Что такое и от чего зависит? Производительность винтового компрессора отражает способность обрабатывать и выдавать сжатый воздух за один цикл всасывания. На нее влияет рабочее давление устройства, при этом стандартными единицами измерения являются м3/мин или л/мин.
Как определить? Для расчета теоретической производительности можно использовать определенные уравнения, хотя они могут быть не совсем точными. Вместо этого лучше ознакомиться с технической документацией, предоставленной производителем.
В этой статье:
Принцип работы винтового компрессора
Винтовой компрессор – это оборудование промышленного назначения, в работе которого используется винтовая пара для нагнетания воздуха. В промышленности он часто применяется, когда необходима непрерывная подача сжатого воздуха в пневматические системы. Данный компрессор экономичен, так как отличается небольшим расходом электроэнергии. К его другим преимуществам относят простоту в управлении и обслуживании, а также продолжительный период эксплуатации.
В винтовом компрессоре предусмотрена система охлаждения, которая бывает воздушной, жидкостной или масляной. Ее износу способствуют водяные пары, твердые частицы и наличие масляных капель в воздухе. Как правило, для бесперебойной работы производства, где требуется поддержание высоких стандартов чистоты сжатого воздуха, используют жидкостные или воздушные системы охлаждения.
Оптимальным решением для небольших производств являются модели компрессоров с осушителем и ресивером. Они поддерживают небольшой расход электрической энергии, позволяют очищать воздух от примесей и обеспечивают равномерную подачу воздуха.
Принцип работы винтового компрессора
Работа винтового компрессора осуществляется при помощи электродвигателя. Движение хладагента (вещества для охлаждения в форме газа) позволяет следить за процессом охлаждения. Снизить мощность и уровень притока газа позволяет золотник.
Такой вид компрессора способен работать на холостом ходу, что может существенно уменьшить износ деталей, который происходит за счет постоянных включений электродвигателя. Также режим холостого хода способствует уменьшению потребления электроэнергии в 5 раз.
Запатентованные в 1930-х годах винтовые компрессоры первоначально стали конкурировать с другими объемными компрессорными системами и быстро набрали популярность. Сейчас они широко применяются в различных отраслях производства и имеют технические характеристики, сравнимые с поршневыми компрессорами промышленного класса. Винтовые компрессоры хорошо подходят для компаний, где требуется непрерывный процесс производства.
Разновидности винтовых компрессоров
Разновидности винтовых компрессоров
- Маслозаполненные
Маслозаполненные винтовые компрессоры оснащены двумя роторами, один из которых ведущий, другой – ведомый. Из-за впрыскиваемого масла (расход 1 л/мин на 1 кВт мощности) отсутствует физический контакт между ними. При использовании звукопоглощающих кожухов, шум, производимый данным видом компрессора, составляет 60-80 дБ, что соответствует уровню шума от бытовой техники. Диапазон мощности двигателя может колебаться от 3 до 355 кВт. Производительность винтового компрессора этого типа – от 0,4 до 54 м3/мин. Такое оборудование может быть установлено прямо в рабочих цехах.
- Безмасляные
Существует 2 вида безмасляных винтовых компрессоров.
- Винтовые компрессоры сухого сжатия
В них есть синхронные электромоторы. Они используются для приведения в движение двух винтов и исключают контакт между ними. Производительность винтового компрессора данного типа меньше, чем у маслозаполненных моделей, так как в них отсутствует масло и отвод тепла. В результате уровень сжатия в одной ступени составляет только 3,5 бара. При использовании второй ступени и промежуточного рефрижератора можно увеличить этот показатель до 10 бар. Однако стоимость такого оборудования будет более высокой, так же как и эксплуатационные расходы из-за применения двух электромоторов вместо одного.
- Водозаполненные винтовые компрессоры
В данной модели присутствуют преимущества маслозаполненных и безмасляных компрессоров. Производительность винтового компрессора такого типа высока, уровень сжатия в одной ступени составляет 13 бар. К достоинствам водозаполненного компрессора относится экологичность, так как для его работы и внутреннего охлаждения используется чистая вода, а не компрессорное масло. Благодаря своей высокой удельной теплопроводности и теплоемкости вода способна повышать температуру в процессе конечного сжатия (при любой его степени) на 12 °С. Для достижения этого результата используется дозированный впрыск.
Разновидности винтовых компрессоров
Таким образом, при использовании водозаполненного компрессора образование отходов на производстве минимально. К еще одному преимуществу можно отнести возможность уменьшить затраты на электроэнергию на 20 %. Изготовление компрессоров такого типа более экономично благодаря отсутствию необходимости использования масляных фильтров и емкостей для отработанной масляной жидкости, а также издержек на переработку конденсата. Кроме того, процесс сжатия в водозаполненном компрессоре приближается к идеальному изотермическому.
Использование безмасляных компрессоров возможно в разных промышленных отраслях. К самым распространенным относят пищевое, химическое и фармацевтическое производства.
Достоинства винтовых компрессоров
- Производительность винтового компрессора в зависимости от давления позволяет сохранить оптимальное значение КПД, так как винтовые компрессоры используются в широком диапазоне показателей.
- При небольших частотах вращения вала обеспечивается высокая степень сжатия.
- В конструкции винтовых компрессоров сухого сжатия попадание масла в сжатый воздух невозможно. Такая особенность важна для пищевого производства.
- Эксплуатация при высоких частотах вращения, при которой допустимо снижение габаритов винтового компрессора. При необходимости возможно соединение вала компрессора с быстроходными двигателями внутреннего сгорания.
- Надежность и большой ресурс за счет отсутствия элементов, которые совершают возвратно-поступательное движение.
- Отсутствует помпа.
- Есть возможность сжатия газов любого типа (гелий, водород, газы с примесями).
- Небольшие эксплуатационные расходы.
- Объемный принцип действия позволяет создавать вакуум.
Суть производительности компрессоров
На сегодняшний день есть много моделей компрессоров, чаще всего на производствах используются поршневые и винтовые воздушные компрессоры. Чтобы выбрать оборудование такого типа, необходимо учитывать его характеристики эксплуатации, такие как продолжительность включения, способ нагнетания воздуха, производительность винтового компрессора на входе и выходе.
Производительность компрессора определяет объем сжатого газа, который вырабатывается за время работы, есть 2 способа измерения этого показателя.
- По входу. Расчет объема, всасываемого во входной патрубок.
- По выходу. Расчет объема вырабатываемого сжатого газа за единицу времени.
Производительность винтового компрессора может измеряться в л/мин или м3;/мин, что не определяет выбор модели. В первую очередь выполняется расчет данной величины. На втором этапе проводятся испытания при оптимальных показателях температуры (+20 °С) и давления (105 Па). Замер параметров скажется на характеристиках оборудования и его фактических качествах эксплуатации.
Суть производительности компрессоров
Сама конструкция компрессора определяет методику измерения, например для поршневых компрессоров нужно использовать только способ по выходу. На входе показатель может быть завышен в 1,5-2 раза. Также стоит учитывать, что этим могут воспользоваться недобросовестные поставщики и указать некорректный объем всасываемого воздуха. Перед закупкой данного оборудования необходимо ознакомиться с параметрами, указанными в технической документации, или посмотреть подобную информацию на сайте производителя.
Что влияет на производительность
Данный показатель может варьироваться в зависимости от внутренних и внешних факторов. Так как он не является постоянной величиной, то у него есть незначительная степень погрешности, которую необходимо знать и учитывать при производственном процессе.
Перед тем как рассчитать фактическую производительность винтового компрессора, нужно принять во внимание ряд следующих факторов:
- Влажность окружающей среды и температурный режим.
- Износ оборудования.
- Мощность (она определяет рост производительности в процессе работы установки).
Определение производительности винтового компрессора
Работа винтового компрессора осуществляется при помощи вращения вала и вытеснения воздуха. В оборудовании есть ведомый и ведущий валы, между которыми предусмотрен минимальный зазор. Ограждающий корпус нужен для обеспечения герметичности. Как только значение объема воздуха внутри камеры достигает максимального значения, профили зубцов ведомого вала перекрывают входное отверстие и происходит открытие выходного патрубка.
Существует простой способ расчета производительности винтового компрессора. Для этого нужно умножить паспортную величину на КПД. Максимальный показатель КПД для компрессоров – 0,95. Чтобы провести точный расчет, нужно учитывать следующие показатели:
- Время нагнетания необходимого объема.
- Периодичность закрытия/открытия входного канала.
- Потери давления, которые возможны вследствие увеличения зазоров между валами.
Для проверки фактической производительности можно подключить компрессор к воздухосборнику, время его заполнения поможет определить показатели оборудования. Стоит отметить, что данная методика может также применяться для поршневых компрессоров. При выборе модели воздухосборника необходимо учитывать характеристики компрессора.
Формула определения производительности винтового компрессора
При отсутствии каких-либо потерь и протечек можно рассчитать производительность. Сумма объема полостей, ограниченных винтами и корпусом, подаваемых на выход за единицу времени, это и есть производительность винтового компрессора. Формула расчета для теоретической производительности винтового компрессора с двумя винтами следующая:
где:
- Qт – теоретическая производительность винтового компрессора, м3/с;
- l – длина винта, м;
- m1 – количество заходов ведущего винта;
- n1 – частота вращения ведущего винта, с-1;
- f1 – площадь впадины ведущего винта, м2;
- m2 – количество заходов ведомого винта;
- n2 – частота вращения ведомого винта, с-1;
- f2 – площадь впадины ведомого винта, м2.
Обычно выполняется равенство m1 x n1 = m2 x n2 = m x n, формулу теоретической производительности винтового компрессора можно представить в виде:
Фактический расход оказывается ниже теоретического, что вполне закономерно, так как сказывается влияние различных перетечек внутри оборудования и утечек газа во внешнюю среду через уплотнения.
Математически это учитывается коэффициентом подачи, поэтому действительная производительность винтового компрессора будет равна:
- Qд – действительная производительность;
- Qп – величина протечек через уплотнения;
- ηп – коэффициент подачи.
Формула определения производительности винтового компрессора
Винтовые компрессоры – это важное оборудование для многих отраслей промышленности. Они обеспечивают надежный источник сжатого воздуха и обладают рядом преимуществ перед другими типами компрессорного оборудования. У них более высокий уровень эффективности, что позволяет сжимать больше воздуха при меньшем потреблении электроэнергии. Данные конструктивные особенности делают их идеальным выбором для больших производственных предприятий, где затраты на электроэнергию могут быть достаточно объемными.
Кроме того, винтовые компрессоры надежны и долговечны, их не требуется часто обслуживать. Они могут эксплуатироваться много лет и не требовать замены.
