Воздушные винтовые компрессоры

Принцип и режимы работы

Принцип ведомости реализуется за счёт того, что роторы постоянно вращаются навстречу друг другу. Такое вращение позволяет всасывать воздух через входной фильтр. Попадая в аппарат, воздух проходит очищение, смешивается с маслом и охлаждается. Смесь, которая получается в итоге, перемещается под давлением винтовой тяги. Сепаратор разделяет воздух от масляной части. Воздух в конечном счёте выходит из компрессора в потребляющий аппарат. Вся работа проделывается без сторонних вмешательств.

Аппарат может работать в следующих режимах:

1. Start. Этот режим характеризуется тем, что компрессор включается в электросеть по схеме «звезда» и начинает запускаться. Через несколько секунд аппарат переходит на систему «треугольник».
2. Рабочий режим — основной, во время которого давление в аппарате начинает постепенно возрастать. Когда давление достигнет нужной отметки, компрессор переходит на работу в холостом ходу.
3. Холостой ход. Такой режим работы предполагает вращение ротора, который перемещает газовую среду, если есть необходимость, то он охлаждает воздух. Холостой ход нужен для того, чтобы постепенно перевести аппарат в режим ожидания.
4. Режим ожидания. В это время винтовой компрессор выполняет свои функции до тех пор, пока давление не опустится до минимального показателя.
5. Stop. Этот режим предполагает постепенный переход на холостой ход, а только потом полное выключение.
6. Alarm-stop. Используется этот режим очень редко, только в тех случаях, когда аппарат нужно включить в экстренном режиме.

Комплектация винтовых компрессоров

Изобретение винтового компрессора относится к 1934 году. Со временем разработка претерпела определенное количество изменений, но основной принцип действия остался прежним.

Стандартная комплектация любого винтового компрессора (основные элементы):

Фильтр воздушный: устанавливается в месте всасывания воздуха компрессором из окружающей среды; воздушный фильтр необходим для очистки всасываемого воздуха от пыли, грязи и других твердых частиц. Поэтому, качество воздушного фильтра и его своевременная замена влияет, прежде всего, на работу винтового блока и всасывающего клапана; Фильтр масляный: необходим для очистки от грязи, пыли, нагара, стружки и других видов загрязнений из компрессорного масла; качество масла играет одну из важнейших ролей в работе всей системы; масляные фильтры увеличивают срок службы: подшипникам, роторам, корпуса винтового блока, всей масляной системы; Фильтр сепаратор (маслоотделитель/маслоуловитель): различают два вида – накручивающийся и погружной; устанавливаются на выходе из компрессора; служат для уменьшения количества масла и влаги в получаемом сжатом воздухе; сепараторы используют сочетание различных технологий: фильтрующей, центробежной и гравитационной; Фильтры относятся к быстроизнашиваемым, расходным материалам. Своевременная замена фильтров (и масла) напрямую влияет на срок службы работы компрессора и качество получаемого сжатого воздуха; Как правило, регламент замены фильтров на винтовых компрессорах составляет от 2000 до 4000 моточасов, либо раз в год, что наступит быстрее;

• Всасывающий (впускной) клапан: основное назначение – это всасывание воздуха из окружающей атмосферы через воздушный фильтр и подача в камеру винтового блока, переключение между режимом нагрузки и холостого хода. Клапан работает в двух положениях: открыт, либо закрыт. За открытие и закрытие всасывающего клапана отвечает контрольный блок (иногда называют пневмоблоком);
• Винтовой блок: состоит из двух роторов – ведущего и ведомого, которых и называют “винтами”;
• Двигатель: электрический или внутреннего сгорания (дизельный/бензиновый); запускает всю систему и приводит в движение винтовой блок;
• Привод (тип передачи): различают ременный или прямой; электродвигатель соединяется с винтовым блоком через ременную передачу: на вал ведущего ротора и двигателя устанавливаются шкивы, соединенные ремнем (или ремнями); либо через прямой привод (в этом случае двигатель может быть соединен различными вариантами прямого привода: через редуктор, через гибкую муфту или непосредственно, когда винтовой блок находится на одном валу с двигателем); устанавливается определенное передаточное число;
• Маслобак: емкость, в которой находится компрессорное масло, циркулирующее по всей масляной системе;
• Термостат: определяет температуру масла; осуществляет переключение контуров охлаждения (малый контур и большой, идущий через радиатор);
• Клапан минимального давления: поддерживает давление, необходимое для циркуляции масла и работы сепаратора;
• Трубопроводы и РВД (рукава высокого давления): необходимы для циркуляции масла, сжатого воздуха и воздушно-масляной смеси;
• Предохранительный клапан: срабатывает при превышении давления в системе:
• Вентилятор: основные функции заключаются в охлаждении и направлении воздушного потока;
• Масляный радиатор: охлаждает масло;
• Концевой охладитель / воздушный радиатор: доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора;
• Контроллер (блок управления): различают несколько видов: на основе прессостата (аналогичный устанаваливается на поршневых компрессорах, выполняет фукнцию старт/стоп, механическая настройка нижнего и верхнего порога давления), электромеханический (кнопка “вкл/выкл”, манометр, в некоторых случаях индикация ошибок в виде лампочек, настройка давления также осуществляется механическим путем), микропроцессорное управление с ЖК дисплеем на разных языках (индикация рабочих параметров и ошибок, электронная настройка компрессора, сигнализация времени проведения ТО, синхронизация с другим компрессором, удаленное управление и визуализация, установка расписания работы компрессора и многое другое, в зависимости от модели и производителя);
• Встроенная система воздухоподготовки (опционально): подразумевает наличие встроенного ресивера, осушителя, магистрального фильтра, циклонного сепаратор (влагоотделителя);

Винтовые компрессоры в холодильной технике

Добрый день, Уважаемый читатель.

В прошлый раз я выкладывал статью о внутреннем устройстве небольшого ледового катка. Было задано много вопросов касательно компрессора, примененного на данном объекте — его типе и принципе действия. Поэтому в продолжении той темы я решил подготовить небольшую зарисовку про компрессоры, примененные на этом объекте. Тем более на данный момент — это относительно малоизвестная для не специалистов технология. Речь далее пойдет о винтовых компрессорах, а точнее о винтовых компрессорах в холодильной технике. Также данный тип компрессоров получил широкое распространение в системах сжатого воздуха. Винтовые компрессоры современной контрукции появились относительно недавно — примерно в середине 20-го века. С точки зрения классификации винтовые компрессоры относятся к классу компрессоров объемного принципа действия, и далее к группе ротационных компрессоров с двумя или более осями.

Винтовые компрессоры, как правило, содержат два ротора с сопрягающимися профилями, изготовленных в форме спиралей.Роторы вращаются внутри статора. Вращение этих подвижных узлов перемещает хладагент в газовой фазе со стороны всасывания к стороне нагнетания, при этом впадины охватывающего ротора выполняют роль цилиндра, объем которого по мере постепенного приближения к выходу сокращается, а зубья охватываемого ротора обеспечивают сжатие потока. По мере того как сжатый хладагент нагнетается в контур, с верхней стороны винта вновь происходит всасывание, что обеспечивает непрерывность потока. Набольшее распространение получили двухроторные винтовые компрессоры — здесь в основном рассматриваются именно эти компрессоры. Однороторные компрессоры не получили применения.Компания Carrier, пожалуй, единственные из известных мне производителей, кто серийно изготовляет трех роторные винтовые компрессоры. В холодильной технике преимущественно применяются маслозаполненные винтовые компрессоры. Масло явлется уплотнителем для зазоров межу винтами, а также служит для отвда тепла от нагретых деталей, для смазки трещихся деталей и прочее. В системах сжатого воздуха получили распространение как масляные, так и безмасляные компрессоры.

В системах сжатого воздуха принцип абсолютно такой же. Винтовые компрессоры очень хороши для достижения высокого перепада давления и высокой степени сжатия.

Рисунок 1 — Винтовая пара (слева — ведущий, справа — ведомый ротор, красный — нагнетательный порт)

Особенностью винтовых компрессоров является наличие золотника для регулирования производительности, которая регулируется, как правило ступенчато: 25-50-75-100%.

В холодильной технике винтовые компрессоры получили широкое распространение в крупных системах кондиционирования (водоохлаждающие установки — чиллеры), в низкотемпературных системах относительно больших мощностей. Также данные компрессоры нашли широкое применение в транспортных системах.

В мире насчитывается не так много производителей винтовых компрессоров для холодильной техники и систем кондиционирования — это Carrier, Gea Grasso, Bitzer — это наиболее известные бренды на российском рынке.

Рисунок 2 — Открытый винтовой компрессор GEA Grasso — очень хорошо видна винтовая пара. Подразумевается установка внешнего привода (электродвигателя)

Применение винтовых компрессоров в холодильных системах обеспечивает более высокой производительностью данных компрессоров относительно более распространенных поршневых компрессоров и соответственно более низкой стоимостью. Применение винтовых компрессоров наиболее рационально в областях средних и больших производительностей. Хотя в последнее время наблюдается активное применение винтовых компрессоров в транспортных системах, хотя они на данный момент являются более дорогими. Также применение винтовых компрессоров крайне оправданно для достижения низких температур, которые могут быть достигнуты только в двухступечатом цикле сжатия поршневыми компрессорами.

Рисунок 3 — Один из самых распространенных винтовых холодильных компрессоров на Российском рынке — полугерметичных винтовой компрессор Bitzer серии HS. Видно, что винтовая пара и статор расположены в одном корпусе.

Анимационный вид винтового холодильного полугерметичного компрессора Bitzer — именно такие компрессораы получили распространения на ледовых катках:

В настоящее время винтовые компрессоры находят все более широкое применение в холодильной технике.

При написании данного поста использовался «Учебник по холодильной технике» Польманн А.С.

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.

Источник

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.

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.

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.

Обслуживание и эксплуатация – советы профессионалов

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.

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

Монтаж и запуск компрессоров винтовых дизельных должен выполняться профессионалом, имеющим соответствующий допуск. Прибор устанавливается на горизонтальной поверхности в закрытом помещении и не должен подвергаться воздействию атмосферных осадков.

Объект должен иметь хорошо работающую систему вентиляции, чтобы всасываемый устройством воздух не имел примесей. Нельзя использовать производимую компрессором винтовым дизельным воздушную массу для пищевых или фармацевтических целей. Кроме того, она является энергетическим потоком и поэтому трубопроводы по которым осуществляется ее циркуляция должны находиться в исправном состоянии.

Принципиальное устройство винтовых компрессоров

Сжатие и подача газообразной среды достигается синхронным разнонаправленным вращением пары роторов с винтовыми зубьями. Эксплуатационные расходы и характеристики работы агрегата находятся в обратной пропорции. Оборудование демонстрирует эффективность на фоне малозатратности.

Цилиндрический корпус компрессора винтового типа с винтовой парой: ведущим и ведомым роторами в большинстве типов компрессоров имеет масляное наполнение. Слой масла обеспечивает:

Устройство винтового компрессора

• Снижение коэффициента трения.
• Является уплотнением, герметизирующим систему.
• Осуществляет теплоотвод при работе трущихся деталей.

Винтовые компрессоры относятся к необслуживаемому оборудованию, ориентированы на автономную работу. Техническое обслуживание проводится 1 раз в течение года. Персонал не требует высокой квалификации и специального обучения. Пусконаладочные работы краткосрочны.

Недавно мы обсуждали компании где можно подобрать винтовой компрессор

Очень важно на данном этапе обращаться именно к тем, кто работает в данной сфере не один день

Огромное спасибо компании Pressair, которая подготовила замечательное видео для нашего портала.

Работа поршневого компрессора периодически прерывается на регламентированный простой для осмотра и техобслуживания, роторный аналог способен работать без остановки. При этом качество газовой среды на выходе выше (по присутствию паров влаги) и масла в пользу последнего.

Предприятия пищевой, химической и фармацевтической промышленности полностью перешли на экологичные компактные винтовые компрессоры с экономией потребления энергии не менее 30%. Производства непрерывного цикла экономят и на установке дублирующей техники.

Малый вес агрегата, ресивер минимального объёма, отсутствие вибрации при работе позволяет обходиться без заложения фундамента. Изоляция в отдельном помещении требуется только для винтовых компрессоров мощностью свыше 10 кВт.

Последовательность рабочего цикла, устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Запуск и переход в рабочий режим занимает 5–10 сек. Срабатывает входной клапан, ответственный за перевод компрессора на холостой ход и обратно. Входной клапан меняет режим работы при достижении пика давления в системе, перед выключением.

Принцип работы винтового воздушного компрессора

Накопление воздуха в ресивере идёт, пока не откроется клапан минимального давления. Он настраивается на минимальный параметр сети. Для одноступенчатого компрессора это 3–4 бар. Многоступенчатые вступают в работу последовательно.

Электрический мотор выводит компрессор на рабочий режим. Винтовая пара через 2 ступени воздушного фильтра получает очищенный воздух в смеси с маслом. В контактном межроторном зазоре создаётся смазывающий роторы и удерживающий газ запирающий масляный клин.

Зазор уплотняется, газовый поток сжимается, давление возрастает. Действие винтовых компрессоров ведётся и при сухом сжатии газовой среды. Полости между корпусом и винтовым блоком работают без масляной смазки.

Сжатый воздух поступает в отделитель масла. В маслоотделителе проводится двухступенчатое разделение сред. Первичное деление проходит под действием центробежной силы, окончательное — в фильтре-сепараторе.

Схема рабочих элементов винтового компрессора

Остывшее масло фильтруется и возвращается в винтовой отсек. Контролирует температурные параметры термостат. При отсутствии превышения температуры нагрева смазка возвращается без затрат времени на охлаждение в радиаторе.

Газ на охлаждение после очистки подаётся из ресивера в концевой охладитель. Температурный баланс радиатора обеспечивает прямоточная вентиляция. Далее воздух винтового компрессора подаётся потребителю.

Контролирует параметры работы винтового нагнетательного оборудования блок управления. Вручную производится только пуск и остановка по регламенту. Переключение режимов работы и аварийную остановку проводит электроника.

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.

На видео продемонстрированы винтовые компрессоры от ALUP