Виды винтовых компрессоров и их преимущества

Что представляет собой винтовой компрессор: устройство и принцип работы

Это устройство для сжатия и подачи воздуха или других газов. Переходим к назначению деталей.

Составные части

В общем случае это:

• всасывающий фильтр — пропускает через себя и очищает воздух перед блоком сжатия;
• впускной клапан – переключает режим работы компрессора нагрузка/холостой ход;
• электромотор – приводит в движение роторы блока сжатия;
• винтовой блок – два параллельно ориентированных ротора (один выпуклый, другой вогнутый);
• привод – сцепляет винтовую пару с двигателем, отвечая также за вращение с заданной скоростью;
• охладитель масла – снижает температуру масла до заданных значений, не допуская перегрева;
• отделитель масла – специальный резервуар (бак), отделяющий масло от сжатого воздуха;
• термостат – меняет направление движения масла: малый круг — сразу в винтовой блок; большой круг — через охладитель;
• масляный фильтр — очищает масло перед подачей его в винтовой блок;
• реле и предохранительный клапан – защищают от поломки, срабатывая при резком повышении давления;
• трубопроводы – соединяют все отделы системы, обеспечивая прохождение масловоздушной смеси, масла и сжатого воздуха;
• вентилятор – способствует осуществлению забора воздуха, а также выполняет функцию общего охлаждения;
• блок управления – осуществляет контроль за работой компрессора в нормальном режиме, оповещение при аварии и настройку параметров;
• концевой охладитель – снижает температуру среды, прежде чем выпустить ее из оборудования.

Принцип работы винтового компрессора подробно

Пошагово он выглядит следующим образом:

1. двигатель запускает роторы, которые с соблюдением ведомости, вращаются по направлению друг к другу;
2. в результате этого движения атмосферный воздух всасывается через фильтр, в котором очищается от механических примесей;
3. в винтовом блоке воздух смешивается с маслом, сжимается и попадает в маслобак;
4. в маслобаке и сепараторе сжатый воздух отделяется от масла и через концевой охладитель поступает на выход установки, а масло после охлаждения поступает обратно в винтовой блок через масляный фильтр.

Процесс сжатия проходит в автоматическом режиме, отличается простотой и эффективностью. И это очередное преимущество и еще одна причина использовать именно рассматриваемое оборудование.

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.

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.

1. 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.
2. Техника с шестеренчатым приводом работает тихо, КПД высокий. Однако у нее нет регулировки. Аппараты сложны в ремонте — необходимо привлекать квалифицированных техников.
3. 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.
4. 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.

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.

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

Причины неисправностей и способы их устранения

В процессе эксплуатации оборудования можно столкнуться с его поломкой. Приходится прибегнуть к ремонту винтовых компрессоров. К наиболее распространенным неисправностям оборудования относятся:

• компрессор плохо включается или не перезапускается;
• агрегат не получает сжатого воздуха;
• низкая производительность оборудования;
• чрезмерный расход и утечка масла;
• непроизвольное открытие предохранительного клапана;
• отключение компрессора термостатом;
• повышенное давление;
• срабатывание прерывателя цепи.

Основной причиной плохого включения оборудования является слишком низкая температура воздуха. Нужно просто прогреть помещение, в котором находится компрессор, и все будет в порядке.

Агрегат не перезапускается из-за плохого закрытия всасывающего клапана. Его необходимо снять и почистить. В некоторых случаях понадобится заменить элементы.

Отсутствие сжатого воздуха в выходном отверстии компрессора свидетельствует о закрытии регулятора. Устранить неполадку можно путем проверки реле давления, которое должно подавать питание на электромагнитный клапан, связанный с регулятором.

С закрытием регулятора в большинстве случаев связана и низкая производительность агрегата. Но в этом случае причиной неисправности является загрязнение регулятора. Чтобы это устранить, снимается всасывающий фильтр, открывается и очищается регулятор. Наилучший вариант — демонтаж регулятора с его последующей очисткой.

Чрезмерный расход и утечка масла

Причинами слишком большого расхода масла могут быть:

• сломанный фильтр маслоотделителя;
• негерметичные уплотнения фильтра маслоотделителя.

В обоих случаях проблемы решаются путем замены уплотнений или самого фильтра.

Утечка масла из всасывающего фильтра говорит о том, что не закрыт регулятор или в системе чрезмерно высокое давление. В первом случае проверяется функционирование регулятора и электромагнитного клапана. Во втором случае, кроме проверки регулятора и клапана, следует тщательно осмотреть манометр.

Причиной попадания масла в пульт управления является утечка масла сквозь фланец агрегата. Данная неполадка устраняется посредством замены уплотнительного кольца компрессора.

Режимы работы

Даже самые простые модели в базовой комплектации содержат не менее 5 режимов работы:

1. Холостой ход – необходим для подготовки компрессора к полноценной работе. Двигатель приводит в работу роторы, которые вращаются, нагнетая воздух, но не на полную мощность.
2. Рабочий режим – определяется полноценным действием всех конструктивных элементов, давая на выходе сжатый воздух.
3. Режим ожидания – в период его активации отмечается торможение всех процессов до тех пор, пока давление в системе не восстановиться. Удобно при периодическом использовании компрессора в производстве, который позволяет не выключать агрегат, а притормозить его работу на определенный период.
4. Пуск – данный режим оптимизирует запуск компрессора, исключая перегрузки сети. Напряжение подается дозировано, позволяя приступить к работе через 10-15 секунд после включения.
5. Стоп – обеспечивает постепенное выключение компрессора, переводя его вначале на холостой ход, а затем подготавливая к полному выключению. Этот режим позволяет также избежать поломок и преждевременного износа деталей из-за резких перепадов напряжения и давления.

В отдельных моделях также имеется режим Stop-Alarm – экстренное прекращение работы агрегата при возникновении какой-либо неполадки или превышении показателей давления и температуры. Данный режим может быть как автоматическим (срабатывает при сигнализации датчиками контроля), так и ручным (кнопка на панели управления).

Спиральные компрессоры (SCROLL)

Для кондиционеров малой и средней мощности часто применяются спиральные компрессоры. Работа компрессора кондиционера

этого типа основана на взаимодействии двух стальных спиралей, расположенных в цилиндре компрессора. Одна из спиралей, внутренняя, имеет стационарное закрепление, а другая, внешняя, вращается вокруг внутренней с помощью эксцентрика, перекатываясь по поверхности внутренней спирали. Точное прилегание поверхностей спиралей и их профиль (эвольвента) обеспечивают постоянно перемещающуюся точку соприкосновения, которая и является камерой сжатия газа хладагента. При достижении необходимого давления хладагент из камеры выталкивается в выходное отверстие. Благодаря тому, что точки касания двух спиралей находятся на каждом витке, увеличение давления хладагента происходит намного плавне, чем в другихвидах компрессоров .

Преимуществом этого принципа работы компрессора является минимальная нагрузка на двигатель при запуске, но к недостаткам можно отнести сложность их производства и высокие требования к точности соприкосновения спиралей, а также обеспечение герметичности прилегания торцов спиралей к поверхности камеры компрессора.

Обслуживание винтовых компрессоров

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

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.

«Пульсация пара» в поршневом и спиральном компрессорах

В поршневом компрессоре всасывание и нагнетание пара происходит периодично. Из-за этого возникает такое явление как «пульсация пара». Это негативно сказывается на процессах в конденсаторе, а так же создает дополнительный шум при работе компрессора. Для устранения данной проблемы применяются глушители. Роль их различна в зависимости от того, на какой линии они расположены. Основное назначение глушителя на нагнетании — уменьшить колебания газового потока в нагнетательном трубопроводе и конденсаторе, и таким образом, снизить шум, а также повысить надежность работы машины в целом. Всасывающий глушитель уменьшает пульсации газа в кожухе и непосредственно снижает шум компрессора. В компрессорах серии «Оctagon» (Bitzer, Германия) существует эксклюзивная запатентованная система глушителя, встроенного в крышку цилиндров (см. рис. 1), которая представляет собой длинный узкий загнутый канал, расположенный на выходе из нагнетательной камеры и служащий своего рода газовой подушкой для паров, выходящих из цилиндра компрессора. Эта система существенно снижает колебания пара в нагнетательном патрубке (см. рис. 2).

Рис. 1. Схематический чертеж встроенного глушителя (сам глушитель – это длинная узкая трубка). Правый конец этой трубки закрыт, он упирается в металлический корпус компрессора, другим своим концом она уходит на нагнетание. В центральной части трубки сделано отверстие, куда поступает сжатый в компрессоре пар. Пар, попадая в отверстие, разделяется на два потока: один идет налево, другой направо. Поток, ушедший направо ударяется о глухой конец трубки, идет обратно, доходит до отверстия, встречается там с вновь сжатым в компрессоре паром и гасит его пульсацию, за счет разного направления движения и различных фаз колебания.

Рис. 2. «Пульсация пара» (вверху — с использованием встроенного глушителя, внизу — без него).

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.

Отличия и преимущества винтовых компрессоров перед поршневыми

Первое отличие винтовых компрессоров от поршневых заключается в их конструкции. Главное, чем отличаются винтовые компрессоры от поршневых — это механизм сжатия. В винтовых агрегатах применяются роторы с винтообразными зубьями, вращающимися навстречу друг другу. А в поршневых – поршень, который совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Благодаря вышеописанным конструкционным различиям винтовой компрессор имеет небольшой вес и компактные габариты.

Кроме того, отличается способ нагнетания и аккумулирования воздуха. Винтовые аппараты создают постоянный поток воздуха. Поршневые же компрессоры подают воздух импульсами, которые соответствуют по частоте движениям поршня. Поэтому для создания постоянного потока к поршневым аппаратам подсоединяется ресивер.

Преимущества винтовых компрессоров перед поршневыми очевидны.

1. Экономия электроэнергии. Она экономится за счет использования винтовых блоков последних поколений и автоматического управления подачей воздуха. Благодаря этому расход электричества уменьшается приблизительно на 30%.
2. Низкая стоимость обслуживания. В среднем, обслуживание поршневых агрегатов требуется проводить через каждые 500 часов работы. Винтовым же аппаратам нужен осмотр после 4000-8000 часов работы.
3. Длительный срок службы. Компрессоры с винтовым принципом действия способны работать без ремонта несколько лет подряд. Объясняется это отсутствием системы клапанов и наличием простой системы смазки и охлаждения. На винтовую пару агрегата производителем дается гарантия 2 года. Но, как показывает практика, аппараты могут работать без замены винтовой пары 7-8 лет. За это время в условиях предприятия приходится поменять около 5 компрессоров поршневого типа, имеющих аналогичную производительность.
4. Низкая стоимость монтажа и наладки. Как уже говорилось, винтовые агрегаты имеют небольшие размеры и почти не производят шум и вибрацию. Поэтому экономятся средства на монтаж и установку оборудования, поскольку его не требуется устанавливать на фундамент или в отдельное помещение.
5. Отличные технические характеристики. Винтовые агрегаты – это высококонкурентное оборудование, обладающее следующими техническими характеристиками: КПД до 95% (у поршневых аппаратов КПД не достигает 60%); производительность свыше 40 м3/мин; выходное давление до 9 кгс/см2.

Ремонт и обслуживание

Каждая модель (это относится не только к компрессорам) имеет свои особенности и нюансы в работе, которые закреплены в техническом паспорте.

Перед началом эксплуатации важно изучить предложенную производителем информацию, чтобы сделать работу продуктивной и избежать нежелательных поломок. Выделяют 5 показателей, от которых зависит исправная работа компрессора:

1. Качество масла – чем выше его котировка, тем меньше отходов и загрязняющих веществ образуется в отработке.
2. Техническое обслуживание – заключается в прочистке конструктивных деталей и элементов. Периодичность полностью зависит от времени эксплуатации и места. Рекомендуется проводить чистку и смазку рабочих элементов не реже 1 раза в полгода.
3. Правильная эксплуатация – рекомендуется придерживаться всех правил, которые написаны в ТО, не игнорируя их. Самопроизвольное подключение и эксплуатация не гарантирует исправность оборудования, а также исключает возможность бесплатного сервисного обслуживания.
4. Монтаж и запуск – если нет опыта в подобных работах, то лучше доверить их профессионалам. Правильная установка и подключение обезопасит не только агрегат, но и людей, находящихся в непосредственной близости к агрегату.
5. Наличие вентиляционного канала – забор воздуха должен осуществляться с улицы, а не с закрытого помещения, насыщенного высоким уровнем примесей (пыль, грязь, излишняя влажность).

Соблюдая несложные правила обслуживания компрессора можно надолго забыть о дорогостоящем ремонте.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Использование клапанов динамического типа в устройстве спиральных компрессоров

В этом оборудовании нет необходимости применения клапана на всасывание, так как подвижный спиральный элемент самостоятельно отсекает рабочее пространство от канала для всасывания. Иногда в нагнетательной линии устанавливают обратный динамический клапан, предотвращающий возврат воздуха и вращение спирали в обратном направлении при отключении двигателя. Однако такой клапан создает дополнительное сопротивление, что снижает коэффициент полезного действия устройства.

Динамические клапаны часто встречаются в устройствах спиральных компрессоров для средних и низких температур, которые используются в холодильных установках.

Для чего нужны винтовые компрессоры

Сжатый воздух, который производит винтовой компрессор, чаще всего служит в качестве энергоносителя. 

За счет преобразования энергии сжатого воздуха в механическую энергию работают: 

• Пневмомеханизмы — автоматизированные устройства приема-подачи и др.
• Пневмоинструменты — отбойные молотки, перфораторы, подъемники, молоты и др.

Обдувочные же аппараты (краскопульты, эжекторы,

пескоструйные аппараты

и дробеструйные установки) преобразуют энергию сжатого воздуха в

кинетическую

Для многих отраслей промышленности лучшим решением будет выбрать именно винтовой воздушный компрессор, так как он является более надежным, экономичным в потреблении электроэнергии и рассчитан на долгую бесперебойную работу. Подробнее о том, чем хороши винтовые компрессоры, мы уже

писали в нашем блоге

Достоинства и недостатки

Этот аппарат отличается следующими преимуществами в эксплуатации:

• употребление небольшого количества масла;
• агрегат не нуждается в установке дополнительных фильтров для масла;
• уровень шума и вибрации очень низкий;
• небольшие размеры, которые позволяют проводить монтаж без создания специального шумопоглощающего фундамента;
• приспособление имеет воздушное охлаждение;
• простота в эксплуатации и монтаже;
• управление оборудованием при помощи автоматических систем.

Как и любой другой компрессор, этот имеет недостатки, о которых следует знать:

• высокая стоимость;
• сложная конструкция;
• потребность в установке дополнительного оснащения для отвода горячего воздуха.

Обратите внимание на то, что этот аппарат запрещено использовать в среде с агрессивными газами

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.

Принцип действия

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.

Заключение

Подробно рассмотрев винтовые компрессоры, устройство и принцип действия, можно сделать один простой вывод. Это довольно надежное, производительное, безопасное и удобное оборудование, особенно по сравнению с поршневым. Несмотря на то, что первоначальные затраты на покупку винтового компрессора выше, чем поршневого, стартовые расходы на их приобретение многократно окупаются в перспективе многолетней эксплуатации, тем более когда вы заказываете одну из них в ALMiG. У нас – выгодные цены, компетентная помощь при выборе, гарантии оригинальности и многое другое, обращайтесь.

И напоследок – немного интересной визуальной информации. Познакомьтесь с порядком и принципами работы винтового компрессора, видео раскрывает их в полной мере.