Устройство винтового компрессора – устройство, принцип действия и работы

alexxlab | 22.04.2020 | 0 | Разное

Содержание

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

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

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

Монтаж винтовых компрессоров | НПП Ковинт

Покупка качественного оборудования – это только первый шаг на пути создания надежной системы снабжения предприятия сжатым воздухом.

Теперь необходимо правильно смонтировать компрессор. Именно грамотный монтаж является залогом долгой и бесперебойной работы оборудования.

Здесь нельзя пренебрегать ни одним из этапов.

Ошибки при монтаже в дальнейшем могут стать причиной поломок компрессора и даже остановки предприятия.

К сожалению, инструкции по эксплуатации для современных компрессоров и другого оборудования не всегда содержат необходимые сведения для правильного монтажа.

Итак, рассмотрим все этапы подробнее…

Выбор места установки

В настоящее время в России продолжают действовать «Правила безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов» ПБ-03-581-03. В этих Правилах подробно описаны требования к помещениям компрессорных установок.

Мы не будем повторять здесь эти требования. Просто остановимся на некоторых особо важных моментах.

Помещение для установки компрессора должно иметь достаточную площадь и высоту потолка для нормального воздухообмена. Более подробно проблемы охлаждения и вентиляции мы рассмотрим в соответствующем разделе.

Правильный выбор помещения ниже на фотографии:

Помещение компрессорной

Неправильно!

Нельзя размещать компрессор в помещении с низкими потолками, где расстояние от верхней части компрессора до потолка менее одного метра.

Расстояние до потолка

Это актуально для тех моделей компрессоров, у которых выброс горячего воздуха после охлаждения направлен вверх.

Если других вариантов размещения оборудования нет, то в таком случае в потолке необходимо сделать отверстие. Площадь отверстия должна совпадать с площадью вентиляционного отверстия компрессора на крыше компрессора.

Также рекомендуется устанавливать металлические короба для направления потока горячего воздуха.

Чистота помещения компрессорной станции

Еще одним требованием является чистота воздуха в помещении.

Все современные винтовые компрессоры предназначены для установки в чистых, сухих и отапливаемых помещениях без пыли и других примесей в окружающем воздухе.

Как показывает практика, не всегда имеются такие «идеальные» условия.

Наличие пыли и механических частиц в воздухе губительно для оборудования. Нарушается нормальный приток воздуха в корпус компрессора. Засоряются воздушный и масляный радиаторы. Следствие – перегрев и сокращение срока службы оборудования.

Приведенные фотографии наглядно показывают, о чем идет речь. Как говорится, комментарии излишни…

Пыль на всасывающей решетке корпуса компрессора:

Пыль на всасывающей решетке корпуса компрессора

Запыленный воздушный фильтр:

Запыленный воздушный фильтр

Пыль в отсеке вентилятора:

Пыль в отсеке вентилятора

Пыль на радиаторах. Для очистки радиаторов их приходится демонтировать:

Пыль на радиаторах

Пыль в электрическом щите компрессора:

Пыль в электрическом щите компрессора

И еще… Пыль в электрическом щите компрессора:

Пыль в электрическом щите компрессора

Очень мелкая пыль способна даже проникать через воздушный фильтр в винтовой блок компрессора. Последствия этого могут быть плачевны.

На фото ниже можно увидеть истирание уплотнительных колец поршня всасывающего клапана:

Истирание уплотнительных колец поршня всасывающего клапана

Пыль в магистральном фильтре после компрессора. Вся эта пыль прошла сквозь компрессор!

Пыль в магистральном фильтре

В основном, проблемы с запыленностью присутствуют на цементных и горно-добывающих предприятиях, на сахарных заводах и деревообрабатывающих производствах и т.д.

Можно ли защитить компрессор от пыли и как это сделать? — это отдельный большой вопрос, который мы также затронем на нашем сайте.

На данном этапе крайне рекомендуем выбирать максимально чистые и незапыленные помещения.

Установка компрессора

Компрессор необходимо устанавливать на ровное твердое основание (бетонный или асфальтовый пол).

Несущая способность основания обязательно должна соответствовать весу устанавливаемого оборудования. Благодаря продуманной конструкции корпуса компрессора никаких дополнительных креплений не требуется.

Пол для установки винтового компрессора

Также на нашем сайте есть отдельная статья про фундамент для компрессора (см. ссылку в конце страницы).

Перед транспортировкой компрессора необходимо снять двери корпуса:

Снятие торцевых дверей

Это откроет доступ к транспортным отверстиям под вилы погрузчика:

Транспортные отверстия

В некоторых моделях компрессоров отверстия для вилочных погрузчиков находятся в открытом доступе и всегда обозначены рисунками.

Нельзя перемещать компрессор с помощью крана без использования специальных «пауков» и приспособлений. Стропы могут помять корпус компрессора.

Если пренебречь этими простыми указаниями, можно повредить двери. Они перестанут плотно закрываться и это нарушит нормальную вентиляцию корпуса компрессора.

Повреждения корпуса компрессора

Как правило, в любой инструкции по эксплуатации компрессора указаны минимальные расстояния до стен помещения и другого оборудования. Эти требования должны быть обязательно соблюдены.

Расстояние от стенок компрессора

Электрические подключения

Подвод электропитания в щит управления компрессора необходимо производить в строгом соответствии с Инструкцией по эксплуатации. Также необходимо соблюдать требования «Правил устройства электроустановок» и «Правил технической эксплуатации установок потребителей».

Площадь сечения токопроводящих жил силового кабеля указана в инструкции по эксплуатации каждого компрессора. Там же указан номинал плавких вставок, которые необходимо установить во внешнем силовом электрощите.

Плавкие вставки во внешнем щите:

Плавкие вставки во внешнем щите

Подключение кабеля к компрессору:

Подключение кабеля к компрессору

Силовой кабель желательно подвести к компрессору в лотке или трубе. Внутрь компрессора кабель должен быть пропущен через кабельный ввод.

Пример внешнего силового шкафа для подключения четырех компрессоров:

Внешний силовой шкаф

Ввод силового кабеля в компрессор:

Ввод силового кабеля в компрессор

Направление вращения вала электродвигателя винтового компрессора строго определено маркировкой. Даже кратковременное (несколько секунд) вращение в обратном направлении неизбежно приводит к поломке винтового блока.

Указатель направления вращения на винтовом блоке

Смена чередования фаз питающего напряжения может произойти, например, после ремонта в системах электроснабжения предприятия.

Поэтому компрессор необходимо защитить от таких ситуаций. Сделать это можно с помощью специального реле, блокирующего работу компрессора.

Примерно в 95% винтовых компрессоров защита от чредования фаз не входит в комплект поставки компрессора. Об установке дополнительной защиты приходится заботиться самостоятельно.

Обычно мы устанавливаем защитный цифровой вольтметр. Он запрещает работу компрессора в следующих ситуациях:

нарушение порядка чередования фаз
пропадание одной или нескольких фаз
выход величины питающего напряжения за установленные пределы
выход частоты питающего напряжения за установленные пределы

Защитный цифровой вольтметр:

Защитный цифровой вольтметр

Подключение компрессора к пневмосети

Подключение винтового компрессора к существующей или создаваемой пневмосети имеет некоторые особенности. Разберем их подробнее.

Размер выходного патрубка компрессора указан в сопроводительной документации. Поэтому диаметр трубопровода рекомендуется выбирать в соответствии с этим размером.

Трубопровод меньшего сечения вызовет дополнительное падение давления по длине. Это потребует настройки системы управления компрессора на большее рабочее давление. В некоторых случаях может потребоваться даже приобретение более дорогого компрессора. Ведь от максимального рабочего давления компрессора зависит его стоимость.

Пример неудачного подключения (сужение):

Пример неудачного подключения (сужение)

При подключении нескольких компрессоров к единому коллектору не допускается «встречное» включение. Потоки сжатого воздуха от компрессоров должны быть направлены в одну сторону.

Правильное подключение нескольких компрессоров:

Неправильное подключение:

Неправильное подключение

При работе винтового компрессора вибрации практически отсутствуют.

Но подключать компрессор к трубопроводу все же следует через компенсатор. Ведь он предназначен не только для поглощения вибраций.

Еще одна функция такой «гибкой вставки» — компенсация температурных деформаций трубопровода.

Использование гибкого рукава

В принципе, можно подключить компрессор и таким образом:

Жесткое подключение к трубопроводу

В этом случае немедленных последствий не будет, однако возможны проблемы из-за остаточных вибраций компрессора.

Охлаждение и вентиляция

Правильная организация охлаждения винтового компрессора и вентиляции помещения также играет очень важную роль при монтаже оборудования. Однако именно на этом этапе совершается максимальное количество ошибок.

Рассмотрим сначала компрессор с воздушным охлаждением. На фотографиях ниже наглядно показаны потоки воздуха, проходящие через корпус компрессора.

Направление потока охлаждающего воздуха

Внимание: в зависимости от производителя компрессора направление потоков может отличаться от изображения на фотографии выше. См. инструкцию по эксплуатации на ваш компрессор.

Также в технической документации на компрессор должна содержаться информация по потоку охлаждающего воздуха в м³/мин. Выходящий из компрессора воздух уносит с собой в виде тепла почти всю мощность, потребляемую компрессором из электрической сети (около 90% от мощности установленного электродвигателя).

Именно эти данные следует принимать во внимание при проектировании системы вентиляции помещения компрессорной станции.

Производители компрессоров рекомендуют два типа организации системы вентиляции.

Отвод теплого воздуха от компрессора через вентиляционный короб:

Отвод теплого воздуха от компрессора через вентиляционный короб

Отвод теплого воздуха из помещения при помощи вентилятора:

Отвод теплого воздуха из помещения при помощи вентилятора

В первом случае горячий воздух отводится из корпуса компрессора через вентиляционный короб. Поток воздуха создается внутренним вентилятором агрегата. Поперечное сечение короба должно соответствовать поперечному сечению отверстия выхода горячего воздуха из компрессора.

Следует обратить внимание на то, что эти данные приведены для короба длиной до 5 м с одним плавным изгибом и скоростью воздуха в нем 5 м/с. При другой конфигурации короба может потребоваться увеличение его сечения или установка дополнительных вентиляторов.

При размещении в помещении нескольких компрессоров на каждый из них устанавливается индивидуальный короб. Объединение коробов в единый коллектор не рекомендуется. В случае объединения возможно возникновение встречных потоков. Также возможен возврат горячего воздуха в помещение через корпус остановленного в данный момент компрессора.

Во втором случае внешний короб не используется.

Горячий воздух отводится из помещения при помощи внешнего вентилятора. При этом производительность вентилятора должна на 15 – 20% превышать суммарный поток охлаждающего воздуха, потребляемого всеми компрессорами в помещении.

В обоих случаях должен быть обеспечен приток в помещение наружного воздуха. Он может осуществляться через проем в стене или через клапан в оконной раме. Следует обязательно позаботиться, чтобы в помещение через проем не проникали пыль и мусор.

Температура в помещении компрессорной станции не должна выходить за указанные производителем пределы: + 1…+ 45°С. Поэтому в холодное время года необходимо обязательно позаботиться об отоплении.

В случае применения системы вентиляции с коробом можно установить в нем управляемый клапан. В холодное время часть горячего воздуха от компрессора через клапан возвращается в помещение. Это позволит температуре быстрее достичь комфортных условий в холодное время года.

Удачная и неудачная системы вентиляции

Далее показаны примеры удачной и неудачной реализации систем вентиляции компрессорной станции.

Неудачная реализация системы вентиляции

В первом примере допущена грубейшая ошибка при проектировании.

В достаточно просторном отапливаемом помещении установлены четыре винтовых компрессора. Суммарная потребляемая мощность составляет около 200 кВт.

Монтаж вентиляции с ошибкой

Суммарное потребление охлаждающего воздуха – 360 м³/мин.

Приток воздуха реализован через трубу с решетками:

Приток воздуха — неправильное исполнение

Короба на компрессоры не установлены. Вытяжка выполнена в виде вентилятора:

Вытяжка — неправильное исполнение

Вытяжной вентилятор настолько мал, что не может обеспечить рекомендованную производительность (360 + 20% = 430 м³/мин).

Результат:

Даже при двух работающих компрессорах температура в помещении превышает критическое значение. Компрессоры находятся на грани перегрева. Встроенные в компрессоры рефрижераторные осушители перегреваются и отключаются.

Решение проблемы:

Необходимо отказаться от вытяжного вентилятора и установить на каждый компрессор вентиляционный короб. Это обеспечит отвод всего горячего воздуха из помещения. Установка на короба дополнительных клапанов не требуется – помещение хорошо отапливается.

Удачная реализация системы вентиляции

Следующий пример иллюстрирует удачную реализацию системы вентиляции.

В неотапливаемом помещении установлены три винтовых компрессора. Суммарная потребляемая мощность составляет 150 кВт. Суммарное потребление охлаждающего воздуха – 240 м³/мин.

Приток организован через клапаны, установленные над дверным проемом. На каждом коробе имеются клапаны для возврата горячего воздуха внутрь помещения в холодное время года:

Клапан вентиляционный

Выброс горячего воздуха:

Выброс горячего воздуха

Клапаны приводятся в действие при помощи системы управления с термостатом. При снижении температуры в помещении ниже установленного значения часть горячего воздуха возвращается внутрь через открывшиеся клапаны.

После остановки оборудования в холодное время года температура снижается ниже допустимого уровня (помещение неотапливаемое). Перед повторным запуском компрессоров для быстрого нагрева используется тепловая пушка. Далее компрессоры «греют себя сами».

Результат:

Отсутствуют проблемы перегрева оборудования. Отсутствуют проблемы встречных потоков охлаждающего воздуха (индивидуальные короба). Температура в помещении поддерживается на комфортном уровне системой управления клапанами возврата горячего воздуха.

Дополнительная информация по вентиляции

При размещении компрессоров в очень больших помещениях (цехах, машинных залах) можно обойтись без установки коробов и вытяжных вентиляторов.

Установка компрессоров в машинных залах

Но в этом случае остается актуальной проблема борьбы с пылью. При сильной запыленности можно применить модульную конструкцию с внешней системой фильтрации всасываемого воздуха.

Вентиляция компрессоров с водяным охлаждением

Компрессоры с водяным охлаждением не требуют монтажа вентиляционных коробов. В корпусах таких агрегатов также установлены вентиляторы. Но они уносят в виде тепла всего 10% потребляемой компрессором электрической мощности. Остальная тепловая энергия удаляется с потоком охлаждающей жидкости.

В этом случае требуется соблюдение указаний инструкции по эксплуатации по параметрам системы охлаждения:

максимальный поток охлаждающей жидкости через теплообменники компрессора;
максимальное/минимальное давление охлаждающей жидкости на входе в компрессор;
максимальная/минимальная температура охлаждающей жидкости на входе в компрессор;
перепад давления охлаждающей жидкости между входом и выходом компрессора;
перепад температуры охлаждающей жидкости между входом и выходом компрессора;
допустимое содержание примесей в охлаждающей жидкости.

Упрощенная схема замкнутой системы жидкостного охлаждения показана на рисунке ниже:

Система жидкостного охлаждения

В качестве рабочей жидкости, как правило, используется раствор этиленгликоля. Жидкость перемещается по замкнутому контуру при помощи насоса. В теплообменниках компрессора она поглощает тепло от масла и сжатого воздуха. В охладителе это тепло отдается окружающей среде. Температура жидкости на выходе охладителя превышает окружающую на 5°С (типичное значение).

Компоненты охлаждающего контура управляются системой автоматического регулирования температуры.

Расчет системы жидкостного охлаждения – достаточно сложная задача. Ее расчет лучше доверить компаниям, специализирующимся на поставках теплообменного оборудования.

На этом все.

Все возникшие вопросы можно задать в форме ниже. Мы ответим в течение рабочего дня.

Да, и еще…

Если вам некогда заниматься монтажом винтового компрессора и вспомогательного оборудования, то вы можете заказать эту услугу в нашей компании.

Информацию можно получить, позвонив по телефону:

+7 (812) 448-08-67

или отправив запрос на электронную почту:

[email protected]

C уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Полезная информация

Еще по теме:

Фундамент для компрессоров. Нужен ли специальный фундамент?

covint.ru

Винтовые компрессоры устройство принцип действия

Содержание

Винтовые компрессоры постепенно вытеснили из сферы общепромышленного применения морально устаревшие аналоги с поршневыми головками сжатия. Главное преимущество винтовых установок – возможность работать в круглосуточном режиме. Также к достоинствам этих агрегатов относятся низкий уровень шума и вибрации. Все эти преимущества обусловлены конструкционными особенностями.

Устройство промышленного винтового компрессора

Современный винтовой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В эту группу входят также поршневые и спиральные аппараты.

Турбокомпрессоры – это машины динамического сжатия.

Поршневые аппараты недостаточно надежны, а спиральные и центробежные установки сложны в производстве и – как следствие – дороже.

Винтовые компрессоры оптимально сочетают высокую надежность, большой моторесурс и приемлемую стоимость.

Устройство механизма нагнетания

Главная часть установки – винтовая пара. Это узел нагнетания. Один шнек имеет выпуклую спиралевидную форму, второй – вогнутую. Оба ротора находятся в герметичной камере. Расстояние между винтами, а также до стенок полости измеряется микронами. Благодаря такому зазору исключен механический износ деталей.

Во время работы этот промежуток заполняется смазывающей жидкостью. Масляный клин герметизирует полости, образованные впадинами шнеков. Винтовую пару приводит в движение электромотор. В недорогих моделях передача крутящего момента идет через клиноременный механизм. В установках современного типа вращение от двигателя на шнеки передает редуктор или система прямого привода с частотной регулировкой.

Принцип работы винтового компрессора

В процессе вращения каждая впадина вогнутого ротора периодически замыкается противолежащим выступом выпуклого винта. При продолжении вращательного движения, закрытая полость постепенно сдвигается от одного края шнеков к противоположному, уменьшаясь в объеме. Воздух сжимается.

Когда давление в камере достигает заданного порога, открывается клапан, рабочая среда поступает в пневматическую магистраль. Каждый шнек имеет пять борозд или впадин. При скорости вращения 2400 об/мин, получается около 12000 циклов нагнетания в минуту. По 200 раз в секунду. Благодаря такой особенности нагнетания винтовые компрессоры лишены одного из недостатков поршневых конкурентов – пульсации давления рабочей среды.

Рабочий цикл винтового компрессора

Воздух поступает в роторный блок через систему фильтрации. Первый элемент установлен на корпусе. Вторичный фильтр вмонтирован перед всасывающим клапаном, который нужен, чтобы не допустить обратный выброс, когда агрегат останавливается. В винтовом блоке воздух сжимается и поступает по выходному патрубку в сепараторный маслоотделитель. Поток движется по спирали, капли масла под действием центробежных сил оттесняются к стенкам емкости. Собранная смазывающая жидкость охлаждается в радиаторе, фильтруется, а затем возвращается в нагнетающий блок.

Если температура смазки не превышает 70°C, она минует фазу охлаждения. Воздух из сепаратора поступает в охладитель. В процессе охлаждения до 70% водяных паров конденсируется. Затем рабочая среда попадает в систему подготовки, где очищается от остатков влаги, масла и твердых частиц. К потребителю подается сжатый воздух, концентрация масляных включений в котором не превышает 1.3 мл/куб. метр.

Автоматика винтового компрессора

Чтобы обеспечить автономное функционирование, разработчики оснащают винтовые компрессоры различной автоматикой:

Датчик термозащиты. Этот сенсор устанавливается на патрубке, выходящем из роторного блока. Если температура сжатого воздуха на выходе из камеры сжатия превысит 105°C, контроллер останавливает двигатель.

На приводящем электромоторе установлен автомат отключения, который реагирует на резкое повышение потребления энергии.

Предохранительный клапан на маслоотделителе. Это приспособление срабатывает, если давление в подконтрольном узле превысит установленное значение.

Термостат масляной смеси. Направляет смазывающую жидкость от сепаратора в блок нагнетания либо напрямую, либо через охлаждающий радиатор. Контролирует температуру.

Клапан холостого хода. Перекрывает всасывающий клапан при работе винтового компрессора в режиме холостых оборотов.

Реле минимального и максимального давления. Эти приборы автоматически поддерживают степень сжатия рабочей среды. Если лимит превышен – останавливают двигатель, если упал до нижнего порога – запускают.

В дорогих модификациях вместо реле давления используются электронные контроллеры, которые регулируют частоту вращения роторов. В результате осуществляется плавная регулировка производительности оборудования в диапазоне от 10 до 100%.

Градация винтовых компрессоров по типу смазки

Различают маслозаполненные и безмасляные винтовые компрессоры. У каждого типа оборудования есть сильные и слабые стороны. Это обусловило различия в сферах применения, стоимости, удобства эксплуатации.

Масляные винтовые компрессоры

Отличаются большим ресурсом, низким уровнем шума и высоким КПД. Эти преимущества обеспечивает наличие смазывающей жидкости. Масло предотвращает трение между роторами и стенками винтового блока, устраняя причину износа. Масляный клин обеспечивает герметичность в механизме нагнетания, что исключает протечки и утечки.

Отсутствие деталей, совершающих возвратно-поступательные или баллистические движения, обусловливает шумность в пределах от 60 до 80 дБ (при использовании кожуха). Привод выполнен на один шнек, второй – ведомый. Благодаря этой особенности упрощается конструкция, снижается вес, уменьшаются габариты. Косвенно такое инженерное решение помогает снизить уровень звукового давления. Меньшее количество деталей – большая степень надежности. Также масло выполняет охлаждающую функцию, помогая увеличить моторесурс.

Безмасляные винтовые компрессоры

Эти агрегаты незаменимы, когда предъявляются повышенные требования по чистоте рабочей среды. Сепараторы и линии подготовки не гарантируют 100% улавливание микроскопических капель масла. Полное отсутствие масляных примесей можно обеспечить только одним способом – исключить соприкосновение масла с воздухом в компрессоре. Для достижения этой цели применяются две технологии:

Сухое сжатие. Винтовой компрессор работает без смазки;

Использование в качестве смазывающей жидкости воды.

Технология сухого сжатия – это компромисс. Желая получить на выходе из винтового компрессора воздух без примесей масла, разработчики вынуждены жертвовать некоторыми техническими параметрами. Это ухудшает эксплуатационные характеристики оборудования. Роторы без масла приводятся в движение синхронизированными двигателями. Это усложняет конструкцию, уровень шума повышается. Отвод тепла без масла затруднен, поэтому воздух при сжатии сильно нагревается. Критическая отметка – до 3.5 бар. Чтобы сжимать рабочую среду сильнее, необходимо применять двухступенчатую систему с промежуточным охлаждением. Это делает конструкцию громоздкой, и, что гораздо важнее, неоправданно дорогой.

Винтовые компрессоры с водяной смазкой. Это решение имеет преимущества перед конкурентами. Вода имеет большую удельную теплоемкость и теплопроводность, поэтому эффективно охлаждает механизмы. Это позволяет сжимать воздух до 13 атмосфер в одной ступени. Отсутствие масляных фильтров, сепараторов и резервуаров для сбора отработанного масла упрощает конструкцию и удешевляет производство.

Устройство винтового компрессора для перекачки газа

Газы транспортируются по герметичным системам трубопроводов, исключающих выброс в атмосферу. Чтобы обеспечить движение газовой среды, нужно создать на участке входа избыточное давление. Для этих целей используются компрессоры специальной конструкции. Это основная технология транспортировки газообразных углеводородов. Компримирование газа также используется для закачки его в резервуары различного объема. Сжиженный газ используется во многих сферах: от бытовых баллонов и топливных систем автотранспорта до промышленных подземных газовых хранилищ. Еще одна область, где применяются газовые винтовые компрессоры – системы охлаждения и кондиционирования. В качестве хладагента используют фреон или аммиак. В процессе компримирования эти газы переходят в жидкое состояние.

При попадании в расширитель внутреннее давление жидкости падает, она закипает, отбирая энергию из окружающей среды. Испарившийся газ вновь собирается и сжимается компрессором. Цикл повторяется заново. Наиболее сложный в техническом плане участок любой газопроводной системы – это компрессор. Здесь генерируется избыточное давление, поэтому к герметичности предъявляются повышенные требования.

Газовые компрессорные установки оборудуются мощными системами охлаждения, так как газ при компримировании сильно нагревается. Винтовые компрессоры применяются для сжатия рабочей среды до 20 атмосфер. Компактные габариты в сочетании с относительно небольшим весом позволяют устанавливать эти агрегаты на передвижные станции. Мобильное компрессорное оборудование имеет более скромные рабочие параметры: максимальная компрессия – до 8 бар. Наиболее эффективно эти машины работают при сжатии легких газов с высокой текучестью: гелий, водород, азот.

Теги: устройство винтового компрессора, устройство винтового компрессора и его схема, компрессор винтовой воздушный устройство, винтовой компрессор устройство и принцип, устройство промышленного винтового компрессора, устройство винтового компрессора для перекачки газа, винтовой компрессор устройство и принцип работы видео, электрическая схема винтовой компрессор.

www.compressor-mash.ru

Винтовой компрессор – устройство, принцип работы, ремонт своими руками

Винтовые или роторные компрессоры – современный тип оборудования, вытесняющий поршневые, спиральные и другие аналогичные устройства из ряда отраслей промышленности. Несмотря на более высокую цену, такая техника имеет множество преимуществ, а недостатки практически отсутствуют. Чтобы понять, почему эти приборы лучше своих конкурентов, нужно рассмотреть их принцип действия, узнать существующие виды винтовых компрессоров, а также выяснить типичные неполадки и возможность их самостоятельного устранения.

Определение и сферы использования

Винтовые компрессоры входят в разряд ротационной техники. Их принцип работы основывается на вращении пары роторов (иначе – винтов). Такое конструкторское исполнение позволяет повысить производительность и ресурс службы маломощных двигателей, при этом снизив практически на 50% потребление электроэнергии. Поэтому роторные компрессоры долговечны, надежны, имеют небольшие размеры и малый вес. Они способны в течение продолжительного времени функционировать автономно без постоянного обслуживания. Такие устройства легко монтируются, вибрация во время работы незначительная, а шум минимальный.

Для управления большая часть техники этого класса имеет цифровую плату, благодаря чему можно менять давление и потребление электроэнергии, а также программировать таймер, даже удаленно. Самые современные компрессоры имеют инверторное управление, позволяющее достичь еще большей эффективности оборудования.

Важно! Еще один важный момент, которым компрессоры винтовые отличаются от поршневых, — это расход масла. Роторные устройства потребляют его гораздо меньше, поэтому воздушный поток существенно чище, и для него не требуется дополнительная фильтрация.

Винтовые компрессоры используются в пищевой, стекольной, химической отрасли, на передвижных станциях, в рефрижераторных системах судов и во множестве других сфер.

Конструктивное исполнение и принципиальная схема работы

Стандартные компрессоры винтовой группы состоят из множества узлов и деталей, заключенных в корпусе из металла.

Конструктивный элемент	Назначение
Фильтр	Очищает поступающий в устройство воздух.
Всасывающий клапан	Позволяет избежать выброса воздуха и компрессорного масла при остановке техники.
Винтовой блок	Это главный рабочий узел с винтовой парой, установленной на подшипники или втулки. Возле его выходного патрубка монтируется термозащитный датчик, отключающий мотор, если температура выходящего воздуха превышает 105°С.
Ременной привод	Передает вращение от мотора к роторам. В его состав входят два шкива: один — на валу мотора, второй — на ведущем валу винтового блока.
Шкивы	Соединяются приводным ремнем. Их габариты влияют на быстроту вращения пары роторов.
Мотор	Передает вращательное движение на винты через ременной привод.
Масляный фильтр	Используется для очистки масла, вернувшегося в роторный блок.
Первичный маслоотделитель	В этом блоке масло выделяется из воздушного потока с помощью центробежной силы.
Маслоотделительный фильтр	Обеспечивает вторичную, более качественную очистку воздуха от оставшегося масла.
Предохранительный клапан	Включается при превышении давления в маслоотделителе и сбрасывает его до нормативных значений.
Термостат	Необходим для поддержания подходящей температуры масла.
Маслоохладитель	Охлаждает отделенный от воздушной струи разогретый масляный состав до оптимальной температуры.
Воздухоохладитель	Установлен для охлаждения воздуха перед выводом на подключенный прибор до температуры, ниже на 15-20°С чем в помещении.
Вентилятор	Охлаждает комплектующие прибора.
Электропневматический клапан холостого хода	Предназначен для регулировки работы всасывающего клапана.
Датчик давления	Управляет компрессором в автоматическом режиме. В новом оборудовании вместо реле давления используется электронное управление.
Манометр	Отображает данные о давлении внутри системы.
Выходной патрубок	Используется для вывода воздушного потока на подключенную технику.
	Устройство для визуального контроля за возвратом масла.
Клапан минимального давления	Он закрыт, пока уровень давления не превышает 4 бар. Данный клапан отделяет от компрессора пневматическую линию и работает как обратник при отключении прибора или запуске холостого режима.

Схемы винтовых компрессоров разных производителей практически идентичны, отличия — минимальны. Подробно ознакомиться с устройством конкретного прибора можно на сайте производителя или в руководстве пользователя.

Принципиальная схема работы компрессоров винтовой группы следующая. Ведущий ротор вращает ведомый. От этого движения в систему через входной фильтр всасывается воздух. Поток очищается, смешивается с масляной жидкостью, охлаждается и направляется в систему под винтовой тягой. Далее из воздушно-масляного потока отделяется масло, а очищенная воздушная струя отправляется в подключенное оборудование.

Режимы работы

Любой винтовой компрессор, даже самый простой, имеет пять рабочих режимов.

Пуск. Чтобы исключить перегрузку в сети, напряжение на мотор поступает постепенно. Оборудование становится готово к работе только спустя десять-пятнадцать секунд после запуска.
Холостой ход. В этом режиме техника готовится к работе на полной мощности. Мотор приводит роторы в движение, после чего они на небольшой мощности начинают нагнетать воздух.
Рабочий ход. Устройство работает на полной мощности и выводит сжатый воздух.
Режим ожидания. Запускается после нагнетания определенного давления. Все элементы мотора замирают, пока давление не снижается до минимального уровня, после чего прибор снова запускается для работы. Эта функция удобна при использовании агрегата в течение целого дня — прибор не требуется обесточивать, он сам прерывает работу, если нет необходимости в его использовании.
Стоп. В этом режиме техника плавно завершает работу. Сначала запускается холостой ход, только потом прибор выключается. Так уменьшается вероятность повреждений и износа деталей из-за резкого снижения напряжения или падения давления.

Для более дорогих приборов предусмотрен шестой режим — Stop-Alarm, активирующийся при фиксации каких-либо сбоев в работе прибора, например, повышения давления или температуры до опасного порога. Обычно функция срабатывает автоматически, но есть возможность и ручного запуска.

Особенности разных видов

Винтовые компрессоры делятся на несколько разновидностей по рабочему веществу, типам привода и энергии, а также степени сжатия.

Безмасляные

Такое оборудование востребовано на пищевых, химических и фармацевтических предприятиях. Оно бывает двух видов: водозаполненным и сухого сжатия. Техника второго типа имеет два синхронных двигателя, вращаемых парой винтов. Для их работы не используется масло, поэтому тепло не отводится, и производительность низкая. Тогда как водозаполненные компрессоры более современны. У них выше эффективность и лучше экологические показатели. Для работы этих устройств используется вода, что делает их дешевле в обслуживании.

На заметку! В конструкции водозаполненных устройств присутствует внутреннее охлаждение для избегания перегрева. Поэтому продолжительность их службы дольше, и расходные материалы не требуются.

Масляные

Данный тип компрессоров используется на производстве. В них задействованы два ротора: ведущий и ведомый. Такие приборы дороже в обслуживании. Кроме того, необходимо постоянно следить за вязкостью масла и другими его свойствам, чтобы техника работала эффективно и не ломалась.

По сжимаемому веществу

В зависимости от рабочего вещества, используемого для сжатия, компрессорное оборудование бывает:

газовым — для одного газа или смеси из нескольких;
воздушным — для воздуха;
многоцелевым или специальным — для поочередного сжатия разных видов газов;
многослужебным — одновременно организуют повышенное давление разнообразных газов;
циркуляционным — создают непрерывное движение воздуха в закрытом контуре.

По приводу

По типу привода компрессоры классифицируются на четыре группы.

Аппараты с ременным приводом (например, Tidy 30 от Dalgakiran) просты в работе и не требуют привлечения высококвалифицированных сотрудников. К недостаткам относятся низкий КПД и высокий шум.
Техника с шестеренчатым приводом работает тихо, КПД высокий. Однако у нее нет регулировки. Аппараты сложны в ремонте — необходимо привлекать квалифицированных техников.
У приборов с прямым приводом высочайший КПД (99,9%). Они не боятся пыли и частиц мусора, могут эксплуатироваться в сложных условиях. Ход привода плавный, мотор служит долго. Компрессор работает без капитальных ремонтов до нескольких десятилетий. Однако для таких приборов недоступна регулировка, а также не меняется наибольшее рабочее давление.
Компрессорное оборудование прямого привода с возможностью регулировать частоты является одними из самых совершенных. Его преимущества заключаются в высоком КПД, плавном ходе привода, регулировке давления и производительности, возможности эксплуатации в любых условиях. Недостаток — высокая стоимость.

По типу энергии

По типу используемой энергии выделяются дизельные и электрические приборы. Первые заправляются топливом, поэтому являются автономными и передвижными, в результате чего могут быть использованы в полевых условиях. Вторые работают от электросети.

По степени сжатия

Роторные компрессоры бывают с низкой (до 1 Мн/м²), средней (до 10 Мн/м²) и высокой (свыше 10Мн/м²) степенью сжатия воздуха.

Обслуживание винтовых компрессоров

Большинство промышленных предприятий отказывается от поршневых компрессоров в пользу винтовых, что объясняется надежностью последних, а также меньшими расходами на обслуживание.

На заметку! На этапе покупки винтовые приборы обойдутся дороже до 40%, но это цена с монтажом и доставкой. Тогда как поршневые приборы требуют установки фундамента, потому что имеют большие габариты и вес.

Экономия также связана с ремонтом и ТО. Винтовые приборы гораздо реже требуют техобслуживания и ухода, а также не имеют деталей, подверженных износу — поршней, клапанов и т.д. Еще один пункт экономии — расход электроэнергии. Роторные устройства потребляют меньше электричества, и обеспечивают большую производительность. Работая до 20 лет, они сокращают затраты на электроэнергию в несколько раз.

ТОП-3 лучших модели

При выборе винтовых компрессоров нужно учитывать размеры предприятия, степень загрязнения на производстве, а также особенности сферы применения. С учетом этих критериев стоит выбирать тот или иной тип устройства. А чтобы лучше ориентироваться в многообразии моделей, стоит изучить технические характеристики лидеров продаж, согласно рейтингам 2019 года.

Remeza BK20T-15-500. Это стационарный электрический безмасляный компрессор винтовой группы, мощность которого составляет 15кВт, а давление – 15Бар. Ему необходимо питание 380В. В аппарате есть манометр и ременной привод. Вес устройства — 575 кг, ресивер — горизонтальный, объем — 500 литров. Модель пользуется высоким спросом и имеет множество положительных отзывы потребителей.
Atlas Copco GA 15-7.5. Это винтовой масляный компрессор с электрическим двигателем и прямым приводом. Его мощность — 15 кВт, давление — 7,5 Бар, необходимое напряжение — 380В. В устройстве доступны регулировка давления, манометр, предохранительный клапан. Вес — 455 кг, уровень шума – 65 дБ.
BERG Compressors BK-110 10. Это винтовой стационарный компрессор с весом в 2800 кг. Он оснащен масляным электромотором мощностью 110 кВт и манометром. Другие характеристики: привод — прямой, давление — 10Бар, напряжение — 380В, уровень шума — 75 Дб.

Типичные поломки и ремонт своими руками

Как и другая техника, винтовые компрессоры периодически ломаются. При этом большинство типовых поломок допускает ремонт своими руками.

Плохо запускается

Если температура воздуха в помещении низкая, это приводит к тому, что компрессор плохо запускается. Для устранения проблемы нужно прогреть комнату.

Не перезапускается

Часто данная проблема заключается в том, что всасывающий клапан плохо закрывается. Для устранения поломки необходимо его прочистить, а если это не помогло – установить новую деталь.

Не сжимает воздух

Если на выходе из аппарата отсутствует поток сжатого воздуха, это означает, что регулятор может быть закрыт. Для устранения проблемы необходима диагностика датчика давления, подающего напряжение на электромагнитный клапан, который отвечает за работу регулятора.

Низкая производительность

Снижение производительности является следствием закрытого регулятора, вызванного появлением засора. Чтобы исправить ситуацию, необходимо вытащить всасывающий фильтр, открыть или вынуть регулятор и тщательно его вычистить.

Перерасход или утечка масла

Если расход масла выше заявленного, нужно проверить фильтр, расположенный в маслоотделителе — возможно, он сломан, или уплотнитель негерметичен. В данной ситуации нужна замена поврежденных деталей. Однако утечку может вызвать также частично закрытый регулятор или очень высокое давление. Чтобы найти первопричину в этом случае, нужно проверить целостность регулятора, электромагнитного клапана и манометра.

Открытие предохранительного клапана

Причиной проблемы является засор фильтра маслоотделителя. Для подтверждения этого нужна проверка разницы давления между трубопроводом со сжатым воздухом и резервуаром масляного сепаратора. Для устранения проблемы необходимо поменять фильтр.

Срабатывает термостат

Если роторный компрессор перестает работать из-за срабатывания термостата, причины могут быть следующие:

высокая температура в помещении — нужно обеспечить качественную вентиляцию, после чего выполнить перезагрузку устройства;
охладитель масла засорен — с помощью растворяющего средства следует выполнить чистку;
недостаток масла – требуется долить жидкость до необходимого значения;
термостат поврежден — нужна замена на новую деталь.

Отключается двигатель прерывателем сети

Если срабатывает прерыватель цепи, первое, что требуется проверить, — напряжение, которое может быть пониженным. Если же показатели электросети в норме, следует перезапустить прибор.

Еще одна причина неисправности — перегрев двигателя. Необходимо проверить теплоотвод и, если он не поврежден, перезагрузить технику. Если устройство не запускается, следует подождать от пяти до десяти минут и выполнить перезапуск заново.

Не функционирует роторный блок

Ремонт роторного блока возможен только при поломке подшипников. Если же заклинивают роторы, необходимо обратиться за помощью к профессионалам.

Повышенное давление

Если давление в системе повышено, нужно проверить регулятор, так как на него может не поступать сигнал на закрытие. Необходимо удостовериться, что он закрывается. В противном случае потребуется купить и установить новую деталь.

Преимущества и недостатки

В заключении следует отметить плюсы и минусы компрессоров винтовой группы. Их преимущества: сокращают потребление электроэнергии, имеют больший срок службы за счет отсутствия изнашивающихся деталей, компактны. Кроме того, они не требуют постоянного человеческого присутствия, самостоятельно отключаются при неполадках или сбоях. Электронное программирование позволяет настроить работу прибора на срок до нескольких недель. А к недостаткам относят высокую стоимость оборудования. Такие устройства также не предназначены для работы в сильно запыленных помещениях и при минусовых температурах.

Самые популярные компрессоры по мнению покупателей

Компрессор PATRIOT Euro 24-240 на Яндекс Маркете

Компрессор Denzel PC 50-260 на Яндекс Маркете

Компрессор Metabo Basic 250-24 W на Яндекс Маркете

Компрессор Quattro Elementi KM 24-260 на Яндекс Маркете

Компрессор Quattro Elementi KM 50-380 на Яндекс Маркете

Статья добавлена: 25 мая 2019 в 09:44

Рейтинг статьи:

hitech-online.ru

Воздушные винтовые компрессоры: устройство и принцип работы

Потребность различных отраслей промышленности и строительства в сжатом воздухе постоянно возрастает. Пневматические инструменты (бытовые и промышленные), автоматизированные приёмно-подающие устройства, средства безопасности – неполный перечень оборудования, которое использует для своего функционирования такой энергоноситель. Соответственно растут и требования к компрессорам. Современные компрессоры винтового типа в значительной степени удовлетворяют поставленным требованиям.

Винтовой компрессор Boge

Принцип работы

Для выполнения своей главной задачи – подачи воздуха с необходимыми значениями давления и расхода – компрессору винтового типа предстоит выполнить следующие действия:

отобрать из окружающей среды необходимое количество исходного воздуха;
очистить его от возможных примесей, микрочастиц и пыли;
перенаправить очищенный воздух в зону его сжатия;
сформировать поток воздуха, набравшего нужные показатели давления;
очистить воздух от посторонних включений;
стабилизировать физические показатели – температуру, относительную влажность;
произвести транспортировку подготовленного энергоносителя по своему дальнейшему применению.

При этом необходимо реализовать следующие задачи и действия: давление и расход должны регулироваться, причём, по возможности, плавно, а удельная энергоёмкость агрегата (соотношение между производительностью и расходом электроэнергии) должна быть минимальной.

Схема устройства винтового компрессора

По этим показателям винтовой компрессор превосходит машины поршневого типа. Они имеют компактное устройство, отличаются гарантированно устойчивой непрерывной работой, меньшим уровнем шума и вибраций. Поэтому удельный вес такого оборудования в общей доле машин аналогичного предназначения постоянно возрастает. Приобрести винтовые компрессоры вы можете у наших партнеров: Компания ПрессАэр.

Основные узлы и детали

Современные конструкции рассматриваемого типа оборудования включают в себя:

асинхронный электродвигатель;
систему интеллектуального управления двигателем;
винтовую пару роторов, встречно вращающихся на рабочих валах;
фильтр-очиститель входного воздуха;
масляный контур, конструкция которого включает в себя фильтр, маслоотделитель-сепаратор и термостат;
конечный охладитель сжатого воздуха;
всасывающий вентилятор центробежного типа;
систему управления;
блокировочные и перепускные устройства;
трубопроводы.

Винтовой блок маслозаполненного винтового компрессора в разрезе

С целью сокращения непроизводительных потерь мощности, увеличения компактности и эксплуатационной долговечности за передачу крутящего момента винтовой паре в схеме имеется блок электронного управления вращением ротора двигателя. Поэтому традиционные клиноременные или зубчатые передачи в машинах современного типа отсутствуют.

Винтовой блок безмаслянного винтового компрессора

Применяемые устройства для управления винтовыми компрессорами обеспечивают постоянное изменение числа оборотов двигателя в момент его пуска и установившегося цикла работы машины. Поэтому регулировка технологических характеристик агрегата происходит плавно, при оптимальном расходе электроэнергии. Одновременно увеличивается и эксплуатационный ресурс всех подвижных элементов конструкции.

Последовательность получения энергоносителя

Стадии получения энергоносителя в рассматриваемых установках происходят по следующей схеме. Исходный воздух через впускной клапан засасывается вентилятором в фильтр очистки, после чего направляется в постепенно уменьшающийся спиральный зазор к винтовой паре. Одновременно туда из другого, масляного, контура поступает масло. В рассматриваемой технике оно выполняет следующие функции:

смазывает подшипника рабочих валов, вращающихся с большой скоростью;
сжимает воздушный поток, который поступает в промежуток между винтовыми роторами;
способствует его охлаждению, поскольку при сжатии воздушная среда неизбежно нагревается.

В процессе перемещения механической смеси воздуха и масла в спиральном зазоре площадь последнего постоянно уменьшается. Этому способствует конструкция винтовых роторов, один из которых – ведущий – имеет четырёхвитковый шаг, а второй, ведомый – шестивитковый. Учитывая разницу в плотности масла и воздуха (даже с учётом постепенного сжатия последнего), действие масла является своеобразным дополнительным поршнем, увеличивающим давление в масляно-воздушной смеси. Оно может регулироваться, в зависимости от расхода масла и скорости вращения винтовых роторов.

На выходе из спирального зазора смесь поступает в сепарирующее устройство, где и разделяется, причём масло последовательно поступает в фильтр очистки и термостат для охлаждения, а затем вновь возвращается в исходный контур. Сжатый воздух через систему клапанов проходит в фильтр-осушитель. Там воздух дополнительно очищают и понижают температуру до требуемых значений, после чего энергоноситель уже может транспортироваться по трубопроводам к месту своего применения.

Достоинства и ограничения

При выборе типоразмера машины следует принимать во внимание следующее. Винтовой компрессор работает в режиме непрерывного вращения винтовых роторов. Поэтому, в отличие от поршневых машин, там нет цикла холостого хода, а потому действие происходит без толчков и вибраций. Соответственно, снижаются нагрузки на фундамент. Наличие масляного смазывающего клина существенно снижает шум при работе данных устройств, и одновременно способствует увеличению периода их беспрерывного действия (у современных моделей оно может составлять сутки и более). Достоинством устройства винтовых компрессоров можно также считать улучшенную регулируемость выходных характеристик, а также повышенное качество конечного воздуха.

Принцип работы винтового компрессора современного типа полностью автоматизирован, что допускает его эффективное действие в составе автоматизированной поточной линии.

Винтовой компрессор обладает и рядом недостатков:

Конструкция винтовых роторов весьма сложна, поэтому их ремонт или восстановление на неспециализированных предприятиях невозможен. При этом установить винтовую пару от другого производителя невозможно, поскольку они не унифицируются.
Стоимость винтовых компрессоров, из-за технологической сложности его узлов, значительно превышает стоимость других типов агрегатов аналогичного назначения.
Устройство масляного контура предполагает тщательную отладку на свою синхронную работу с воздушной частью схемы, что потребует высокой квалификации обслуживающего персонала.
При работе на неоптимальных режимах (высокий расход воздуха при одновременно сниженном давлении и наоборот) потребление масла данными агрегатами резко возрастает.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Устройство и принцип работы воздушного винтового компрессора

Вот уже более двух веков сжатый воздух является неотъемлемой составляющей большинства технологических процессов. На начальном этапе для его производства использовали поршневые компрессорные установки. Но в 1934 году шведский инженер Элиот Лисхольм запатентовал новый тип оборудования — винтовой компрессор. За то время, которое прошло с момента изобретения устройства, его конструкция неоднократно дорабатывалась, что позволило значительно увеличить мощность и производительность. Впрочем, общий принцип действия установок остался неизменным.

Устройство и принцип работы воздушно-винтового компрессора

Если сравнить поршневую и винтовую установку, то легко заметить, что вторая отличается не только большей эффективностью, но и конструкционной сложностью. Основными элементами агрегата являются:

воздушный фильтр, который находится в непосредственной близости от всасывающего клапана и предназначен для очистки воздуха;
входной клапан, регулирующий работу компрессорной установки переходом на холостой ход;
винтовой блок, состоящий из ведущего и ведомого ротора, которые вращаются навстречу друг другу;
двигатель — в зависимости от типа оборудования может быть как электрическим, так и внутреннего сгорания;
шестеренчатый или ременный привод, передающий движение от двигателя на роторы компрессорной установки.

Кроме перечисленных выше элементов, в конструкцию входят фильтры и охладители масла, реле давления и предохранительный клапан, термостат и концевой охладитель, а также другие комплектующие.

Что касается принципа действия, то в его основе лежит способность роторов при вращении всасывать воздух. Газ специальным образом подготавливают (очищают от примесей, смешивают с маслом, охлаждают), а затем подают в отсек, в котором находятся роторы. Рабочие поверхности винтов и корпус образуют камеры, объем которых изменяется при вращении роторов. За счет этого происходит сжатие воздуха. Далее он попадает в сепаратор, где происходит очистка от масла. После этого очищенный сжатый газ подают потребителям.

Виды винтовых компрессоров

Компрессорное оборудование винтового типа имеет широчайшую сферу применения, причем в каждом направлении требуются особые характеристики. К примеру, на промышленных предприятиях, испытывающих потребность в больших объемах сжатого воздуха, важна производительность оборудования, а для строительных работ на первом месте находится мобильность установок, используемых для подключения пневмоинструмента. Это обуславливает разнообразие агрегатов, которые можно разделить на несколько групп в соответствии с такими параметрами, как:

Заполнение камеры. По этому признаку различают маслозаполненные компрессоры и установки сухого сжатия. Первые имеют низкий уровень шума, однако в обязательном порядке должны быть оснащены сепаратором. Вторые более шумные, но производят качественный сжатый воздух, не имеющий примесей масла.
Рабочая среда. Помимо воздушных компрессоров, получивших наибольшее распространение, сегодня востребованы газовые установки, которые используют для сжатия аммиака, водорода, кислорода и других газов. Менее известны многоцелевые и многослужебные компрессоры. Первые работают с воздухом и газами попеременно, вторые — одновременно.
Питание и степень автономности. По данному параметру все компрессоры можно разделить на два типа — автономные и требующие наличия электросети. Первые работают за счет привода от двигателя внутреннего сгорания (чаще всего дизельного), поэтому подходят для эксплуатации на строительных площадках, горнодобывающих предприятиях и т.д.

Плюсы и минусы винтовых компрессоров

Сравнивая поршневые и винтовые агрегаты, нельзя не отметить такие преимущества последних, как:

экономичность в расходе топлива и масла;
компактные размеры и небольшой вес;
надежность и долговечность;
способность длительное время работать в автономном режиме;
низкий уровень шума;
КПД на 25% выше, чем у поршневых агрегатов аналогичной мощности.

Впрочем, есть у винтовых компрессоров и определенные недостатки. Прежде всего, это конструкционная сложность, затрудняющая обслуживание и ремонт агрегата. Также стоит отметить и более высокую стоимость комплекта оборудования.

Как выбрать винтовую компрессорную установку?

Правильный выбор — залог долгой и бесперебойной работы любого устройства. Это утверждение справедливо и для воздушно-винтовых компрессоров. Планируя купить оборудование, обратите внимание на следующие параметры:

тип двигателя — электрический (220 и 380 В) или дизельный;
максимальная степень сжатия воздуха;
наличие встроенной системы подготовки воздуха;
рекомендуемый режим работы — эпизодический или постоянный.

Важно! Для того чтобы выбрать установку, необходимо определить цель покупки, а также место и условия эксплуатации. Поэтому в каждом конкретном случае рекомендации по подбору техники будут разными.

Нашем каталоге винтовых компрессоров представлено более 4000 различных моделей. Если вы сомневаетесь с выбором компрессора, рекомендуем обратиться за помощью к специалистам ГК «Энергопроф». Наша компания более 9 лет работает в сфере продажи компрессорного оборудования и имеет представительство, как в Москве, так и в других крупных городах РФ. Чтобы получить подробную консультацию и помощь в выборе подходящего агрегата, свяжитесь с нами по телефону: 8 (800) 333-47-93.

Автор: Виталий Шаров

www.compressortyt.ru

Винтовой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство —

Использование в холодильной технике винтовых компрессоров обусловлено необходимостью в больших значениях требуемой холодопроизводительности. Винтовые холодильные компрессоры успешно применяются в составе средне-, высоко- и низко-температурных холодильных установок. Они пользуются популярностью у производителей оборудования, благодаря своей надежности и высокой эффективности. Принцип работы винтового холодильного компрессора основан на непрерывном перемещении и сжатии паров хладагента, благодаря работе винтовой пары.

Принцип работы винтового холодильного компрессора.

Рабочими органами винтового холодильного компрессора являются винты, так называемые роторы. В основном распространены компрессоры с двумя роторами в конструкции. Один из них является ведущим, второй – ведомым. Они вращаются относительно друг друга в закрытом корпусе и «зацепляются» между собой зубьями, выполненными в форме спиралей. Крутящий момент ведущему ротору передает электродвигатель, который может располагаться в одном корпусе компрессора, либо соединён с ним через муфту или другую передачу.

clip_image001.jpg” o:title=”винт (2)”/>

Процесс сжатия происходит в пространстве между зубьями винтов. При взаимном вращении в разные стороны, зуб одного ротора входит во впадину другого, соответственно уменьшая объем рабочей зоны. По мере движения газа от полости всасывания к нагнетанию объем уменьшается и давление растёт. В конечной точке объем рабочей зоны сводится к нулю, это говорит о минимальном мертвом (вредном) пространстве и эффективности работы компрессора. В винтовых компрессорах процесс всасывания, сжатия и нагнетания проходит непрерывно.

Устройство винтового холодильного компрессора.

Рассмотрим устройство винтового холодильного компрессора на примере полугерметичного компрессора фирмы Bitzer. Основные элементы винтового компрессора указаны на рисунке.

Формы профилей зубьев роторов подогнаны так, что в процессе сжатия между винтами сохранялся постоянный контакт, для предотвращения перетечек газа из области высокого давления в область низкого давления.

clip_image003.jpg” o:title=”винтн”/>

Винтовые холодильные компрессоры работают с большим количеством масла. Его использование необходимо для смазывания винтовой пары, уменьшения износа рабочих элементов, уплотнения зазоров между винтами, а также для отвода тепла, получаемого при сжатии хладагента. Это условие требует установки в составе холодильной машины на базе винтовых компрессоров маслоотделителей и маслоохладителей. В результате впрыска масла в зону сжатия газа, трения в винтовом компрессоре сведены к минимуму, механический контакт между роторами отсутствует.

Для увеличения холодопроизводительности винтовых компрессоров, особенно при использовании в низкотемпературных целях, производители сделали возможным использование переохладителя (экономайзера). Использование экономайзера (переохладителя хладагента) позволяет на одном и том же компрессоре получать значительно большие характеристики производительности.

Винтовые холодильные компрессоры повсеместно используются и возможностью регулирования производительности без использования частотных инверторов. Многоступенчатое регулирование холодопроизводительности обеспечивается за счет изменения объема всасываемого газа.

На сегодняшний день на российском рынке, в том числе и в Челябинске представлены такие производители винтовых компрессоров, как Bitzer, Refcomp, Frascold.

rimholod.ru