Винтовой компрессор основные элементы принцип работы. Воздушные винтовые компрессоры

Наиболее экономичным является режим, при котором давле­ния р а = р н, т. е. совпадают. Этот режим называется основным (рис. 10.5, а).

Параметры винтовых компрессоров. Теоретическая объемная подача винтового компрессора определяется конструктивными и кинематическими параметрами компрессора:

где К п - коэффициент использования объема парной полости

(К п = W n / W 0); W 0 - полный объем парной полости, определяемый по формуле

l в - длина винта; f 1п, f 2п - площади впадин между зубьями в торцевой полости соответственно ВЩ и ВМ винтов; W п - объем парной полости в момент начала сжатия газа в ней, т. е. в момент начала уменьшения ее объема; n i - частота вращения винта (i = 1,2); z i - число зубьев винта (известно, что z 1 n 1 = z 2 n 2). Формула для Q т может быть представлена так:

где u 1 - окружная скорость на внешней окружности ведущего винта; D 1 - диаметр внешней окружности того же винта.

Действительная подача винтового компрессора

где λ - коэффициент подачи.

Экспериментально найденное значение коэффициента подачи учитывает влияние различных факторов на подачу. Основными из них являются:

· утечки рабочего вещества через щели в полости всасывания;

· гидравлические сопротивления тракта всасывания;

· подогрев рабочего вещества на всасывании;

· термодинамические свойства рабочего вещества;

· центробежные силы, действующие на рабочее вещество.

В винтовом компрессоре различают геометрическую степень сжатия ε г, а также внутреннюю π а и внешнюю π н степени повыше­ния давления.

Внешняя степень повышения давления в ступени компрессора равна отношению давления в камере нагне­тания р н к давлению в камере всасывания р в , т. е. π н =р н /р в. При неизменных внешних условиях и установившемся режиме работы машины внешняя степень повышения давления не меняется при изменении частоты вращения роторов.

Внутренняя степень повышения давле­ния равна отношению давления в парной полости в момент соединения ее с окном нагнетания к давлению всасывания р в, т. е. π а =р а /р в

Предполагая процесс сжатия в первом приближении политропным, происходящим при постоянном количестве рабочего веще­ства, отношение давлений можно выразить через соотношение со­ответствующих объемов:

где W 3 - заполненный объем парной области зубьев винтов от начала их геометрического внедрения в полости до начала соеди­нения полости с окном нагнетания. Разность объемов W 0 - W 3 составляет объем полости в момент соединения ее с окном нагне­тания.

Геометрической степенью сжатия называется отношение объе­мов. Эта степень определяется выражением

ε г = W n /(W 0 - W 3).

Это отношение является функцией только геометрических па­раметров винтов: окон всасывания и нагнетания, т. е. величин, заложенных в конструкцию компрессора.

Степень сжатия отечественных ВМК лежит в пределах 2,6...5,0.

Для винтового компрессора сухого сжатия индикаторная мощ­ность

где К р - коэффициент, учитывающий влияние отклонения поли­тропы действительного процесса сжатия от условной политропы, а также влияние объемных потерь; р" н - давление в парной полости (р" н = р н + ∆р н), где ∆р н - потери в нагнетательном тракте). Эффективная мощность, подводимая к компрессору,

Мощность Р ТР зависит от механического трения и других видов сопротивлений, вызывающих потери. Потери на трения учитыва­ются с помощью механического КПД

Энергетическое совершенство компрессора характеризуется эф­фективным КПД, равным отношению адиабатной мощности Р а (принимаемой за «эталонную») к мощности Р е, подведенной к ком­прессору:

Индикаторный КПД компрессора

Характер зависимости механического КПД винтовых компрес­соров от внешней степени повышения давления π н показан на рис. 10.6.

Рис. 10.6. Зависимость механическо­го КПД от внешней степени повыше­ния давления для винтовых компрес­соров:

1 - сухие компрессоры; 2 - маслозаполненные

Характеристики ВКС изображены на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Характеристики сухого винтового компрессора:

неохлаждаемый корпус;---------ох­лаждаемый корпус

Мощность двигателя, приво­дящего компрессор, должна учи­тывать потери в промежуточной передаче, а также сверх этого иметь некоторый запас в 5-10 % (К = 1,05-1,10) для компенса­ции возможных отклонений рас­четных величин от истинных:

Мощность винтовых маслозаполненных компрессоров (ВМК) затрачивается на сжатие и перемещение рабочего вещества Р и , на преодоление трения роторов о паромасляную смесь Р гм , на транс­портирование масла на сторону нагнетания Р м , на трение в под­шипниках, торцевом уплотнении, уравновешивающих поршнях Р тр.

Таким образом, уравнение для определения эффективной мощ­ности ВМК можно записать в следующем виде:

Внутренняя мощность

Расчетная индикаторная мощность Р и определяется по уравне­нию

где Q м - расход масляного раствора, занимающего часть объема парных полостей на стороне всасывания; р i - среднее индикатор­ное давление действительного ВМК, определяемое по индикатор­ной диаграмме.

Энергетическая эффективность ВМК определяется следующими

внутренним адиабатным

механическим

эффективным

Характер зависимостей коэффици­ента подачи ВМК λ, эффективного КПД λ е от π н показан на рис. 10.8 и 10.9.

Рис. 10.8. Зависимость λ вин­тового маслозаполненного ком­прессора от π н

для различных масел: 1 - ХС-40; 2- ХС-50

Рис. 10.9. Зависимость η е маслозаполненного компрессора от

π н для различных масел:

1 - ХС-40; 2 - ХС-50

Регулирование подачи винтового компрессора. Подача ВК может регу­лироваться путем изменения часто­ты вращения. Этот способ достаточ­но эффективен, однако он существен­но усложняет систему управления при­водным электродвигателем.

Важным достоинством винтовых маслозаполненных компрессоров яв­ляется возможность регулирования их подачи в широком диапазоне: от пол­ной до примерно пятнадцатипроцентной благодаря наличию золотника 9 (рис. 10.1). Перемещаясь вдоль оси в сторону торца нагнетания, золотник открывает доступ пару из рабочих полостей в камеру всасывания, тем самым факти­чески сокращает рабочую длину винтов и, следовательно, подачу компрессора. При пуске компрессора необходимо до минимума уменьшить потребляемую им мощность. С этой целью золотник перемещают в крайнее положение, в сторону полости нагнетания, тем самым обеспечивая минимальную подачу компрессора и соответственно минимальную пусковую мощность.

Применение регулирующего золотника позволяет осуществить один из наиболее экономичных способов регулирования подачи, обеспечивающего в конечном итоге значительную экономию энер­гии.

Комментариев нет

В данной статье затронем вопрос о принципе работы винтового компрессора.

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

Цифрами на рисунке обозначены:

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – приводной ремень

5 – шкивы ременной передачи

6 – электродвигатель

7 – масляный фильтр

8 – масляный резервуар

9 – сепаратор

10 – клапан минимального давления

11 – термостат

12 – масляный радиатор

13 – воздушный радиатор

14 – вентилятор

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

Воздушный поток

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

• холостой ход (клапан закрыт)

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

• отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
• смазка подшипников винтового блока
• уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

Применение водяного охлаждения позволяет:

• снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
• отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

Масляный контур

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.

На этом все.

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Для сжатия и последующей подачи сжатой под давлением воздушной или газовой среды используют любые типы компрессоров или компрессорных устройств. Винтовые компрессоры или, как их ещё обозначают, винтовые воздушные компрессоры, являются подтипом роторных компрессорных устройств. Здесь сжатие среды реализуется с помощью вращения двух роторов. Роторы сцеплены между собой и оснащены винтовыми зубьями.

Компрессоры винтового типа, как было сказано выше, принадлежат классу ротационных компрессорных агрегатов объемного действия, сжатие среды в которых происходит при уменьшении замкнутого объёма. Подаваемый от компрессора сжатый воздух может использоваться в качестве энергии для исполнительных механизмов, для реализации всевозможных технологических процессов с применением сжатого воздуха.

Современной промышленности необходимо производительное и экономичное оборудование высокого качества, в частности, и компрессорные установки, и эта потребность постоянно растёт.

Изобретению разных по конструктивному исполнению компрессорных устройств винтового типа способствовали такие факторы, как высокий спрос и разнообразные условия эксплуатации. Винтовые компрессорные устройства, как и прочее компрессорное оборудование, различны и по показателям производительности, и по множеству других критериев.

Принцип действия винтового компрессора

Типы винтовых компрессоров

На сегодня изготавливается множество различных типов винтовых компрессорных устройств. Их следует объединить в две группы:

• с одинарным винтом
• с двойным винтом

Конструкция винтового компрессора с одинарным винтом подразумевает применение центрального ротора, который выполняет роль винта. С обеих сторон ротора размещено по две или по одной шестерне. Центральный винт вызывает вращение роторов, которые осуществляют сжатие поступающих во входное отверстие компрессорного устройства газов или воздуха.

Принцип действия компрессора с одинарным винтом

Двухвинтовой компрессор оснащается двумя роторами: рабочим и приводным или основным и вспомогательным. У компрессоров винтового типа нет клапанов на входе и на выходе. Среда, например, хладагент, всасывается в компрессор с одной стороны, а выход её осуществляется с другой стороны. Вращаясь в разные стороны, ротор осуществляет сжатие газообразного хладагента. Вращению рабочих роторов способствует вращение центрального приводного ротора, конструкция которого выполнена в виде винта. Отсюда появилось и название: «винтовые» компрессоры.

Пары хладагента, поступая во входное отверстие компрессорного устройства винтового типа, охлаждают электродвигатель привода, затем проходят по специальным каналам в полость внешней зоны. Здесь находятся шестерни ротора, сжимающие эти каналы. Выходное отверстие, оснащенное клапаном, выпускает хладагент из компрессорного агрегата.

Сжатие среды, воздуха, других газов или хладагента, происходит у компрессоров данного типа по тому же принципу, что и в первом случае.

Принцип действия двухвинтового компрессора

Различия винтовых компрессоров по типу приводов

В конструктивном исполнении винтовых компрессоров предусматривается применение 4-х видов приводов: ременной тип привода, шестерёнчатый тип привода, прямой и прямой тип с частотным регулированием.

1. Винтовой компрессор, оснащённый ременным приводом, довольно простой в эксплуатации. Это является большим преимущественным фактором, так как нет нужды в привлечении персонала высокой квалификации для его технической инспекции. Данный тип компрессоров обслуживается, как правило, силами предприятия. Другой плюс этой категории компрессоров заключается в возможности его регулировки. Количество оборотов винта компрессорного устройства никак не связано с числом оборотов у двигателя, здесь имеют место вариации передаточного числа. Следует отметить и присущие данному типу компрессоров недостатки:
   • довольно низкий КПД, который напрямую зависит от износа ремня;
   • сильный шум в сравнении с другими видами винтовых компрессорных устройств;
   • быстрый износ ремней вследствие наличия в воздухе пыли.
   Это оборудование рекомендуется для использования на предприятиях, на которых не планируется применять высокие нагрузки на компрессоры и на которых нет повышенного пылеобразования.
2. Для винтовых компрессорных устройств с шестеренчатым типом привода типичен низкий уровень шума и плавный ход привода. У них очень высокий КПД (98% и выше). Высокие рабочие показатели способствуют применению данного типа компрессорного оборудования в непростых условиях, например, на производствах, где высокий уровень пылеобразования, как отделение фасовки цемента или мукомольное отделение. К недостаткам данного типа оборудования следует отнести такие моменты, как невозможную регулировку, дорогостоящие ремонтные работы, ибо для выполнения этих работ требуются знающие специалисты. Они не всегда имеются на предприятии, и привлечение сторонних организаций стоит дополнительных затрат.
   Винтовой компрессор с шестеренчатым типом привода приемлем для предприятий с тяжёлыми условиями эксплуатации. Их можно устанавливать и в небольших мастерских, и на крупных предприятиях с применением сжатого воздуха.
3. Винтовое компрессорное оборудование с прямым приводом отличаются чрезвычайно высоким КПД (99,9%). Оно не реагирует на попадание частиц пыли или прочих примесей внутрь механизмов, не восприимчиво к отягощенным условиям эксплуатации. Плавный ход привода у винтового компрессора является следствием длительного срока службы двигателя. Срок же службы самого компрессорного устройства может составлять десятки лет, не проводя капитальных ремонтов. Как и любой тип компрессоров, винтовой компрессор с прямым приводом имеет и отрицательные моменты, как невозможную регулировку (потому что число оборотов у двигателя такое же, как и число оборотов у компрессорной головки). Максимальное рабочее давление у компрессора изменить невозможно.
   Винтовой компрессор с прямым приводом приемлем для предприятий с тяжёлыми условиями эксплуатации. Его можно устанавливать и в небольших мастерских, и на крупных предприятиях, где применяется сжатый воздух, но не на предприятиях, где необходимо изменять максимальное рабочее давление компрессорного оборудования.
4. Винтовые компрессорные устройства с прямым приводом с частотной регулировкой являются на сегодня одним из самых совершенных типов компрессоров. Этот факт признается как производителями компрессоров, так и потребителями. Они отличаются чрезвычайно высоким КПД (99,9%), их возможно регулировать по производительности и по давлению, они приемлемы для любых условий применения, имеют плавный ход привода. Можно с полным правом констатировать тот факт, что винтовой компрессор данного типа практически лишен недостатков, пожалуй, к их незначительному числу можно отнести лишь высокую цену оборудования, которая не является помехой растущему спросу у потребителей. Винтовые компрессорные устройства с прямым приводом с частотной регулировкой могут быть применены на любом предприятии с использованием сжатого воздуха.

Среди прочих типов винтового компрессорного оборудования выделяют дизельные и ротационные винтовые компрессоры.

Дизельные винтовые компрессоры применяют, в основном, при выполнении работ на открытых площадях без доступа к электроэнергии. Питанием для этих компрессоров служит дизельное топливо. Их конструктивное исполнение весьма компактно, они маневренны, их удобно транспортировать, могут функционировать в экстремальных погодных условиях, при повышенных параметрах температуры, влажности, пыли, подкупает их надёжность и высокие качественные показатели. Данные плюсы способствовали тому, что дизельные винтовые компрессоры завоевали такую популярность у пользователей.

Ротационные винтовые компрессоры были освоены в 30-х годах 20 века и давно применяются в различных сферах промышленности. Они также очень популярны среди пользователей, благодаря многим положительным факторам. Этот тип компрессоров имеет свои особенности:

• они оснащаются червячными роторами, которые стабилизируют работу компрессора и обеспечивают его выносливость;
• данный вид сконструирован без клапанов, что уменьшает нагрузку на сам компрессор;
• при увеличении скорости вращения возрастает производительность работы компрессора;
• ротационные винтовые компрессоры имеют винт сечения разнообразной формы;
• ротационные винтовые компрессоры отличны своими маленькими формами.

Винтовые компрессоры различают также по расположению цилиндров: вертикальные и угловые.

По типу используемого компрессором хладагента их подразделяют на: хладоновые, аммиачные, хлорметиловые и сернисто-ангидридные. Наибольшее распространение имеют сегодня только хладоновые компрессоры (малые).

По условиям применения компрессоры различаются как обычные, эксплуатируемые в обычных условиях, и специальные, которые изготавливаются в тропическом исполнении.
Температура кипения хладагента определяет компрессоры как низко-, средне- и высокотемпературные.

По типу охлаждения различают компрессоры с водяным охлаждением и компрессоры с воздушным охлаждением.

Компрессорное оборудование известно многообразием своего исполнения, отличного по конструкции, производительности, принципу действия и т.д. Отсюда и подразделение на следующие типы по признакам:

• стационарные и передвижные;
• горизонтальные, вертикальные и с наклонным расположением цилиндров;
• одноступенчатые и многоступенчатые;
• одноцилиндровые и многоцилиндровые.

По используемой среде для сжатия компрессоры подразделяются на следующие виды:

• газовые, предназначенные для газа или смеси из нескольких газов;
• воздушные, предназначенные для сжатия воздушной среды;
• специальные компрессоры или многоцелевые, применяемые для сжатия разнообразных газов попеременно;
• многослужебные компрессоры, это тоже специальные компрессорные устройства, предназначенные для одновременного создания избытка давления различных газов;
• циркуляционные компрессоры, предназначенные для обеспечения непрерывной циркуляции в замкнутом контуре.

1. Маслозаполненные компрессоры: у таких видов компрессорного оборудования один ротор - ведущий, а другой выполняет роль ведомого ротора. Такие виды устанавливаются в рабочих производственных цехах.
2. Безмасляные компрессоры, используемые в таких сферах промышленности, как пищевая, фармацевтическая и химическая. Они делятся на два подвида:
   1. Винтовые компрессорные устройства сухого сжатия. Они оснащаются двигателями синхронного типа. В движение эти двигатели приводятся обоими винтами. Производительность их ниже, чем у компрессоров маслозаполненного типа. У них отсутствует масло, а значит, и отвода тепла у них нет.
   2. Водозаполненные компрессоры, которые по праву считаются самой технологичной моделью. Они сочетают в себе все положительные стороны безмасляных и маслозаполненных видов компрессорного оборудования. Водозаполненные компрессоры имеют оптимальную производительность. Данная модель считается чистой в плане вреда, наносимого окружающей среде. Вместо масла она использует обычную воду, которая не является дорогостоящим продуктом. Также работает внутреннее охлаждение, что делает тепловую нагрузку на компоненты компрессора минимальной. Отсюда увеличивается срок службы компрессорного устройства, его надежность и безопасность в целом, снижение энергозатрат почти на 20 %, следовательно, устройство обходится дешевле, ибо в нем нет масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости.

Конструкция и принцип действия стандартного винтового компрессора.

При наиболее простой и распространенной компоновке воздух проходит через всасывающий клапан и воздушный фильтр (1) с датчиками загрязнения, поступая в винтовую пару (2). Винтовая пара (2), в которой воздух смешивается с предварительно очищенным маслом, представляет собой "сердце" компрессора. Образовавшаяся вследствие этого воздушно-масляная смесь отправляется посредством винтового блока в пневматическую систему. Компрессор оснащён сепаратором, в котором идет разделение масла и воздуха. Отдельный от масла воздух поступает в выходную часть компрессора, предварительно проходя через охлаждающее радиаторное устройство (9). Масло же поступает обратно в винтовую пару. Температура определяет дальнейший ход масла: оно движется или по малому кругу, а если ему следует охладиться, то оно идет через радиатор по большому кругу. Температуру регулирует термостат (7), который управляет маслом при его прохождении по радиатору (8). Оставшееся в сепараторе масло по патрубку (10) передаётся к винтовому механизму. Электрический двигатель приводит в движение винтовую пару. Компрессор включается и выключается автоматически при помощи контроллера или реле давления. На ниже обозначенной схеме наглядно можно проследить за описанной выше компоновкой стандартного винтового компрессора.

1. Фильтр для всасывания; 2. блок из винтовой пары; 3. Фильтр-отделитель; 4. Фильтр для тонкой фильтрации и очистки;
5. Клапан мин. давления; 6. Фильтр для масла; 7. Термостат; 8. Радиатор для масла; 9. Радиатор для воздуха.

Все виды, типы и модели винтовых компрессоров в своих различных конструктивных исполнениях обладают множеством преимуществ в сравнении с другими видами компрессорного оборудования. И именно благодаря своим преимуществам винтовые компрессоры получили сегодня наибольшее распространение в различных сферах производства. Использование винтового компрессора в сферах производства значительно снижает затраты на выработку сжатого воздуха и тем самым повышает рентабельность всего производства в целом.

Итак, говоря о положительных сторонах винтовых компрессоров, следует упомянуть, в первую очередь, их следующие достоинства:

• они надежны;
• способны длительное время работать без подзарядки (круглосуточно);
• просты в монтаже и подключении;
• небольшие затраты на эксплуатацию винтового компрессора;
• невысокий уровень шума;
• оснащение автоматической системой управления;
• высокие показатели чистоты получаемого сжатого воздуха;
• низкие энергозатраты на кубический метр произведенного воздуха;
• довольно высокая производительность и
• высокой показатель энергосбережений.

Существенным преимуществом из выше перечисленных достоинств винтовых компрессоров считается тот факт, что эти устройства имеют довольно маленькие размеры. Винтовые компрессоры применяются в условиях мелких производств, где имеет место незначительное потребление сжатого воздуха. Этот тип маломощных винтовых компрессорных устройств весьма экономичен, с хорошими показателями надежности в процессе применения и довольно прост в обслуживании.

Современный рынок сбыта компрессорной продукции предлагает сегодня варианты исполнения винтовых компрессоров, которые по характеристикам производительности и мощности соответствуют центробежным или поршневым машинам идентичного назначения.

К недостаткам винтового компрессорного оборудования можно отнести следующие отрицательные моменты:

• конструктивная сложность механизмов регулирования степени сжатия воздуха, получаемого на выходе;
• необходимость оснащения эффективным маслоотделителем и радиатором для масла;
• заниженная производительность (до 20% от максимального значения) влечет за собой снижение эффективности функционирования устройства промежуточного всасывания.

Широкое применение нашли сегодня винтовые компрессоры в химической и нефтехимической областях, в области газопереработки, в нефтяной области. Типичный критерий применения состоит в охлаждении углеводородов, фторуглеводородов, аммиачного хладагента. Второй критерий применения данных компрессоров состоит в улавливании паров и газов, в процессе сжатия топливных газов, природного газа, а также газов из органических отходов, хвостовых газов, гелия и СО2.

За двадцать последних лет винтовые устройства стали широко применять в газовой промышленности при использовании их в качестве дожимной техники, для сбора газов, в сфере растворенных в нефти газов.

Винтовые компрессорные устройства применяют, как правило, для большого количества технологических газов, ими осуществляют охлаждение в ходе технологических процессов. В газовой промышленности винтовые компрессоры используются в качестве автономного дожимного оборудования для скважин, дожимного оборудования низкой ступени для поршневых компрессорных машин, для сбора газов с низким давлением. Их используют при сжатии топочных газов, попутного нефтяного газа. В сферах промышленности, имеющих дело с очищенными и сырыми газами, а также кислым газом (с концентрацией H2S и/или CO2 > 80%), для летучих газов (водород) и для газов с большим молекулярным весом и удельной вязкостью до 2.0 их также можно применять.

Винтовые компрессоры безмасляного типа используются при работе с технологическими газами с 1970-х г.г. Винтовые компрессоры маслозаполненного типа находят применение во многих производственных процессах с 1980-х г.г.

Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) всегда готов предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым компрессоров различных типов и видов.

Вакуумные компрессорные системы, вакуумные компрессоры
Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов
Винтовые компрессоры
Дожимная компрессорная станция
Компрессорные установки для кислого газа, водорода, агрессивных газов, коксового газа, кислорода
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора Применение поршневых компрессоров Центральный сайт и поставляемое оборудование

Машины, используемые для получения сжатого воздуха, являются необходимым оборудованием на различных промышленных предприятиях. На отечественном рынке эти приборы представлены достаточно широко, а наиболее популярным считается винтовой компрессор.

Этот агрегат может быть установлен в любом помещении, так как работает практически бесшумно и не создает вибрации. Обладая длительным сроком службы, экономичностью и высокой производительностью он значительно превосходит по всем параметрам поршневые модели.

Конструктивные особенности

Что же представляет собой это устройство? В плане конструкции он состоит из 2 роторов – ведущего, ведомого. Они расположены в одном корпусе, изготовленном из прочных материалов. В некоторых электрических моделях допускается соединение ротора не только через зубчатую передачу, но и напрямую.

Если сравнивать с поршневым аппаратом, то устройство винтового компрессор является более сложным. Поверхности его роторов образуют рабочие камеры с корпусом. При вращении происходит их увеличение, потому что выступы постепенно отдаляются от впадин.

Смотрим видео, принцип работы и конструкция:

Это приводит к всасыванию воздуха до тех пор, пока объем камер не станет максимальным. Затем их изолируют стенки прибора и крышки патрубков компрессора Fubag. Во время вращения роторов происходит внедрение ведущего винта во впадину ведомого, что приводит к объединению в одну плоскость. При этом объем камер уменьшается. Так осуществляется непрерывное производство сжатого воздуха. Такой принцип работы имеют винтовые компрессоры.

Схема и принцип работы

Кроме рассмотренных выше элементов в оборудование этого типа входят:

• Фильтр (воздушный);
• Всасывающий клапан;
• Ременная передача;
• Двигатель;
• Маслоотделитель;
• Термостат;
• Вентилятор;
• Блок управления.

Каждый узел имеет свое назначение, а в комплексе они представляют собой машину для сжатия воздуха или газов.

Виды и область применения компрессоров

Оборудование этого класса делится на две группы устройств:

1. Сухого сжатия;
2. Маслозаполненные.

Первые функционируют без заполнения маслом рабочих поверхностей.

Различные виды компресоров

Такие винтовые модели Fubag предназначены для предприятий, нуждающихся в высокой чистоте сжатого газа:

• Пищевых;
• Фармацевтических;
• Микробиологических;
• Занимающихся выпуском электронных устройств.

Маслозаполненные компрессоры Abac относятся к оборудованию с высокими эксплуатационными характеристиками. В рабочую полость таких приборов подается масло. Созданная из него пленка между роторами играет роль смазки. Кроме этого, использование масла стимулирует отвод тепла и служит для транспортировки воздуха. Для того, чтобы на выходе получался чистый воздух приборы, оснащаются системой сепарации, снижающей количество остаточного масла в приготавливаемой смеси.

Смотрим видео, сфера применения в производственной и сельскохозяйственных отраслях:

Различают также оборудование с ременным или прямым приводом. Первые оснащаются контроллером и микропроцессором, которые управляют работой агрегата или пневмосетей. Они могут использоваться как дополнительный блок в модульных компрессорных станциях.

Компрессоры марки Abac с прямым приводом имеют то же оснащение, что и с ременным. Однако в них установлена эластичная муфта вместо привода. Компрессоры этого типа имеют ряд преимуществ. Они отличаются малошумным соединением, минимальными потерями энергии, незначительным влиянием на ресурс работы подшипников двигателя. Таким прибора не нужда регулировка и наладка.

Достоинства и недостатки винтовых машин для сжатия воздуха

Оборудование этого класса обладает отличными техническими характеристиками, что позволило ему стать достойной заменой поршневым устройствам. Если сравнивать эти два прибора, то модели Abac обладают рядом преимуществ:

1. Конструкция агрегатов включает в себя спаренные турбины, которые работают практически бесшумно и не создавая вибрации;
2. Они обладают компактными габаритами и небольшим весом;
3. Могут оснащаться автоматическими системами управления, что позволяет избежать постоянного присутствия человека в процессе работы агрегата;
4. Экономичны;
5. Имеют воздушное охлаждение.

Но даже столь большое количество достоинств не делает винтовые компрессоры Fubag идеальными. Они так же, как и любое другое оборудование имеют свои недостатки. Одним из основных минусов является необходимость применения отделителя и охладителя масла, а также других комплектующих, имеющих высокую стоимость.

Критерии выбора винтовых агрегатов

Приборы этого класса предлагают производители из разных стран. Причем, если верить рекламным проспектам, то все они являются лидерами в этой области. Что же происходит на самом деле? Как правильно сделать выбор? Все винтовые компрессоры Abac выглядят практически одинаково.

Смотрим видео, критерии выбора оборудования:

Они помещены в прямоугольный корпус, на котором находится дисплей контроллера. Отличие заключается лишь в расцветке и размерах, но и они несущественные. Поэтому выбирая прибор нужно заранее поинтересоваться чья же, продукция действительно является самой популярной, чтобы потом не тратить средства на ремонт винтовых компрессоров.

Согласно проводимым опросам одним из мировых лидеров является компания Ингрсолл-Рэнд, которая участвовала в разработке первых винтовых компрессоры Fubag и занимается их производством на протяжении 100 лет. Ее продукция отличается прекрасными показателями и надежностью.

Следующим параметром, на который обращают внимание является нагрузка. Все винтовые компрессоры Abac имеют различные:

• Мощность;
• Производительность;
• Наличие или отсутствие привода;
• Встроенную систему подготовки воздуха.

Но все же главным критерием среди них является нагрузка. Она выбирается в зависимости от того сколько винтовой компрессор Fubag будет работать:

• Эпизодически;
• Постоянно.

Для первого случая можно ограничиться пусть не очень качественной, но дешевой моделью. Для постоянной эксплуатации потребуется более надежная модель, способная проработать не менее 3000 часов в год, чтобы в первые же дни не пришлось выполнять ремонт агрегата.

Чтобы оборудование прослужило длительный срок необходимо соблюдать определенные нормативными документами правила. Одним из пунктов в них указывается необходимость проведения своевременного технического обслуживания. Если пренебречь этими требованиями, то придется оплачивать дорогостоящие ремонтные работы.

Избежать поломок оборудования поможет и правильная его эксплуатация. Несмотря на то, что прибор обладает надежной конструкцией он может выйти из строя при залитии маслом или холодильным агентом. Попадание жидкости в устройство при новом запуске приведет к высоким гидравлическим нагрузкам, что негативно скажется на работе подшипников. Поэтому нужно очень аккуратно заполнять системы рабочими составами, иначе потребуется ремонт винтовых компрессоров.

Выбирая оборудование следует обращать внимание и на трубки линий всасывания и подачи. Они должны иметь определенную эластичность, чтобы компрессор мог работать без сбоев. Длина этих элементов должна соответствовать типу холодильного агента и условиям эксплуатации.

Еще одним важным моментом является . Учитывая, что этот состав выполняет ряд функций, специалисты рекомендуют выбирать продукцию только известных производителей. Масла должны быть высокого качества – это обеспечит длительную работу оборудования.

Лекция 5

Тема –«Винтовые компрессоры»

Цель: Изучение устройства и принципа действия винтовых компрессоров для тягового подвижного состава.

План :

Устройство компрессоров винтового типа.

Принцип действия компрессоров винтовой группы.

5.3. Локомотивные винтовые компрессорные агрегаты ОАО «Транспневматика».

5.4. Принцип работы системы пневматического источника электровоза KZ4A.

1. Курилкин Д.Н., Панченко М.Н., Базилевский Ф.Ю., Грачев В.В., Грищенко А.В.Автоматические тормоза подвижного состава. Электронный учебник. // Санкт-Петербург,ФГОУ ВПО ПГУПС, 2010.

2. В. И. Крылов, В. В. Крылов "Автоматические тормоза подвижного состава ". Москва, Транспорт, 1983.

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.