Схема работы винтового компрессора – устройство, принцип действия и работы

устройство, схема, преимущества, особенности эксплуатации. Как выбрать винтовой компрессор

• Главная
/
• Статьи
/
• Винтовой компрессор: устройство, принцип работы, разновидности, преимущества, особенности эксплуатации

Винтовым называется компрессор, понижение давления в котором достигается за счет вращения двух винтов (роторов). По конструкции такие устройства принадлежат к ротационному компрессорному оборудованию. Впервые винтовая модель была запатентована в 1934 г. На сегодня агрегаты данного типа являются наиболее распространенными в своем сегменте. Этому способствует их относительно небольшая масса и компактные габариты, надежность, способность функционировать в автономном режиме, экономичность в плане потребления электроэнергии и затрат на обслуживание. Невысокий уровень вибрации позволяет монтировать такие системы без обустройства специального фундамента, как в случае с поршневыми аналогами. В ряде направлений (судовые рефрижераторы, мобильные компрессорные станции и т. п.) роторные модели практически полностью вытеснили компрессоры других разновидностей. Такие устройства могут подавать воздух, сжатый до 15 атм., и обладать производительностью 1–100 м3/мин.

Преимущества винтовых компрессоров

По сравнению с центробежными и поршневыми моделями, устройства описываемого типа имеют следующие базовые преимущества.

1. Крайне низкий (порядка 2–3 мг/м³) расход масла, что в разы меньше, чем у крупных поршневых моделей с лубрикаторной смазкой. Следовательно, воздух, подаваемый посредством винтовых агрегатов, будет намного качественнее и чище. Его можно применять для питания новейшего пневматического оборудования без установки фильтров дополнительной очистки.
2. Пониженный уровень вибрации и шума (у некоторых моделей – соразмерный с шумностью бытовой техники). С учетом небольшого веса и габаритов это позволяет устанавливать описываемые устройства без специального фундамента непосредственно на производствах, где потребляется сжатый воздух, а также оснащать ими разноплановые мобильные комплексы.
3. Наличие воздушного охлаждения. Во-первых, это устраняет необходимость устанавливать системы оборотного водоснабжения. Во-вторых, появляется возможность вторично использовать тепло, которое выделяется в результате функционирования компрессора, к примеру, для обогрева помещений.
4. Надежность работы, безопасность и простота эксплуатации, способность длительное время функционировать без обслуживания. Это становится возможным благодаря наличию автоматических систем, посредством которых осуществляется управление и контроль над работой агрегата.

Устройство винтового компрессора

Стандартная модель состоит из следующих элементов.

1. Фильтр, необходимый для очищения воздуха, поступающего в агрегат. Обычно состоит из первичного фильтра, монтируемого непосредственно на корпус в месте забора воздушных масс из атмосферы, и вторичного, который устанавливается перед клапаном 2.
2. Всасывающий клапан. Позволяет предотвратить выброс масла и сжатого воздуха из компрессора в момент остановки последнего. Работает на пневматическом управлении. По конструкции представляет собой обычный подпружиненный клапан. Некоторые устройства оснащены аналогами пропорционального типа.
3. Винтовой блок. Представляет собой основную рабочую часть агрегата. Состоит из двух винтов (роторов), изготовленных посредством высокоточной механической обработки и помещенных в корпус. Самый дорогой элемент устройства. Роторная пара оснащена датчиком термозащиты, вмонтированным возле патрубка 18. Данный контроллер выключает мотор, если температура на выходе роторов превысит отметку в 105 °С.
4. Ременной привод (высокомощные модели оснащены прямой муфтовой передачей или редукторами). Задает скорость, с которой вращаются винты. Представляет собой 2 шкива, один из которых установлен на роторной паре, другой – на двигателе. Чем больше скорость, тем выше производительность компрессора, однако максимальное давление (рабочее) при этом снижается.
5. Шкивы, размер которых задает скорость оборотов винтовой пары 4.
6. Двигатель. Вращает роторы 4 посредством ременной передачи (в более новых моделях – муфты или редуктора). Оснащен датчиком термозащиты, который отключает мотор от сети при достижении максимально допустимых значений потребляемого электротока. Вместе с датчиком, описанным в пункте 3, обеспечивает безопасность функционирования устройства и защищает его от возникновения аварийных ситуаций.
7. Масляный фильтр. Он очищает масло перед его возвратом в роторы.
8. Маслоотделитель первичной очистки. Здесь воздух освобождается от масла под действием центробежной силы (поток закручивается, вследствие чего и отделяются частицы).
9. Маслоотделительный фильтр. Обеспечивает второй этап очистки. Такой комплексный подход позволяет минимизировать остаточные масляные пары на выходе до 1,3 мг/м3, что является недостижимым значением для поршневых агрегатов.
10. Предохранительный клапан. Необходим для обеспечения безопасности. Клапан срабатывает, если давление в маслоотделителе 8 превысит допустимый лимит.
11. Термостат, обеспечивающий нужный температурный режим. Пропускает масляный состав, не разогретый до 72 °С, мимо охлаждающего радиатора 9. Это позволяет ускорить достижение оптимальной температуры.
12. Маслоохладитель. После отделения от сжатого воздуха горячее масло попадает в данный резервуар, где охлаждается до нужной температуры.
13. Воздухоохладитель. Перед подачей потребителю сжатый воздух охлаждается здесь до температуры, которая будет выше на 15–20 °С, чем окружающая среда.
14. Вентилятор. Осуществляет забор воздуха, охлаждает рабочие элементы.
15. Клапан холостого хода (электропневматический). Управляет функционированием всасывающего клапана 2.
16. Реле давления. Обеспечивает работу агрегата в автоматическом режиме. В новых компрессорах реле заменено электронной системой управления.
17. Манометр. Находится на лицевой панели, показывает давление внутри компрессора.
18. Выходной патрубок.
19. Прозрачное цилиндрическое утолщение на трубке, необходимое для визуального контроля над процессом возврата масла.
20. Клапан минимального давления. Пока последнее не превышает 4 бар, он всегда будет закрытым. Также данный элемент выполняет функцию обратного клапана, поскольку отделяет пневмолинию и компрессор при остановке последнего или работе в холостом режиме.

Устройство помещено в корпус, который обычно изготавливается из стали. Он покрывается негорючим звукопоглощающим составом, устойчивым к маслу и прочим сходным веществам. Это конструкция наиболее распространенной модификации. В зависимости от модели и производителя схема и комплектация роторного компрессора может варьироваться.

Принцип действия компрессора

Через клапан 2 воздух из атмосферы, очищенный посредством фильтров 1, попадает в роторную пару 3. Здесь он смешивается с маслом. Последнее подается в резервуар сжатия для выполнения следующих задач.

1. Уплотнить зазоры между винтами 3 и корпусом 16, а также между полостями роторов. Это позволяет минимизировать перетечки и утечки.
2. Устранить касание винтов, обеспечив масляный клин между ними.
3. Отводить тепло, которое индуцируется в процессе сжатия воздуха.

Сжатая в блоке 3 воздушно-масляная смесь подается в маслоотделитель 7, где разделяется на составляющие. Отсепарированное масло очищается на фильтре 6 и возвращается в блок 3. В зависимости от температуры предварительно оно может охлаждаться в радиаторе 9, что регулируется термостатом 8. В любом случае, масло будет циркулировать по замкнутому кругу. Воздух поступает в охлаждающий радиатор 13. После достижения нужной температуры он подается на выход компрессора.

Режимы работы

• Пусковой (Start). Данный режим служит для оптимизации нагрузки на электросеть в момент запуска компрессора. Включение двигателя осуществляется по схеме «звезда», а через 2 секунды (отсчитываются по таймеру, который включается в момент нажатия на кнопку Start) он переключается на схему «треугольник», что соответствует рабочему режиму. Маломощные винтовые модели работают на прямом пуске.
• Рабочий. В системе начинает увеличиваться давление. Для его контроля имеется 2 манометра. Первый находится на лицевой панели и показывает параметры внутри компрессора. Второй – на ресивере, он служит для контроля линии. После достижения максимально допустимого давления срабатывает соответствующее реле, в результате чего агрегат переходит на холостой ход из рабочего режима.
• Холостой ход. Двигатель и роторы вращаются, перемещая газ по внутреннему контуру. Это необходимо для охлаждения воздушных масс. Данный режим служит для перевода компрессора в состояние ожидания или выступает в качестве подготовки перед полным выключением. В поршневых моделях холостого хода нет. Детальное описание работы устройства на таком режиме выглядит следующим образом. Реле 16 дает команду, запускающую пневмоклапан холостого хода и временное реле. Параметры последнего можно настроить. Пневмоклапан открывает канал между фильтром маслоотделителя 9 и всасывающим клапаном 2, вследствие чего давление внутри компрессора начинает снижаться с такой скоростью, чтобы достичь минимальной отметки (2,5 бар) в течение установленного времени. Это позволяет остановить двигатель без выброса масла в область фильтра 1. По истечении указанного периода реле времени дает команду отключить мотор. Система переходит в состояние ожидания. Если сжатие достигло минимальной величины раньше, чем сработало временное реле, снова включается рабочий ритм.
• Ожидание. Продолжается, пока рабочее давление не опустится ниже минимальной отметки, после чего реле 16 вновь запускает механизм. Длительность данного режима зависит от скорости расходования воздуха.
• Стоп (Stop). Служит для штатного выключения агрегата. Если при этом компрессор находился в рабочем ритме, он на некоторое время перейдет на холостой ход и только после этого отключится.
• Alarm—stop – экстренное выключение. Соответствующая кнопка находится на панели управления. Режим используется в случаях, если понадобилось срочно остановить двигатель. Агрегат выключается сразу, без промежуточного перехода на холостые обороты.

Разновидности винтовых компрессоров

Маслозаполненные. Один ротор в них является ведущим, второй – ведомым. Физический контакт между данными элементами предотвращается посредством впрыскиваемого масла (на 1 кВт мощности устройства подается 1 л/мин). Шумность работы подобного оборудования находится на уровне шума от бытовой техники – 60–80 Дб (при условии использования звукопоглощающих кожухов). Мощность двигателей может варьироваться в пределах 3–355 кВт, а объемные расходы – 0,4-54 м3/мин. Такое оборудование можно устанавливать непосредственно в рабочих цехах.

Безмасляные. Делятся на два подвида.

• Компрессоры винтовые сухого сжатия. Оснащены синхронными электромоторами, которые приводят в движение оба винта, исключая контакт между ними. Они менее производительны по сравнению с моделями маслозаполненного типа. Из-за отсутствия масла нет и отвода тепла. Поэтому уровень сжатия достигает лишь 3,5 бар в одной ступени. Данный показатель можно поднять до 10 бар, если использовать вторую ступень и промежуточный рефрижератор. Но это, как и применение двух электромоторов вместо одного, увеличивает стоимость устройства.
• Водозаполненные компрессоры. Самая технологичная модель, сочетающая все достоинства безмасляных и маслозаполненных вариантов. Водозаполненные агрегаты отличаются оптимальной производительностью и позволяют достигать сжатия 13 бар в одной ступени. Важным преимуществом подобных моделей является их экологичность, ведь традиционное компрессорное масло заменено на чистую, натуральную и не такую дорогостоящую воду. При этом обеспечивается внутреннее охлаждение. Вода обладает высокой удельной теплопроводностью и теплоемкостью. Вне зависимости от уровня конечного сжатия температура в ходе данного процесса повышается максимум на 12 °С. Этому способствует в том числе применение дозированного впрыска. Тепловая нагрузка на элементы устройства минимальна, следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. Сжатый воздух не нуждается в дополнительном охлаждении. Циркулирующая в системе вода охлаждается до температуры окружающей среды. А влага, имеющаяся в сжатых воздушных массах, конденсируется и вновь возвращается в контур. В маслозаполненных моделях именно конденсат был загрязняющим веществом. Здесь же он используется в циркуляционном контуре за несколько часов (при нормальных условиях и непрерывной эксплуатации устройства). Следовательно, накопление отходов на станции практически нивелируется. Еще одно значимое достоинство водозаполненных компрессоров – возможность снизить на 20 % энергозатраты. Процесс сжатия в подобных устройствах приближается к идеальному изотермическому. Изготовление устройства обходится дешевле за счет отсутствия масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости. Не приходится нести издержки и на переработку конденсата.

Безмаслянные модели используются в различных областях, но самые популярные сферы применения – пищевая, фармацевтическая и химическая промышленности.

Почему выгодно перейти на винтовое компрессорное оборудование

Как отмечалось выше, роторные модели постепенно вытесняют поршневые и центробежные варианты. Многие предприятия переходят именно на такие агрегаты, считая их более надежными, совершенными и экономичными. При этом стоимость роторных устройств выше, чем поршневых аналогов. Да и на замену оборудования (если речь идет именно о модернизации системы, а не о сборке новой установки) необходимо потратить определенную сумму. Разберемся более детально, в чем именно заключается выгода для предпринимателей, проведя сравнение винтовых и поршневых моделей. Но для начала необходимо понять, из каких статей расходов формируется стоимость любого компрессора. Окончательная сумма включает в себя следующие затраты.

1. Приобретение агрегата.
2. Оплата монтажных работ.
3. Покупка расходных материалов.
4. Оплата электроэнергии, потребляемой устройством.
5. Ремонтные расходы.
6. Покупка дополнительного оборудования. Например, это может быть очистительный комплекс для сжатого воздуха.

Расходы на приобретение агрегата

В этом плане более выгодными являются поршневые модели, цена которых на 20–40 % ниже стоимости винтовых аналогов. В то же время, это средства, затрачиваемые непосредственно на покупку оборудования. Но ведь его необходимо еще и установить. Поршневые модели имеют более значительные габариты и массу, в процессе работы они ощутимо вибрируют, поэтому нуждаются в обустройстве специального фундамента. Это существенно увеличивает стоимость монтажа. Если сравнивать общую сумму, которую необходимо потратить на покупку оборудования и его установку, то более выгодными оказываются именно роторные варианты.

Расходы на электроэнергию

КПД роторных компрессоров существенно больше. И чем выше производительность агрегата, тем более заметной будет эта разница. Имеет значение и тип устройства. Например, водозаполненные модели обеспечивают более высокую экономию энергоресурсов. Но даже маслозаполненные варианты низкой производительности, оснащенные традиционной схемой управления, на протяжении эксплуатационного периода несколько раз окупают свою стоимость за счет одной только экономии электричества. По критерию энергозатрат на генерирование одинакового объема сжатого воздуха поршневые агрегаты заметно проигрывают.

Некоторые винтовые модели позволяют еще больше увеличить экономию энергоресурсов. Речь идет о двухступенчатых агрегатах и устройствах с изменяемой частотой оборотов мотора. Подобное оборудование дает дополнительную экономию на 30 %. Важно и то, что имеется возможность регулировать производительность агрегата. Другими словами, компрессор будет генерировать столько сжатого воздуха, сколько потребляет оборудование в каждый конкретный момент. При таком режиме работы не возникнет ни переизбытка, ни дефицита. Оборудование будет функционировать с нужной производительностью, затрачивая энергоресурсы только на полезную работу.

Расходы на обслуживание и ремонт

Поршневые компрессоры нуждаются в регулярной замене колец поршней, клапанов, вкладышей и прочих элементов механизма. Роторные модели полностью избавляют пользователя от подобных проблем. В их механизме нет быстро изнашивающихся элементов. Потребность в ремонте возникает гораздо реже, а плановое обслуживание обходится гораздо дешевле. При соблюдении инструкции по эксплуатации такой агрегат способен прослужить около 20 лет, работая без ремонта в трехсменном режиме.

Удешевление обслуживания происходит еще и потому, что пропадает необходимость в постоянном присутствии рядом с оборудованием обслуживающего персонала. Роторные модели оснащены защитой, предотвращающей возникновение аварийных ситуаций. Например, оборудование отключается при перегреве или пиковых значениях электрического тока и способно работать в полностью автономном режиме.

В отличие от поршневых моделей, роторные аналоги поддерживают возможность комплектации блоками электронного управления, которые позволяют на программном уровне задать параметры функционирования агрегата на несколько недель вперед. Посредством электронного блока можно управлять и группой из нескольких механизмов, останавливая или запуская некоторые из них в зависимости от производственных потребностей в сжатом воздухе. Таким образом, комплекс функционирует с максимальной продуктивностью и без перерасхода ресурсов.

Покупка расходных материалов

Винтовые компрессоры имеют более эффективную систему маслоотделения, которая позволяет существенно снизить количество масляных фракций, смешивающихся со сжатым воздухом. Если уменьшается объем затрат основного расходного вещества, то снижается и стоимость его приобретения. Подобные агрегаты имеют более совершенную конструкцию (если сравнивать с поршневыми аналогами), которая позволяет установить современные СОЖ. Последние способны в несколько раз сократить частоту замены масляного состава.

Приобретение дополнительного оборудования

Поскольку в винтовых моделях масляные фракции отделяются эффективнее, нет необходимости покупать дополнительные комплексы очистки. А если сделать выбор в пользу более дешевого поршневого агрегата, придется приобрести еще и ресивер, который гасит возникающие в пневматической системе пульсации давления. Роторные аналоги не генерируют подобные пульсации. В большинстве случаев это позволяет избежать покупки дополнительных ресиверов.

Шумность работы винтовых агрегатов значительно ниже, чем у поршневых устройств. Посредством установки шумопогашающих кожухов можно еще сильнее снизить уровень звука и вибрацию, возникающие при функционировании компрессорного оборудования. Это позволяет монтировать его прямо в цехах, куда подается сжатый газ. Чем короче расстояние, на которое перемещается воздух, тем меньше появляется в нем конденсированной влаги и твердых фракций, которые способны серьезно навредить производственному превмооснащению.

Децентрализация компрессорного оборудования данного типа позволяет запускать только те единицы, которые понадобились в конкретный момент времени для обеспечения производства сжатым газом в необходимых объемах. Следует упомянуть и дополнительную выгоду, которая заключается в возможности задействования генерируемого компрессором тепла для нужд предприятия. Зачастую оно используется для отопления цехов.

Резюме

Роторные модели уступают поршневым аналогам равной производительности только по стоимости покупки. По всем остальным статьям (затраты на ремонт, закупку дополнительного оснащения и расходных материалов, оплату потребляемой энергии и работу обслуживающего персонала) они гораздо выгоднее и несколько раз окупают себя за эксплуатационный период. Таким образом, покупка винтового компрессорного оборудования – экономически оправданное и выгодное для предприятия решение.

Модели с частотным приводом

В середине 1990 гг. были созданы роторные компрессоры, оснащенные частотным приводом. Появление такого оборудования стало большим шагом к развитию и внедрению энергосберегающих технологий на производстве. Стоимость энергорессурсов постоянно увеличивается. Закономерно, что предприятия при модернизации своих мощностей стараются подобрать максимально экономичные варианты для замены устаревшего оснащения. И их выбор часто останавливается именно на роторных агрегатах с частотным приводом. Кроме надежности работы и способности функционировать в автономном режиме подобные агрегаты позволяют существенно оптимизировать энергозатраты.

Особенности конструкции и эксплуатации частотных приводов

Привод данного типа состоит из частотного преобразователя и асинхронного мотора. Последний преобразует электричество в механическую энергию, приводя в движение роторную пару. Частотный преобразователь служит для управления мотором. Он модифицирует переменный электроток одной частоты в переменный ток другой частоты.

В технической литературе чаще встречается термин «частотно-регулируемый электропривод». Подобное название обусловлено тем, что регулировка скорости оборотов мотора осуществляется посредством вариации частоты питающего напряжения, которое подается частотным преобразователем на двигатель. На сегодня подобные приводы широко применяются в различных сферах промышленности. Например, они задействованы в насосах, обеспечивающих дополнительную подкачку жидкости для сетей тепло- и водоснабжения.

Компрессорное оборудование с частотным приводом

Оснащение такого оборудования частотными приводами позволило получить агрегаты, обладающие рядом значимых достоинств по сравнению с простыми винтовыми моделями.

• Плавный запуск. При включении обычного асинхронного электромотора возникают пусковые токи, превышающие номинальные в более чем 4 раза. Это провоцирует возникновение перегрузки в сети и накладывает ограничения на количество включений компрессорного оборудования в течение часа. Аналог с двигателем, оснащенным частотным преобразователем, запускается плавно, не провоцируя перегрузок в сети. Число пусковых операций у него будет меньше.
• Способность поддерживать постоянное давление с высокой (до 0,1 бар) точностью, немедленное реагирование на все скачки данного параметра в сети. Каждый дополнительный бар нагнетания – это 6–8-процентное увеличение энергопотребления оборудования.
• Обеспечение точного соответствия производительности компрессора и реальной потребности подключенного к нему оборудования в сжатом газе. Это позволяет минимизировать количество переходов агрегата в режим холостых оборотов. А ведь именно в моменты подобных переходов асинхронный электромотор обычной модели потребляет до 1/4 собственной номинальной мощности.

Посредством несложных расчетов получаем, что модель с частотным приводом за пятилетний период эксплуатации позволяет сэкономить до 25 % электроэнергии по сравнению с роторными моделями без частотного преобразователя. Некоторые производители обещают, что их оборудование способно сэкономить до 35 % ресурсов.

Другие способы оптимизации энергозатрат

На практике эффективность работы оборудования напрямую зависит от режима его функционирования. Нередко встречаются случаи, когда производители завышают показатели экономичности своего оборудования или в рекламных целях предоставляют неполную информацию. Пользователи компрессорных установок должны знать, что существуют и другие способы оптимизации энергозатрат, которые часто более просты и экономически выгодны. В качестве примера можно привести децентрализованный комплекс обеспечения сжатым газом. Он предусматривает установку нескольких компрессоров небольшой мощности вместо одного мощного агрегата, не всегда работающего на полную силу. Каждая единица подбирается в зависимости от объемов воздухопотребления конкретного оборудования. Поскольку не все производственные мощности могут быть задействованы в один момент времени, компрессорные агрегаты подключаются по мере необходимости.

Альтернативный вариант предусматривает монтаж нескольких винтовых моделей в единую сеть, которая оснащается одним пультом управления. Такая станция работает на 100 % своей мощности при пиковой нагрузке в сети. Как только потребность в сжатом газе снижается, ненужные мощности отключаются.

Кроме экономии энергоресурсов подобные мультикомпрессорные группы позволяют создать энергетический резерв. Если одна из единиц выйдет из строя, комплекс продолжит функционировать. Потеря мощности будет незначительной. Например, если в сеть входит 4 агрегата, то поломка одного из них снизит суммарную производительность только на 1/4.

Если же на предприятии будет установлен всего один, хоть и высокомощный агрегат, то его внезапная поломка может привести к полной остановке производственного цикла со всеми вытекающими убытками от простоя.

В настоящий момент степень изношенности компрессорного оборудования на многих предприятиях достиг критического уровня. Вопрос модернизации устройств подачи сжатого газа является очень актуальным. Надеемся, что данная статья поможет вам определиться с выбором компрессора, удовлетворяющего производственным потребностям вашего предприятия и современным требованиям к энергоэффективности, безопасности и надежности оборудования.

www.spitzenreiter.ru

Описание и принцип работы винтового компрессора

Общее описание винтовых компрессоров

Винтовой компрессор представляет собой агрегат промышленного назначения, нагнетающий воздух посредством винтовой пары. Данный тип оборудования широко применяют в промышленности при необходимости непрерывно поставлять сжатый воздух пневматическим системам. Винтовое компрессорное оборудование является экономичным и современным оборудованием, которое характеризуется умеренным потреблением электрической энергии, простотой обслуживания и управления, а также долговечностью.

Винтовой компрессорный агрегат оснащается воздушной, жидкостной, либо масляной системой охлаждения. В результате прохождения процедуры охлаждения, воздух может содержать масляные капли, твердые частицы, а также водяные пары, что способствует износу оборудования. Поэтому, на производствах, где необходимо поддерживать высокие стандарты чистоты сжатого воздуха, используются воздушные и жидкостные системы охлаждения. Существуют также модели компрессоров, оснащенных ресивером и осушителем, которые наряду с очищением от примесей воздуха, обеспечивают его равномерную подачу и экономию электроэнергии. Такие модели являются хорошим решением для компактных производств.

Винтовые компрессорные установки активируются посредством электродвигателя. Перемещение определенного объема охлаждающего вещества (хладагента) в форме газа, позволяет точно отслеживать процесс охлаждения в компрессоре. Золотник, которым оснащен компрессор, обеспечивает снижение уровня притока газа и мощности.

Винтовой компрессор способен работать в режиме холостого хода, что позволяет снизить потребление электроэнергии в пять раз, а также максимально сократить износ деталей по причине отсутствия лишних включений электрического двигателя.

Данный вид компрессора, в отличие от поршневых компрессорных установок, не выбрасывает лишний воздух. Кроме того, винтовой компрессор производит сжатый воздух умеренной температуры, так как на конце сжатия температура низкая.

Впервые компрессоры винтового типа были запатентованы в 1930-х г. Вследствие того, что они достойно конкурировали с другими видами объемных компрессорных систем, их популярность и сфера применения росли. Сейчас винтовые компрессоры активно функционируют в самых разных областях производства. По техническим характеристикам они сравнимы с поршневыми агрегатами промышленного класса и актуальны для  предприятий, на которых необходимо поддерживать непрерывный процесс производства.

Принцип работы винтовых компрессоров

Винтовые компрессорные установки оснащены двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую.

Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание. При максимальном объеме камер процесс всасывания прекращается. Камеры оказываются в изолированном положении относительно патрубков. Далее, во впадину ведомого ротора входит выступ ведущего ротора (внедрение происходит с самого начала ротора и до нагнетательного отверстия). В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания. Происходит вытеснение газа.

В типичной конструкции винтовой компрессорной установки масло в рабочую зону не поступает. Винты находятся внутри корпуса, который оснащен разъемами (одним или несколькими), расточками, уплотнениями и камерами (нагнетания и всасывания). В данных системах используются подшипники скольжения (упорные и опорные) вследствие высокой частоты вращательных движений, которые совершает винтовая пара.

Попадание масла из подшипниковых узлов в сжатый газ и камеры подшипников, предотвращается благодаря использованию запирающего газа. Он подается в узлы уплотнений, которые представлены группой колец между винтами и камерами подшипников.

Винтовые компрессорные агрегаты используются в самых разных областях производства, т.к. их компактность и экономичность соответствует самым высоким стандартам.

Основные детали и конструктивные особенности винтовых компрессоров

Винтовые компрессорные установки оснащены винтовой парой (двумя роторами с лопостями). Один из винтов имеет вогнутую поверхность, поверхность второго выпуклая. По мере того, как винты совершают разнонаправленные вращательные движения, происходит сжатие газа. Сжатие осуществляется до предельного момента, после чего некоторый объем вытесняется через нагнетательное отверстие торцевой стенки.

Классическая модификация такого компрессора это конструкция, оснащенная двумя винтами. Существуют также одновинтовые модели, где работает один несущий винт, а приводом служит электрический двигатель.

Основными элементами конструкции данного вида агрегатов выступают корпус компрессора, электродвигатель, вентилятор, блок (в котором располагаются винты), фильтры (масляный и всасывающий), устройства для охлаждения и отделения масла, концевой охладитель воздуха, система управления и контроля, трубопроводы (воздушный и масляный). Вспомогательные элементы представлены реле давления, термостатом, предохранительным клапаном и др.

Винтовой компрессор по аналогии с поршневым агрегатом может оснащаться ресивером (или воздухосборником), что способствует стабилизации режима функционирования, повышению качества и охлаждению сжатого воздуха. Регулируемый привод в целом повышает общую эффективность работы компрессорных систем. Электронные системы управления на основе новейших микропроцессоров позволяют контролировать ключевые параметры эксплуатации.

Типы винтовых компрессорных установок

Классическая модель данного вида компрессоров оснащена двумя винтами (с выпуклой и вогнутой поверхностью). Тем не менее, существует два типа винтовых компрессорных агрегатов: одновинтовой и двухвинтовой. В классическом варианте, винтовая пара совершает разнонаправленные вращательные движения, в результате чего осуществляется сжатие газа. В одновинтовом агрегате есть один несущий винт, который приводится в действие электрическим двигателем.

Существует деление компрессорных установок на типы в соответствии с видом привода: агрегаты, оснащенные ременным и прямым приводом.

В компрессорах с ременным приводом имеются два шкива (один непосредственно на двигателе, второй расположен на винтовой паре), которые задают роторам вращение. Чем выше скорость вращательных движений, тем выше уровень производительности, но ниже уровень рабочего давления. В агрегатах с прямой передачей используется редуктор, либо прямой способ передачи посредством муфты.

В зависимости от параметра заполняемости маслом резервуара, где вращаются винты компрессора, и в которой происходит фактическое сжатие агрегаты подразделяются на:

Маслозаполненные винтовые компрессоры

Широко применимый тип компрессоров. Ведущим обычно является один винт. Ведомый ротор вращается вслед за ротором, приводящим в движение. Масло участвует в отводе тепла, которое образуется в процессе сжатия воздуха. Масло впоследствии удаляется сепаратором, давая на выходе чистый сжатый воздух. Хотя 99,9% масла остается внутри компрессора, всегда остается немного масла, которое проникает через сепаратор и покидает компрессор в сжатом воздухе, так называемый вынос масла. Поэтому эти компрессоры не могут быть использованы там, где требуется сжатый воздух без примеси масла.

Но для большинства заводов, цехов и машиностроения незначительное содержание масла не критично.  По сути это предотвращает образование ржавчины (внутри системы сжимающей воздух) и помогает машине работать плавно.

Преимущества:

• тихая работа
• высокий поток воздуха, равномерный поток
• подходит для непрерывной работы

Недостатки:

• дорогой по сравнению с поршневым типом компрессора
• не подходит для длительных простоев
• унос масла

Безмасляные винтовые компрессоры

Основной принцип работы такой же как у масляных компрессоров, только в этом случае здесь не используется масло, только воздух! Т.к здесь не впрыскивается масло во время сжатия, сжатие производится обычно в две стадии. Потому что если мы будем сжимать воздух в одну стадию например с 1 до 7бар, он станет очень горячим.

Ступень 1 сжимает воздух до нескольких бар (например 2,5бар). Воздух здесь очень горячий, поэтому он подается сначала через промежуточный охладитель прежде чем поступить во вторую ступень. Ступень 2 сжимает воздух дальше с 2,5бар до требуемой величины, например до 7 бар.

Обычно 2 ступени встроены на 1 редукторе с 1м эл. двигателем который приводит их в движение одновременно.

Если вам нужен 100% безмасляный воздух и в большом количестве, безмасляный винтовой компрессор то что вам нужно. Конечно же, здесь речь и о большой цене, но если Вам действительно нужен 100% безмасляный воздух, то у Вас нет выбора.

Преимущества:

• 100% воздух без масла

Недостатки:

• Более дорогой, чем масляный тип.
• Обслуживание/ремонт более сложный процесс и более дорогой, чем у масляного типа компрессора.
• Более шумный, чем масляный тип.

Безмасляные компрессоры имеют много областей применения. Это пищевая, химическая промышленность, фармацевтика, радиоэлектроника и производство полупроводников,. Винтовые безмасляные компрессоры можно подразделить на безмасляные компрессоры с впрыском воды в камеру сжатия, винтовые компрессоры сухого сжатия.

Водозаполненные винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры с впрыском воды единственные компрессоры с мощностью ниже 55кВт достигающие 13бар. Вне зависимости от уровня конечного сжатия при дозированном впрыске температура не повышается более чем на 12°. Тепловая нагрузка на элементы устройства незначительна. следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. При помощи этой технологии, отличная охлаждающая способность воды обеспечивает эффективный отвод тепла на источник.

Винтовые компрессоры с впрыскиваемой жидкостью обычно не требуют, чтобы два вращающихся в противоположные стороны ротора были в надлежащем зацеплении. Вода является слоем, который разделяет 2 винтовых профиля даже если один ротор «приводит в движение» другой. Этот тип компрессоров может быть очень выгодным для потребителя, т.к дает следующие преимущества:

• впрыскиваемая жидкость обеспечивает внутреннее охлаждение. Некоторые газы в таком случае не полимеризуются, не работают во взрывоопасных температурах.
• водозаполненные винтовые компрессоры достигают значительно большей степени сжатия.

Типичное применение водозаполненных винтовых компрессоров: рециркуляционные газы, окись этилена, угольный газ и очень специфичные газы, как например хлорсодержащий газ.

promair.pro

Конструкция винтового компрессора | НПП Ковинт

В данной статье мы расскажем об основных элементах конструкции винтового компрессора и о его устройстве.

В настоящее время производством винтовых компрессоров занимается достаточно большое количество компаний по всему миру. Однако, как автомобиль состоит из кузова, двигателя и трансмиссии, так и винтовой компрессор разных производителей состоит из компонентов, имеющих различия в конструкции, но выполняющих одну и ту же задачу при работе агрегата.

Любой винтовой компрессор может быть схематично представлен следующим образом:

Основные элементы винтового компрессора

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – электродвигатель

5 – масляный резервуар

6 – сепаратор

7 – клапан минимального давления

8 – термостат

9 – масляный фильтр

10 – воздушный радиатор

11 – масляный радиатор

12 – вентилятор

13 – обратный клапан

14 – сетчатый фильтр

15 – выход сжатого воздуха

Входной фильтр

На входе винтового компрессора обязательно устанавливается фильтр, задачей которого является предотвращение проникновения в компрессор вместе с засасываемым воздухом пыли и твердых механических частиц.

Он представляет собой, как правило, цилиндрический патрон из гофрированной бумаги и может устанавливаться как открыто, так и в корпусе.

Воздушный фильтр винтового компрессора

Размер ячейки входного фильтра в большинстве случаев составляет 10 мкм, а площадь его поверхности соответствует производительности компрессора.

Всасывающий клапан

Наличие на входе винтового компрессора всасывающего клапана (иногда его еще называют регулятором всасывания) является отличительной особенностью компрессоров данного типа. Закрытие и открытие всасывающего клапана позволяет легко переводить компрессор в режим холостого хода и работы под нагрузкой соответственно.

Запорный элемент всасывающего клапана имеет вид поворотного (заслонки) или поступательно двигающегося диска с уплотнением. Положение запорного элемента изменяется под действием сжатого воздуха, подаваемого во внутренний или внешний пневмоцилиндр из масляного резервуара через управляющий электромагнитный клапан.

Всасывающий клапан винтового компрессора

 

Всасывающий клапан винтового компрессора

Запуск винтового компрессора всегда происходит при закрытом всасывающем клапане. Но для того, чтобы в масляном резервуаре произошло накопление сжатого воздуха с давлением, достаточным для последующего воздействия на поршень управляющего пневмоцилиндра, всасывающий клапан имеет канал небольшого сечения с обратным клапаном.

Обратный клапан

Винтовой блок

Основным рабочим элементом компрессора является винтовой блок, в котором собственно и происходит процесс сжатия всасываемого через входной фильтр воздуха.

Винтовой блок

В корпусе винтового блока расположены два вращающихся ротора – ведущий и ведомый. При их вращении происходит движение воздуха от всасывающей стороны к нагнетающей с одновременным уменьшением объема межроторных полостей, т.е. сжатие.

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Зазор между роторами уплотняется находящимся в корпусе винтового блока маслом. Масло также служит для смазывания подшипников и отвода тепла, образующегося при сжатии воздуха.

Также существуют безмасляные винтовые компрессоры классического исполнения (без уплотняющей жидкости) и с водяным впрыском в камеру сжатия вместо масла.

Электродвигатель

Для передачи вращения ведущему ротору винтового блока, как правило, используется обычный трехфазный асинхронный электродвигатель.

Электродвигатель

Исключение составляют мобильные винтовые компрессоры, в которых в качестве источника вращения используется дизельный двигатель.

Дизельный компрессор

Вращение от вала двигателя ведущему ротору винтового блока может передаваться как при помощи клиноременной передачи:

Ременной привод

или через муфту с эластичным элементом (так называемый «прямой привод»).

Муфта эластичная

В некоторых случаях применяется шестеренчатый привод (в компрессорах большой производительности).

Нередко бывает необходимо регулировать производительность винтового компрессора, изменяя частоту вращения вала двигателя. В этом случае электропитание двигателя осуществляют при помощи специального устройства – частотного преобразователя.

Частотный преобразователь

Применение частотного преобразователя позволяет в широких пределах регулировать производительность винтового компрессора в зависимости от реальной потребности в сжатом воздухе, не прибегая к переводу агрегата в режим холостого хода закрытием всасывающего клапана.

Масляный резервуар

Масляный резервуар играет очень важную роль в работе винтового компрессора:

• выполняет роль первичного аккумулятора сжатого воздуха;
• увеличивает объем масляной системы компрессора и, соответственно, количества масла, необходимого для эффективного отвода тепла, образовывающегося при сжатии воздуха;
• работает, как отделитель основной массы масла от сжатого воздуха, т.к. масло-воздушный поток попадает в резервуар из винтового блока по касательной к его цилиндрической поверхности – как бы «закручивается».

Масляный резервуар

 

Масляный резервуар

Сепаратор

Для того, чтобы выходящий из винтового компрессора сжатый воздух содержал минимальное количество масла, в его конструкции обязательно применяется сепаратор.

Сепаратор может быть внешним (в компрессорах небольшой мощности) и встроенным в масляный резервуар.

Внешний вид встроенного сепаратора:

Сепаратор встроенный

Сепаратор внешний:

Сепаратор внешний

Сепаратор в разрезе с указанием потока масла и воздуха:

Сепаратор в разрезе

Благодаря наличию в конструкции винтового компрессора сепаратора содержание масла в сжатом воздухе на выходе не превышает 3 мг/м³.

Клапан минимального давления

Для нормальной циркуляции масла при работе винтового компрессора необходимо, чтобы давление в масляном резервуаре не опускалось ниже определенного минимально необходимого уровня.

Когда в магистрали, на которую работает винтовой компрессор, уже присутствует давление, это условие выполняется. А вот в случае, когда компрессор используется для заполнения пустого воздухосборника, для создания в масляном резервуаре повышенного давления используется клапан минимального давления.

Клапан минимального давления

Клапан минимального давления в разрезе:

Клапан минимального давления в разрезе

Этот клапан открывается при давлении на его входе, превышающем определенное значение, которое задается регулировкой сжатия закрывающей клапан пружины. Типичным для винтовых компрессоров давлением открытия клапана является значение 4÷4,5 бар.

Термостат

В винтовом компрессоре, как и в двигателе автомобиля, существует два круга системы охлаждения – малый и большой.

Сразу после запуска компрессора масло в нем циркулирует по малому кругу, что обеспечивает довольно быстрый рост температуры. Это необходимо, чтобы при сжатии воздуха не происходило выпадение конденсата и смешивание его с маслом, значительно ухудшающее его эксплуатационные свойства.

Малый круг охлаждения

После достижения определенного значения температуры масла термостат открывается, направляя поток циркуляции по большому кругу – через охлаждаемый вентилятором радиатор.

Большой круг охлаждения

Как правило, открытие термостата начинается при температуре масла +55°С и полностью завершается при температуре +70°С.

Масляный фильтр

В процессе работы винтового компрессора в масле могут присутствовать механические примеси – продукты износа движущихся частей и частицы пыли, размер которых меньше размера ячейки входного фильтра.

Для очистки масла от этих примесей в циркуляционный контур компрессора включается масляный фильтр.

Масляный фильтр в разрезе

Воздушный радиатор / Масляный радиатор / Вентилятор

Для охлаждения сжимаемого винтовым компрессором воздуха его пропускают через радиатор, который обдувается вентилятором. Температура сжатого воздуха на выходе компрессора, как правило, превышает температуру окружающей среды не более, чем на 20÷30 °С.

Для охлаждения циркулирующего в компрессоре масла служит масляный радиатор. Обычно воздушный и масляный радиаторы объединены в единый блок и обдуваются одним вентилятором (двумя в компрессорах большой мощности).

Обычно вентилятор приводится в действие отдельным электродвигателем.

Вентиляторы охлаждения

В небольших компрессорах зачастую для обдува радиаторов используется вентилятор, входящий в состав приводного двигателя.

Вентилятор охлаждения на двигателе

Обратный клапан / Сетчатый фильтр

Масло, отделяемое от сжатого воздуха в сепараторе, требуется вернуть в циркуляционный контур компрессора. Для этого используется специальная масловозвратная линия, имеющая в своем составе обратный клапан и сетчатый фильтр.

Масловозвратная линия

Для того, чтобы процесс возврата масла можно было наблюдать в реальном времени (это необходимо в диагностических целях), некоторые детали масловозвратной линии выполняют прозрачными.

Масловозвратная линия

Выход сжатого воздуха

На выходной патрубок винтового компрессора необходимо установить запорный кран, позволяющий отключить компрессор от магистрали сжатого воздуха на время проведения технического обслуживания или ремонта.

Также для соединения выхода компрессора с магистралью рекомендуется использовать гибкое соединение (металлорукав) для устранения влияния температурных и вибрационных деформаций трубопровода на соединение.

Шаровый кран и металлорукав

На этом все.

Мы рассмотрели основные компоненты конструкции винтового компрессора и их назначение. В следующих статьях мы рассмотрим устройство данных узлов более подробно.

Все возникшие вопросы вы можете задать в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Полезная информация

Еще по теме:

Винтовые компрессоры. Общая информация

Принцип работы винтового компрессора

Конструкция/устройство винтового компрессора

Конструкция винтового газового компрессора. Видео

Конструкция винтового блока компрессора

Конструкция всасывающего клапана (регулятора всасывания) винтового компрессора

Конструкция термостата. Назначение термостата в винтовом компрессоре

Конструкция клапана минимального давления (КМД). Назначение КМД в винтовом компрессоре

Конструкция масляного резервуара. Назначение и принцип действия

Конструкция сепаратора тонкой очистки. Назначение и функции в винтовом компрессоре

Схема управления работой винтового компрессора. Общая информация

Силовая часть схемы управления винтового компрессора

covint.ru

Винтовой компрессор устройство и принцип работы

Винтозубые компрессоры роторного типа за 80 лет эксплуатации унифицировались и потеснили поршневые. Низкие параметры шумовой нагрузки, экономичность в потреблении энергии и эксплуатационных затратах дают фору, особенно на производствах, требовательных к чистоте подаваемого сжатого воздуха или специального газа.

Принципиальное устройство винтовых компрессоров

Сжатие и подача газообразной среды достигается синхронным разнонаправленным вращением пары роторов с винтовыми зубьями. Эксплуатационные расходы и характеристики работы агрегата находятся в обратной пропорции. Оборудование демонстрирует эффективность на фоне малозатратности.

Цилиндрический корпус компрессора винтового типа с винтовой парой: ведущим и ведомым роторами в большинстве типов компрессоров имеет масляное наполнение. Слой масла обеспечивает:

Устройство винтового компрессора

• Снижение коэффициента трения.
• Является уплотнением, герметизирующим систему.
• Осуществляет теплоотвод при работе трущихся деталей.

Винтовые компрессоры относятся к необслуживаемому оборудованию, ориентированы на автономную работу. Техническое обслуживание проводится 1 раз в течение года. Персонал не требует высокой квалификации и специального обучения. Пусконаладочные работы краткосрочны.

Работа поршневого компрессора периодически прерывается на регламентированный простой для осмотра и техобслуживания, роторный аналог способен работать без остановки. При этом качество газовой среды на выходе выше (по присутствию паров влаги) и масла в пользу последнего.

Предприятия пищевой, химической и фармацевтической промышленности полностью перешли на экологичные компактные винтовые компрессоры с экономией потребления энергии не менее 30%. Производства непрерывного цикла экономят и на установке дублирующей техники.

Малый вес агрегата, ресивер минимального объёма, отсутствие вибрации при работе позволяет обходиться без заложения фундамента. Изоляция в отдельном помещении требуется только для винтовых компрессоров мощностью свыше 10 кВт.

Последовательность рабочего цикла, устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Запуск и переход в рабочий режим занимает 5–10 сек. Срабатывает входной клапан, ответственный за перевод компрессора на холостой ход и обратно. Входной клапан меняет режим работы при достижении пика давления в системе, перед выключением.

Принцип работы винтового воздушного компрессора

Накопление воздуха в ресивере идёт, пока не откроется клапан минимального давления. Он настраивается на минимальный параметр сети. Для одноступенчатого компрессора это 3–4 бар. Многоступенчатые вступают в работу последовательно.

Электрический мотор выводит компрессор на рабочий режим. Винтовая пара через 2 ступени воздушного фильтра получает очищенный воздух в смеси с маслом. В контактном межроторном зазоре создаётся смазывающий роторы и удерживающий газ запирающий масляный клин.

Зазор уплотняется, газовый поток сжимается, давление возрастает. Действие винтовых компрессоров ведётся и при сухом сжатии газовой среды. Полости между корпусом и винтовым блоком работают без масляной смазки.

Сжатый воздух поступает в отделитель масла. В маслоотделителе проводится двухступенчатое разделение сред. Первичное деление проходит под действием центробежной силы, окончательное — в фильтре-сепараторе.

Схема рабочих элементов винтового компрессора

Остывшее масло фильтруется и возвращается в винтовой отсек. Контролирует температурные параметры термостат. При отсутствии превышения температуры нагрева смазка возвращается без затрат времени на охлаждение в радиаторе.

Газ на охлаждение после очистки подаётся из ресивера в концевой охладитель. Температурный баланс радиатора обеспечивает прямоточная вентиляция. Далее воздух винтового компрессора подаётся потребителю.

Контролирует параметры работы винтового нагнетательного оборудования блок управления. Вручную производится только пуск и остановка по регламенту. Переключение режимов работы и аварийную остановку проводит электроника.

Краткий обзор параметров винтовых компрессоров

Роторные механизмы подачи газовой смеси под давлением оснащаются преимущественно электродвигателем, но работают и автономно с дизельным, бензиновым двигателем.

Марка установки	Производительность, л/мин	Паспортное давление	Тип энергии	Мощность двигателя, кВт	Стоимость, тыс. р
Fini MICRO SE 2.2-10	290	10	380 В	2,2	166
Berg ВК-4Р 7	650	7	380	4,0	168
ЧКЗ ДЭН-5,5-10	600	10	380	5,5	173
Ingro XLM 10A 10 бар	920	10	380	7,5	182
Dali CA-1.7/8-GA	1700	8	380	11	200
Remeza ВК 30 15 ДВС безмасляный	7300	15	380	22	800
CompAir C50 на шасси	5000	7	Дизель Yanmar 4TNV88BKCP	35	900

9 преимуществ винтовых компрессоров

Видео по теме: Устройство и принцип работы винтового компрессора

specnavigator.ru

преимущества, принцип действия, исполнение, компоновка

На этой странице представлена полезная информация о винтовых компрессорах. Вы узнаете о принципе действия, области применения, исполнении и преимуществах. Выбрать компрессор вы можете на странице нашего каталога >>>

Принцип действия

В винтовых компрессорах сжатие воздуха происходит за счет уменьшения объёма полостей сжатия – канавок, образуемых поверхностями двух винтовых элементов и стенками корпуса винтового блока. Исходя из принципа действия, эти компрессоры относят к компрессорам объемного действия.

 

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

В этом разделе рассматриваются наиболее распространенные воздушные винтовые компрессоры для сжатия воздуха, при этом в винтовом блоке вместе в воздухом присутствует небольшое количество масла. Масло выполняет несколько функций:

• • обеспечивает масляные зазоры между элементами винтового блока, исключая сухое трение;
• • отводит тепло, выделяющиеся в процессе сжатия;
• • герметизирует винтовой блок;
• • смазывает подшипники винтового блока.

Такие компрессоры называются масляными или маслосмазываемыми (oilinjected).

Ниже представлена схема работы масляного винтового компрессора:

 

 

Схема работы

 

1. Воздушный фильтр 2. Регулятор всасывания 3. Винтовой блок 4. Муфта для передачи вращения от двигателя
5. Двигатель 6. Маслобак-сепаратор 7. Клапан минимального давления 8. Вентилятор охлаждения 9. Концевой охладитель 10. Сепаратор влаги (опционально) 11. Клапан автоматического слива конденсата 12. Шаровой кран
13. Масляный радиатор 14. Воздушно-масляный сепаратор 15. Масляный фильтр 16. Термостат
17. Осушитель (опционально)

Атмосферный воздух поступает в винтовой блок (поз.3) через воздушный фильтр (поз.1) и регулятор всасывания (поз. 2). Воздушный фильтр позволяет очищать всасываемый воздух от крупных частиц пыли, тем самым, исключая их попадание в винтовой блок. Регулятор всасывания позволяет переводить работу оборудования оборудования компрессора на холостой ход, когда сжатый воздух не потребляется.

Подаваемый винтовым блоком воздух, очищается от масла в баке-сепараторе (поз.6 на схеме), где крупные капли масла оседают на его стенках, а мелкие задерживаются специальным фильтром (поз.14) и отсасываются на вход блока. Специальный клапан на баке (поз.7) поддерживает в нем давление в несколько атм, т.е. даже если давление в пневмомагистрали упадет почти до атмосферного, то минимальное давление с несколько атм в баке-сепараторе все равно будет присутствовать. Это давление обеспечивает подачу масла обратно в блок. При нагревании масла выше определенной температуры, оно охлаждается в масляном радиаторе (поз13).

 

 

Внутреннее устройство

 

Выдаваемый компрессором воздух охлаждается в концевом охладителе (поз.9) и далее направляется в пневмосистему. Воздух может быть очищен специальными устройствами, входящими в корпус компрессора – сепаратор (поз.10) и осушитель (поз.17), которые также могут быть установлены и вне компрессора.

Принцип работы винтового компрессора был предложен около 100 лет назад, но технология изготовления качественных винтовых элементов с высокими требованиями к точности изготовления сложной поверхности появилась только во второй половине 20 века. Изготовление винтовых блоков – это технология, включающая в себя операции фрезерования, шлифования на высокоточных станках с последующим контролем на каждом этапе изготовления. Только предприятия с высоким объемом продаж могут позволить себе оснастить своё предприятия оборудованием для производства винтовых блоков. К таким предприятиям относятся FINI (Италия), CompAir (Германия), Rotair (Италия), AtlasCopco и некоторые другие.

 

 

Производство винтовых блоков на специальных станках

 

Преимущества винтовых компрессоров

1)     Подача сжатого воздуха винтовым блоком происходит с частотой, более 100 импульсов в секунду, поэтому можно говорить, что компрессор подает воздух равномерно. Все рабочие движения в винтовом компрессоре винтового типа вращательные, поэтому оборудование не создает сильных вибраций на фундамент, а уровень шума у него приемлемый. Все это привело к возможности ставить компрессоры ближе к потребителю воздуха.

2)     Винтовые маслосмазываемые компрессоры выдают более чистый воздух, чем традиционные поршневые, но масло все же присутствует – не более 3 мг/м3 при отсутствии дополнительных фильтров.

3)    Обладают достаточно высокой экономичностью, при этом в широком диапазоне производительностей. Винтовые компрессоры изготавливаются в диапазоне мощностей от 2 кВт до мегаватт, при этом и технические и экономические характеристики мелких аппаратов так же хороши, как и у старших моделей.

4)     Винтовые маслосмазываемые компрессоры не требуют сложного техобслуживания (ТО). Стандартно меняются масло, воздушный фильтр, масляный фильтр и масляный сепаратор. Другие детали с ограниченным ресурсом меняются редко и не требуют специальных навыков и инструментов. Стандартный интервал сервисного обслуживания составляет 2000-4000 часов, при 200-500 часов у поршневого компрессора.

 

Масляный фильтр Фильтр-сепаратор масла Масло Воздушный фильтр

 

Расходные материалы для замены при проведении ТО

 

5)     Применение различных опций для снижения энергозатрат: использование сжатого воздуха в системе рекуперации тепла, применение частотного регулирование привода и т.п. Тепло, выделяемое от оборудования, может быть направлено на обогрев помещений, для подачи горячей воды в душевые и для других применений. Использование частотного преобразователя позволяет вырабатывать столько сжатого воздуха, сколько требуется потребителю, таким образом, экономия электроэнергии может достигать до 33 %.

 

Использование частотного преобразователя

 

Также к преимуществам винтового компрессора данного типа относятся: меньшая масса и габариты, более высокий ресурс работы, возможность непрерывной работы 24 часа в сутки. Машины высокой мощности не требуют водяного охлаждения, что снижает общие затраты на монтаж и эксплуатацию винтового компрессора.

Компоновка, исполнения

Влияние на потребительские характеристики компрессора оказывает привод винтового блока. Так установки с ременным приводом в общем более компактны и позволяют производить различные варианты «давление-производительность» путем изменения диаметров шкивов. Компрессоры же с прямым приводом более экономичны и, как правило, не требуют специального обслуживания по замене.

С ременным приводом	С прямым приводом

 

Ввиду универсальности применения, аппараты средних и малых мощностей могут быть скомпонованы  с осушителями воздуха, а более мелкие – еще и с ресиверами.

 

Исполнение на раме	Исполнение на раме с осушителем	Исполнение на ресивере с осушителем

 

Исполнение винтового компрессора

Винтовой компрессор является источником сжатого воздуха. Как правило, он является составной частью целого набора оборудования, необходимого для выполнения различных технологических задач. Сжатый воздух, выходящий из компрессора, проходит через различные устройства для его очистки, состав которого определяется классом очистки сжатого воздуха по стандартам ГОСТ 17433-80 и ISO 8573.1: осушители холодильного типа, осушители адсорбционного типа, ресиверы, фильтры и др.

Ниже представлена примерная схема компрессорной, в которой установлен винтовой воздушный компрессор. На схеме детально представлена система подготовки сжатого воздуха, а также система рекуперации тепла для обогрева воды.

Схема установки

Если вы не нашли необходимую информацию на данной странице- обращайтесь к нам любым удобным для вас способом, указанным на старанице «Контакты». Мы поможем с подбором оборудования. Приобрести винтовой компрессор можно на странице нашего каталога >>>

rutector.ru

Принцип работы винтового компрессора | НПП Ковинт

В данной статье затронем вопрос о принципе работы винтового компрессора.

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

Конструкция винтового компрессора

Цифрами на рисунке обозначены:

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – приводной ремень

5 – шкивы ременной передачи

6 – электродвигатель

7 – масляный фильтр

8 – масляный резервуар

9 – сепаратор

10 – клапан минимального давления

11 – термостат

12 – масляный радиатор

13 – воздушный радиатор

14 – вентилятор

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

Воздушный поток

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

Винтовой блок

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

Муфта эластичная

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

• холостой ход (клапан закрыт)
• нагрузка (клапан открыт)

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

• отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
• смазка подшипников винтового блока
• уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

Применение водяного охлаждения позволяет:

• снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
• отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

Масляный контур

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.  

На этом все.

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Полезная информация

Еще по теме:

Винтовые компрессоры. Общая информация

Принцип работы винтового компрессора

Конструкция/устройство винтового компрессора

Конструкция винтового газового компрессора. Видео

Конструкция винтового блока компрессора

Конструкция всасывающего клапана (регулятора всасывания) винтового компрессора

Конструкция термостата. Назначение термостата в винтовом компрессоре

Конструкция клапана минимального давления (КМД). Назначение КМД в винтовом компрессоре

Конструкция масляного резервуара. Назначение и принцип действия

Конструкция сепаратора тонкой очистки. Назначение и функции в винтовом компрессоре

Схема управления работой винтового компрессора. Общая информация

Силовая часть схемы управления винтового компрессора

covint.ru

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Винтовые компрессоры получили свое название из-за особенностей строения. Снижение внутреннего давления, нарастающего при работе, «гасится» при помощи вращения двух роторов (винтов), приводящих механизм в движение. Такое строение позволяет повысить КПД, а также работать практически бесшумно. Компактные габариты, простота ремонта и мобильность делают такое ротационное компрессионное оборудование более востребованным. Каково устройство винтового компрессора, его преимущества и недостатки, а также отзывы пользователей, разберем далее.

Конструктивные особенности и принцип работы

Строение винтового компрессора несколько сложнее его поршневого собрата.

Если рассматривать общую схему, то компрессор выглядит в виде металлического корпуса, в который погружены два ротора – ведущий и ведомый. Поверхности роторов плотно соприкасаются друг с другом, образуя рабочие камеры. При поступательных движениях камеры увеличиваются за счет равномерного отдаления выступов от впадин.

Более детальную конструкцию позволяет рассмотреть схема, на которой указываются следующие элементы:

• всасывающий клапан – нагнетает воздух извне;
• фильтр – очищает нагнетаемый воздух от сторонних примесей;
• блок управления – запрограммированная микросхема (плата), которая способна самостоятельно регулировать и контролировать все процессы в компрессоре;
• двигатель – основной рабочий элемент, позволяющий превращать энергию в полезную работу;
• термостат – отвечает за поддержание определенной температуры, регулируя работу охладительных элементов;
• вентилятор – охлаждает внутренние детали, защищая всю конструкцию от перегрева и преждевременного износа;
• маслоотделитель – клапан, регулирующий подачу масла для смазки, а также отвод отработанного масла в утиль;
• датчики давления – показывают показатели давления, контролируя и не допуская поломки.

Принцип действия агрегата заключается в следующем: двигатель приводит винтовую часть аппарата в движение. При этом вращение ротора обеспечивает всасывание воздуха, который проходит через специальные фильтры. Винты плотно припадают друг к другу (впадина к выпуклости), образуя единую плоскость. В результате образуется сжатый воздух, который в дальнейшем можно использовать по назначению.

На видео говорится об устройстве винтового компрессора

Преимущества и недостатки

Положительные стороны использования винтовых компрессоров заключаются в таких показателях, как:

• низкий уровень шума и вибраций, что позволяет использовать устройство в закрытых помещениях;
• мобильность устройства обеспечивается небольшими компактными габаритами;
• принцип работы позволяет считать агрегат экологически чистым;
• простота обслуживания и ремонта.

О других преимуществах можно узнать из видео, которое раскрывает нюансы и подробности эксплуатации винтового компрессора, делая его востребованным и популярным на рынке нагнетательного оборудования.

Однако существуют и недостатки, среди которых самым весомым является необходимость использования дорогостоящих комплектующих деталей, одной из которых является отделитель для масла. Если его не предусмотреть, то работа всей конструкции может быть усложнена: отработанная смазка может попадать в рабочие элементы, приводя их в негодность.

Принцип работы винтового компрессора продемонстрирован на видео

Режимы работы

Даже самые простые модели в базовой комплектации содержат не менее 5 режимов работы:

1. Холостой ход – необходим для подготовки компрессора к полноценной работе. Двигатель приводит в работу роторы, которые вращаются, нагнетая воздух, но не на полную мощность.
2. Рабочий режим – определяется полноценным действием всех конструктивных элементов, давая на выходе сжатый воздух.
3. Режим ожидания – в период его активации отмечается торможение всех процессов до тех пор, пока давление в системе не восстановиться. Удобно при периодическом использовании компрессора в производстве, который позволяет не выключать агрегат, а притормозить его работу на определенный период.
4. Пуск – данный режим оптимизирует запуск компрессора, исключая перегрузки сети. Напряжение подается дозировано, позволяя приступить к работе через 10-15 секунд после включения.
5. Стоп – обеспечивает постепенное выключение компрессора, переводя его вначале на холостой ход, а затем подготавливая к полному выключению. Этот режим позволяет также избежать поломок и преждевременного износа деталей из-за резких перепадов напряжения и давления.

В отдельных моделях также имеется режим Stop-Alarm – экстренное прекращение работы агрегата при возникновении какой-либо неполадки или превышении показателей давления и температуры. Данный режим может быть как автоматическим (срабатывает при сигнализации датчиками контроля), так и ручным (кнопка на панели управления).

Разновидности

Винтовые компрессоры подразделяются на две подгруппы:

1. Масляные или маслозаполненные – контакт и стачивание лопастей соприкасающихся роторов предотвращает впрыскиваемое масло. Маслянистая структура позволяет металлическим стенкам скользить по поверхности друг друга, исключая вероятность их истощения.
2. Безмасляные – отсутствие тесного контакта рабочих лопастей достигается за счет использования других веществ или принципа работы. Бывают двух видов:

• Сухого сжатия – двигатели приводят роторы в работу синхронно, предотвращая их тесный контакт между собой. Обладают низким уровнем КПД, а также не практичны в использовании, поскольку не могут работать длительное время (требуют постоянного охлаждения).
• Водозаполненные – имеют массу преимуществ, позволяя получать действительно экологически чистый компрессор, использующий силу воды, а не масла. Тем более, что нет необходимости беспокоиться о том, как и куда отработанное масло утилизировать.

Выбор типа винтового компрессора обычно зависит от сферы его применения и места эксплуатации. В быту и в промышленности требования разные, также как и особенности работы.

Почему переход на винтовые компрессоры является выгодным?

В последние годы роторные модели все больше вытесняют поршневые компрессоры с рынка потребления. Не смотря на то, что последние и стоят дешевле, и принцип работы их проще, да и конструкция настолько примитивна, что понятна даже школьнику, поршневые компрессоры изжили себя. Объясняется этот факт несколькими положениями:

1. Мобильность устройства – небольшой вес позволяет перемешать компрессор в любое удобное место.
2. Продолжительность эксплуатации – роторы выполнены из высокопрочного металла, а смазка предотвращает их износ.
3. Высокий уровень КПД без потерь и дополнительных затрат – поршневые компрессоры не могут похвастаться высокими показателями производительности, поскольку третья часть полезной работы затрачивается на саму систему.
4. Наличие режимов работы, обеспечивающих более легкий процесс нагнетания и сжатия воздуха. Экстренное выключение, а также подготовка к запуску и выключению в более щадящем режиме, который сокращает вероятность поломки.
5. Повышенный уровень защиты от поломок, а также возможность контроля всех процессов компрессора.

Эти технологические качества, которыми наделены современные модели винтовых компрессоров, определяют их популярность и востребованность на рынке, постепенно отодвигая поршневые агрегаты на второй план. Их универсальность, позволяющая использовать компрессоры, как в быту, так и на производстве, также является определяющим фактором при выборе типа.

Еще одно видео на тему

Обзор моделей

Среди наиболее качественных, но в тоже время и дорогостоящих компрессоров, можно выделить три модели:

1. FINI Mega SD – итальянский винтовой компрессор, предназначенный для промышленных цехов. Высокое качество металла и конструктивных деталей, а также инновационные технологии, сделали эту модель лидером на рынке винтовых промышленных компрессоров масляного типа. Цена его от 4000 евро.
2. Alup Sonetto – болгарская модель, которая имеет сверхточный пульт управления и табло, позволяющее полностью контролировать все происходящие процессы, регулируя давление температуру и скорость вращения роторов. Принцип работы несколько отличается, поскольку в базовой комплектации имеются вспомогательные детали, облегчающие отвод отработанного масла и фильтрацию воздуха. Стоимость агрегата от 5000 евро.
3. Abac SPINN – не менее популярная модель всемирно известного производителя. Низкий уровень шума, который идеально сочетается с высокой производительностью и технологичностью, делает модель популярной во всем мире. Цена ее варьируется от 5000 евро до 8000, в зависимости от комплектации.

Несмотря на столь высокую цену, винтовые компрессоры гарантируют повышенный уровень качества, сроком не менее 25 лет. Достаточно внушительная цифра, делающая инвестицию выгодной.

Ремонт и обслуживание

Каждая модель (это относится не только к компрессорам) имеет свои особенности и нюансы в работе, которые закреплены в техническом паспорте.

Перед началом эксплуатации важно изучить предложенную производителем информацию, чтобы сделать работу продуктивной и избежать нежелательных поломок. Выделяют 5 показателей, от которых зависит исправная работа компрессора:

1. Качество масла – чем выше его котировка, тем меньше отходов и загрязняющих веществ образуется в отработке.
2. Техническое обслуживание – заключается в прочистке конструктивных деталей и элементов. Периодичность полностью зависит от времени эксплуатации и места. Рекомендуется проводить чистку и смазку рабочих элементов не реже 1 раза в полгода.
3. Правильная эксплуатация – рекомендуется придерживаться всех правил, которые написаны в ТО, не игнорируя их. Самопроизвольное подключение и эксплуатация не гарантирует исправность оборудования, а также исключает возможность бесплатного сервисного обслуживания.
4. Монтаж и запуск – если нет опыта в подобных работах, то лучше доверить их профессионалам. Правильная установка и подключение обезопасит не только агрегат, но и людей, находящихся в непосредственной близости к агрегату.
5. Наличие вентиляционного канала – забор воздуха должен осуществляться с улицы, а не с закрытого помещения, насыщенного высоким уровнем примесей (пыль, грязь, излишняя влажность).

Соблюдая несложные правила обслуживания компрессора можно надолго забыть о дорогостоящем ремонте.

Мнение пользователей

Большинство пользователей, которые работают с винтовыми компрессорами, отмечают, что агрегаты полностью выполняют свою работу, надежны и просты в управлении. Низкий уровень шума позволяет работать без специальных наушников-глушителей, а наличие нескольких режимов работы облегчает запуск машины и прекращение работы. Многоуровневая система защиты полностью исключает вариант перегрева оборудования, отключая питание прибора при малейших превышениях допустимых значений.

Среди недостатков, которые отмечаются в эксплуатации, выделяют следующие:

• необходимость частой чистки и смазки винтовой части и подшипников;
• быстро приходят в негодность подшипники, если при старте в них попадает отработанная жидкость;
• необходимость использования дорогостоящих масел известных брендов, что значительно удорожает стоимость агрегата;
• требуется выделять специально оборудованную зону с вентиляцией и контейнерами для сбора отработанного масла;
• при работе необходимы специальные знания и навыки, позволяющие контролировать исправность самого агрегата и процесса сжатия воздуха.

Конечно же, самым неприятным фактором, влияющим на покупку, является высокая цена компрессора. Но если учитывать, что средний эксплуатационный срок составляет 18-20 лет, такая покупка вполне сможет себя окупить за 5-7 лет работы на производстве.

Таким образом, винтовые компрессоры – надежные и продуктивные агрегаты, имеющие массу преимуществ. К весомым недостаткам можно отнести только высокую цену, которая для многих потребителей является недоступной. Технологические особенности и принцип работы определяют высокое качество компрессора, а также продолжительный срок его эксплуатации. Среди пользователей винтовых компрессоров есть и сторонники, и ярые противники. Несмотря на это, компрессоры винтового типа продолжают вытеснять поршневые аналоги, замещая на рынке собой всю продукцию.

generatorexperts.ru