На чем основана? Работа винтового компрессора происходит, как следует из названия, за счет двух винтов, которые нагнетают воздух или газ. Особенности данной конструкции дают ей заметные преимущества, что и обеспечивает популярность подобных моделей.
На что обратить внимание? Несмотря на общий принцип работы, винтовые компрессоры подразделяются на разные виды – как по конструктивным особенностям, так и по функционалу, поэтому перед покупкой важно разобраться в деталях.
В этой статье:
Устройство винтового компрессора
Общий принцип работы всех винтовых компрессоров определяет схожесть основных узлов этих агрегатов, несмотря на широкий выбор различных модификаций оборудования такого типа на современном рынке.
Устройство винтового компрессора
Конструкция винтового компрессора включает:
- всасывающий воздушный фильтр для очистки поступающего воздуха (может состоять из двух частей, одна из которых располагается возле воздухозабора, а вторая – перед входным клапаном);
- входной клапан, который регулирует производительность всего агрегата, при необходимости переводя компрессор в холостой режим;
- винтовой блок – главный рабочий элемент каждого компрессора такого типа, который образуется двумя параллельными роторами с вогнутым и выпуклым винтовыми профилями;
- ременную передачу – два шкива, соединенных ремнем, которые задают требуемую скорость вращения винтовой пары;
- электродвигатель, через муфту, редуктор или ременной привод приводящий в движение винтовую пару;
- масляный фильтр, очищающий масло, возвращающееся в винтовой блок;
- сепаратор – металлический бак с расположенной посередине перфорированной перегородкой, которая очищает масло от пузырьков воздуха;
- термостат, поддерживающий оптимальную для работы компрессора температуру масла;
- маслоохладитель, который охлаждает отделенное от сжатого воздуха масло;
- концевой охладитель воздуха, который нужен для охлаждения сжатого воздуха, подаваемого потребителям;
- предохранительный клапан, срабатывающий, если серьезно повышается давление масла, и предотвращающий выход из строя всего агрегата;
- система трубопроводов, по которой перемещаются воздушно-масляная смесь, воздух и масло;
- реле давления, которое отвечает за регулировку параметров и выбор режима работы компрессора;
- электронный управляющий блок, который контролирует работу всех систем и выдает на монитор соответствующую информацию;
- вентилятор, который забирает воздух внутрь агрегата, охлаждая рабочие детали и узлы.
Устройство винтового компрессора
Режимы и принципы работы винтового компрессора
Зазор между параллельными друг другу винтовыми роторами, вращающимися на втулках или подшипниках, составляет от 0,1 до 0,4 мм. Синхронность вращения, в ходе которого воздух попадает внутрь полости всасывания и отсекается от впускного отверстия, обеспечивается зубчатыми колесами. Роль смазочных материалов, подаваемых в камеру, заключается не только в уменьшении трения между подвижными частями и герметизации щелей между ними, но и в отведении тепла, выделяющегося в ходе сжатия газа. Сепаратор позволяет отделить масляные пары от рабочей среды.
Уменьшение объема полостей сжатия, образованных поверхностями винтовых роторов, которое происходит в ходе их вращения, сопровождается увеличением давления. Когда впадины винтов совмещаются с выпускными отверстиями, воздух перестает сжиматься и устремляется наружу.
После сепарации и фильтрации масло повторно поступает в камеру с винтовыми роторами. Благодаря термостату при слишком сильном нагреве хладагент направляется в теплообменник для охлаждения, а если температура позволяет – сразу фильтруется.
Различают несколько режимов работы винтового компрессора:
- Пуск. При запуске происходит подача тока с постепенно повышающимся напряжением. Работа компрессора начинается только через несколько секунд, что позволяет избежать перегрузки сети.
- Холостой ход. В этом режиме компрессор подготавливается к работе в полную силу. Нагнетание сжатого воздуха осуществляется медленно вращающимися винтовыми роторами.
- Стандартный режим предусматривает работу компрессора с полной рабочей нагрузкой в соответствии с заданными настройками.
- Режим ожидания. Когда давление рабочей среды достигает заданного максимума, вращение винтовых роторов временно прекращается. Пауза продолжается до тех пор, пока показатели не снизятся до определенного уровня.
- Остановка. Агрегат некоторое время работает на холостых оборотах, а затем вращение винтовых роторов прекращается полностью. Благодаря такому плавному переходу от полной рабочей нагрузки к выключению компрессор предохраняется от повреждений, к которым могут привести резкие перепады напряжения.
Некоторые модификации винтовых компрессоров имеют встроенную функцию Stop alarm, которая задействуется при возникновении различных неполадок в работе оборудования, критическом повышении давления рабочей среды или температуры. Аварийная остановка включается в автоматическом режиме, однако обычно на панель управления выносится специальная кнопка, позволяющая оперативно прекратить работу агрегата вручную.
Режимы и принципы работы винтового компрессора
Преимущества винтовых компрессоров
Винтовые компрессоры имеют ряд очевидных преимуществ перед поршневыми моделями:
- Позволяют существенно экономить электрическую энергию благодаря автоматическому управлению подачей воздуха, а также применению винтовых роторов последнего поколения. Экономия составляет до 30 %.
- Относительно дешевые в эксплуатации. Оборудование требует технического осмотра и обслуживания не чаще чем через 4 или 8 тысяч часов работы, тогда как поршневым агрегатам обслуживание необходимо после каждых 500 часов.
- Долговечность. Винтовые компрессоры могут работать без капитального ремонта годами благодаря отсутствию сложных клапанов. Кроме того, срок службы существенно увеличивает простая и надежная система подачи масла (хладагента). Гарантийный срок эксплуатации обычно составляет 2 года, однако на практике такие агрегаты исправно работают без замены винтовых роторов и 7-8 лет. За такой период на промышленных производствах поршневые компрессоры с такой же производительностью успевают поменять на новые около 5 раз.
- Дешевизна установки и отладки. Компрессоры винтового типа компактные, их работа практически не сопровождается шумом и вибрацией, что позволяет прилично экономить на монтаже и настройке. Экономия обусловлена тем, что для такого оборудования не нужно фундаментного основания. Винтовые компрессоры не требуют для эксплуатации отдельных помещений.
- Высокие эксплуатационные качества. Конкурентоспособность винтового компрессорного оборудования обуславливается наличием таких технических характеристик, как производительность более 40 м3/мин и давление воздуха на выходе до 9 кгс/см2. Коэффициент полезного действия подобных агрегатов может достигать 95 % (у компрессоров поршневого типа КПД менее 60 %).
Большое количество промышленных производств в нашей стране оснащено винтовыми компрессорами. По статистике на такие агрегаты приходится до 12 % расходуемой в РФ электрической энергии. Относительная дороговизна подобного оборудования не мешает ему быть экономически эффективным за счет высокой производительности, минимального времени простоя для устранения неисправностей, а также дешевизны монтажа, наладки и технического обслуживания.
Преимущества винтовых компрессоров
Виды винтовых компрессоров
Для классификации всех актуальных модификаций винтовых компрессоров пользуются рядом критериев, главные из которых разберем ниже:
Тип привода
- ременной – передача крутящего момента от двигателя к роторному блоку осуществляется с помощью ремней;
- прямой – муфта, с помощью которой двигатель соединяется с винтовыми роторами, отличается высокой надежностью и энергетической эффективностью;
- редукторный – наличие шестеренчатого редуктора между винтовыми роторами и электрическим двигателем позволяет менять скорость вращения рабочих частей при постоянных оборотах вала электродвигателя.
Максимальное рабочее давление
Различают винтовые компрессоры:
- низкого давления – до 3,45 атм;
- среднего давления – до 14,8 атм;
- высокого давления – до 34,54 атм.
- Тип потребляемой энергии.
По этому признаку компрессоры бывают:
- автономными (как правило, дизельными) – работают на жидком топливе и предназначены для эксплуатации на объектах, удаленных от источников электроэнергии;
- электрическими – самый распространенный вид оборудования, получающий питание от электросети.
Характер рабочей среды
По этому критерию компрессорное оборудование винтового типа делиться на:
- воздушное – такие компрессоры предназначены для сжатия воздуха;
- газовое – с помощью этих компрессоров сжимаются различные газы и газовые смеси;
- многослужебное – одновременно работает с разными рабочими средами;
- многоцелевое – позволяет чередовать различные рабочие среды.
Самым главным классификатором для современных модификаций винтовых компрессоров является характер заполнения камер. По этому критерию все оборудование делится на два больших класса:
Безмасляные
Такие винтовые компрессоры по виду сжатия подразделяются на два типа. Сжатие может быть сухим – этот принцип широко применяется в оборудовании для приборостроения, микробиологических производств, изготовления продуктов питания и лекарственных средств.
Особенность процесса сухого сжатия заключается в необходимости его разделения на два этапа из-за отсутствия отводящей лишнее тепло жидкости, что приводит к чрезмерному нагреванию сжимаемого газа. В ходе рабочего цикла:
- давление повышается до 3,45 атм с последующим охлаждением;
- достигается требуемое давление, например, 9 атм.
Для синхронизации вращения винтовых роторов на обеих стадиях процесса применяются редукторы. Благодаря сухому сжатию удается получать сжатый газ, свободный от примесей на 100 %. Однако такие компрессоры относительно дорогие, их сложно и затратно обслуживать. Кроме того, работа агрегатов сопровождается шумом, который обусловлен высокой скоростью вращения рабочих частей.
Избавиться от этих недостатков позволяют водозаполненные модификации. Такое оборудование успешно конкурирует с «сухими» моделями и пользуется растущей популярностью благодаря своим многочисленным преимуществам:
- максимальное давление в 12,83 атм такие компрессоры развивают без разбивки на два этапа;
- из-за высокой теплопроводности и значительной теплоемкости воды выходящий из камеры сжатия воздух теплее окружающего всего на несколько градусов;
- сжатый воздух обладает высокой степенью чистоты и полностью избавлен от вредных примесей;
- процесс сжатия в водонаполненных винтовых компрессорах практически безотходный;
- такое оборудование потребляет относительно мало электроэнергии и экономично в обслуживании.
Масляные
Работа винтового компрессора и сжатие рабочей среды происходят за счет двух роторов – ведущего и ведомого, при вращении которых относительно друг друга в полости сжатия втягивается и затем отсекается от впускного отверстия сжимаемый газ. Для того чтобы рабочие поверхности винтов не изнашивались, соприкасаясь, а зазоры не пропускали воздух, в камеру осуществляется постоянный впрыск масла.
Масляные компрессоры обладают:
- мощностью от 2,2 до нескольких сотен киловатт;
- средней шумностью от 60 до 80 децибелов;
- производительностью до 60 м3/мин и выше.
Существуют передвижные автономные модели с двигателем внутреннего сгорания (дизельным или бензиновым). На промышленных производствах чаще пользуются более мощными стационарными винтовыми компрессорами. Для монтажа таких относительно компактных и легких агрегатов не требуется фундамента и специального отдельного помещения.
Винтовые компрессоры – не самый дешевый вариант подобного оборудования, однако этот недостаток с лихвой компенсируется в ходе эксплуатации за счет высокой производительности, дешевого обслуживания, длительного срока службы, низкого потребления энергии и т. д. Все вышесказанное – причина высокой конкурентоспособности этой техники.
