Компрессор принцип действия

Содержание

Общее описание винтовых компрессоров

Винтовой компрессор представляет собой агрегат промышленного назначения, нагнетающий воздух посредством винтовой пары. Данный тип оборудования широко применяют в промышленности при необходимости непрерывно поставлять сжатый воздух пневматическим системам. Винтовое компрессорное оборудование является экономичным и современным оборудованием, которое характеризуется умеренным потреблением электрической энергии, простотой обслуживания и управления, а также долговечностью.

Винтовой компрессорный агрегат оснащается воздушной, жидкостной, либо масляной системой охлаждения. В результате прохождения процедуры охлаждения, воздух может содержать масляные капли, твердые частицы, а также водяные пары, что способствует износу оборудования. Поэтому, на производствах, где необходимо поддерживать высокие стандарты чистоты сжатого воздуха, используются воздушные и жидкостные системы охлаждения. Существуют также модели компрессоров, оснащенных ресивером и осушителем, которые наряду с очищением от примесей воздуха, обеспечивают его равномерную подачу и экономию электроэнергии. Такие модели являются хорошим решением для компактных производств.

Винтовые компрессорные установки активируются посредством электродвигателя. Перемещение определенного объема охлаждающего вещества (хладагента) в форме газа, позволяет точно отслеживать процесс охлаждения в компрессоре. Золотник, которым оснащен компрессор, обеспечивает снижение уровня притока газа и мощности.

Винтовой компрессор способен работать в режиме холостого хода, что позволяет снизить потребление электроэнергии в пять раз, а также максимально сократить износ деталей по причине отсутствия лишних включений электрического двигателя.

Данный вид компрессора, в отличие от поршневых компрессорных установок, не выбрасывает лишний воздух. Кроме того, винтовой компрессор производит сжатый воздух умеренной температуры, так как на конце сжатия температура низкая.

Впервые компрессоры винтового типа были запатентованы в 1930-х г. Вследствие того, что они достойно конкурировали с другими видами объемных компрессорных систем, их популярность и сфера применения росли. Сейчас винтовые компрессоры активно функционируют в самых разных областях производства. По техническим характеристикам они сравнимы с поршневыми агрегатами промышленного класса и актуальны для предприятий, на которых необходимо поддерживать непрерывный процесс производства.

Принцип работы винтовых компрессоров

Винтовые компрессорные установки оснащены двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую.

Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание. При максимальном объеме камер процесс всасывания прекращается. Камеры оказываются в изолированном положении относительно патрубков. Далее, во впадину ведомого ротора входит выступ ведущего ротора (внедрение происходит с самого начала ротора и до нагнетательного отверстия). В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания. Происходит вытеснение газа.

В типичной конструкции винтовой компрессорной установки масло в рабочую зону не поступает. Винты находятся внутри корпуса, который оснащен разъемами (одним или несколькими), расточками, уплотнениями и камерами (нагнетания и всасывания). В данных системах используются подшипники скольжения (упорные и опорные) вследствие высокой частоты вращательных движений, которые совершает винтовая пара.

Попадание масла из подшипниковых узлов в сжатый газ и камеры подшипников, предотвращается благодаря использованию запирающего газа. Он подается в узлы уплотнений, которые представлены группой колец между винтами и камерами подшипников.

Винтовые компрессорные агрегаты используются в самых разных областях производства, т.к. их компактность и экономичность соответствует самым высоким стандартам.

Основные детали и конструктивные особенности винтовых компрессоров

Винтовые компрессорные установки оснащены винтовой парой (двумя роторами с лопостями). Один из винтов имеет вогнутую поверхность, поверхность второго выпуклая. По мере того, как винты совершают разнонаправленные вращательные движения, происходит сжатие газа. Сжатие осуществляется до предельного момента, после чего некоторый объем вытесняется через нагнетательное отверстие торцевой стенки.

Классическая модификация такого компрессора это конструкция, оснащенная двумя винтами. Существуют также одновинтовые модели, где работает один несущий винт, а приводом служит электрический двигатель.

Основными элементами конструкции данного вида агрегатов выступают корпус компрессора, электродвигатель, вентилятор, блок (в котором располагаются винты), фильтры (масляный и всасывающий), устройства для охлаждения и отделения масла, концевой охладитель воздуха, система управления и контроля, трубопроводы (воздушный и масляный). Вспомогательные элементы представлены реле давления, термостатом, предохранительным клапаном и др.

Винтовой компрессор по аналогии с поршневым агрегатом может оснащаться ресивером (или воздухосборником), что способствует стабилизации режима функционирования, повышению качества и охлаждению сжатого воздуха. Регулируемый привод в целом повышает общую эффективность работы компрессорных систем. Электронные системы управления на основе новейших микропроцессоров позволяют контролировать ключевые параметры эксплуатации.

Типы винтовых компрессорных установок

Классическая модель данного вида компрессоров оснащена двумя винтами (с выпуклой и вогнутой поверхностью). Тем не менее, существует два типа винтовых компрессорных агрегатов: одновинтовой и двухвинтовой. В классическом варианте, винтовая пара совершает разнонаправленные вращательные движения, в результате чего осуществляется сжатие газа. В одновинтовом агрегате есть один несущий винт, который приводится в действие электрическим двигателем.

Существует деление компрессорных установок на типы в соответствии с видом привода: агрегаты, оснащенные ременным и прямым приводом.

В компрессорах с ременным приводом имеются два шкива (один непосредственно на двигателе, второй расположен на винтовой паре), которые задают роторам вращение. Чем выше скорость вращательных движений, тем выше уровень производительности, но ниже уровень рабочего давления. В агрегатах с прямой передачей используется редуктор, либо прямой способ передачи посредством муфты.

В зависимости от параметра заполняемости маслом резервуара, где вращаются винты компрессора, и в которой происходит фактическое сжатие агрегаты подразделяются на:

Маслозаполненные винтовые компрессоры

Широко применимый тип компрессоров. Ведущим обычно является один винт. Ведомый ротор вращается вслед за ротором, приводящим в движение. Масло участвует в отводе тепла, которое образуется в процессе сжатия воздуха. Масло впоследствии удаляется сепаратором, давая на выходе чистый сжатый воздух. Хотя 99,9% масла остается внутри компрессора, всегда остается немного масла, которое проникает через сепаратор и покидает компрессор в сжатом воздухе, так называемый вынос масла. Поэтому эти компрессоры не могут быть использованы там, где требуется сжатый воздух без примеси масла.

Но для большинства заводов, цехов и машиностроения незначительное содержание масла не критично. По сути это предотвращает образование ржавчины (внутри системы сжимающей воздух) и помогает машине работать плавно.

Преимущества:

  • тихая работа
  • высокий поток воздуха, равномерный поток
  • подходит для непрерывной работы

Недостатки:

  • дорогой по сравнению с поршневым типом компрессора
  • не подходит для длительных простоев
  • унос масла

Безмасляные винтовые компрессоры

Основной принцип работы такой же как у масляных компрессоров, только в этом случае здесь не используется масло, только воздух! Т.к здесь не впрыскивается масло во время сжатия, сжатие производится обычно в две стадии. Потому что если мы будем сжимать воздух в одну стадию например с 1 до 7бар, он станет очень горячим.

Ступень 1 сжимает воздух до нескольких бар (например 2,5бар). Воздух здесь очень горячий, поэтому он подается сначала через промежуточный охладитель прежде чем поступить во вторую ступень. Ступень 2 сжимает воздух дальше с 2,5бар до требуемой величины, например до 7 бар.

Обычно 2 ступени встроены на 1 редукторе с 1м эл. двигателем который приводит их в движение одновременно.

Если вам нужен 100% безмасляный воздух и в большом количестве, безмасляный винтовой компрессор то что вам нужно. Конечно же, здесь речь и о большой цене, но если Вам действительно нужен 100% безмасляный воздух, то у Вас нет выбора.

Преимущества:

  • 100% воздух без масла

Недостатки:

  • Более дорогой, чем масляный тип.
  • Обслуживание/ремонт более сложный процесс и более дорогой, чем у масляного типа компрессора.
  • Более шумный, чем масляный тип.

Безмасляные компрессоры имеют много областей применения. Это пищевая, химическая промышленность, фармацевтика, радиоэлектроника и производство полупроводников,. Винтовые безмасляные компрессоры можно подразделить на безмасляные компрессоры с впрыском воды в камеру сжатия, винтовые компрессоры сухого сжатия.

Водозаполненные винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры с впрыском воды единственные компрессоры с мощностью ниже 55кВт достигающие 13бар. Вне зависимости от уровня конечного сжатия при дозированном впрыске температура не повышается более чем на 12°. Тепловая нагрузка на элементы устройства незначительна. следовательно, возрастает срок службы, надежность и безопасность агрегата в целом. При помощи этой технологии, отличная охлаждающая способность воды обеспечивает эффективный отвод тепла на источник.

Винтовые компрессоры с впрыскиваемой жидкостью обычно не требуют, чтобы два вращающихся в противоположные стороны ротора были в надлежащем зацеплении. Вода является слоем, который разделяет 2 винтовых профиля даже если один ротор «приводит в движение» другой. Этот тип компрессоров может быть очень выгодным для потребителя, т.к дает следующие преимущества:

  • впрыскиваемая жидкость обеспечивает внутреннее охлаждение. Некоторые газы в таком случае не полимеризуются, не работают во взрывоопасных температурах.
  • водозаполненные винтовые компрессоры достигают значительно большей степени сжатия.

Типичное применение водозаполненных винтовых компрессоров: рециркуляционные газы, окись этилена, угольный газ и очень специфичные газы, как например хлорсодержащий газ.

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

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.

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.

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.

По приводу

  • 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.

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

Вывод

Воздушные компрессоры – не самый дешевый вариант для покупки, но достойный конкурент другим типам по производительности.

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.

Компрессор – оборудование, которое служит для сжатия воздуха и подачи его для дальнейшего использования. Такая техника используется практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Появление компактных и мобильных устройств, позволило применять их в быту, и сейчас такой агрегат есть в хозяйстве у большинства домашних мастеров.

Виды компрессоров

Существует классификация такого оборудования по нескольким признакам.

По типу рабочей среды они могут быть:
  • Воздушные. Самый распространенный вид. Такое оборудование сжимает воздух, после чего он применяется для разных целей, например для работы пневмоинстурмента и другого оборудования.

  • Газовые. В этом случае, агрегаты используются для сжатия газов и их смесей, чаще всего они применяются для сжатия водорода и кислорода.

  • Циркуляционные. С их помощью воздух или газ сжимаются, после чего циркулируют по замкнутому контуру.

  • Аппараты многослужебного типа. Они способны одновременно сжимать несколько видов газов.
  • Многоцелевые. Используются для сжатия газов по переменной схеме.
По типу конструкции:
  • Поршневые. Это самая старая модификация, но она до сих пор является популярной и востребованной. Такое оборудование имеет двигатель внутреннего сгорания, в котором есть поршневая группа, и сжатие воздуха выполняется поршнем. Компрессор может приводиться в действие и при помощи электродвигателя. Самыми доступными являются аппараты небольшой мощности с одним поршнем.

  • Мембранные. Они похожи на предыдущий тип, но здесь рабочим элементом является поршневая мембрана. Во время работы агрегата она колеблется и нагнетает воздух. Мембраны делают многослойными, чтобы увеличить их срок службы. Хотя такие приборы имеют производительность меньше, чем поршневые, но на выходе получается воздух без примесей.

  • Роторно-винтовые. В таких конструкциях нет клапанов, поэтому винт имеет максимальные обороты. Чтобы обеспечить необходимое давление, рабочая камера должна быть большой. Мощность таких приборов может быть от 4 до 250 кВт, и они создают давление от 5 до 13 бар.

  • Роторно-пластинчатые. Они имеют прямой приводной механизм, поэтому у них высокая производительность, надежность и большой срок службы. Ротор вращается со сравнительно небольшой частотой, поэтому мощность таких агрегатов в пределах 1-75 кВт, и они могут создавать давление до 10 бар.

Особенности устройства

Самым распространенным является поршневой компрессор:

Винтовые агрегаты имеют немного другое устройство:
  • Основным рабочим элементом является винтовая пара.
  • Всасывающий клапан.
  • Фильтр.
  • Электромотор.

Для того чтобы оборудование меньше нагревалось во время работы, на любых его типах дополнительно устанавливаются охлаждающие радиаторы. Для накопления сжатого воздуха, могут быть встроенные ресиверы или они устанавливаются отдельно.

Независимо от типа конструкции, любой компрессор имеет одинаковый принцип действия: воздух засасывается в рабочую камеру, где он сжимается до определенного давления, после чего открывается выпускной клапан и сжатый воздух подается напрямую к потребителю или накапливается в ресивере.

В зависимости от типа устройства компрессора, воздух может нагнетаться поршнем, мембраной или винтовой парой. Лопастные приборы будут подавать сжимаемый воздух в непрерывном режиме, так как увеличивают скорость потока за счет вращения лопастей. В объемных агрегатах воздух подается в пульсирующем режиме. Есть большой выбор видов, поэтому всегда можно подобрать тот, который соответствует предъявляемым требованиям.

Область применения

Сжатый воздух необходим для многих технологических процессов, поэтому такое оборудование используется на разных предприятиях. В зависимости от того, для чего используется воздух, к его качеству предъявляются разные требования. Приборы, применяемые в медицине, электронной промышленности, должны подавать воздух без примесей.

Области применения компрессоров:
  • Нефтехимическое производство, часто наличие примесей в сжатом воздухе может быть опасным, поэтому к его качеству высокие требования.
  • Пищевая промышленность.
  • Медицина.
  • Строительство.
  • Металлургия.
  • Машиностроение.
  • Сельское хозяйство.
Широкое применение такое оборудование нашло и в быту:
  • Для накачивания шин автомобиля, мячей, матрасов, лодок, бассейнов и т.д.
  • Подключив продувочный пистолет, можно убрать в машине, очистить двигатель или радиатор.
  • При помощи моющего пистолета, можно мыть не только автомобиль, но и любые другие предметы.
  • Во время ремонта, с помощью краскопульта можно красить, белить.
  • Для работы пневмоинструментов: отбойный молоток, шуруповерт, дрель, гвоздезабивной пистолет, пневмопила.
  • С помощью специальной насадки, можно прочищать канализационные, водосточные трубы.
  • На даче пневматическими ножницами можно легко стричь кусты и обрезать деревья.

Как выбрать компрессор

Несмотря на большое разнообразие моделей компрессоров, при совершении выбора, нужно обращать внимание на:
  • Давление воздуха, оно может указываться в барах или атмосферах, для бытового использования достаточно 4-12 атмосфер.
  • Производительность, этот параметр измеряют в литрах за минуту, для использования в быту достаточно 350 л/мин.
  • Мощность силовой установки, этот показатель характеризует мощность двигателя, для бытовой техники достаточно его показателей в пределах 0,8-2,5 кВт.
  • Вес и габариты, в зависимости от мощности, производительности и размеров, такие устройства могут иметь вес от нескольких килограмм, до нескольких сотен килограмм, чем больше агрегат, тем он менее мобильный.
  • Объем ресивера, бак для накопления сжатого воздуха у бытовых приборов обычно не превышает 50 литров, а у профессиональных, он оставляет 100 и более литров.

Чем больше будет размер и объем ресивера, тем стабильнее будет давление воздуха на выходе, особенно это касается поршневых аппаратов, так как они работают в пульсирующем режиме. Выбирая компрессор, надо покупать тот, мощность и производительность которого будет минимум на 30% больше, чем требуется для выполнения работ.

Плюсы и минусы

Так как существует два основных типа компрессоров: винтовые и поршневые, рассмотрим преимущества и недостатки каждого вида.

Плюсы поршневых приборов:
  • Удобны для кратковременной подачи сжатого воздуха.
  • Могут работать в сложных условиях, поэтому используются в таких загрязненных помещениях как угольные, фасовочные склады, места помола зерна и другие сферы.
  • Эффективно используется при необходимости сжатия агрессивных газов.
  • Является оптимальным вариантом, когда надо производительность не более 200 л/мин.
  • В промышленности его выгоднее использовать, чем винтовые аналоги.
  • Доступная стоимость.
Недостатки таких устройств:
  • Высокие энергозатраты.
  • Необходимо часто проводить техническое обслуживание, обычно это делают не реже, чем через 500 часов работы.
  • Во время работы создается много шума и вибрация.
Винтовые устройства являются более современным оборудованием, среди их преимуществ надо отметить следующие:
  • Низкий уровень шума и вибрации.
  • Сравнительно небольшой вес и размеры.
  • Мобильность.
  • Получается более чистый воздух.
  • Могут работать в непрерывном режиме длительное время.
  • Небольшое энергопотребление.
  • Есть возможность плавно регулировать производительность.
Имеет винтовой компрессор и некоторые недостатки:
  • Более сложное устройство.
  • Высокая стоимость.

Интересные факты

Для того чтобы лучше ознакомиться с особенностями такой техники как компрессор, обратите внимание на следующие факты:

  • В документации к отечественному и зарубежному оборудованию, часто производительность указывается по-разному. В зарубежных моделях указывают объем забираемого воздуха, а он на 30% больше, чем на выходе. Приобретая зарубежные аппараты, надо добавлять эту величину, чтобы получить необходимую производительность.
  • Если оборудование должно работать длительный период времени, то лучше покупать винтовые устройства, но включать и выключать их часто нельзя. Для кратковременной подачи сжатого воздуха, лучше установить поршневые компрессорные агрегаты.
  • Учитывайте, к какой сети будет подключаться прибор: одно- или трехфазной и в соответствии с этим, делайте его выбор.
  • Для автосервиса или мебельного производства, лучше приобретать поршневые аппараты с ременной передачей, хотя они и более шумные, но имеют больший срок службы и высокую надежность.

Как видите, компрессор является таким оборудованием, которое используется в самых различных промышленных сферах и в народном хозяйстве. Если вы любите мастерить или у вас есть автомобиль, то такой прибор обязательно надо приобрести для домашнего использования.

Компрессоры: устройство и принцип работы

Воздушный компрессор представляет собой установку, действие которой основано на сжатии воздуха и подачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование. Выбирая компрессорное оборудование для выполнения различных видов работ, необходимо учитывать устройство компрессора, его конструктивные особенности, а также технические и рабочие характеристики установки.

Конструктивные особенности, принцип действия и устройство воздушного компрессора зависят от типа установки. Современные компрессоры имеют несколько классификаций, главной из которых является различие компрессоров по принципу действия. Сегодня производители компрессорного и пневматического оборудования предлагают большое количество данных установок различного типа, наиболее распространенными среди которых являются винтовые и поршневые установки. Все виды компрессоров имеют, как общие элементы, так и различия в конструкции. Кроме того, в зависимости от типа оборудования могут быть использованы различные материалы при изготовлении тех или иных составляющих компрессоров.

Устройство компрессоров винтового типа

В промышленных отраслях наиболее распространено использование винтовых воздушных компрессоров, которым характерны высокие технические характеристики. Устройство компрессора воздушного винтового отличается от аналогичных установок наличием винтового блока, в состав которого входят два ротора с ведущим и ведомым типом. Винтовой блок является основным рабочим элементом данного оборудования.

В момент работы данного компрессора, воздух, который проходит через систему фильтрации и клапан, поступает блок с винтами, где происходит смешивание воздуха с маслом. Использование масла необходимо для устранения пузырей воздуха и уплотнения пространства.

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом воздушных компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш».

Далее воздушно-масляная смесь нагнетается винтовым блоком в пневматическую систему. На следующем этапе смесь поступает в сепаратор, где воздух отделяется от масел и, через систему радиатора, подается в ресивер или же на пневматическое оборудование.

Так как блок, в котором расположены винты, является главным рабочим элементом компрессора, принцип его работы необходимо рассмотреть отдельно. Зубья роторов – ведущего и ведомого, находятся в зацепленном состоянии. Корпус винтового блока и открытые полости роторов создают объем, в который, при вращении винтов, поступает воздух. Вращение роторов имеет противоположные направления. При этом происходит закрытие открытых полостей, что приводит к уменьшению объема между ними и увеличению давления нагнетания.

Подобное устройство винтового компрессора и его принцип действия обеспечивает высокую эффективность работы всей установки, бесперебойную подачу сжатого воздуха на пневмооборудование и возможность интенсивной эксплуатации данной системы на протяжении длительного времени.

Устройство поршневого компрессора и принцип его действия

Другим видом компрессорных систем, широко используемых в быту и на небольших предприятиях, является оборудование поршневого типа. Главным отличием такой установки от винтового и других типов оборудование является достаточно простое устройство поршневого компрессора и принцип его работы. Основные элементы данной установки можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций:

  • цилиндровая группа;
  • поршневая группа;
  • механизмы движения;
  • системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны;
  • системы смазки;
  • элементы охлаждения;
  • детали для установки оборудования.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или же другого материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет сам поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмоинструменты воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство компрессора воздушного поршневого отличается своей сравнительной простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Учитывая устройство компрессоров поршневых и винтовых, их конструктивные, технические и эксплуатационные особенности, можно легко выбрать наиболее подходящий тип оборудования в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и для использования с различными пневмоинструментами при проведении как промышленных, так и бытовых работ.

Устройство промышленного винтового компрессора

Современный винтовой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В эту группу входят также поршневые и спиральные аппараты.Турбокомпрессоры – это машины динамического сжатия.Поршневые аппараты недостаточно надежны, а спиральные и центробежные установки сложны в производстве и – как следствие – дороже.Винтовые компрессоры оптимально сочетают высокую надежность, большой моторесурс и приемлемую стоимость.

Устройство механизма нагнетания

Главная часть установки – винтовая пара. Это узел нагнетания. Один шнек имеет выпуклую спиралевидную форму, второй – вогнутую. Оба ротора находятся в герметичной камере. Расстояние между винтами, а также до стенок полости измеряется микронами. Благодаря такому зазору исключен механический износ деталей.Во время работы этот промежуток заполняется смазывающей жидкостью. Масляный клин герметизирует полости, образованные впадинами шнеков. Винтовую пару приводит в движение электромотор. В недорогих моделях передача крутящего момента идет через клиноременный механизм. В установках современного типа вращение от двигателя на шнеки передает редуктор или система прямого привода с частотной регулировкой.

Принцип работы винтового компрессора

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

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

Рабочий цикл винтового компрессора

Воздух поступает в роторный блок через систему фильтрации. Первый элемент установлен на корпусе. Вторичный фильтр вмонтирован перед всасывающим клапаном, который нужен, чтобы не допустить обратный выброс, когда агрегат останавливается. В винтовом блоке воздух сжимается и поступает по выходному патрубку в сепараторный маслоотделитель. Поток движется по спирали, капли масла под действием центробежных сил оттесняются к стенкам емкости. Собранная смазывающая жидкость охлаждается в радиаторе, фильтруется, а затем возвращается в нагнетающий блок.Если температура смазки не превышает 70°C, она минует фазу охлаждения. Воздух из сепаратора поступает в охладитель. В процессе охлаждения до 70% водяных паров конденсируется. Затем рабочая среда попадает в систему подготовки, где очищается от остатков влаги, масла и твердых частиц. К потребителю подается сжатый воздух, концентрация масляных включений в котором не превышает 1.3 мл/куб. метр.

Автоматика винтового компрессора

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

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

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

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

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

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

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

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

Градация винтовых компрессоров по типу смазки

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

Масляные винтовые компрессоры

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

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

Безмасляные винтовые компрессоры

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

Сухое сжатие. Винтовой компрессор работает без смазки;

Использование в качестве смазывающей жидкости воды.

Технология сухого сжатия – это компромисс. Желая получить на выходе из винтового компрессора воздух без примесей масла, разработчики вынуждены жертвовать некоторыми техническими параметрами. Это ухудшает эксплуатационные характеристики оборудования. Роторы без масла приводятся в движение синхронизированными двигателями. Это усложняет конструкцию, уровень шума повышается. Отвод тепла без масла затруднен, поэтому воздух при сжатии сильно нагревается. Критическая отметка – до 3.5 бар. Чтобы сжимать рабочую среду сильнее, необходимо применять двухступенчатую систему с промежуточным охлаждением. Это делает конструкцию громоздкой, и, что гораздо важнее, неоправданно дорогой.Винтовые компрессоры с водяной смазкой. Это решение имеет преимущества перед конкурентами. Вода имеет большую удельную теплоемкость и теплопроводность, поэтому эффективно охлаждает механизмы. Это позволяет сжимать воздух до 13 атмосфер в одной ступени. Отсутствие масляных фильтров, сепараторов и резервуаров для сбора отработанного масла упрощает конструкцию и удешевляет производство.

Устройство винтового компрессора для перекачки газа

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

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

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

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

Классификация по принципу действия

Классификация компрессоров по принципу действия в общем и целом совпадает с таковой для насосов вообще и определяется способом перекачки газа. Таковых способов всего два: порциями фиксированного объёма и постоянным потоком. В первом случае компрессоры являются объёмными, во втором — динамическими (лопастными).

Объёмные компрессоры

В объёмных компрессорах газ перекачивается порциями расчётного фиксированного объёма. Механическая основа подобных компрессоров может быть весьма различна: компрессоры могут быть поршневыми, спиральными и роторными. Роторные компрессоры, в свою очередь, бывают кулачковые, винтовые и шиберные. Также возможны прочие уникальные конструкции. В любом случае идея перекачки основана на попеременном заполнении газом некоего объёма с последующим вытеснением его далее. Производительность объёмных компрессоров определяется количеством перекачанных порций за любой интересующий период времени и линейно зависит от частоты рабочих ходов. Основное применение — накачка газа в любые ресиверы/хранилища.

Поршневой компрессор

Поршневой компрессор Основная статья: Поршневой компрессор

Компрессор объёмного типа, в котором перемещение объёма газа происходит посредством возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре по двухтактному принципу впуск/выпуск без какого-либо сжатия, то есть засасывание газа происходит при движении поршня к НМТ, а вытеснение при движении поршня к ВМТ. Газораспределение обычно обеспечивается парой лепестковых клапанов, срабатывающих от перепада давления. Возможны конструкции компрессоров с коленвалом и крейцкопфные. При некоторой схожести подобных компрессоров с двухтактным двигателем важное отличие здесь в том, что компрессор не сжимает объём воздуха в цилиндре.

Спиральный компрессор

Спиральный компрессор Основная статья: Спиральный компрессор

Компрессор объёмного типа, в котором перемещение объёма газа происходит посредством взаимодействия двух спиралей, одна из которых неподвижна (статор), а другая совершает эксцентрические движения без вращения, благодаря чему и обеспечивается перенос газа из полости всасывания в полость нагнетания.

Кулачковый компрессор

Кулачковый компрессор Основная статья: Кулачковый насос

Роторный компрессор объёмного типа, в котором перемещение объёма газа происходит посредством бесконтактного взаимодействия двух синхронно вращающихся кулачковых роторов в специально профилированном корпусе (статоре), при этом перенос газа из полости всасывания в полость нагнетания происходит перпендикулярно осям роторов.

Винтовой компрессор

Профиль винтов винтового компрессора Основная статья: Винтовой компрессор

Роторный компрессор объёмного типа, в котором перемещение объёма газа происходит посредством бесконтактного взаимодействия двух синхронно вращающихся несимметрично профилированных винтовых роторов в корпусе (статоре) овальной формы, при этом перенос газа из полости всасывания в полость нагнетания происходит вдоль осей роторов.

Пластинчато-роторный компрессор

Шиберный насос Основная статья: Шиберный насос

Роторный компрессор объёмного типа, в котором перемещение объёма газа происходит посредством вращения ротора с набором пластин (шиберов) в цилиндрическом корпусе (статоре). Конструкция включает статор в виде полого круглого цилиндра и эксцентрично размещённый в полости статора цилиндрический ротор с продольными пазами, внутри которых помещены радиально подвижные пластины. При вращении центробежная сила выталкивает пластины из пазов и прижимает их к внутренней поверхности статора. Сжатие воздуха происходит в нескольких полостях, которые образуют статор, ротор и каждая пара смежных пластин, и которые уменьшаются в объёме в направлении вращения ротора. Впуск воздуха происходит при максимальном выходе пластин из пазов и образовании разрежения в полости максимального объёма. Далее на стадии сжатия объём полости постоянно уменьшается до достижения максимального сжатия, когда пластины проходят мимо выходного канала и происходит выброс сжатого воздуха. Максимальное рабочее давление роторно — пластинчатого компрессора составляет 15 бар. При этом эффективность не снижается.

Простота и надежность роторно-пластинчатого компрессора заключается в том, что физические законы сами по себе работают в этой конструкции, не заставляя конструктора особенно изощряться. Пластины сами выходят из пазов ротора под влиянием центробежных сил; масло само впрыскивается в камеру сжатия под действием внутреннего давления в компрессоре; масляная плёнка на внутренней поверхности статора предотвращает трение металла о металл при плотном прижиме пластин к стенке статора и плоских торцевых поверхностей ротора к торцам статора. Конструктивное решение позволяет избежать сухого контакта метал по металлу даже после остановки компрессора и длительного простоя; даже неизбежный, в конечном счёте, износ прижимной грани пластины не ухудшает работы компрессора, будучи компенсирован действием все той же центробежной силы; масляная плёнка и плотно прижатая пластина создают идеальную герметизацию, предотвращающая перепуск воздуха из области высокого в область низкого давления и связанные с этим потери эффективности; при большем, чем у винтового компрессора, объёме захвата и сжатия воздуха за один оборот и отсутствии внутренних утечек не требуется высокая скорость вращения; применение низкооборотистого двигателя с прямым приводом увеличивает надежность и долговечность компрессора; отсутствие осевой нагрузки исключает необходимость в опорных шарикоподшипниках, что так же способствует большему долголетию компрессора.

Роторно-пластинчатые компрессоры лишены вибрации. Никаких фундаментов для установки не требуется. Статор, ротор и пластины ротора у компрессоров изготовлены из разных сортов обработанного чугуна. Чугун прочен и хорошо держит масляную плёнку. Ломаться в этих компрессорах по большому счету нечему. Роторно-пластинчатые компрессоры самые надежные, безотказные и долговечные компрессоры на рынке среди оборудования своего класса. Ресурс до капитального ремонта компрессора достигает 100 000 часов, в четыре раза превышая ресурс винтового компрессора. Единственная изнашивающаяся деталь компрессора — это пластины. Через 100 000 часов в случае предельного износа их контактных граней пластины просто переворачивают противоположной гранью к поверхности статора. В течение всего эксплуатационного срока, несмотря на неизбежный износ пластин, рабочие характеристики ротационного компрессора не деградируют, как у винтового, например, а остаются стабильными и даже улучшаются. Относительная остаточная стоимость бывшего в употреблении компрессора Маттей всегда выше, чем аналогичного винтового. Роторно-пластинчатые компрессоры крайне неприхотливы. Они выдерживают временное отсутствие обслуживания и неправильное обращение, они выживают даже при длительном нарушении регламента обслуживания. Они стойки к запыленности и загрязненности окружающей среды.

Крупнейшими производителями роторно-пластинчатых компрессоров на территории Европы являются фирмы ING ENEA MATTEI, Италия, Gardner Denver, Германия Pneumofore, Италия кроме этого насчитывается более 10 производителей в Китае.

Динамические (лопастные) компрессоры

Основная статья: Лопастной компрессор

В динамических компрессорах газ перекачивается непрерывным потоком. Механической основой любых подобных компрессоров является так называемая лопаточная машина, рабочий процесс в которой всегда происходит в результате движения газа через системы межлопаточных каналов вращающихся роторов и неподвижных профилированных каналов корпуса компрессора. Производительность динамических компрессоров имеет нелинейную зависимость от частоты вращения ротора, и при относительно небольшой частоте вращения эта производительность может быть очень мала.

По конструкции динамические компрессоры бывают:

  • центробежные (радиальные);
  • осевые;
  • радиально-осевые (диагональные).

В центробежных компрессорах поток газа меняет направление движения, а напор создаётся посредством центробежной силы. В осевых компрессорах поток газа всегда движется вдоль оси ротора. Основное применение — вентиляция и кондиционирование, турбокомпрессоры.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя — с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдалённых районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока напряжением 110—120 Вольт (или 230—240 Вольт). В зависимости от размера и назначения компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

  • вакуум-компрессоры, газодувки — машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже или выше атмосферного. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,1…1 атм), в некоторых специальных исполнениях — до 200 кПа (2 атм). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10..50 кПа, в отдельных случаях до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;
  • компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;
  • компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;
  • компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа.
  • компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *