воздуха. В среднем объем ресивера считается выбранным правильно, если компрессор способен его наполнить за 3-4 минуты. Для практической оценки требуемой емкости ресивера также можно исходить из правила, что в большинстве случаев оптимальным является объем ресивера в 1 л на каждые 2-4 л/мин производительности компрессора. Таким образом, объем ресивера должен быть таким, чтобы при эксплуатации данный компрессор работал в режиме внутрисменного использования, на который он рассчитан. Иное приведет к тому, что или компрессор будет работать неэффективно, или сократится его ресурс работы и компрессор преждевременно выйдет из строя.

Выше указывалось, что не существует поршневых компрессоров, у которых Кви= 1. Поэтому, если вы замечаете, что ваш компрессор на протяжении длительного времени работает без перерывов - это верный признак того, что он подобран неправильно и вскоре выйдет из строя. Дело в том, что часто будущие неприятности закладываются еще на этапе выбора и приобретения компрессора, Поэтому так важен выбор оборудования с такими параметрами, которые обеспечат его работу в нужном режиме.

Кстати, если компрессор начал работать без перерывов, а до этого работал нормально, то это верный признак того, что детали компрессора превысили допустимый предел износа. Эксплуатацию такого компрессора надо немедленно прекратить и приступить к его ремонту.

При покупке компрессора следует обратить внимание еще на один важный вопрос, связанный с ресивером. Дело в том, что в стоматологических компрессорах ресивер изнутри покрывают многослойной эмалью, что уменьшает вероятность размножения микроорганизмов и исключает коррозию на его внутренней поверхности. Поэтому обязательно спрашивайте при покупке компрессора, имеет ли ресивер внутреннее покрытие.

Итак, правильно определив рабочее давление и объемную производительность необходимого вам компрессора, а также технические параметры его ресивера, можно понять, какими техническими характеристиками должен обладать стоматологический компрессор. Однако приобретать нужно конкретную технику, а не технические характеристики.

Итак, следующим решающим фактором при выборе компрессора, после того как Вы определились с его основными техническими характеристиками (рабочее давление, производительность и объем ресивера), является долговечность компрессора, т.е. ресурс его работы. Именно этот параметр в настоящее время оказывает значительное влияние при выборе в пользу того или иного бренда представленных на рынке компрессоров, поскольку выбор компрессора с большим ресурсом работы позволяет минимизировать эксплуатационные затраты.

К сожалению, рынок стоматологических компрессоров на сегодняшний день существует в режиме «информационного голодания». Очень часто покупатель не имеет возможности объективно сравнить «плюсы» и «минусы» каждого бренда. Тем более, что официальные каталоги не всегда содержат достоверную информацию. Так от чего же зависит ресурс компрессора, а значит и его цена?