Устройство и принцип работы винтовых компрессоров. Винтовой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство

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:

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.

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.


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.

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


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.


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.

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


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


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

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


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.


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 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».


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 в разрезе с указанием потока масла и воздуха:

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

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.


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.


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


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.

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.


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

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.

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


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.


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

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.

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.


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.

Основные узлы и детали

Современные конструкции рассматриваемого типа оборудования включают в себя:

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


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.


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:

  1. 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.
  2. Стоимость винтовых компрессоров, из-за технологической сложности его узлов, значительно превышает стоимость других типов агрегатов аналогичного назначения.
  3. Устройство масляного контура предполагает тщательную отладку на свою синхронную работу с воздушной частью схемы, что потребует высокой квалификации обслуживающего персонала.
  4. 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 .

Для сжатия и последующей подачи сжатой под давлением воздушной или газовой среды используют любые типы компрессоров или компрессорных устройств. Винтовые компрессоры или, как их ещё обозначают, винтовые воздушные компрессоры, являются подтипом роторных компрессорных устройств. Здесь сжатие среды реализуется с помощью вращения двух роторов. Роторы сцеплены между собой и оснащены винтовыми зубьями.

Компрессоры винтового типа, как было сказано выше, принадлежат классу ротационных компрессорных агрегатов объемного действия, сжатие среды в которых происходит при уменьшении замкнутого объёма. Подаваемый от компрессора сжатый воздух может использоваться в качестве энергии для исполнительных механизмов, для реализации всевозможных технологических процессов с применением сжатого воздуха.

Современной промышленности необходимо производительное и экономичное оборудование высокого качества, в частности, и компрессорные установки, и эта потребность постоянно растёт.

Изобретению разных по конструктивному исполнению компрессорных устройств винтового типа способствовали такие факторы, как высокий спрос и разнообразные условия эксплуатации. Винтовые компрессорные устройства, как и прочее компрессорное оборудование, различны и по показателям производительности, и по множеству других критериев.


Принцип действия винтового компрессора

Типы винтовых компрессоров

На сегодня изготавливается множество различных типов винтовых компрессорных устройств. Их следует объединить в две группы:

  • с одинарным винтом
  • с двойным винтом

Конструкция винтового компрессора с одинарным винтом подразумевает применение центрального ротора, который выполняет роль винта. С обеих сторон ротора размещено по две или по одной шестерне. Центральный винт вызывает вращение роторов, которые осуществляют сжатие поступающих во входное отверстие компрессорного устройства газов или воздуха.




Принцип действия компрессора с одинарным винтом

Двухвинтовой компрессор оснащается двумя роторами: рабочим и приводным или основным и вспомогательным. У компрессоров винтового типа нет клапанов на входе и на выходе. Среда, например, хладагент, всасывается в компрессор с одной стороны, а выход её осуществляется с другой стороны. Вращаясь в разные стороны, ротор осуществляет сжатие газообразного хладагента. Вращению рабочих роторов способствует вращение центрального приводного ротора, конструкция которого выполнена в виде винта. Отсюда появилось и название: «винтовые» компрессоры.

Пары хладагента, поступая во входное отверстие компрессорного устройства винтового типа, охлаждают электродвигатель привода, затем проходят по специальным каналам в полость внешней зоны. Здесь находятся шестерни ротора, сжимающие эти каналы. Выходное отверстие, оснащенное клапаном, выпускает хладагент из компрессорного агрегата.

Сжатие среды, воздуха, других газов или хладагента, происходит у компрессоров данного типа по тому же принципу, что и в первом случае.




Принцип действия двухвинтового компрессора

Различия винтовых компрессоров по типу приводов

В конструктивном исполнении винтовых компрессоров предусматривается применение 4-х видов приводов: ременной тип привода, шестерёнчатый тип привода, прямой и прямой тип с частотным регулированием.



  1. Винтовой компрессор, оснащённый ременным приводом, довольно простой в эксплуатации. Это является большим преимущественным фактором, так как нет нужды в привлечении персонала высокой квалификации для его технической инспекции. Данный тип компрессоров обслуживается, как правило, силами предприятия. Другой плюс этой категории компрессоров заключается в возможности его регулировки. Количество оборотов винта компрессорного устройства никак не связано с числом оборотов у двигателя, здесь имеют место вариации передаточного числа. Следует отметить и присущие данному типу компрессоров недостатки:
    • довольно низкий КПД, который напрямую зависит от износа ремня;
    • сильный шум в сравнении с другими видами винтовых компрессорных устройств;
    • быстрый износ ремней вследствие наличия в воздухе пыли.
    Это оборудование рекомендуется для использования на предприятиях, на которых не планируется применять высокие нагрузки на компрессоры и на которых нет повышенного пылеобразования.
  2. Для винтовых компрессорных устройств с шестеренчатым типом привода типичен низкий уровень шума и плавный ход привода. У них очень высокий КПД (98% и выше). Высокие рабочие показатели способствуют применению данного типа компрессорного оборудования в непростых условиях, например, на производствах, где высокий уровень пылеобразования, как отделение фасовки цемента или мукомольное отделение. К недостаткам данного типа оборудования следует отнести такие моменты, как невозможную регулировку, дорогостоящие ремонтные работы, ибо для выполнения этих работ требуются знающие специалисты. Они не всегда имеются на предприятии, и привлечение сторонних организаций стоит дополнительных затрат.
    Винтовой компрессор с шестеренчатым типом привода приемлем для предприятий с тяжёлыми условиями эксплуатации. Их можно устанавливать и в небольших мастерских, и на крупных предприятиях с применением сжатого воздуха.
  3. Винтовое компрессорное оборудование с прямым приводом отличаются чрезвычайно высоким КПД (99,9%). Оно не реагирует на попадание частиц пыли или прочих примесей внутрь механизмов, не восприимчиво к отягощенным условиям эксплуатации. Плавный ход привода у винтового компрессора является следствием длительного срока службы двигателя. Срок же службы самого компрессорного устройства может составлять десятки лет, не проводя капитальных ремонтов. Как и любой тип компрессоров, винтовой компрессор с прямым приводом имеет и отрицательные моменты, как невозможную регулировку (потому что число оборотов у двигателя такое же, как и число оборотов у компрессорной головки). Максимальное рабочее давление у компрессора изменить невозможно.
    Винтовой компрессор с прямым приводом приемлем для предприятий с тяжёлыми условиями эксплуатации. Его можно устанавливать и в небольших мастерских, и на крупных предприятиях, где применяется сжатый воздух, но не на предприятиях, где необходимо изменять максимальное рабочее давление компрессорного оборудования.
  4. Винтовые компрессорные устройства с прямым приводом с частотной регулировкой являются на сегодня одним из самых совершенных типов компрессоров. Этот факт признается как производителями компрессоров, так и потребителями. Они отличаются чрезвычайно высоким КПД (99,9%), их возможно регулировать по производительности и по давлению, они приемлемы для любых условий применения, имеют плавный ход привода. Можно с полным правом констатировать тот факт, что винтовой компрессор данного типа практически лишен недостатков, пожалуй, к их незначительному числу можно отнести лишь высокую цену оборудования, которая не является помехой растущему спросу у потребителей. Винтовые компрессорные устройства с прямым приводом с частотной регулировкой могут быть применены на любом предприятии с использованием сжатого воздуха.

Среди прочих типов винтового компрессорного оборудования выделяют дизельные и ротационные винтовые компрессоры.

Дизельные винтовые компрессоры применяют, в основном, при выполнении работ на открытых площадях без доступа к электроэнергии. Питанием для этих компрессоров служит дизельное топливо. Их конструктивное исполнение весьма компактно, они маневренны, их удобно транспортировать, могут функционировать в экстремальных погодных условиях, при повышенных параметрах температуры, влажности, пыли, подкупает их надёжность и высокие качественные показатели. Данные плюсы способствовали тому, что дизельные винтовые компрессоры завоевали такую популярность у пользователей.

Ротационные винтовые компрессоры были освоены в 30-х годах 20 века и давно применяются в различных сферах промышленности. Они также очень популярны среди пользователей, благодаря многим положительным факторам. Этот тип компрессоров имеет свои особенности:

  • они оснащаются червячными роторами, которые стабилизируют работу компрессора и обеспечивают его выносливость;
  • данный вид сконструирован без клапанов, что уменьшает нагрузку на сам компрессор;
  • при увеличении скорости вращения возрастает производительность работы компрессора;
  • ротационные винтовые компрессоры имеют винт сечения разнообразной формы;
  • ротационные винтовые компрессоры отличны своими маленькими формами.

Винтовые компрессоры различают также по расположению цилиндров: вертикальные и угловые.

По типу используемого компрессором хладагента их подразделяют на: хладоновые, аммиачные, хлорметиловые и сернисто-ангидридные. Наибольшее распространение имеют сегодня только хладоновые компрессоры (малые).

По условиям применения компрессоры различаются как обычные, эксплуатируемые в обычных условиях, и специальные, которые изготавливаются в тропическом исполнении.
Температура кипения хладагента определяет компрессоры как низко-, средне- и высокотемпературные.

По типу охлаждения различают компрессоры с водяным охлаждением и компрессоры с воздушным охлаждением.

Компрессорное оборудование известно многообразием своего исполнения, отличного по конструкции, производительности, принципу действия и т.д. Отсюда и подразделение на следующие типы по признакам:

  • стационарные и передвижные;
  • горизонтальные, вертикальные и с наклонным расположением цилиндров;
  • одноступенчатые и многоступенчатые;
  • одноцилиндровые и многоцилиндровые.

По используемой среде для сжатия компрессоры подразделяются на следующие виды:

  • газовые, предназначенные для газа или смеси из нескольких газов;
  • воздушные, предназначенные для сжатия воздушной среды;
  • специальные компрессоры или многоцелевые, применяемые для сжатия разнообразных газов попеременно;
  • многослужебные компрессоры, это тоже специальные компрессорные устройства, предназначенные для одновременного создания избытка давления различных газов;
  • циркуляционные компрессоры, предназначенные для обеспечения непрерывной циркуляции в замкнутом контуре.
  1. Маслозаполненные компрессоры: у таких видов компрессорного оборудования один ротор - ведущий, а другой выполняет роль ведомого ротора. Такие виды устанавливаются в рабочих производственных цехах.
  2. Безмасляные компрессоры, используемые в таких сферах промышленности, как пищевая, фармацевтическая и химическая. Они делятся на два подвида:
    1. Винтовые компрессорные устройства сухого сжатия. Они оснащаются двигателями синхронного типа. В движение эти двигатели приводятся обоими винтами. Производительность их ниже, чем у компрессоров маслозаполненного типа. У них отсутствует масло, а значит, и отвода тепла у них нет.
    2. Водозаполненные компрессоры, которые по праву считаются самой технологичной моделью. Они сочетают в себе все положительные стороны безмасляных и маслозаполненных видов компрессорного оборудования. Водозаполненные компрессоры имеют оптимальную производительность. Данная модель считается чистой в плане вреда, наносимого окружающей среде. Вместо масла она использует обычную воду, которая не является дорогостоящим продуктом. Также работает внутреннее охлаждение, что делает тепловую нагрузку на компоненты компрессора минимальной. Отсюда увеличивается срок службы компрессорного устройства, его надежность и безопасность в целом, снижение энергозатрат почти на 20 %, следовательно, устройство обходится дешевле, ибо в нем нет масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости.

Конструкция и принцип действия стандартного винтового компрессора.

При наиболее простой и распространенной компоновке воздух проходит через всасывающий клапан и воздушный фильтр (1) с датчиками загрязнения, поступая в винтовую пару (2). Винтовая пара (2), в которой воздух смешивается с предварительно очищенным маслом, представляет собой "сердце" компрессора. Образовавшаяся вследствие этого воздушно-масляная смесь отправляется посредством винтового блока в пневматическую систему. Компрессор оснащён сепаратором, в котором идет разделение масла и воздуха. Отдельный от масла воздух поступает в выходную часть компрессора, предварительно проходя через охлаждающее радиаторное устройство (9). Масло же поступает обратно в винтовую пару. Температура определяет дальнейший ход масла: оно движется или по малому кругу, а если ему следует охладиться, то оно идет через радиатор по большому кругу. Температуру регулирует термостат (7), который управляет маслом при его прохождении по радиатору (8). Оставшееся в сепараторе масло по патрубку (10) передаётся к винтовому механизму. Электрический двигатель приводит в движение винтовую пару. Компрессор включается и выключается автоматически при помощи контроллера или реле давления. На ниже обозначенной схеме наглядно можно проследить за описанной выше компоновкой стандартного винтового компрессора.




1. Фильтр для всасывания; 2. блок из винтовой пары; 3. Фильтр-отделитель; 4. Фильтр для тонкой фильтрации и очистки;
5. Клапан мин. давления; 6. Фильтр для масла; 7. Термостат; 8. Радиатор для масла; 9. Радиатор для воздуха.

Все виды, типы и модели винтовых компрессоров в своих различных конструктивных исполнениях обладают множеством преимуществ в сравнении с другими видами компрессорного оборудования. И именно благодаря своим преимуществам винтовые компрессоры получили сегодня наибольшее распространение в различных сферах производства. Использование винтового компрессора в сферах производства значительно снижает затраты на выработку сжатого воздуха и тем самым повышает рентабельность всего производства в целом.

Итак, говоря о положительных сторонах винтовых компрессоров, следует упомянуть, в первую очередь, их следующие достоинства:

  • они надежны;
  • способны длительное время работать без подзарядки (круглосуточно);
  • просты в монтаже и подключении;
  • небольшие затраты на эксплуатацию винтового компрессора;
  • невысокий уровень шума;
  • оснащение автоматической системой управления;
  • высокие показатели чистоты получаемого сжатого воздуха;
  • низкие энергозатраты на кубический метр произведенного воздуха;
  • довольно высокая производительность и
  • высокой показатель энергосбережений.

Существенным преимуществом из выше перечисленных достоинств винтовых компрессоров считается тот факт, что эти устройства имеют довольно маленькие размеры. Винтовые компрессоры применяются в условиях мелких производств, где имеет место незначительное потребление сжатого воздуха. Этот тип маломощных винтовых компрессорных устройств весьма экономичен, с хорошими показателями надежности в процессе применения и довольно прост в обслуживании.

Современный рынок сбыта компрессорной продукции предлагает сегодня варианты исполнения винтовых компрессоров, которые по характеристикам производительности и мощности соответствуют центробежным или поршневым машинам идентичного назначения.

К недостаткам винтового компрессорного оборудования можно отнести следующие отрицательные моменты:

  • конструктивная сложность механизмов регулирования степени сжатия воздуха, получаемого на выходе;
  • необходимость оснащения эффективным маслоотделителем и радиатором для масла;
  • заниженная производительность (до 20% от максимального значения) влечет за собой снижение эффективности функционирования устройства промежуточного всасывания.

Широкое применение нашли сегодня винтовые компрессоры в химической и нефтехимической областях, в области газопереработки, в нефтяной области. Типичный критерий применения состоит в охлаждении углеводородов, фторуглеводородов, аммиачного хладагента. Второй критерий применения данных компрессоров состоит в улавливании паров и газов, в процессе сжатия топливных газов, природного газа, а также газов из органических отходов, хвостовых газов, гелия и СО2.

За двадцать последних лет винтовые устройства стали широко применять в газовой промышленности при использовании их в качестве дожимной техники, для сбора газов, в сфере растворенных в нефти газов.

Винтовые компрессорные устройства применяют, как правило, для большого количества технологических газов, ими осуществляют охлаждение в ходе технологических процессов. В газовой промышленности винтовые компрессоры используются в качестве автономного дожимного оборудования для скважин, дожимного оборудования низкой ступени для поршневых компрессорных машин, для сбора газов с низким давлением. Их используют при сжатии топочных газов, попутного нефтяного газа. В сферах промышленности, имеющих дело с очищенными и сырыми газами, а также кислым газом (с концентрацией H2S и/или CO2 > 80%), для летучих газов (водород) и для газов с большим молекулярным весом и удельной вязкостью до 2.0 их также можно применять.

Винтовые компрессоры безмасляного типа используются при работе с технологическими газами с 1970-х г.г. Винтовые компрессоры маслозаполненного типа находят применение во многих производственных процессах с 1980-х г.г.


Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) всегда готов предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым компрессоров различных типов и видов.

Вакуумные компрессорные системы, вакуумные компрессоры
Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов
Винтовые компрессоры
Дожимная компрессорная станция
Компрессорные установки для кислого газа, водорода, агрессивных газов, коксового газа, кислорода
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора Применение поршневых компрессоров Центральный сайт и поставляемое оборудование

Компрессоры винтового типа относятся к классу ротационного оборудования . Принцип работы таких устройств основан на вращении двух роторов , которые и называют винтами. Первый образец был выпущен еще в 1934 году шведом Элиотом Лисхольном. С тех пор изобретение перетерпело множество изменений, но принцип действия остался прежним.

На сегодняшний день винтовые агрегаты практически полностью вытеснили другие типы компрессоров с мобильных станций, судовых рефрижераторов, из пищевого, стекольного, химического производства, других отраслей промышленности.

Предлагаем посмотреть видеоматериал про устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Преимущества

Винтовые компрессоры сконструированы таким образом, чтобы производительность и ресурс двигателей малой мощности росли, а энергопотребление снижалось вполовину. К преимуществам такого рода оборудования относятся компактные размеры, не слишком отягощающий вес, надежность, долговечность .

Винтовые агрегаты не требуют непрерывного обслуживания, поскольку способны длительное время работать в автономном режиме. Они быстро монтируются в собственных рамах без специально обустроенного фундамента, минимально вибрируют при функционировании.

Винтовые типы оснащаются изолирующими шум кожухами, работают тише прочих. В цехах с ними сохраняются максимально комфортные условия для людей.

Большинство представителей описываемого класса оснащаются цифровой платой управления. За счет этого легко менять давление, программировать циклы процессов на таймер, регулировать потребление энергии. Производить действия можно удаленно.

Среди главных преимуществ нельзя не отметить низкий расход масла. На 1 м3 уходит примерно 2-3 мг смазочного материала, что в разы меньше, чем у модификаций. Данный показатель важен для качества выходящего воздуха. Винтовая конструкция работает чище других, а значит, не нуждается в дополнительных фильтрах, может применяться даже для пневматических машин.

Воздушный принцип охлаждения избавляет от необходимости встраивать систему оборотного водоснабжения и позволяет использовать тепло компрессора вторично (например, для обогрева цехов).

Рассказ про компрессоры одного из производителей от специалиста

Устройство и принцип работы

Сжатые воздух и газ заставляют функционировать сложные системы исполнения из пневматических цилиндров, клапанов и прочих механизмов. Винтовой компрессор занимается преобразованием электрической энергии в воздушно-газовый толчок.

Составные части

Любая модель винтового компрессора включает основополагающие детали:

  1. Воздушный фильтр – всасывает воздух в устройство, очищает его. Находится у входного клапана.
  2. Входной клапан – регулирует работу агрегата переходом на холостой ход.
  3. Основной винтовой блок – представляет собой два ротора вогнутой и выпуклой формы, расположенных параллельно друг другу.
  4. Электрический мотор – запускает и поддерживает движение винтовой пары.
  5. Ременный привод – сцепляет роторы с двигателем, обеспечивает вращение, поддерживает скорость.
  6. Отделитель масла – бак с перегородкой, в котором воздух отделяется от масла.
  7. Фильтр и охладитель масла – производит очищение, охлаждение масляной смазки перед ее попаданием в роторный отсек.
  8. Термостат – следит за оптимальной температурой двигателя. При низком нагреве масла пропускает его вне охлаждения, ускоряя процесс.
  9. Трубопроводы – система прохождения и соединения отделов воздуха, масла, их смеси.
  10. Клапан предохранительный и реле давления – оберегают мотор от поломки. Срабатывают при значительном завышении давления в отделителе, предотвращая выход агрегата из строя.
  11. Блок управления – система дисплеев и плат, обеспечивающая электронную настройку, отслеживание параметров оборудования.
  12. Вентилятор – помогает воздушному забору внутрь, одновременно охлаждает элементы мотора.
  13. Концевой охладитель – доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора.

Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Движение винтов всасывает воздух через входной фильтр. Поток проходит сквозь очищение, смешивание с маслом, охлаждение. Полученная смесь попадает в систему под продолжающейся винтовой тягой. Далее отделитель сепарирует масло от воздуха, последний выходит из компрессора в потребляющее оборудование.

Таким образом, работа винтов проделывает весь необходимый процесс с воздухом без посторонних вмешательств.

У винтовых компрессоров имеется несколько возможных режимов действия с определенными функциями:

  1. Пусковой или Старт – запускает двигатель аппарата, оптимизирует нагрузку от электросети. Активируется нажатием специальной кнопки, через несколько минут переходит в рабочий режим. Может отсутствовать, если мощность компрессора минимальна и предусмотрен прямой пуск.
  2. Рабочий – наращивает давление до максимально допустимого, затем срабатывает реле переключения на холостой ход.
  3. Холостой ход – характеризуется вращением роторов, непрерывной работой двигателя. В это время газ проталкивается через все устройство, воздушные массы охлаждаются. Служит для предотвращения поломок, выжидания оптимальных показателей, подготовки компрессора к отключению.
  4. Ожидание – наступает после холостого хода, пока отметка давления не снизится до минимальной. Длительность зависит от скорости выхода воздуха. Следом может последовать продолжение работы по включению реле.
  5. Стоп – штатное отключение прибора.
  6. Экстренное отключение (Alarm stop) – срочная остановка мотора специальной кнопкой без промежуточных режимов типа холостого хода.

Виды винтовых компрессоров

Компрессоры винтовой конструкции отличаются большим разнообразием модификаций. Они подразделяются по нескольким признакам.

По заполнению камеры

  • – малошумные модели, в которых процесс действия роторов смягчается впрыскиванием масла. Требуют системы сепарации.
  • Безмасловые или сухого сжатия – не используют заполнение полостей масляной смазкой. Подходят для пищевого, фармацевтического, микробиологического производства, электронных приборов.

По сжимаемой среде

  • Воздушные – только воздух.
  • Газовые – сжимают аммиак, кислород, водород, но не воздух.
  • Многоцелевые – попеременно используют газ и воздух.
  • Многослужебные – одновременно могут использовать несколько видов газа.

По приводу

  • Ременные – крутящий момент осуществляется с помощью ремня между двигателем и блоком роторов.
  • Прямые – соединение пары винтов и мотора идет за счет специальной муфты, чем экономится электричество.

Тип энергии

  • Дизельные или автономные – заправляются топливом. Подходят для полевых условий.
  • Электрические – питаются от сети.

Степень сжатия давления

  • Низкая – до 1 Мн/м2.
  • Средняя – до 10 Мн/м2.
  • Высокая – более 10 Мн/м2.

Выгода перехода на винтовое компрессорное оборудование

С поршневых и центробежных устройств многие предприятия перешли на винтовые, объясняя явление надежностью последних. Выгода складывается из нескольких факторов.

Расходы на агрегат

Сами по себе винтовые разновидности стоят дороже остальных. Разница цены с поршневыми моделями составит до 40% не в пользу роторных. В тоже время, покупка оборудования включает также сумму установки с доставкой. В этом плане поршневые модификации проигрывают, поскольку являются гораздо более габаритными, тяжелыми, требуют фундамента для монтажа. Подсчет общих расходов показывает явное преимущество именно винтовых вариантов.

На обслуживание и ремонт

Винтовые типы не имеют поршней, колец, вкладышей, клапанов, других изнашивающихся элементов. Таким образом, потребность в техобслуживании возникает реже, а плановый уход обходится дешевле.

На электроэнергию

Независимо от типа конструкции, роторные модели обладают большой производительностью на малой поглощаемости электричества. При должном уходе они служат до 20 лет, окупают затраты на энергию в несколько раз. Для сравнения, поршневые агрегаты на сжатие равного объема воздуха используют вдвое больше питания.

Ремонт и обслуживание устройства

Роторные компрессоры требовательны к условиям «обитания».

Они не предназначены для помещений с минусовой температурой и сильной запыленностью, требуют плановой замены масла, прочищения фильтров, контроля состояния питающей электросети. Не предполагают установки дополнительных систем очисток масла, ресиверов.

Такое оборудование не нуждается в постоянном присутствии человека рядом, умеет отключаться самостоятельно в случае аварии, пикового перегрева или сбоя сети. В нем имеется возможность установки электронного управления. Программой допустимо задавать настройки работы до нескольких недель вперед. Максимальная продуктивность не сопрягается с перерасходом технических и человеческих ресурсов.

Ремонт происходит помощью сервисных центров.

Обзор моделей

На видео продемонстрированы винтовые компрессоры от ALUP

Вывод

Воздушные компрессоры – не самый дешевый вариант для покупки, но достойный конкурент другим типам по производительности.

Они гораздо выгоднее по совокупности затрат на обслуживание, энергию, ремонт, рабочих и способны оправдать свою цену еще до окончания периода эксплуатации. Для больших объемов работы роторный вид оборудования – экономически разумное решение.

Винтовой компрессор предназначен для понижения давления с помощью роторов. Они относятся к ротационным компрессорным устройствам. Несмотря на то что оборудование появилось в середине 30-х годов, в настоящее время оно является одним из самых популярным. Его главные преимущества - малые габариты, работа в автоматическом режиме, экономичность и т. д. При его монтаже не используют специальный фундамент, так как уровень вибрации имеет низкие показатели по сравнению с иными моделями. Воздушно-винтовой компрессор вытеснил аппараты других видов.

Он способен до 15 атмосфер. При этом производительность достигает 100 м³/мин.

Достоинства

По сравнению с другими аппаратами, винтовой компрессор имеет ряд преимуществ:

  • Низкий который непосредственно влияет на качество подаваемого воздуха. Его в очищенном виде используют для различного пневматического оборудования. Причём установка дополнительных фильтров не требуется.
  • Низкий и вибрации. Как говорилось ранее, благодаря небольшим размерам монтаж выполняется без специального шумопоглощающего фундамента. Такая особенность помогает оснащать воздухом различные переносные устройства.
  • Винтовой компрессор оснащён воздушным охлаждением. Оно помогает не только охлаждать разные элементы, но и за счёт вторично выработанного тепла отапливать помещения.
  • Способность автоматического функционирования, простота монтажа и эксплуатации. Оборудование управляется с помощью специальных автоматических систем.

Недостатки

Среди отрицательных сторон можно выделить высокую стоимость и сложность конструкции. Кроме того, аппарат требует дополнительного оснащения при отводе горячего воздуха, которое необходимо для отопления помещения. Запрещено использовать винтовые компрессоры в среде с агрессивными газами.

Устройство винтового компрессора

Самое простое оборудование имеет такие элементы:

  1. Фильтр, что служит для очистки воздуха, который поступает в рабочий элемент. Как правило, он состоит из двух частей. Первая устанавливается на корпусе, вторая — перед клапаном.
  2. Всасывающий клапан. При остановке компрессора он служит для того, чтобы масло и воздух не удалялись из агрегата. Он управляется с помощью пневматики. По внешнему виду ничем не отличается от обычного пружинного клапана.
  3. Основная часть — винтовой блок. Здесь располагается два соединённых ротора, изготовленных из высококачественной стали. Стоимость такого элемента довольно велика. В её конструкции предусмотрен термозащитный контроллер, который служит для остановки работы двигателя при достижении температуры 105º градусов.
  4. Привод. Он состоит из двух шкивов, установленных в двигателе и роторе, служит для увеличения или уменьшения скорости вращения. Чем она выше, тем больше воздуха будет сжиматься. Однако рабочее давление при этом снижается.
  5. Скорость оборотов ротора зависит от шкивов.
  6. Мотор. Вращательные движения осуществляются за счёт ременной передачи. В его комплектацию входит термозащитный датчик, отключающий двигатель при достижении высоких температур. Кроме того, он предотвращает возникновение различных аварийных ситуаций.
  7. Масляный фильтр. Очищает масло для винтовых компрессоров перед тем, как оно поступает в двигатель.
  8. Маслоотделитель. Служит для отделения воздуха от масла за счёт центробежной силы.
  9. Маслоотделительный фильтр. Очищает смазку после отделения от воздуха.
  10. Срабатывает, когда давление в маслоотделителе превышает допустимые нормы.
  11. Термостат. Регулирует температуру масляного состава.
  12. Маслоохладитель. После отделения от воздуха, масло поступает в специальную ёмкость, где происходит его охлаждение.
  13. Воздухоохладитель. Чтобы подать воздух в помещении, снижают его температуру до 20º градусов.
  14. Для нагнетания вышесказанной составляющей служит вентилятор.
  15. Реле. Обеспечивает автоматическую работу агрегата, исполняет функцию электронной системы управления.
  16. Для контроля давления внутри агрегата устанавливается манометр.
  17. Клапан минимального давления. Он находится в закрытом положении до тех пор, пока давление не превысит отметку в 4 бара.

Винтовой компрессор помещён в корпус. Он изготавливается из высококачественной стали. Его поверхность обрабатывается специальным веществом, которое не подвергается воздействиям масла и других веществ.

Винтовой компрессор: принцип работы

Воздух из атмосферы попадает через клапан в роторный механизм, перед этим очищаясь в фильтре. Далее происходит смешивание с маслом. Затем оно поступает в специальную ёмкость для сжатия, при этом выполняет следующие цели:

  • устраняет зазоры между винтами и корпусом, благодаря чему появление протечек сводится к минимуму;
  • делает так, чтобы оба ротора не касались друг друга;
  • отводит тепло, которое вырабатывается в процессе сжатия.

Сжатая смесь поступает в маслоотделитель, где происходит разделение на составляющие.

Отделившееся масло очищается в фильтре и обратно поступает в блок, при необходимости его охлаждают. Воздух также поступает в воздухоохладитель, а затем подаётся из компрессора.

Какие режимы работы существуют?

Винтовой компрессор, принцип работы которого описан в предыдущем пункте, может функционировать в таких режимах:

  • Start. При этом режиме винтовой компрессор запускается и включается в электросеть по схеме «звезда». Через несколько секунд он переходит на схему «треугольник».
  • Рабочий режим. Давление в компрессоре начинает возрастать. При достижении определённой отметки включается холостой ход агрегата.
  • Холостой ход. При этом режиме осуществляется вращение ротора, во время которого происходит перемещение газовой среды, необходимой для охлаждения воздуха. Он позволяет перевести компрессор в режим ожидания перед выключением агрегата.
  • Режим ожидания. Винтовой компрессор будет исполнять эту функцию до тех пор, пока показатель давления не опустится до минимального значения.
  • Stop. При включении этого режима компрессорное оборудование переходит на холостой ход, а затем полностью выключается.
  • Alarm-stop. Он используется в том случае, когда необходимо экстренно вывести из строя воздушно винтовой компрессор.

Ремонт устройства

При хорошем обслуживании элемент может функционировать более 50 тыс. часов. Как и любое устройство, со временем необходимо осуществлять ремонт винтовых компрессоров. Это оборудование содержит сложные механизмы и различные комплектации.

Довольно часто в таком аппарате выходит из строя электроника. имеют сложные электронные системы, которые могут перегорать. Поэтому необходимо произвести его ремонт, а в более сложных случаях - замену. Выполнить это могут высококвалифицированные специалисты. Стоимость блока управления довольно велика. Если в ней есть осушитель, ремонт винтовых компрессоров будет ещё более затратным, так как оборудование является сложным механизмом.

Стоимость

Как говорилось ранее, винтовые компрессоры представлены на рынке в очень широком ассортименте.

Стоимость зависит от мощности оборудования, а также технических характеристик. Его ценовой диапазон колеблется от 250 до 700 тыс. рублей.

В продолжение темы:
Отопление в нежилых помещениях

В наши дни ландшафтный дизайн, как направление, развивается стремительными темпами. Дизайнеры и архитекторы занимаются оформлением участков и территорий в разнообразных...

Новые статьи
/
Популярные