Безмасляный компрессор принцип работы: Как работает винтовой безмасляный компрессор с впрыском воды? — Мак Ал на vc.ru

alexxlab | 04.02.2023 | 0 | Разное

Как работает винтовой безмасляный компрессор с впрыском воды? — Мак Ал на vc.ru

Относительно не давно на рынке компрессорного оборудования начали набирать популярность компрессоры безмасляного типа, с впрыском воды в камеру сжатия. В данной заметке опишем принцип работы данного типа оборудования, его преимущества и недостатки.

560 просмотров

Основное применение безмасляные компрессоры находят в промышленности, где к качеству сжатого воздуха, применяемому в технологических процессах, предъявляют высокие требования. Это прежде всего фармацевтика, электроника, химия и нефтехимия. Не смотря на высокую стоимость начальных инвестиций, потери, в данных сферах, от нарушения технологического процесса несравнимо выше.

Принцип работы безмасляного компрессора с впрыском воды.

В основе работы данного типа оборудования лежит давно известный способ сжатия атмосферного воздуха между двумя роторами (в винтовом блоке). Воздух, через входной фильтр и клапан поступает на роторы, в процессе вращения уменьшается полость между ведомым и ведущим роторами, за счет уменьшения объема полости и происходит сжатие атмосферного воздуха.

Однако, если в маслосмазываемом компрессоре, роль смазки, отвода тепла и уплотнения осуществляет компрессорное масло (мелкодисперсное распыление образует воздушно-масляную смесь), то в случае с впрыском воды, обычная вода выполняет вышеперечисленные функции. Использование воды в процессе сжатия позволяет полностью исключить наличие масла в сжатом воздухе.

В остальном, кроме винтового блока, и дополнительного контура воды, компоновка ни чем не отличается от стандартной, включает электродвигатель, шкаф управления и автоматики, контур охлаждения, корпус.

Работа винтового безмаслянного компрессора с впрыском воды

Функции воды.

Основной ролью воды при сжатии является отвод тепла и уплотнение полостей, и зазоров между корпусом блока и винтами. При сжатии атмосферного воздуха выделяется много тепла (сухие компрессоры работают при температурах около 200оС), впрыск воды позволяет снизить рабочую температуру до 70-80оС (в зависимости от условий работы).

Снижение температур, и возможность уплотнений, позволяют получить максимальное давления в 13 бар (изб.) одноступенчатым сжатием.

А как же подшипники?

Любая винтовая пара содержит подшипники, которые необходимо обеспечить смазкой и охлаждением. Скорость вращения электромотора, и соответственно винтового блока (при прямой передаче), достигает 6000 – 7000 об./мин. Для предотвращения загрязнения полости сжатия масляными примесями, подшипники располагаются в отдельной масляной ванне, отделены от полости.

Например: в немецких компрессорах “OF Kompressoren” моделей WSF применяются лабиринтные сальники, с камерой отвода масла. Так например если первый лабиринтный сальник потеряет свою герметичность, масло будет отведено за пределы блока. Данный способ гарантирует защиту при нештатных ситуациях, позволяя обеспечить отсутствие масла при поломке.

Источник:

Требования к воде безмасляного компрессора.

Если использовать обычную водопроводную воду, высокой жесткости и с механическими примесями, срок службы винтовой пары будет короткий. В зависимости от производителя оборудования устанавливаются или требования к питающей воде или собственная система водоподготовки (как в компрессорах “OF Kompressoren”).

Контроль качества воды осуществляется, как правило, по значению электропроводности. На которое оказывают влияние содержание химических элементов (щелочи, соли и т.д.), которые могут оказать влияние на покрытие винтов и корпус блока.

Различные производители применяют разные решения, это может быть обратный осмос или ионообменная смола в купе с фильтрами механической очистки. Но в любом случае от качества воды значительно зависит срок службы.

Безопасность компрессоров с впрыском воды.

Учитывая область применения данного вида техники, производители большое внимание уделяют надежной и безопасной эксплуатации оборудования. Контроль (на примере моделей WSF) ведется по следующим параметрам: качество воды, температура, давление в блоке, давление воды, температура воды и т.д.

Контроль рабочих параметров безмаслянного компрессора

Дополнительной задачей производителей является не допустить попадание масла в камеру сжатия, для этого применяются специальные сальники, дополнительные фильтры. При малейшем подозрении на аварийную ситуацию (контроль по параметрам) происходит аварийная остановка оборудования, так как очистить магистраль от масляных загрязнений не представляется возможным, и попадание в сжатый воздух может привести к печальным последствиям.

Компрессор безмасляный – преимущества и недостатки. Статья

Еще статьи

Как правильно слить конденсат из воздушного компрессора?

Как бы часто мы ни использовали воздушный компрессор, обязательным фактом является забота б установке, чтобы продлить ее срок службы. Правильный уход за воздушным компрессором включает в себя его слив по мере необходимости. Но вопрос, как слить воздух из компрессора?

25 августа в 12:32

Как подготовить воздушный компрессор к зиме

Одним из важных способов повышения экономической эффективности на вашем рабочем месте является обеспечение надлежащего технического обслуживания и подготовки ваших систем воздушных компрессоров к зимнему сезону.

24 августа в 11:43

Плюсы и минусы покупки подержанного воздушного компрессора

Воздушные компрессоры являются жизненно важным оборудованием для многих отраслей промышленности, и при покупке новых они могут быть очень дорогими. Покупка подержанного воздушного компрессора может предложить много преимуществ. Тем не менее, есть ряд факторов, которые необходимо учитывать, чтобы гарантировать, что вы получите качественную компрессорную установку.

22 августа в 10:31

Винтовой блок сжатия: конструкция, принцип работы, капитальный ремонт

Одним из важнейших рабочих узлов в винтовых компрессорах является винтовая пара или винтовой блок. Устройство имеет особую конструкцию, которая требует тщательного подхода к капитальному и периодическому ремонту.

21 июня в 09:04

Компрессорные станции в блок-контейнерном исполнении (БКК). Преимущества модульных станций

Там, где требуется быстро обеспечить доступ к сжатому воздуху, но нет возможности построить стационарную компрессорную станцию – на помощь приходят БКК – блок-контейнерные станции.

02 июня в 09:21 Все статьи

Обратная связь

Появились вопросы? Узнать стоимость,
задать вопрос

Безмасляные воздушные компрессоры Atlas Copco

Рассмотрим один кусок макаронных изделий на крупном производственном предприятии.

Он должен быть чистым. Его нельзя загрязнить. Не может быть никакого риска того, что этот единственный кусок будет опасен для здоровья любого, кто его съест.

Экстраполируйте это на 40 000 дополнительных штук макарон, изготовленных на том же предприятии в тот же день. Каждый из них должен быть очищен от загрязнения. Пары и аэрозоли в воздухе угрожают помешать достижению этой цели.

Что делать?

Ответ: Используйте безмасляные воздушные компрессоры. Они имеют решающее значение для достижения этой сложной цели. На общем многомиллиардном рынке воздушных компрессоров безмасляные воздушные компрессоры широко распространены и пользуются растущим спросом.

В этом руководстве:

• Что такое безмасляные воздушные компрессоры?
• Безмасляные воздушные компрессоры: класс 0 и технически безмасляный воздух
• Сравнение безмасляных и маслозаполненных воздушных компрессоров
• Как работают безмасляные воздушные компрессоры?
• Каковы преимущества безмасляного воздуха?
• Top Industries для безмасляного воздуха

Что такое безмасляные воздушные компрессоры?

«Безмасляный» воздушный компрессор не использует какую-либо смазку в камере сжатия. Вместо этого в этих компрессорах используются альтернативные материалы, которые защищают насос, такие как вода или тефлоновое покрытие, и позволяют механизму двигаться плавно без необходимости в какой-либо масляной или синтетической смазке.

Безмасляные воздушные компрессоры — идеальное решение для систем со сжатым воздухом, где ключевым фактором является соблюдение самых высоких стандартов чистоты воздуха.

Безмасляные воздушные компрессоры: класс 0 и технически безмасляный воздух

На рынке воздушных компрессоров вы встретите фразы класса 0 и «технически безмасляные», которые используются для обозначения как чистый воздух после сжатия. Рейтинг компрессоров основан на Международной организации по стандартизации (ISO), которая устанавливает мировые стандарты для частных, промышленных и коммерческих целей.

Сжатый воздух имеет собственный набор стандартов ISO. В зависимости от предельной чистоты воздуха компрессоры могут быть отнесены к классам ISO 0-5, лучшим из которых является класс 0. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию об этом.

• Безмасляные компрессоры класса 0 могут гарантировать 100-процентное отсутствие масла в воздухе. Хотя они могут иметь более высокую начальную цену, эти компрессоры намного безопаснее для чувствительных приложений и являются самым чистым выбором, поскольку никакие загрязнения не достигнут вашего конечного продукта.
• «Технически безмасляные» компрессоры имеют высокую вероятность загрязнения, поскольку на самом деле они представляют собой смазываемые компрессоры, включающие фильтры для удаления масла. Эти компрессоры относятся к классу ISO 1.

Atlas Copco стала первым производителем, получившим сертификат ISO 8573-1 CLASS 0 (2010). Компания также имеет сертификат ISO 22000 для нашего безмасляного производственного предприятия в Антверпене, Бельгия.

Безмасляные и маслозаполненные воздушные компрессоры

Чистота воздуха имеет решающее значение для многих областей применения, где даже мельчайшая капля масла или воздух, загрязненный маслом, может привести к порче продукта, отзыву продукта или повреждению производственного оборудования. Ваше конкретное приложение будет определять, какой тип воздушного компрессора лучше всего подходит для вашего объекта.

В случаях, когда угроза и последствия загрязнения маслом слишком высоки, безмасляный воздушный компрессор является обязательным, например, в медицинских процедурах и пищевой промышленности. В приложениях, где последствия загрязнения маслом не столь серьезны, например, в общем производстве, а также в промышленных и небольших мастерских, используются воздушные компрессоры с впрыском масла.

Безмасляные воздушные компрессоры не обязательно «лучше», чем компрессоры с масляной смазкой. Выбор компрессора зависит от ваших конкретных требований и качества воздуха, которого вы хотите достичь.

Как работают безмасляные воздушные компрессоры?

Воздушные компрессоры работают по очень простому принципу: когда воздух сжимается, его объем уменьшается, а давление увеличивается. В том же духе безмасляные и масляные воздушные компрессоры работают практически одинаково. Сжатие воздуха представляет собой двухступенчатый процесс, при котором давление воздуха повышается, а объем падает. Однако существуют различные технологии безмасляных воздушных компрессоров, которые работают по-разному:

• Безмасляный винтовой компрессор: Внешние шестерни синхронизируют положение винтовых элементов, вращающихся в противоположных направлениях, и, поскольку роторы не соприкасаются и не создают трения, смазка внутри камеры сжатия не требуется. В результате сжатый воздух не содержит масла. Прецизионная конструкция корпуса сводит к минимуму утечку (и падение) давления со стороны нагнетания на вход. А поскольку степень внутреннего давления ограничена разницей температур воздуха между впускным и выпускным отверстиями, безмасляные винтовые компрессоры часто имеют несколько ступеней и промежуточное охлаждение для максимального достижения давления. Коробка передач, приводящая механизм в действие, содержит смазочные материалы; Безмасляный относится к самой камере сжатия, а подаваемый воздух не содержит посторонних примесей, кроме тех, которые изначально присутствуют в воздухе, проходящем через впуск.
• Безмасляный поршневой компрессор: обычный поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун и поршень, цилиндр и головку клапана. В верхней части цилиндра вы найдете головку клапана, которая удерживает впускной и выпускной клапаны. Оба представляют собой просто тонкие металлические заслонки, одна устанавливается под пластиной клапана, а другая поверх нее. Когда поршень движется вниз, над ним образуется вакуум. Это позволяет наружному воздуху при атмосферном давлении открывать впускной клапан и заполнять пространство над поршнем. Когда поршень движется вверх, воздух над ним сжимается, удерживает впускной клапан закрытым и открывает выпускной клапан. Воздух движется от выпускного отверстия к резервуару. С каждым ходом в бак поступает больше воздуха и давление повышается. Безмасляный поршневой компрессор не впрыскивает масло в камеру сжатия, а имеет кольца с тефлоновым покрытием.
• Безмасляный спиральный компрессор: Одиночный спиралевидный ротор колеблется относительно такой же неподвижной спирали, и по мере того, как эти спирали движутся относительно друг друга, полость, удерживающая воздух между ними, становится все меньше. Это уменьшение объема заставляет фиксированный объем всасываемого воздуха увеличивать давление.

Каковы преимущества безмасляного воздуха?

Безмасляная воздушная технология позволяет избежать необходимости покупать дорогостоящие сменные фильтры, поскольку они не фильтруют масло. Это снижает затраты на очистку масляного конденсата и уменьшает потери энергии от давления, снижая давление на фильтре. Существует также воздействие на окружающую среду: используя безмасляный воздух, вы помогаете защитить окружающую среду и обеспечиваете лучшее соответствие международным нормам. Утечки и потребление энергии сведены к минимуму, а необходимость обработки конденсата (и сбора/утилизации конденсата) отпадает. Вы также сократите расходы на масло, потому что нет необходимости постоянно заправлять компрессор. Более того, вы не рискуете загрязнить конечный продукт или технологический процесс маслом, поэтому нет риска потери репутации или негативного влияния на вашу прибыль.

Top Industries для безмасляного воздуха

Критические области применения, в которых используется безмасляный воздух, включают:

• Автомобильная промышленность: высококачественная окраска, плавный ход процессов, улучшение здоровья
• Продукты питания и напитки: здоровые, вкусные и высококачественные конечные продукты
• Химическая промышленность: повышенная чистота продукта, лучшие процессы, меньше отходов, повышенная безопасность
• Электроника: бесперебойные системы управления и поддержание сверхчистых условий, необходимых для высокого качества продукции
• Медицина и здравоохранение: 100% надежность для любой медицинской среды, включая больницы, стоматологические кабинеты, ветеринарные кабинеты или другие клинические условия работы
• Нефть и газ: безотказные системы управления и процессы, повышенная безопасность, надежность и более высокое качество конечного продукта
• Текстиль: более эффективное производство, снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание, улучшение качества текстиля, меньше отходов
• Фармацевтика: чистые продукты, снижение рисков загрязнения, более эффективные процессы, сокращение отходов
• Очистка сточных вод: для всех промышленных или муниципальных систем очистки сточных вод

Как работают безмасляные винтовые воздушные компрессоры

Для абсолютно безмасляного сжатого воздуха необходим безмасляный компрессор.

Основной принцип работы безмасляного винтового компрессора такой же, как и у компрессоров с впрыском масла. Но, как следует из названия, при сжатии масло не впрыскивается.

Безмасляный винтовой компрессорный элемент

Без масла означает отсутствие масла для уплотнения роторов и для охлаждения сжатого воздуха, элементов и роторов.

Поскольку масло для герметизации отсутствует, роторы должны быть очень точными и иметь очень малые допуски. Роторы не соприкасаются друг с другом, но воздушный зазор между ними очень мал (для оптимальной производительности).

Элемент охлаждается охлаждающей водой, протекающей через специальные карманы в корпусе элемента. Конечно, это менее эффективно, чем впрыск относительно холодного масла, и охлаждается только корпус, а не роторы или сам воздух.

По этой причине коэффициент давления безмасляного шнекового элемента намного ниже по сравнению с элементом с впрыском масла. Помните, что коэффициент давления — это давление на выходе, деленное на давление на входе (около 13 для компрессора с впрыском масла, около 3,5 для безмасляных элементов).

Если мы будем использовать безмасляный элемент для сжатия воздуха непосредственно до 7 бар, элемент станет слишком горячим и перестанет работать (буквально). Так как же нам получить 7 бар, типичное системное давление для систем сжатого воздуха? Просто… просто установите два элемента последовательно.

Первый элемент (ступень 1) сжимает воздух примерно до 3,5 бар. Воздух охлаждается интеркулером. Второй элемент (ступень 2) дополнительно сжимает воздух до конечного давления 7 бар.

Теперь мы понимаем, почему безмасляные винтовые компрессоры дороже: они имеют два компрессионных элемента по сравнению с одним в компрессорах с впрыском масла. Кроме того, им требуется редуктор для привода двух элементов от одного компрессора. Кроме того, элементы компрессора, используемые в безмасляных компрессорах, дороже, чем в компрессорах с впрыском масла, поскольку они изготавливаются с гораздо меньшими зазорами по сравнению с элементами компрессоров с впрыском масла.

Два элемента компрессора, ступень 1 и ступень 2, работают вместе для создания необходимого выходного давления. Первая ступень нагнетает воздух в интеркулер. Второй забирает воздух из интеркулера и сжимает его до конечного давления. Две ступени разработаны таким образом, что они работают в идеальном балансе.

Если возникает проблема с одной из ступеней, это обычно приводит к снижению производительности (меньше литров в секунду или м3 в минуту) для этой ступени. Это означает, что баланс между этапом 1 и этапом 2 будет нарушен.

Это легко увидеть, наблюдая за температурами (ступень 1 и ступень 2) и давлением в промежуточном охладителе.

Как это работает

Наружный воздух

Воздух всасывается через разгрузочный клапан и впускной воздушный фильтр. Фильтр защищает элементы компрессора от повреждений, удерживая всю пыль и грязь снаружи компрессора.

Разгрузочный клапан открывается и закрывается системой управления. Когда клапан открыт, компрессор находится в нагруженном состоянии (фактически он качает воздух). Когда клапан закрыт, компрессор находится в разгруженном состоянии; компрессор работает, но поскольку он не может всасывать воздух, он не подает сжатый воздух в систему.

Когда компрессор находится в нагруженном состоянии и разгрузочный (впускной) клапан открыт, воздух всасывается в первый элемент компрессора (низкого давления).

Элемент компрессора низкого давления

В элементе низкого давления воздух сжимается примерно до 2–2,5 бар. Из-за сжатия воздух сильно нагревается.

Нормальная температура для температуры на выходе элемента низкого давления составляет от 160 до 180 градусов Цельсия.

Компрессия производится без масла, только воздухом (в отличие от винтовых компрессоров с впрыском масла). Из-за этого сжатый воздух сильно нагревается.

Если резьбовые элементы с впрыском масла имеют температуру на выходе около 80 градусов Цельсия, то температура на выходе безмасляных элементов в два раза выше! А безмасляный элемент (низкого давления) сжимает его только примерно до 2,5 бар по сравнению с 7–13 барами для винтовых элементов с масляным впрыском.

Интеркулер

Воздух охлаждается интеркулером. Он охлаждает воздух примерно до 25-30 градусов по Цельсию. После интеркулера установлен влагоуловитель для удаления воды из воздуха.

Элемент компрессора высокого давления

Воздух дополнительно сжимается элементом высокого давления до конечного давления. Это давление зависит от характеристик компрессора и обычно составляет от 7 до 13 бар.

Доохладитель

Из-за сжатия воздух (опять же) очень горячий. На этот раз где-то между 140 – 175 градусами Цельсия. Таким образом, он снова охлаждается доохладителем. Но прежде чем он попадет в доохладитель, он нормально проходит демпфер пульсаций и обратный клапан. Обратный клапан предотвращает попадание сжатого воздуха обратно в компрессор, когда он остановлен.

После доохладителя воздух достигает температуры на выходе около 25 градусов Цельсия. Установлен еще один влагоуловитель для удаления воды, которая могла образоваться внутри доохладителя.

Встроенный компрессор

Как видим, воздушная система достаточно проста по количеству компонентов: элемент низкого давления, интеркулер, элемент высокого давления, доохладитель.

Но нам нужно много дополнительных вещей, чтобы поддерживать работу компрессора, а физика намного сложнее.

Элемент низкого и высокого давления работают в идеально сбалансированной ситуации. Весь воздух, сжатый элементами низкого давления, должен всасываться элементом высокого давления. Если баланса нет, давление в интеркулере будет расти или падать.

Элементы рассчитаны на определенный коэффициент давления. Это давление на выходе, деленное на давление на входе. Если степень сжатия на элементе компрессора становится слишком большой, он в конечном итоге выйдет из строя.

Если один из элементов изнашивается или ломается, это нарушает баланс и может унести с собой другой элемент.

Перейдите на нашу страницу элементов винтового воздушного компрессора для получения дополнительной информации о винтовых элементах воздушного компрессора в целом.

Коробка передач

В то время как компрессоры с впрыском масла, с их единственным элементом, обычно напрямую соединены с электродвигателем или через (относительно дешевую) систему шкивов, нам нужна коробка передач для привода двух компрессорных элементов от одного электродвигателя на масло- бесплатный вид воздушного компрессора.

Редукторы дорогие, требуют смазки, шумят и снижают общий КПД машины (любой машины).

Масло для коробки передач

Нам нужно масло для смазки шестерен и подшипников. Да, в безмасляном компрессоре есть масло. Но он полностью отделен от стороны сжатого воздуха.

Масло

используется для смазывания шестерен, подшипников внутри редуктора, а также подшипников и зубчатого колеса внутри элементов компрессора. В более крупных компрессорах с воздушным охлаждением масло также используется для охлаждения элементов компрессора.

Масло перекачивается из маслосборника внутри коробки передач через маслоохладитель и масляный фильтр к шестерням и подшипникам. Масляный фильтр удаляет любую грязь из масла, чтобы защитить подшипники и шестерни.

Охлаждение компрессора

В машинах меньшего размера и с воздушным охлаждением масло проходит через рубашки охлаждения элементов компрессора, чтобы охладить их, прежде чем оно попадет в масляный фильтр.