Винтовые компрессоры
Винтовой компрессор – это устройство для сжатия воздуха или другого газа и подачи его под давлением потребителю. В качестве элемента сжатия используется винтовой блок с двумя винтовыми элементами, вращающимися навстречу друг другу.
Винтовые компрессоры можно квалифицировать по следующим критериям:
По типу привода:
- электрические винтовые компрессоры
- дизельные винтовые компрессоры
- бензиновые винтовые компрессоры
- гидравлические винтовые компрессоры и др.
По использованию масла в процессе сжатия:
- масляные (также их называют маслосмазываемые или маслозаполненные) винтовые компрессоры
- безмасляные винтовые компрессоры
По способу передачи энергии:
- винтовые компрессоры с прямым приводом
- винтовые компрессоры с ременным приводом
- винтовые компрессоры с шестеренчатым приводом
По способу охлаждения:
- винтовые компрессоры воздушного охлаждения
- винтовые компрессоры водяного охлаждения
По наличию дополнительных опций:
- с ресивером
- с осушителем
- с частотным преобразователем
- с системой зимнего запуска и пр.
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 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 винтового компрессора
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 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 винтового 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 винтовой блок. При нагревании масла выше определенной температуры, оно охлаждается в масляном радиаторе (поз13).
Внутреннее устройство винтового компрессора
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, CompAir, Rotair, AtlasCopco,KRAFTMANN и 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 винтовой компрессор подает воздух равномерно. Все рабочие движения в винтовом компрессоре вращательные, поэтому винтовой компрессор 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) Винтовые компрессоры 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 компрессоров 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.
- Масляный фильтр
- Фильтр-сепаратор масла
- Масло
- Воздушный фильтр
Расходные материалы для замены при проведении ТО на винтовом компрессоре
5) Применение различных опций для снижения энергозатрат: использование сжатого воздуха в системе рекуперации тепла, применение частотного регулирование привода и т.п. Тепло, выделяемое от компрессора, 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 в винтовом компрессоре
Также к преимуществам винтового компрессора относятся: меньшая масса и габариты, более высокий ресурс работы, возможность непрерывной работы 24 часа в сутки. Компрессоры 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 компрессоры 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.
Винтовой компрессор с ременным приводом Винтовой компрессор с прямым приводом
Ввиду универсальности применения, винтовые компрессоры средних и малых мощностей могут быть скомпонованы с осушителями воздуха, а более мелкие – еще и с ресиверами.
 |
 |
 |
| Винтовой компрессор. Исполнение на раме |
Винтовой компрессор. Исполнение на раме с осушителем |
Винтовой компрессор. 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, концевые охладители, фильтры и др.
Ниже представлена примерная схема компрессорной, в которой установлен винтовой компрессор. На схеме детально представлена система подготовки сжатого воздуха, а также система рекуперации тепла для обогрева воды.
Схема установки винтового компрессора
