Схемы устройства винтовых компрессоров

Напомним еще раз кратко основные достоинства винтовых компрессоров:

• высокая надежность;
• длительный ресурс работы;
• возможность непрерывного круглосуточного функционирования;
• простота монтажа и подключения;
• сравнительно небольшие эксплуатационные затраты;
• наличие системы автоматического управления;
• низкий уровень шума;
• высокая чистота получаемого сжатого воздуха;
• низкий уровень энергозатрат на куб. метр произведенного воздуха.

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

Как же устроен винтовой компрессор?

Рис. 1,2 Устройство винтового компрессора

Воздух через всасывающий клапан (2) и воздушный фильтр (1) поступает в винтовую пару (3), которая является «сердцем» компрессора. Здесь он смешивается с маслом, циркулирующим по замкнутому контуру, и образовавшаяся воздушно-масляная смесь нагнетается с помощью винтового блока в пневмосистему. Разделение масла и воздуха происходит в сепараторе (8,9). Очищенный от масла воздух через охлаждающий радиатор (13) поступает на выход компрессора, а масло возвращается в винтовую пару. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому, через масляный радиатор (12). Регулировка осуществляется с помощью термостата (11). Винтовая пара приводится в движение электродвигателем (6), а автоматическое включение и выключение компрессора jсуществляется с помощью реле давления (16).

А теперь более подробно остановимся на составных частях компрессора, их назначении и устройстве.

Основой винтового компрессора является винтовая группа, ее конструкция хорошо видно на рис.3.

Рис. 3 Винтовой блок в разрезе

Рабочий элемент винтовой группы — это винтовая пара, состоящая из двух взаимносцепленных «червячных» роторов. Обычно, ведущий ротор выполнен как винт с четырехзаходной резьбой (витками), а ведомый с шестью (рис. 4).

Рис. 4 Схема работы винтового блока

Такое передаточное число считается оптимальным и сделано для того, чтобы уменьшить нагрузку на ведущий винт. Объем сжатия образуется между витками винтовой группы и корпусом (выделено жирной линией). Полный рабочий цикл сжатия осуществляется за один оборот ведущего винта. Из всего сказанного следует, что данная конструкция может работать только при условии очень точного прецизионного исполнения всех частей рабочего элемента (корпуса и двух взаимно подогнанных роторов).

Такое устройство принципиально отличается от поршневого компрессора, для которого характерно возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, приводящее к повышенному нагреву и возникновению сильных вибраций. Именно поэтому использование промышленных поршневых компрессоров требует закладки массивного фундамента для компенсации вибраций и применения водяного охлаждения, то есть организации системы оборотного водоснабжения с громоздкими градирнями.

Особо следует остановиться на роли масла в винтовом компрессоре, которое выполняет сразу несколько функций:

• создание масляной пленки и обеспечение зазора между роторами винтовой группы;
• транспортировка воздуха;
• смазка подшипников рабочего элемента;
• отвод тепла.

Для обеспечения температурного режима, масло, циркулирующее в компрессоре, прокачивается через охлаждающий радиатор (12). Дело в том, что при очень высоких температурах, выше 110°С, оно теряет свою плотность, а это грозит заклиниванием роторов винтовой пары. В то же время, при низких температурах масло обладает излишней вязкостью, а, кроме того, холодная воздушно-масляная смесь может привести к образованию конденсата, что ухудшает качество воздуха на выходе компрессора. Для того чтобы температура масла как можно быстрее достигла рабочего значения, используется термостат (11). То есть, существует малый круг циркуляции масла, когда оно, минуя радиатор, возвращается в систему. По мере нагрева, включается большой круг циркуляции через радиатор. Открытие термостата наступает при достижении температуры масла около 70°С. Воздушно-масляный радиатор (12,13) является двухсекционным, комбинированным. Кроме охлаждения масла он служит и для охлаждения воздуха. Благодаря этому разница между температурой окружающей среды и температурой воздуха на выходе компрессора не превышает 7°С. Это позволяет обеспечить дальнейшую эффективную работу осушителя и всей системы подготовки воздуха.

Радиатор охлаждается проходящим через него потоком воздуха, который нагнетается внутрь компрессора вентилятором (14), установленным на валу электродвигателя (6). Все панели компрессора во время работы должны быть обязательно закрыты, именно так задается максимально эффективное направление движения воздуха, обеспечивающего отбор тепла, вырабатываемого во время сжатия. Возможно вторичное использование нагретого воздуха, например, для обогрева помещений в зимнее время. Из сказанного выше следует, что винтовая пара может работать только при условии, если она постоянно находится в воздушно-масляной смеси.

Возникающая при этом проблема отделения воздуха от масла решается с помощью следующих элементов

• маслосборный ресивер (8);
• маслоотделительный фильтр (9);
• устройство возврата масла.

Система отделения масла имеет три ступени очистки, что обеспечивает ее максимальную эффективность. В результате остаточное содержание масла в сжатом воздухе не превышает 3 мг/куб. м. На первом этапе отделение происходит за счет центробежных сил и силы тяжести. Воздушно-масляная смесь поступает из винтовой группы по соединительному шлангу в ресивер маслоотделителя (8). Ударяясь о стенки сосуда, более тяжелые частицы масла под воздействием силы тяжести и центробежных сил опускаются на дно. Для второй ступени механической очистки используется разделительная перегородка, расположенная в средине ресивера выше входного отверстия. Воздушно-масляная смесь, поднимаясь, проходит через отверстия в перегородке, на которой так же оседают частицы масла. Оконечным элементом внутренней очистки является фильтр маслоотделителя (9), представляющий собой обычный керамический фильтрующий элемент. Масло, которое задерживается фильтром, скапливается в специальном углублении и возвращается в винтовой блок через соединительную трубку. Для визуального контроля возврата масла в систему на прозрачной трубке сделано утолщение цилиндрической формы (19), Рис. 5. Важность этого элемента заключается в том, что он позволяет проверить эффективность работы маслоотделяющего фильтра, которая снижается при увеличении количества масла.

Читайте также: Компрессор для аквариума hailea 6604

Маслосборный ресивер (8) снабжен предохранительным клапаном (10), который защищает его от превышения давления.

Очистка масла от загрязнения осуществляется с помощью масляного фильтра (7). Он предотвращает попадание твердых частиц на рабочие поверхности винтов и подшипников.

Перейдем к рассмотрению других функциональных элементов компрессора (Рис. 5).

Рис. 5 Функциональная схема винтового компрессора

Воздушный фильтр (1), устанавливаемый на входе компрессора, предназначен для очистки поступающего воздуха. Он защищает винтовую пару от попадания посторонних частиц и, таким образом, обеспечивает надежность и долговечность работы компрессора. Преждевременное засорение воздушного фильтра может быть причиной перегрева электродвигателя и включения системы аварийной остановки. Всасывающий клапан (2) служит для предотвращения выброса наружу сжатого воздуха и масла в момент остановки компрессора. Фактически это обычный подпружиненный пневматический клапан, который постоянно открыт при всасывании воздуха. Управление работой всасывающего клапана осуществляется с помощью устройства пневмоавтоматики — электропневматического клапана холостого хода (15). Задача этого устройства заключается в том, чтобы до момента остановки электродвигателя снизить давление внутри компрессора до 2,5 бар. Это позволяет избежать выбросов масла, обусловленных инерционностью всасывающего клапана и неприятных гидравлических ударов, возникающих при внезапной остановке компрессора. Клапан открывает канал, соединяющий через дроссельное отверстие область маслоотделительного фильтра с областью всасывания винтовой пары. Эффективное сечение дроссельного отверстия регулируется на заводе изготовителе так, чтобы в течение заданного времени давление в области всасывающего клапана снизилось до 2,5 Бар. При таком остаточном давлении в системе всасывающий клапан успеет закрыться и приводной двигатель можно выключить.

Еще одним устройством, обеспечивающим работу компрессора в режиме холостого хода, является клапан минимального давления (20). Он закрыт, пока давление внутри компрессора остается в пределах не более 4-5 бар (отсюда и название). Одновременно он выполняет роль обратного клапана, отделяя компрессор от пневмолинии при его остановке или работе на холостом ходу.

Реле давления (16) обеспечивает автоматический режим работы компрессора. При достижении давления в сети заданного максимального значения (например, 10 бар) оно подает сигнал на клапан холостого хода, который срабатывает и переводит компрессор на холостой ход. Когда давление падает до минимального (например, 8 бар), клапан холостого хода по сигналу с реле закрывается, и компрессор вновь начинает нагнетать воздух в пневмолинию. Если же компрессор уже перешел в режим ожидания, то подается сигнал на пуск электродвигателя.

Привод в движение винтовой группы осуществляется электродвигателем (6), посредством ременной передачи (4). Передаточное число, а, следовательно, и скорость вращения винтового блока задается размерами шкивов (5). Чем выше максимальное давление компрессора, тем ниже возможная скорость вращения винтовой группы, тем меньше производительность компрессора.

Система аварийной защиты состоит из двух независимых устройств.

Датчик термозащиты установлен на электродвигателе. При достижении предельных значений потребляемого тока реле срабатывает и двигатель отключается от сети.

Другой датчик установлен в винтовой паре в области выходного патрубка (18). Сигнал с датчика температуры поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и выдается на устройство индикации. Если температура на выходе винтовой пары превысит значение 105°С, защита срабатывает и двигатель выключается.

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Работу винтового компрессора условно можно разделить на следующие режимы:

Видео:Схема работы компрессора Atlas CopcoСкачать

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Компрессоры винтового типа относятся к классу ротационного оборудования. Принцип работы таких устройств основан на вращении двух роторов, которые и называют винтами. Первый образец был выпущен еще в 1934 году шведом Элиотом Лисхольном. С тех пор изобретение перетерпело множество изменений, но принцип действия остался прежним.

Читайте также: Схема компрессора кондиционера лада веста

На сегодняшний день винтовые агрегаты практически полностью вытеснили другие типы компрессоров с мобильных станций, судовых рефрижераторов, из пищевого, стекольного, химического производства, других отраслей промышленности.

Предлагаем посмотреть видеоматериал про устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Видео:Пять ошибок в ремонтах винтового компрессораСкачать

Преимущества

Винтовые компрессоры сконструированы таким образом, чтобы производительность и ресурс двигателей малой мощности росли, а энергопотребление снижалось вполовину. К преимуществам такого рода оборудования относятся компактные размеры, не слишком отягощающий вес, надежность, долговечность.

Винтовые агрегаты не требуют непрерывного обслуживания, поскольку способны длительное время работать в автономном режиме. Они быстро монтируются в собственных рамах без специально обустроенного фундамента, минимально вибрируют при функционировании.

Винтовые типы оснащаются изолирующими шум кожухами, работают тише прочих. В цехах с ними сохраняются максимально комфортные условия для людей.

Большинство представителей описываемого класса оснащаются цифровой платой управления. За счет этого легко менять давление, программировать циклы процессов на таймер, регулировать потребление энергии. Производить действия можно удаленно.

Среди главных преимуществ нельзя не отметить низкий расход масла. На 1 м3 уходит примерно 2-3 мг смазочного материала, что в разы меньше, чем у поршневых модификаций. Данный показатель важен для качества выходящего воздуха. Винтовая конструкция работает чище других, а значит, не нуждается в дополнительных фильтрах, может применяться даже для пневматических машин.

Воздушный принцип охлаждения избавляет от необходимости встраивать систему оборотного водоснабжения и позволяет использовать тепло компрессора вторично (например, для обогрева цехов).

Рассказ про компрессоры одного из производителей от специалиста

Видео:ОБУЧАЮЩЕЕ ВИДЕО О РАБОТЕ КОМПРЕССОРА "EKOMAK DMD 200CRD" - 8 БАРСкачать

Устройство и принцип работы

Сжатые воздух и газ заставляют функционировать сложные системы исполнения из пневматических цилиндров, клапанов и прочих механизмов. Винтовой компрессор занимается преобразованием электрической энергии в воздушно-газовый толчок.

Составные части

Любая модель винтового компрессора включает основополагающие детали:

1. Воздушный фильтр – всасывает воздух в устройство, очищает его. Находится у входного клапана.
2. Входной клапан – регулирует работу агрегата переходом на холостой ход.
3. Основной винтовой блок – представляет собой два ротора вогнутой и выпуклой формы, расположенных параллельно друг другу.
4. Электрический мотор – запускает и поддерживает движение винтовой пары.
5. Ременный привод – сцепляет роторы с двигателем, обеспечивает вращение, поддерживает скорость.
6. Отделитель масла – бак с перегородкой, в котором воздух отделяется от масла.
7. Фильтр и охладитель масла – производит очищение, охлаждение масляной смазки перед ее попаданием в роторный отсек.
8. Термостат – следит за оптимальной температурой двигателя. При низком нагреве масла пропускает его вне охлаждения, ускоряя процесс.
9. Трубопроводы – система прохождения и соединения отделов воздуха, масла, их смеси.
10. Клапан предохранительный и реле давления – оберегают мотор от поломки. Срабатывают при значительном завышении давления в отделителе, предотвращая выход агрегата из строя.
11. Блок управления – система дисплеев и плат, обеспечивающая электронную настройку, отслеживание параметров оборудования.
12. Вентилятор – помогает воздушному забору внутрь, одновременно охлаждает элементы мотора.
13. Концевой охладитель – доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора.

Принцип действия

Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Движение винтов всасывает воздух через входной фильтр. Поток проходит сквозь очищение, смешивание с маслом, охлаждение. Полученная смесь попадает в систему под продолжающейся винтовой тягой. Далее отделитель сепарирует масло от воздуха, последний выходит из компрессора в потребляющее оборудование.

Таким образом, работа винтов проделывает весь необходимый процесс с воздухом без посторонних вмешательств.

Видео:Винтовой компрессор Bitzer OSA95Скачать

Режимы работы

У винтовых компрессоров имеется несколько возможных режимов действия с определенными функциями:

1. Пусковой или Старт – запускает двигатель аппарата, оптимизирует нагрузку от электросети. Активируется нажатием специальной кнопки, через несколько минут переходит в рабочий режим. Может отсутствовать, если мощность компрессора минимальна и предусмотрен прямой пуск.
2. Рабочий – наращивает давление до максимально допустимого, затем срабатывает реле переключения на холостой ход.
3. Холостой ход – характеризуется вращением роторов, непрерывной работой двигателя. В это время газ проталкивается через все устройство, воздушные массы охлаждаются. Служит для предотвращения поломок, выжидания оптимальных показателей, подготовки компрессора к отключению.
4. Ожидание – наступает после холостого хода, пока отметка давления не снизится до минимальной. Длительность зависит от скорости выхода воздуха. Следом может последовать продолжение работы по включению реле.
5. Стоп – штатное отключение прибора.
6. Экстренное отключение (Alarm stop) – срочная остановка мотора специальной кнопкой без промежуточных режимов типа холостого хода.

Читайте также: Компрессор для штукатурной станции своими руками

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Виды винтовых компрессоров

Компрессоры винтовой конструкции отличаются большим разнообразием модификаций. Они подразделяются по нескольким признакам.

По заполнению камеры

• Маслозаполненные – малошумные модели, в которых процесс действия роторов смягчается впрыскиванием масла. Требуют системы сепарации.
• Безмасловые или сухого сжатия – не используют заполнение полостей масляной смазкой. Подходят для пищевого, фармацевтического, микробиологического производства, электронных приборов.

По сжимаемой среде

• Воздушные – только воздух.
• Газовые – сжимают аммиак, кислород, водород, но не воздух.
• Многоцелевые – попеременно используют газ и воздух.
• Многослужебные – одновременно могут использовать несколько видов газа.

• Ременные – крутящий момент осуществляется с помощью ремня между двигателем и блоком роторов.
• Прямые – соединение пары винтов и мотора идет за счет специальной муфты, чем экономится электричество.

Тип энергии

• Дизельные или автономные – заправляются топливом. Подходят для полевых условий.
• Электрические – питаются от сети.

Степень сжатия давления

• Низкая – до 1 Мн/м2.
• Средняя – до 10 Мн/м2.
• Высокая – более 10 Мн/м2.

Выгода перехода на винтовое компрессорное оборудование

С поршневых и центробежных устройств многие предприятия перешли на винтовые, объясняя явление надежностью последних. Выгода складывается из нескольких факторов.

Расходы на агрегат

Сами по себе винтовые разновидности стоят дороже остальных. Разница цены с поршневыми моделями составит до 40% не в пользу роторных. В тоже время, покупка оборудования включает также сумму установки с доставкой. В этом плане поршневые модификации проигрывают, поскольку являются гораздо более габаритными, тяжелыми, требуют фундамента для монтажа. Подсчет общих расходов показывает явное преимущество именно винтовых вариантов.

На обслуживание и ремонт

Винтовые типы не имеют поршней, колец, вкладышей, клапанов, других изнашивающихся элементов. Таким образом, потребность в техобслуживании возникает реже, а плановый уход обходится дешевле.

На электроэнергию

Независимо от типа конструкции, роторные модели обладают большой производительностью на малой поглощаемости электричества. При должном уходе они служат до 20 лет, окупают затраты на энергию в несколько раз. Для сравнения, поршневые агрегаты на сжатие равного объема воздуха используют вдвое больше питания.

Видео:ВАЖНО!! Ошибки в схеме подключения (монтаже) винтовых компрессоров. Comaro SB11 + Comaro SB15Скачать

Ремонт и обслуживание устройства

Они не предназначены для помещений с минусовой температурой и сильной запыленностью, требуют плановой замены масла, прочищения фильтров, контроля состояния питающей электросети. Не предполагают установки дополнительных систем очисток масла, ресиверов.

Такое оборудование не нуждается в постоянном присутствии человека рядом, умеет отключаться самостоятельно в случае аварии, пикового перегрева или сбоя сети. В нем имеется возможность установки электронного управления. Программой допустимо задавать настройки работы до нескольких недель вперед. Максимальная продуктивность не сопрягается с перерасходом технических и человеческих ресурсов.

Ремонт происходит помощью сервисных центров.

Видео:Принцип работы винтового компрессораСкачать

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

Видео:ПОЛЕЗНЫЙ ЛАЙФХАК: КАК ПРОСТО, БЫСТРО И ЛЕГКО НАСТРОИТЬ АВТОМАТИКУ НА КОМПРЕССОРЕ TRIUMPHСкачать

Вывод

Они гораздо выгоднее по совокупности затрат на обслуживание, энергию, ремонт, рабочих и способны оправдать свою цену еще до окончания периода эксплуатации. Для больших объемов работы роторный вид оборудования – экономически разумное решение.

💡 Видео

Все о компрессорахСкачать

Рассказ о компрессореСкачать

Устройство винтового компрессора (Mann+Hummel)Скачать

Поршневой компрессорСкачать

Устройство пневмолинии в гараже. Как избежать ошибок. Принцип устройстваСкачать

Винтовая пара (винтовой блок) компрессора: что это и принцип работы. Компрессор ABAC SPINN 15-10.Скачать

Принцип действия всасывающего клапана (регулятора всасывания). Intake valve compressor. How it worksСкачать

Как ухаживать за компрессором? Обучающее видеоСкачать

Винтовой Компрессор 11 кВт. Сопло 3.5мм ТЕСТСкачать

Структура поршневого холодильного компрессора BitzerСкачать