Что такое и как устроен винтовой компрессор

Устройство и принцип работы винтового компрессора

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.

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 поршневых 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.

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.

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.

Режимы работы

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

  • Маслозаполненные – 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

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

  • EKOMAK DMD40C7. Модель мощностью в 3 тысячи Вт с производительностью до 450 л/мин. Имеет ременный привод, три фазы работы. Способен создавать и поддерживать давление равное 7 бар. Экземпляр средней тяжести – 180 кг. Компактные размеры сторон – 75, 72 и 52 см. Средняя цена в розничной продаже – 220 тысяч руб.
  • ALUP SCK 5-10 200. Винтовой компрессор с ременным приводом. Мощность — 4 кВт, производительность – 470 л/мин. Имеет объем ресивера равный 200 л. Максимальное достигаемое давление – 10 бар. Скромный вес установки – 105 кг. Оснащен колесами для удобного перемещения. Малошумен. Подходит для пневмообуродования и питания инструментов. Имеет кожух. Средняя цена – 160 тыс. рублей.
  • Компрессор ALUP LARGO 30-8. Представитель класса повышенной мощности (до 30 кВт). Характеризуется производительностью в 4,5 тысячи л/мин, давлением 8 бар, прямым приводом, функцией самотестирования, независимой вентиляцией отсека для масла. Предназначен для промышленных объектов и больших объемов работы. Имеет вес 540 кг, колеса для облегчения перемещения. Средняя стоимость – 500 тысяч рублей.
  • Также широкий ассортимент винтовых компрессоров предлагает компания ПрессАэр.

На видео продемонстрированы принцип работы и устройство винтового компрессора.​

Вывод

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.

Что такое винтовой компрессор

Конструкция винтового компрессора – это ротационный агрегат. Его работа основывается на объемном принципе действия. У винтовых компрессоров есть ряд преимуществ:

  • Их можно устанавливать в абсолютно разных производственных условиях.
  • Они удобны в эксплуатации и обслуживании.
  • Они практически не издают шума. Это происходит благодаря тому, что данное оборудование не вибрирует при работе.

Данные плюсы винтового компрессорного оборудования сегодня ценятся. Это и понятно – оно сделано с использованием технических новинок и отвечает всем современным требованиям, процессам и задачам производства.

Но винтовое компрессорное оборудование также имеет несколько разновидностей. Среди них выделяют две первостепенные группы:

  • С одинарным винтом.
  • С двойным винтом.

Принцип работы винтовых компрессоров с одинарным винтом

В пневмоустройствах с одинарным винтом обычно есть две шестерни, которые присоединяются с боку к роторам. Те, в свою очередь, вращаются в разные стороны. Из-за этого совершается сжатие паров хладагента.

Вращение всех роторов происходит благодаря центральному ротору-винту. Хладагент проходит сквозь отверстие компрессорного устройства, которое находится на входе. Эти пары заставляют двигатель охладиться. Далее они оказывается в наружном секторе шестерен роторов, совершающих обороты. После этого, хладагент сжимается и выходит сквозь скользящий клапан в выпускное отверстие.

Компрессоры с двойным винтом выделяются присутствием двух роторов. Они называются основной и приводной. Здесь отсутствуют впускные и выпускные клапаны.

Пары хладагента всасываются с одной стороны, а выпускаются всегда с другой. Данный вариант сжатия способствует понижению уровня шума (это выгодно отличает винтовые компрессоры от поршневых). Сжатие хладагентов происходит из-за вращения роторов в разные стороны.

Ротор-винт, который находится в центре, запускает боковые роторы. Они начинают вращаться в разные стороны. Охлаждение двигателя проистекает за счет паров хладагента. Они просачиваются в компрессорное устройство сквозь отверстие входа. После того, как двигатель охладился, пары попадают во внешний сектор через специальные каналы. Там располагаются роторные шестерни. На данном этапе пары сжимаются и выходят наружу (это происходит через особые отверстия, у которых имеется специальный клапан).

Принцип работы винтовых компрессоров с двойным винтом

Особенность еще одной разновидности винтовых компрессоров (в данном случае мы говорим о двухроторных) – присутствие двух роторов. Это основной и вторичный ротор. Благодаря им работает приводной механизм.

Общей чертой выпускного компрессора, вне зависимости от специфических особенностей, является то, что у них отсутствуют впускные и выпускные клапаны. Пары хладагента входят в компрессор и выходят из него с противоположных сторон. Это обеспечивает компрессору бесшумность (в поршневом механизме достичь данного эффекта невозможно).

Преимущества винтовых компрессоров

Как можно заметить, разновидностей пневмоагрегатов очень много. И среди них особенно можно выделить ротационные (или винтовые). Сегодня они все больше и больше становятся популярными, т.к. имеют много плюсов, по сравнению с другими видами компрессоров:

Такое компрессорное оборудование рассчитывает (в зависимость от специфики деятельности) насколько необходимо сжать возжух. Нужный уровень сжатия достигается с помощью специального окна нагнетания. Современные компрессоры имеют возможность регулирования степени сжатия воздуха, благодаря, зафиксированным уровням нагнетания.

Читайте также:  Как снять фаску с доски?

При работе винтового оборудования используется масло. Оно необходимо для того, чтобы сделать минимальными допустимые утраты сжатого воздуха. Такие потери могут произойти между зубьями шестерни и впадинами устройства. В данные узлы и впрыскивается масло, которое обеспечивает герметичность работы компрессора.

Но это еще не все функции, которые выполняет масло. Оно необходимо и для охлаждения. Таким образом, в винтовых компрессорах мы имеем дело не только с хладагентом. Дополнительную помощь ему оказывает масло. В особенности его действие можно заметить в финальном процессе сжатия воздуха до необходимой степени. Именно из-за этого винтовые компрессоры лучше всего подходят для пневмообеспечения в тех условиях, когда предполагаются перепады температур и давления: винтовые компрессоры можно применять во всевозможных ситуациях и при различных производственных процессах.

Следующая важная черта винтовых установок – это присутствие весьма компактных винтовых пневмосистем. Они предполагают малую производительность. Стоит помнить о данной особенности винтового пневмооборудования и не использовать его тогда, когда необходимо производство большого объема с большими затратами воздуха. Однако небольшая производительность таких компрессорных устройств означает, что оборудование весьма экономично и удобно в своем применении на производстве.

Особенный уход за такими устройствами не нужен. О тратах на профилактику также можно забыть. Кроме того, подобные компрессоры служат долгие годы.

Кроме таких экономичных, но не очень мощных винтовых компрессоров, существуют и весьма мощные модели. Они не проигрывают в мощности поршневым и центробежным компрессорам (данные пневмосистемы способны обеспечивать снабжение воздухом равное тому, что производят другие компрессоры, но быстрее и при значительно более меньших энергозатратах). Винтовые компрессоры способны достигать необходимой степени воздухосжатия при одноступенчатом цикле. В то время, как в поршневых компрессорных установках подобный эффект достигается только в рамках двух циклов.

Еще одно достоинство винтового компрессора – немалый моторесурс. Такие пневмосистемы отлично осиливают любой газ и комбинированные газовые смеси. Благодаря чему появляется возможность настраивать агрегат на нужный уровень давления и плавно изменять частоты вращения ротора.

Дополнительные плюсы данного оборудования – низкая изнашиваемость винтовой пневмосистемы.

Также эти установки вырабатывают более качественный воздух, который подается на производство при помощи винтовых компрессоров.

Итак, характеризуя винтовые компрессоры, необходимо еще раз подчеркнуть, что данное оборудование имеет много плюсов, относительно других разновидностей компрессоров. Благодаря последним достижениям в области разработки пневмообеспечения, винтовые установки удобны, надежны и функциональны.

Ограничения винтовых компрессоров

Безусловно, у винтовой пневмосистемы существуют некоторые недочеты, а точнее ограничения:

Винтовые компрессоры имеют сложный механизм. Так что, используя данное оборудование, необходимо тщательно изучать инструкцию по эксплуатации устройства.

Как мы уже говорили ранее, при использовании винтового оборудования используется масло и маслоохладитель.

Если применять данный вид пневмосистем для подачи воздуха или газов в пределах 15-20% от объема, то они не будут работать эффективно в районе промежуточного всасывания.

Сотрудники компании «Компрессор-центр» всегда с готовностью ответят на все вопросы. Простосвяжитесь с нами.

Об устройстве и принципе работы винтовых компрессоров

На сегодняшний воздушные компрессоры представляют собой широкий выбор установок, различающихся между собой по принципу действия, оснащению и устройству, рабочим и другим характеристикам. Каждый тип оборудования имеет свои преимущества и особенности, которые делают выбор той или иной установки наиболее оптимальным. Однако при этом наиболее популярными являются винтовые компрессоры, устройство которых обеспечивает высокую эффективность и надежность работы оборудования.

Устройство компрессоров винтового типа

Установки, входящие в группу винтовых компрессоров, могут быть различны, но при этом они имеют оснащение, общее для всех видов оборудования данного типа. Входящие в состав винтовых компрессоров устройства выполняют определенные функции, обеспечивая при этом эффективную и бесперебойную работу установок.

Так, в состав винтовых компрессоров входят следующие составляющие:

  • Воздушный фильтр всасывающий – выполняет функцию очистки воздуха, который попадает в компрессорную установку. Зачастую состоит из двух элементов – предварительного фильтра, находящегося в том месте, где происходит забор воздуха, а также фильтра, расположенного перед входным клапаном.
  • Входной клапан – обеспечивает регулировку производительности всего компрессора и оснащен пневматическим управлением. Регулирование работы установки обеспечивается переходом клапана на холостой ход.
  • Винтовой блок – представляет собой один из главных рабочих элементов установки винтового типа. В состав винтового блока входят два, расположенных параллельно по отношению друг к другу ротора, одни из которых имеет вогнутый винтовой профиль, а другой – выпуклый. Именно наличие роторов отличает устройство винтовых компрессоров и принцип их действия от установок других типов.

  • Ременная передача – представляет собой два шкива, задающих необходимую скорость вращения роторов. Один из шкивов расположен на винтовой паре, а другой находится на двигателе.
  • Электродвигатель – обеспечивает вращение винтовой пары посредством муфты, редуктора или же ременного привода.
  • Масляной фильтр – проводит очистку масла, прежде чем оно возвращается в блок с винтами.
  • Отделитель масла – бак, изготовленный из металла, в середине которого расположена перегородка с отверстиями. Сила инерции, возникающая при закрутке потока, приводит к очистке воздуха от масла специальным фильтром.
  • Термостат – обеспечивает наиболее оптимальный температурный режим. При низких значениях температуры масла, термостат пропускает его, не затрагивая при этом охлаждающий радиатор, что позволяет ускорить получение наиболее оптимальной температуры в установке.
  • Охладитель масла – выполняет функции охлаждения масла, после того, как оно отделилось от сжатого воздуха.
  • Концевой охладитель воздуха – охлаждает до необходимого уровня сжатый воздух перед тем, как он подается потребителю.
  • Предохранительный клапан – обеспечивает безопасную работу устройства и предотвращает его поломку. Данный клапан срабатывает при значительном повышении уровня давления в маслоотделительном баке, которое может вывести из строя все оборудование.
  • Система трубопроводов – имеет различные трубопроводы для воздушно-масляной смеси, воздуха и масла.
  • Реле давления – устанавливает параметры и режим работы установки в зависимости от показателей уровня давления. Так, при достижении максимального значения давления, работа винтовых компрессоров переходит на холостой ход. При снижении давления установка вновь начинает работать.
  • Блок управления – необходим для электронного управления и контроля над работой оборудования, а также позволяет передавать на дисплей все необходимые рабочие параметры и характеристики компрессора.
  • Вентилятор – предназначен для забора воздуха в компрессор с одновременным охлаждением рабочих деталей и элементов оборудования.

Принцип действия компрессоров винтовой группы

Действие винтовых компрессоров заключается в следующем. Посредством системы привода, двигатель приводит в движение винтовую пару, в которую затем поступает уже очищенный воздух. Далее происходит смешивание воздуха с маслом, которое необходимо для создания между роторами масляного клина. При вращении роторов происходит уплотнение зазора между нами и корпусом, что приводит к сжиманию воздуха и повышению давления. Кроме того, в данном процессе масло также выполняет функцию смазывания рабочих механизмов компрессорной установки.

После сжатия, смесь из масла и воздуха поступает в специальную емкость, где воздух отделяется от масла, затем охлаждается и подается на выход компрессорного оборудования. После охлаждения масло проходит дополнительную фильтрацию, а затем вновь подается в блок с винтами.

Подобное устройство и принцип работы винтовых компрессоров обеспечивает наличие в оборудовании высоких рабочих и технических показателей, позволяющих значительно повысить эффективность работы и производительность установки. Благодаря этому винтовые компрессоры сегодня являются одними из наиболее часто используемых установок, которые могут применяться как в промышленном масштабе, так и на небольших производствах.

Установки винтового типа могут быть различны в зависимости от типа привода, использованию масла, количеству ступеней и другим параметрам, исходя из которых необходимо выбирать наиболее оптимальный тип установки.

Винтовой компрессор — устройство, схема и принцип работы

Данное ротационное оборудование широко используется при организации пневматических систем. Поэтому с разных сторон рассмотрим, что такое винтовой компрессор: описание, конструкция, принцип работы и другие важные его особенности будут в фокусе нашего с вами внимания. Максимум информации, чтобы вам было проще выбрать модель, отвечающую требованиям по производительности, рабочему давлению и потребляемой мощности.

Немного истории: первый рабочий вариант объемной машины винтового типа для сжатия представил миру шведский инженер Элиот Лисхольм, в уже далеком 1934 году. Устройство было интересным и перспективным, но была большая проблема в низкой энергоэффективности, которая оказалась ниже, чем у поршневых компрессоров.

Популярность и повсеместное использование винтовые компрессоры получили спустя несколько десятилетий, когда были изобретены ассиметричные роторы винтового блока. В это же время, новые технологии позволили изготавливать высокоточный профиль роторов, который обеспечивал минимальные утечки при сжатии. Современные версии отличаются низким энергопотреблением и уровнем шума.

Особенности и преимущества винтовых компрессорных агрегатов

Сегодня именно они являются наиболее используемым оборудованием для сжатия воздуха и почти полностью вытеснили собой другие разновидности. Объектами для их установки становятся предприятия практически всех видов промышленности:

  • Строительство
  • Автомобилестроение
  • Металлургия
  • Химическая промышленность
  • Пищевая промышленность
  • Фармацевтика
  • Горно-шахтная промышленность
  • Деревообрабатывающая промышленность.

Причины популярности лежат в многочисленных достоинствах, ключевым из которых является механизм сжатия. Используемые в данном случае роторы с вращающимися по направлению друг к другу зубьями показывают себя надежнее, чем поршни с их возвратно-поступательным движением, а также обеспечивают компактность размеров и легкость веса.

Также стоит учитывать, что винтовой компрессор – это агрегат, нагнетающий воздух постоянно, а не импульсами, и поэтому не нуждается в подключении ресивера. Это удешевляет эксплуатацию.

В числе других преимуществ (по сравнению с поршневыми моделями).

  • Экономичность потребления энергии – расход ниже на 30%, что возможно благодаря отсутствию трения в винтовом блоке. Тогда как в конструкции поршневого блока трения избежать не удастся.
  • Долговечность – клапаны отсутствуют, система смазки и охлаждения проста и максимально надежна. В результате оборудование можно эксплуатировать до 10-12 лет, лишь осуществляя плановое техническое обслуживание.
  • Впечатляющие технические характеристики – конструкция винтового компрессора позволяет ему сохранять КПД на уровне до 95% и выше, обеспечивая, при этом, производительность по сжатому воздуху до 60 м3/мин.
  • Наличие звукоизоляции – благодаря специальным кожухам обеспечивается достаточно низкий уровень шума. Например, компрессоры ALMiG имеют уровень шума от 60 до 79 дБ. И только самые мощные модели — до 83 дБ.
  • Отсутствие вибрации — так как сжатие в компрессоре происходит за счет вращения роторов, вибрация не создается. Вибрация винтового компрессора говорит о возможной неисправности.
  • Есть цифровое управление, позволяющее в автоматическом режиме контролировать работу оборудования. Управление можно осуществлять, как непосредственно, так и удаленно.
  • Низкая потребность в обслуживании – проводить плановое техническое обслуживание нужно через каждые 4000-6000 часов эксплуатации (против 500 часов у поршневых моделей).
  • Малый расход масла – до 3 мг/м3, в сравнении с поршневым, где содержание масла в сжатом воздухе может достигать и 60 мг/м3.
  • Нетребовательность в вопросах установки и монтажа – за счет компактных габаритов появляется разнообразие вариантов их размещения в пределах цеха (площадки), для монтажа нет необходимости заливать отдельный фундамент.

Отдельным преимуществом является воздушное охлаждение, благодаря которому нет нужды встраивать оборотное водоснабжение и, что даже важнее, появляется возможность вторично использовать выделившееся тепло.

Что представляет собой винтовой компрессор: устройство и принцип работы

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

Читайте также:  Гидрозамок односторонний и гидродроссели: что это и где применяются

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.

Как работает винтовой компрессор, в каких режимах

Возможно несколько функциональных состояний:

  1. Старт – при нажатии основной кнопки , запускается двигатель, который приводит в движение роторы винтового блока. Компрессор переходит в следующий режим.
  2. Нагрузка — атмосферный воздух проходит в винтовой блок через всасывающий фильтр и открытый впускной клапан. Давление в пневматической сети начинает подниматься, и постепенно доходит до верхнего значения, установленного на контроллере. Компрессор переходит в режим холостого хода.
  3. Холостой ход – впускной клапан закрывается и воздух перестает попадать в винтовой блок. Мотор и роторы винтового блока продолжают вращаться, но так как сжатия не происходит, нагрузка в таком режиме составляет примерно 30% от максимальной мощности. Такой режим нужен, чтобы, в случае возобновления потребления сжатого воздуха, заново не запускать электродвигатель.
  4. Если потребление возобновилось, то компрессор переходит в режим нагрузки. Если потребление не возобновилось в течение определенного времени (настраивается в контроллере), компрессор переходит в режим разгрузки и останова.
  5. Останов – отключение оборудования в штатном (нормальном) порядке.
  6. Alarm stop – экстренное прекращение работы, со срочной (незапланированной) остановкой мотора, с пропуском холостого хода и других промежуточных этапов. Осуществляется нажатием на кнопку.

Разновидности винтовых компрессорных установок

Существует ряд признаков, по которым классифицируют все актуальные модели. Рассмотрим главные из них.

По типу привода выделяют:

  • Ременные – именно этот элемент, соединяющий двигатель и основной блок, обеспечивает передачу крутящего момента.
  • Прямые – соединение осуществляется уже муфтой, , что является более надежным и энергоэффективным решением.
  • Редукторные — между винтовым блоком и мотором располагается зубчатый редуктор, позволяющий винтовому блоку вращаться со скоростью, отличной от скорости вращения мотора.

По максимальному рабочему давлению устройства бывают:

  • компрессоры низкого давления — до 3,5 бар;
  • компрессоры среднего давления — до 15 бар;
  • компрессоры высокого давления — до 35 бар.

По типу потребляемой энергии:

  • автономные (дизельные) – заправляются жидким топливом, удобные для удаленных и открытых строительных площадок;
  • электрические – подключаются к сети и от нее же запитываются.

По характеру рабочей среды выделяют:

  • компрессоры винтовые воздушные – рассчитаны на сжатие воздуха;
  • газовые – разрабатываются для сжатия различных газов;
  • многослужебные – способны одновременно работать сразу с несколькими средами;
  • многоцелевые – могут поочередно использовать разные газы.

Отдельно отметим, что по характеру заполнения камеры все существующие сегодня модели могут быть одного из двух типов, и это настолько серьезный классификатор, что он заслуживает более подробного рассмотрения. Итак, есть пара вариантов.

Безмасляные

В свою очередь, также подразделяются на 2 вида, первый из которых – сухого сжатия. Данный вариант востребован в приборостроении, микробиологическом производстве, пищевой и фармацевтической промышленности.

Его особенность в том, что для достижения давления, скажем в 10 бар, процесс сжатия необходимо разделить на две стадии. В одну не получится, так как газовая среда чересчур сильно нагревается. Поэтому:

  • на первом этапе выполняется сжатие до 3,5 бар, далее необходимо охлаждение рабочей среды;
  • на втором – нагнетание до конечной величины, допустим, до 10 бар.

Обороты роторов первой и второй ступени синхронизирует редуктор. Сам принцип действия винтового компрессора сухого сжатия позволяет сразу получать стопроцентно чистый воздух, без каких-либо примесей, но стоит такое оборудование сравнительно дорого, его ремонт сопровождается значительными затратами, и в процессе эксплуатации оно достаточно сильно шумит из-за очень высоких скоростей вращения роторов винтового блока.

Поэтому применение нашла вторая разновидность – водозаполненные модели. Сегодня они еще более востребованы во всех перечисленных сферах и даже считаются самыми технологичными, из-за следующих их преимуществ:

  • обеспечивают давление до 13 бар, причем достигается это давление в одну ступень;
  • вода обладает высокой теплопроводностью и теплоемкостью, поэтому, температура сжатого воздуха на выходе из компрессора всего на 6-12 ° Цельсия выше температуры окружающей среды;
  • высокое качество сжатого воздуха без вредных примесей;
  • почти полное отсутствие отходов;
  • высокая энергоэффективность и экономичная эксплуатация.

Масляные

Устройство винтового компрессора и его схема работы аналогичны общему случаю: есть два ротора, ведущий и ведомый, которые, вращаясь по направлению друг к другу, всасывают и сжимают воздух. Для предотвращения непосредственного контакта роторов, в винтовой блок впрыскивается масло. двигатели современных моделей – от 2,2 до 355 кВт и более;

  • уровень шума в процессе эксплуатации – от 60 до 80 Дб (в среднем);
  • производительность достигает 60 м3/мин и выше.

Могут быть передвижными и автономными, на дизтопливе или бензине, но наиболее мощные варианты, как правило, стационарные, устанавливаемые в производственных цехах и на других закрытых площадках. Монтаж винтового компрессора осуществляется сравнительно просто и быстро, без предварительной заливки фундамента.

Ремонт и обслуживание: основные неисправности и их устранение

Естественно, есть определенные требования к условиям эксплуатации. Данное роторное оборудование не предназначено для сильно запыленных и/или холодных помещений, температура в которых падает ниже +5°C. С другой стороны, постоянное присутствие человека не является обязательным условием, так как в случае сбоя, перегрева или аварии предусмотрена функция экстренного отключения. Современные модели также не нуждаются в установке каких-либо вспомогательных систем – они полностью самодостаточны.

В процессе использования необходимо лишь своевременно проводить плановое техническое обслуживание компрессора, в соответствии с руководством по эксплуатации. В остальном же все просто, особенно при наличии электронного управления: график работы винтового компрессора может быть запрограммирована на недели вперед. Таким образом, практически все время компрессор работает без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Хотя в процессе длительной эксплуатации все-таки могут возникать определенные неисправности.

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.


Винтовые компрессоры: принцип работы, преимущества и особенности обслуживания

Смотрите также

Винтовые компрессоры являются разновидностью ротационного оборудования. Принцип их работы основан на вращении двух роторов, которые и называют винтами.

Первый винтовой компрессор был разработан шведским ученым Элиотом Лисхольном, образец выпустили в 1934 году. С тех пор изобретение перетерпело множество изменений, но принцип его работы остался прежним.

Сегодня винтовые агрегаты практически полностью вытеснили другие типы компрессоров из пищевой, стекольной, химической промышленности, а также других отраслей производства, использующих большое количество сжатого воздуха.

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Винтовой компрессор обеспечивает преобразование электрической энергии в воздушно-газовый толчок.

Основным узлом этого устройства является винтовой блок (см. рис. ниже). Он состоит из корпуса (1) и расположенной в нем винтовой пары (2 и 3) – ведущего и ведомого ротора.

В средней части роторов имеются утолщения, на которых нарезан винтовой профиль. Зубья ведущего ротора имеют выпуклую и широкую форму, ведомого – тонкую и вогнутую.

Роторная пара установлена на втулки или подшипники, между винтами предусмотрен минимальный зазор (от 0,1 до 0,4 мм). Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Их движение синхронизируется с помощью шестерен (4), закрепленных на валах роторов. Герметичность корпуса обеспечивают сальники и уплотнители.

В корпусе компрессора также предусмотрены полости для охлаждения (5), в которые, если это предусмотрено, подается жидкость (вода, масло).

Принцип работы винтового компрессора заключается в следующем.

После начала вращения роторной пары через впускное отверстие и регулятор всасывания начинает поступать воздух, который заполняет винтовые впадины по всей длине. Дальнейшее проворачивание винтов уменьшает объем рабочей камеры и увеличивает давление в ней. Когда впадины винта соединяются с выпускным отверстием компрессора, сжатая среда через радиатор охлаждения выходит через выпускное окно агрегата.

В масляной разновидности компрессора воздух на этапе попадания в роторный блок смешивается с очищенным маслом, которое поступает в него точно дозированными порциями. Перед выходом сжатая смесь проходит через картридж сепаратора. Масляные фракции отделяются от воздуха и снова поступают в роторный блок.

В безмасляных компрессорах (сухого сжатия) из-за сильного разогрева воздуха сжатие происходит в две ступени с промежуточным охлаждением. Компрессионный модуль таких устройств состоит из двух винтовых блоков на общей раме. Они оснащены каналами для подачи охлаждающей жидкости. Водно-гликолевый раствор принудительно нагнетается насосом, а затем охлаждается в теплообменнике. Чтобы обеспечить максимально возможную герметичность блока, роторы безмасляных компрессоров имеют повышенную частоту вращения (до 6 000 об/мин), что обеспечивается шестеренным мультипликатором.

Виды винтовых компрессоров

В настоящее время изготавливается множество различных типов винтовых компрессорных устройств. Они могут классифицироваться по различным критериям: по заполнению камеры, по сжимаемой среде, типу привода и т.д.

Двумя основными разновидностями винтовых компрессоров являются маслозаполненные модели и безмасляные устройства.

Маслозаполненные компрессоры чаще всего используются в производственных цехах. Процесс работы их роторов смягчается впрыскиванием масла. Оно же способствует отведению излишков тепла.

Безмасляные компрессоры применяются в тех сферах промышленности, которые требуют получения сжатого воздуха высокой степени чистоты: пищевой, фармацевтической, химической и прочих.

Существуют безмасляные компрессоры сухого сжатия и водозаполненные устройства. Первые оснащаются двигателями синхронного типа, которые приводятся в движение обоими винтами. Они хуже, чем маслозаполненные, отводят тепло, поэтому имеют более низкую производительность.

Читайте также:  Как делается вентиляция промышленных помещений?

Водозаполненные компрессоры используют вместо масла обычную воду, которая делает тепловую нагрузку на детали минимальной. Срок службы, надежность и безопасность таких устройств намного выше, чем у компрессоров сухого сжатия. При этом обходятся они дешевле, чем масляные – благодаря более низкому энергопотреблению и меньшим также затратам на обслуживание (замену масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости и пр.).

По сжимаемой среде компрессоры бывают воздушными, газовыми и многоцелевыми, пот типу привода – ременными и прямыми, по виду используемой энергии – дизельными и электрическими.

В зависимости от степени сжатия воздуха/газа выделяют компрессоры низкого (до 1 Мн/м2), среднего (до 10 Мн/м2) и высокого (более 10 Мн/м2) давления.

Преимущества винтовых компрессоров

Основными преимуществами винтовых компрессоров являются компактные размеры, не слишком большой вес, надежность и долговечность.

  • Могут долгое время работать в автономном режиме
  • Оснащены системой автоматического отключения в случае аварии, перегрева или сбоя сети
  • Быстро монтируются в собственных рамах без специального фундамента
  • При работе создают минимум шума и вибраций благодаря изолирующим кожухам
  • Оснащены цифровыми блоками управления, которые позволяют легко менять давление, программировать циклы и регулировать энергопотребление
  • За счет использования винтовых блоков последних поколений и автоматического управления подачей воздуха существенно экономят электроэнергию (до 30 %)
  • Не требуют частого обслуживания (для сравнения, поршневые устройства подлежат осмотру через каждые 500 часов работы, винтовые – через 4000-8000 часов)

Отличная работоспособность винтового оборудования объясняется отсутствием клапанов, простой системой смазки и охлаждения. Практика показывает, что за время эксплуатации одного винтового компрессора предприятие может поменять около 5 устройств поршневого типа.

Обслуживание безмасляного винтового компрессора

В первую очередь, необходимо отметить, что роторные компрессоры любого типа, а безмасляные – в первую очередь, не предназначены для сильно запыленных помещений.

Абразивные частицы, попадающие внутрь винтового блока, повреждают поверхности роторов и нарушают геометрию их форм. В результате вращающиеся винты начинают соприкасаться, что вызывает повышенное трение, образование задиров и схватываний.

Многие производители в целях защиты от износа и коррозии наносят на роторы специальные защитные покрытия.

Первыми это начали делать зарубежные производители. Обработка роторов специальными полимерными составами позволяла не только снизить вероятность их контакта с последующим образованием задиров, но и сократить затраты на точную механическую обработку поверхностей.

За счет включения мельчайших частиц твердых смазочных материалов полимерные покрытия имеют высокие антифрикционные свойства, что позволяет им эффективно снижать трение и препятствовать образованию задиров.

Покрытия выравнивают поверхности роторов, чем упрощают их приработку и обеспечивают динамическое уплотнение. Защитный слой, который создают эти материалы на винтовой паре, предотвращает коррозию металла, которую может вызвать попадание воды или агрессивных охлаждающих растворов.

Со временем заводские покрытия изнашиваются, и чтобы решить вопрос их восстановления, необходимо пользоваться готовыми антифрикционными материалами. Ранее такие составы были исключительно импортными, однако сегодня их производство налажено и в нашей стране.

Российская компания ООО «Моделирование и инжиниринг» разработала серию антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП) для винтовых компрессоров, которые могут применяться как при производстве, так и при ремонте роторов.

АТСП MODENGY наносятся на поверхности деталей слоем до 100 мкм, затем, после приработки, толщина уменьшается в 2-2,5 раза и становится оптимальной.

Полимерная матрица покрытия прочно удерживает в своих ячейках частицы твердых смазочных материалов, выполняющие антифрикционную и противозадирную функции.

Покрытия MODENGY, которые применяются при обслуживании безмасляных винтовых компрессоров, и некоторые их характеристики приведены в таблице ниже.

Перед нанесением АТСП с поверхностей роторов удаляются остатки старого покрытия, пыль и другие загрязнения. Для полной очистки и обезжиривания винтовой пары используется Специальный очиститель-активатор MODENGY. Его применение способствует высокой адгезии будущего покрытия и гарантирует долгий срок его службы.

Антифрикционные материалы наносятся на роторы в несколько слоев, затем детали подвергаются нагреву для отверждения АТСП.

Роторы с покрытием MODENGY в дальнейшем не требуют повторной обработки – правильно нанесенный защитный слой не стирается, так как не дает винтовым поверхностям вступать в контакт.

Признаки необходимости ремонта масляных винтовых компрессоров

Масляный винтовой компрессор нуждается в ремонте, если наблюдаются:

  • Сложности с его запуском
  • Отсутствие сжатого воздуха в выходном патрубке агрегата
  • Снижение производительности устройства
  • Чрезмерный расход масла
  • Непроизвольное срабатывание предохранительного клапана
  • Отключение аппарата термостатом или прерывателем сети
  • Поломка роторного блока
  • Повышенное давление в компрессоре

Причиной трудности с запуском винтового компрессора может быть низкая температура окружающего воздуха. Проблема решается после его прогрева.

Если устройство не перезапускается, необходимо проверить состояние всасывающего клапана – скорее всего, он загрязнен и плохо закрывается. В таком случае требуется прочистка или замена детали.

Отсутствие сжатого воздуха в выходном отверстии аппарата – признак закрытия регулятора. Чтобы устранить эту неисправность, потребуется проверить работоспособность реле давления, который подает питание на электромагнитный клапан, связанный, в свою очередь, с регулятором.

Понижение производительности компрессорного оборудования чаще всего связано с засорением регулятора. Чтобы демонтировать его для очистки, потребуется снять всасывающий фильтр.

Большой расход масла в компрессоре может быть вызван поломкой фильтра маслоотделителя или нарушением герметичности уплотнений этого фильтра. В обоих случаях проблема решается заменой деталей.

Если фильтр маслоотделителя засорился, предохранительный клапан может начать открываться непроизвольно. В таком случае требуется проверить, существует ли перепад давления между резервуаром масляного сепаратора и трубопроводом, в котором находится сжатый воздух. Если проблема есть, она решается заменой фильтра.

Отключение компрессора термостатом может происходить по несколькими причинами:

  • Температура окружающей среды слишком высока: таком случае ее следует снизить с помощью хорошей вентиляции, после чего перезагрузить аппарат
  • Охладитель масла засорился: требуется прочистить его с применением растворяющей жидкости
  • Недостаточно масла: следует долить необходимое количество
  • Термостат неисправен: деталь следует заменить на новую

При постоянном срабатывании прерывателя сети и отключении двигателя следует проверить напряжение и, если показатели в норме, перезапустить аппарат.

Прерыватель цепи может также срабатывать при перегреве двигателя. Если при этом режим отвода тепла не нарушен, необходимо перезапустить оборудование.

Ремонт роторного блока при его поломке возможен только в случае выхода из строя подшипников. В случае заклинивания роторов ремонт следует доверить специалистам.

Проблема повышенного давления в компрессоре может быть вызвана отсутствием команды на закрытие регулятора. В первую очередь, необходимо проверить эту деталь, а также состояние электромагнитного клапана (он должен быть закрыт). При необходимости их следует заменить.

Винтовой компрессор: принцип работы

Их изобрел и запатентовал шведский изобретатель Альф Лисхольм еще в 1932 году и являются одним из самых распространенных типов оборудования для производства сжатого воздуха.


Винты винтового механизма компрессора

Устройство винтового компрессора

Винтовой блок компрессора — основная рабочая часть устройства. Он состоит из двух идеально подогнанных друг к другу параллельно расположенных роторов (для их изготовления используются технологии высокоточной нарезки, и отклонение по размерам не может превышать 10 микрон). Один винт имеет выпуклый профиль, другой — вогнутый. В процессе вращения расстояние между лопастями сокращается, что ведет к компрессии воздуха и повышению давления внутри устройства.


Винтовой блок компрессора

Устройство винтовой пары

Конструкция винтовой пары зависит от разновидности компрессора. В масляных (маслозаполненных) установках один винт — ведущий, второй — ведомый. При этом для исключения трения в роторную пару постоянно впрыскивается минеральное или органическое масло, которое смазывает конструкцию и способствует ее охлаждению. Такие компрессоры могут долгое время работать без пауз, у них длительный срок службы, однако встает вопрос очистки производимого сжатого воздуха от масляных примесей.

Безмасляные агрегаты в свою очередь делятся на установки сухого сжатия и компрессоры с водозаполнением. В водозаполненных устройствах масло заменено на воду. В безмасляных компрессорах оба винта оснащаются электромоторами и синхронно вращаются, не контактируя между собой. Путь подачи воздуха и путь масла, используемого для смазки остальных частей компрессора в таких установках не пересекаются, что позволяет получить на выходе воздух высокого качества — однако длительность непрерывной работы у таких компрессоров меньше, чем у масляных, а винтовая пара изнашивается быстрее.


Безмаслянный винтовой компрессор Remeza ВК 75 2,5

Ключевые принципы работы винтового компрессора

В зависимости от разновидности компрессора и особенностей модельного ряда конкретного производителя конструкция устройства может отличаться, однако ключевые принципы работ остаются неизменными. Рассмотрим работу винтового компрессора на примере масляного устройства.

1. Атмосферный воздух поступает в компрессор через вентилятор и входной всасывающий воздушный фильтр, позволяющий очистить воздух от пыли, грязи, твердых частиц и других примесей. Фильтрация может быть и многоступенчатой — в таком случае воздух сначала проходит через предварительный фильтр воздухозаборника, а затем поступает на фильтр, находящийся у входного клапана. Входной клапан оснащен пневмоуправлением, и регулирование его работы позволяет варьировать производительность компрессора или переключать его на холостой режим работы. Наличие клапана позволяет при остановке компрессора избежать выбросов масла и сжатого воздуха.

2. Воздух поступает в винтовой блок. Вращение винтов от электромотора обеспечивается при помощи ременной или муфтовой передачи, в ряде моделей для этой цели используются редукторы. Скорость вращения является регулируемой — при ее повышении производительность компрессорной установки растет, однако максимальное рабочее давление падает.

3. Воздушный поток поступает в маслоотделитель, где закручивается в вихреобразный поток. Под действием центробежной силы частицы масла отделяются. Маслоотделительный фильтр завершает процесс очистки, позволяя избавиться от остаточных паров смазочного материала. Отработанное масло поступает на масляные фильтры, которые очищают его от примесей и возвращают на винтовую пару. Для охлаждения горячего масла используются термостаты, оснащенные охлаждающими радиаторами и специальные маслоохладительные резервуары.

4. Сжатый воздух поступает в воздухоохладитель, где его температура снижается до той, которая необходима потребителю. В процессе охлаждения воздух еще и осушается — сконденсированная влага оседает и впоследствии удаляется посредством сливных устройств.

Компрессорные установки оснащаются реле давления (в современных высокотехнологичных установках они могут заменяться электронной системой управления), что позволяет установке работать в автоматическом режиме.

Такой принцип действия обеспечивает винтовым компрессорам целый ряд преимуществ. Расход масла у них в разы меньше, чем у поршневых установок — соответственно, и качество производимого воздуха даже у маслозаполненных компрессоров значительно выше. Кроме того, такие компрессоры отличаются пониженным уровнем вибраций и шума — что в сочетании с компактностью и разумным весом делает возможной их установку непосредственно в рабочих помещениях, причем без обустройства фундамента. Винтовые компрессоры — надежное, безопасное и достаточно простое в эксплуатации оборудование с большими межсервисными интервалами, а наличие автоматизированных систем управления позволяет ему работать в полностью автономном режиме.

Ссылка на основную публикацию
Марка покрытияТвердые смазочные компонентыЦветДиапазон рабочих температурНесущая способность (тест SRV)Защита от коррозии (тест в соляном тумане)Температура и время полимеризации
MODENGY 1066Графит, дисульфид молибденаСеро-черный-70…+315 °С1940 МПа>300 ч+220 ºС, 40 минут
MODENGY 1014ПТФЭ, дисульфид молибденаСерый-75…+255 °С2700 МПа>672 ч