Принцип действия винтового компрессора

1. Воздушный фильтр
2. Регулятор всасывания
2.1 Исполнительный цилиндр
2.2 Исполнительный клапан
2.3 Дроссельное отверстие
3. Электродвигатель
4. Винтовой блок
5. Ремённая передача
6. Бак-сепаратор
7. Фильтр тонкой очистки
8. Крышка залива масла
9. Слив масла
10. Указатель уровня масла
11. Клапан поддержания минимального давления
12. Радиатор
13. Предохранительный клапан
14. Масляный фильтр
15. Вентилятор
16. Фильтр вентилятора
17. Термостат

Винтовой воздушный компрессор — промышленное устройство объёмного сжатия воздуха для промышленно-производственных нужд (пневмоцилиндры, пневмоинструмент, производственные линии и механизмы), основным элементом сжатия которого является пара конусообразных роторов (винтов).

Содержание

Описание [ править | править код ]

Подшипники лимитированы по размерам двумя роторами стоящими друг от друга на фиксированном расстоянии. Это является причиной лимитированного их ресурса, который в зависимости от размера модели заявляется 30-60 тыс. часов, после чего их необходимо заменять. Кроме того присутствуют осевые нагрузки, так как сжатие происходит между двумя роторами, и сжимаемый воздух давит на винты из центра к стенкам.

Винтовой блок [ править | править код ]

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной плёнкой. Трущихся элементов нет. Пыль и другие твердые частицы и даже небольшие предметы при попадании в винтовой блок не вызывают никаких повреждений и могут лишь повредить масляной системе самого компрессора. Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200—300 тыс. часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Винтовая технология работает в широком диапазоне скоростей вращения, что позволяет регулировать производительность. Позволяет использовать как стандартную систему загрузка/разгрузка/останов, так и частотное регулирование производительностью. При частотном регулировании изменяются в широком диапазоне обороты двигателя в минуту, а соответственно и скорость вращения винтового блока, что позволяет регулировать производительность в соответствии с разбором воздуха, тем самым экономя электроэнергию.

Обслуживание [ править | править код ]

Используется простой в конструкции пневматический клапан (откр./закр.) с практически неограниченным ресурсом при своевременной замене рем.комплектов — раз в 12 тыс. часов наработки. Каждые 3000 часов:• Замена воздушного фильтра;• Замена масляного фильтра; Замена масла (в случае использования минерального)

Каждые 6000 часов:• Замена воздушного фильтра;• Замена масляного фильтра;• Замена масла (в случае использования синтетического)• Замена маслосепаратора.

Распространение [ править | править код ]

На Украине в каждом регионе есть 2-3 большие компании и не менее 5 маленьких, которые поддерживают на своих складах огромное количество запасных частей и расходных материалов (как оригинальных, так и неоригинальных), а также квалифицированных и имеющих большой опыт эксплуатации и ремонтов такого рода оборудования специалистов.

Винтовая технология сжатия воздуха известна с конца XIX века и получила широкое распространение в середине XX века во всем мире и с конца XX века на Украине и странах бывшего СССР.

Винтовые компрессора установлены практически на каждом предприятии на Украине и по всему миру. Зарекомендовали себя как надежное и энергоэффективное оборудования для производства сжатого воздуха на давление от 5 до 13 бар(И) и производительностью от 1 до 50 м3/мин с неравномерным по времени разбором.

На данный момент во всем мире для производственных нужд принято использовать винтовые компрессора разных производителей, так как это является самым современным, надежным и энергоэффективным оборудованием для этих целей.

На этой странице представлена полезная информация о винтовых компрессорах. Вы узнаете о принципе действия, области применения, исполнении и преимуществах. Выбрать компрессор вы можете на странице нашего каталога >>>

Принцип действия

В винтовых компрессорах сжатие воздуха происходит за счет уменьшения объёма полостей сжатия – канавок, образуемых поверхностями двух винтовых элементов и стенками корпуса винтового блока. Исходя из принципа действия, эти компрессоры относят к компрессорам объемного действия.

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

В этом разделе рассматриваются наиболее распространенные воздушные винтовые компрессоры для сжатия воздуха, при этом в винтовом блоке вместе в воздухом присутствует небольшое количество масла. Масло выполняет несколько функций:

• • обеспечивает масляные зазоры между элементами винтового блока, исключая сухое трение;
• • отводит тепло, выделяющиеся в процессе сжатия;
• • герметизирует винтовой блок;
• • смазывает подшипники винтового блока.

Такие компрессоры называются масляными или маслосмазываемыми (oilinjected).

Ниже представлена схема работы масляного винтового компрессора:

Схема работы

1. Воздушный фильтр 2. Регулятор всасывания 3. Винтовой блок 4. Муфта для передачи вращения от двигателя
5. Двигатель 6. Маслобак-сепаратор 7. Клапан минимального давления 8. Вентилятор охлаждения 9. Концевой охладитель 10. Сепаратор влаги (опционально) 11. Клапан автоматического слива конденсата 12. Шаровой кран
13. Масляный радиатор 14. Воздушно-масляный сепаратор 15. Масляный фильтр 16. Термостат
17. Осушитель (опционально)

Атмосферный воздух поступает в винтовой блок (поз.3) через воздушный фильтр (поз.1) и регулятор всасывания (поз. 2). Воздушный фильтр позволяет очищать всасываемый воздух от крупных частиц пыли, тем самым, исключая их попадание в винтовой блок. Регулятор всасывания позволяет переводить работу оборудования оборудования компрессора на холостой ход, когда сжатый воздух не потребляется.

Подаваемый винтовым блоком воздух, очищается от масла в баке-сепараторе (поз.6 на схеме), где крупные капли масла оседают на его стенках, а мелкие задерживаются специальным фильтром (поз.14) и отсасываются на вход блока. Специальный клапан на баке (поз.7) поддерживает в нем давление в несколько атм, т.е. даже если давление в пневмомагистрали упадет почти до атмосферного, то минимальное давление с несколько атм в баке-сепараторе все равно будет присутствовать. Это давление обеспечивает подачу масла обратно в блок. При нагревании масла выше определенной температуры, оно охлаждается в масляном радиаторе (поз13).

Внутреннее устройство

Выдаваемый компрессором воздух охлаждается в концевом охладителе (поз.9) и далее направляется в пневмосистему. Воздух может быть очищен специальными устройствами, входящими в корпус компрессора – сепаратор (поз.10) и осушитель (поз.17), которые также могут быть установлены и вне компрессора.

Принцип работы винтового компрессора был предложен около 100 лет назад, но технология изготовления качественных винтовых элементов с высокими требованиями к точности изготовления сложной поверхности появилась только во второй половине 20 века. Изготовление винтовых блоков – это технология, включающая в себя операции фрезерования, шлифования на высокоточных станках с последующим контролем на каждом этапе изготовления. Только предприятия с высоким объемом продаж могут позволить себе оснастить своё предприятия оборудованием для производства винтовых блоков. К таким предприятиям относятся FINI (Италия), CompAir (Германия), Rotair (Италия), AtlasCopco и некоторые другие.

Производство винтовых блоков на специальных станках

Преимущества винтовых компрессоров

1) Подача сжатого воздуха винтовым блоком происходит с частотой, более 100 импульсов в секунду, поэтому можно говорить, что компрессор подает воздух равномерно. Все рабочие движения в винтовом компрессоре винтового типа вращательные, поэтому оборудование не создает сильных вибраций на фундамент, а уровень шума у него приемлемый. Все это привело к возможности ставить компрессоры ближе к потребителю воздуха.

2) Винтовые маслосмазываемые компрессоры выдают более чистый воздух, чем традиционные поршневые, но масло все же присутствует – не более 3 мг/м3 при отсутствии дополнительных фильтров.

3) Обладают достаточно высокой экономичностью, при этом в широком диапазоне производительностей. Винтовые компрессоры изготавливаются в диапазоне мощностей от 2 кВт до мегаватт, при этом и технические и экономические характеристики мелких аппаратов так же хороши, как и у старших моделей.

4) Винтовые маслосмазываемые компрессоры не требуют сложного техобслуживания (ТО). Стандартно меняются масло, воздушный фильтр, масляный фильтр и масляный сепаратор. Другие детали с ограниченным ресурсом меняются редко и не требуют специальных навыков и инструментов. Стандартный интервал сервисного обслуживания составляет 2000-4000 часов, при 200-500 часов у поршневого компрессора.

1. Масляный фильтр
2. Фильтр-сепаратор масла
3. Масло
4. Воздушный фильтр

Расходные материалы для замены при проведении ТО

5) Применение различных опций для снижения энергозатрат: использование сжатого воздуха в системе рекуперации тепла, применение частотного регулирование привода и т.п. Тепло, выделяемое от оборудования, может быть направлено на обогрев помещений, для подачи горячей воды в душевые и для других применений. Использование частотного преобразователя позволяет вырабатывать столько сжатого воздуха, сколько требуется потребителю, таким образом, экономия электроэнергии может достигать до 33 %.

Использование частотного преобразователя

Также к преимуществам винтового компрессора данного типа относятся: меньшая масса и габариты, более высокий ресурс работы, возможность непрерывной работы 24 часа в сутки. Машины высокой мощности не требуют водяного охлаждения, что снижает общие затраты на монтаж и эксплуатацию винтового компрессора.

Компоновка, исполнения

Влияние на потребительские характеристики компрессора оказывает привод винтового блока. Так установки с ременным приводом в общем более компактны и позволяют производить различные варианты «давление-производительность» путем изменения диаметров шкивов. Компрессоры же с прямым приводом более экономичны и, как правило, не требуют специального обслуживания по замене.

С ременным приводом	С прямым приводом

Ввиду универсальности применения, аппараты средних и малых мощностей могут быть скомпонованы с осушителями воздуха, а более мелкие – еще и с ресиверами.

Исполнение на раме	Исполнение на раме с осушителем	Исполнение на ресивере с осушителем

Исполнение винтового компрессора

Винтовой компрессор является источником сжатого воздуха. Как правило, он является составной частью целого набора оборудования, необходимого для выполнения различных технологических задач. Сжатый воздух, выходящий из компрессора, проходит через различные устройства для его очистки, состав которого определяется классом очистки сжатого воздуха по стандартам ГОСТ 17433-80 и ISO 8573.1: осушители холодильного типа, осушители адсорбционного типа, ресиверы, фильтры и др.

Ниже представлена примерная схема компрессорной, в которой установлен винтовой воздушный компрессор. На схеме детально представлена система подготовки сжатого воздуха, а также система рекуперации тепла для обогрева воды.

Схема установки

Если вы не нашли необходимую информацию на данной странице- обращайтесь к нам любым удобным для вас способом, указанным на старанице "Контакты". Мы поможем с подбором оборудования. Приобрести винтовой компрессор можно на странице нашего каталога >>>

Винтовые компрессоры постепенно вытеснили из сферы общепромышленного применения морально устаревшие аналоги с поршневыми головками сжатия. Главное преимущество винтовых установок – возможность работать в круглосуточном режиме. Также к достоинствам этих агрегатов относятся низкий уровень шума и вибрации. Все эти преимущества обусловлены конструкционными особенностями.

Устройство промышленного винтового компрессора

Современный винтовой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В эту группу входят также поршневые и спиральные аппараты.

Турбокомпрессоры – это машины динамического сжатия.

Поршневые аппараты недостаточно надежны, а спиральные и центробежные установки сложны в производстве и – как следствие – дороже.

Винтовые компрессоры оптимально сочетают высокую надежность, большой моторесурс и приемлемую стоимость.

Устройство механизма нагнетания

Главная часть установки – винтовая пара. Это узел нагнетания. Один шнек имеет выпуклую спиралевидную форму, второй – вогнутую. Оба ротора находятся в герметичной камере. Расстояние между винтами, а также до стенок полости измеряется микронами. Благодаря такому зазору исключен механический износ деталей.

Во время работы этот промежуток заполняется смазывающей жидкостью. Масляный клин герметизирует полости, образованные впадинами шнеков. Винтовую пару приводит в движение электромотор. В недорогих моделях передача крутящего момента идет через клиноременный механизм. В установках современного типа вращение от двигателя на шнеки передает редуктор или система прямого привода с частотной регулировкой.

Принцип работы винтового компрессора

В процессе вращения каждая впадина вогнутого ротора периодически замыкается противолежащим выступом выпуклого винта. При продолжении вращательного движения, закрытая полость постепенно сдвигается от одного края шнеков к противоположному, уменьшаясь в объеме. Воздух сжимается.

Когда давление в камере достигает заданного порога, открывается клапан, рабочая среда поступает в пневматическую магистраль. Каждый шнек имеет пять борозд или впадин. При скорости вращения 2400 об/мин, получается около 12000 циклов нагнетания в минуту. По 200 раз в секунду. Благодаря такой особенности нагнетания винтовые компрессоры лишены одного из недостатков поршневых конкурентов – пульсации давления рабочей среды.

Рабочий цикл винтового компрессора

Воздух поступает в роторный блок через систему фильтрации. Первый элемент установлен на корпусе. Вторичный фильтр вмонтирован перед всасывающим клапаном, который нужен, чтобы не допустить обратный выброс, когда агрегат останавливается. В винтовом блоке воздух сжимается и поступает по выходному патрубку в сепараторный маслоотделитель. Поток движется по спирали, капли масла под действием центробежных сил оттесняются к стенкам емкости. Собранная смазывающая жидкость охлаждается в радиаторе, фильтруется, а затем возвращается в нагнетающий блок.

Если температура смазки не превышает 70°C, она минует фазу охлаждения. Воздух из сепаратора поступает в охладитель. В процессе охлаждения до 70% водяных паров конденсируется. Затем рабочая среда попадает в систему подготовки, где очищается от остатков влаги, масла и твердых частиц. К потребителю подается сжатый воздух, концентрация масляных включений в котором не превышает 1.3 мл/куб. метр.

Автоматика винтового компрессора

Чтобы обеспечить автономное функционирование, разработчики оснащают винтовые компрессоры различной автоматикой:

Датчик термозащиты. Этот сенсор устанавливается на патрубке, выходящем из роторного блока. Если температура сжатого воздуха на выходе из камеры сжатия превысит 105°C, контроллер останавливает двигатель.

На приводящем электромоторе установлен автомат отключения, который реагирует на резкое повышение потребления энергии.

Предохранительный клапан на маслоотделителе. Это приспособление срабатывает, если давление в подконтрольном узле превысит установленное значение.

Термостат масляной смеси. Направляет смазывающую жидкость от сепаратора в блок нагнетания либо напрямую, либо через охлаждающий радиатор. Контролирует температуру.

Клапан холостого хода. Перекрывает всасывающий клапан при работе винтового компрессора в режиме холостых оборотов.

Реле минимального и максимального давления. Эти приборы автоматически поддерживают степень сжатия рабочей среды. Если лимит превышен – останавливают двигатель, если упал до нижнего порога – запускают.

В дорогих модификациях вместо реле давления используются электронные контроллеры, которые регулируют частоту вращения роторов. В результате осуществляется плавная регулировка производительности оборудования в диапазоне от 10 до 100%.

Градация винтовых компрессоров по типу смазки

Различают маслозаполненные и безмасляные винтовые компрессоры. У каждого типа оборудования есть сильные и слабые стороны. Это обусловило различия в сферах применения, стоимости, удобства эксплуатации.

Масляные винтовые компрессоры

Отличаются большим ресурсом, низким уровнем шума и высоким КПД. Эти преимущества обеспечивает наличие смазывающей жидкости. Масло предотвращает трение между роторами и стенками винтового блока, устраняя причину износа. Масляный клин обеспечивает герметичность в механизме нагнетания, что исключает протечки и утечки.

Отсутствие деталей, совершающих возвратно-поступательные или баллистические движения, обусловливает шумность в пределах от 60 до 80 дБ (при использовании кожуха). Привод выполнен на один шнек, второй – ведомый. Благодаря этой особенности упрощается конструкция, снижается вес, уменьшаются габариты. Косвенно такое инженерное решение помогает снизить уровень звукового давления. Меньшее количество деталей – большая степень надежности. Также масло выполняет охлаждающую функцию, помогая увеличить моторесурс.

Безмасляные винтовые компрессоры

Эти агрегаты незаменимы, когда предъявляются повышенные требования по чистоте рабочей среды. Сепараторы и линии подготовки не гарантируют 100% улавливание микроскопических капель масла. Полное отсутствие масляных примесей можно обеспечить только одним способом – исключить соприкосновение масла с воздухом в компрессоре. Для достижения этой цели применяются две технологии:

Сухое сжатие. Винтовой компрессор работает без смазки;

Использование в качестве смазывающей жидкости воды.

Технология сухого сжатия – это компромисс. Желая получить на выходе из винтового компрессора воздух без примесей масла, разработчики вынуждены жертвовать некоторыми техническими параметрами. Это ухудшает эксплуатационные характеристики оборудования. Роторы без масла приводятся в движение синхронизированными двигателями. Это усложняет конструкцию, уровень шума повышается. Отвод тепла без масла затруднен, поэтому воздух при сжатии сильно нагревается. Критическая отметка – до 3.5 бар. Чтобы сжимать рабочую среду сильнее, необходимо применять двухступенчатую систему с промежуточным охлаждением. Это делает конструкцию громоздкой, и, что гораздо важнее, неоправданно дорогой.

Винтовые компрессоры с водяной смазкой. Это решение имеет преимущества перед конкурентами. Вода имеет большую удельную теплоемкость и теплопроводность, поэтому эффективно охлаждает механизмы. Это позволяет сжимать воздух до 13 атмосфер в одной ступени. Отсутствие масляных фильтров, сепараторов и резервуаров для сбора отработанного масла упрощает конструкцию и удешевляет производство.

Устройство винтового компрессора для перекачки газа

Газы транспортируются по герметичным системам трубопроводов, исключающих выброс в атмосферу. Чтобы обеспечить движение газовой среды, нужно создать на участке входа избыточное давление. Для этих целей используются компрессоры специальной конструкции. Это основная технология транспортировки газообразных углеводородов. Компримирование газа также используется для закачки его в резервуары различного объема. Сжиженный газ используется во многих сферах: от бытовых баллонов и топливных систем автотранспорта до промышленных подземных газовых хранилищ. Еще одна область, где применяются газовые винтовые компрессоры – системы охлаждения и кондиционирования. В качестве хладагента используют фреон или аммиак. В процессе компримирования эти газы переходят в жидкое состояние.

При попадании в расширитель внутреннее давление жидкости падает, она закипает, отбирая энергию из окружающей среды. Испарившийся газ вновь собирается и сжимается компрессором. Цикл повторяется заново. Наиболее сложный в техническом плане участок любой газопроводной системы – это компрессор. Здесь генерируется избыточное давление, поэтому к герметичности предъявляются повышенные требования.

Газовые компрессорные установки оборудуются мощными системами охлаждения, так как газ при компримировании сильно нагревается. Винтовые компрессоры применяются для сжатия рабочей среды до 20 атмосфер. Компактные габариты в сочетании с относительно небольшим весом позволяют устанавливать эти агрегаты на передвижные станции. Мобильное компрессорное оборудование имеет более скромные рабочие параметры: максимальная компрессия – до 8 бар. Наиболее эффективно эти машины работают при сжатии легких газов с высокой текучестью: гелий, водород, азот.

Теги: устройство винтового компрессора, устройство винтового компрессора и его схема, компрессор винтовой воздушный устройство, винтовой компрессор устройство и принцип, устройство промышленного винтового компрессора, устройство винтового компрессора для перекачки газа, винтовой компрессор устройство и принцип работы видео, электрическая схема винтовой компрессор.