Компрессоры воздушные винтовые

В основе работы пневматического оборудования лежат воздушные компрессоры, включая винтовые модели на дизельном топливе. Востребованы подобные компрессоры на предприятия добывающей промышленности, в строительстве и других отраслях. Их отличительные черты - надежность, неприхотливость, простота управления.

В основе работы таких установок лежит сжатие воздуха посредством уменьшения объема камеры. Приводы роторов могут быть различными.

Краткое описание

Впервые винтовые компрессоры появились в 30-е годы прошлого столетия, после чего начали быстро набирать популярность на производствах. Их охлаждение чаще всего воздушное или жидкостное. Внедрение в установках режима “холостой ход” позволяет снизить энергопотребление и скорость износа оборудования. На фоне поршневых моделей компрессоров в данном случае не предусматривает выброс избыточного воздуха.

Принципы работы

Существует большая вариативность конструкции винтовых компрессоров. При этом принципы работы остаются в целом идентичными.

Винтовой блок из двух червячных роторов сжимает воздух путем сокращения объемов рабочей камеры. Алгоритм сжатия при этом следующий:

• воздух после очистки поступает в регулятор всасывания;
• сжатие воздуха с добавлением в состав масла;
• доочистка воздуха сепаратором;
• воздух проходит дальше, а отделяемое масло поступает обратно в контур.

Клапан минимального давления позволяет использовать режим “холостого хода”. Выключение установки приводит к отключению компрессора от питающей магистрали.

Режимы работы

• Пусковой. Начинается со схемы “звезда” с переходом на “треугольник”. Падение давления ниже заданного активирует контроллер на открытие клапана всасывания воздуха и работу насоса на сжатие. После повышения давления выше верхнего лимита происходит закрытие клапана.
• Рабочий. По мере работы давление растет до максимального значения, после чего автоматика переводит установку в “холостой ход”. Выравнивание давления осуществляется ресивером.
• Холостого хода. После перехода в данный режим открывается пропускной канал для снижения давления. Его работа ведется по таймеру, двигатель при этом продолжает работу для обеспечения системы смазки. Как только давление упадет ниже нормы, двигатель повторно включается в работу на полную мощность.
• Ожидания. Данный режим поддерживается установкой до момента опускания давления в системе ниже заданного параметра, после чего активируется пусковой режим. Цикл повторяется.

Устройство винтовых компрессоров

В основе таких установок лежит винтовая пара из двух роторов, вращающихся в противоположном направлении. Встречаются, но редко, одновинтовые модели.

Компонентами компрессора выступают:

• корпус;
• электро- или дизельный/бензиновый двигатель;
• винтовой блок;
• средства охлаждения;
• система смазки;
• вентилятор;
• трубопроводы;
• элементы управления.

Винтовой блок представлен двумя вращающимися роторами, поверхности которых образуют воздушную камеру. Работа блока предусматривает наличие четырех рабочих фаз:

• всасывание воздуха за счет возникновения вакуума в пространстве между лопастями;
• сжатие в результате уменьшения объема пространства камеры при движении роторов;
• добавление масла с формированием воздушно-масляной смеси;
• нагнетание воздуха в ресивер или воздуховоды.

Работа роторов синхронизирована, предусмотрена смазка для снижения износа и повышения эффективности установки.

Воздушный фильтр обеспечивает очистку поступающего воздуха от механических примесей, способных вызвать заклинивание шнека и ускоренный износ элементов системы. Для современных образцов компрессорного оборудования характерна двухступенчатая фильтрация воздуха:

• фильтр из химических волокон проводит первичную очистку;
• фильтрующий элемент на впуске обеспечивает тонкую фильтрацию.

Масляный фильтр обеспечивает отделение посторонних частиц и примесей из смазки с целью уменьшения абразивного износа элементов конструкции. Фильтры могут быть двух типов:

• внешние с присоединением к блоку;
• погружные с установкой под фланец фильтра.

Проводить смену фильтров рекомендуют вместе с маслом или после каждых 2 тысяч рабочих часов.

Панельный фильтр на основе синтетических материалов обеспечивает грубую очистку поступающего воздуха от пыли и крупных твердых частиц. Такие фильтры почти не меняют, ограничиваясь их продувкой.

Сепаратор - устройство для отделения остающейся в составе сжатого воздуха доли масла в компрессорах маслозаполненного типа. Все сепараторы по способу установки делят на две группы:

• встроенные;
• внешние.

При прохождении через них воздушной смеси происходит оседание масла на волокнах сепарационного материала с последующем стеканием смазки вниз корпуса и ее повторное направление в систему.

Всасывающий клапан отвечает за изменение режимов работы компрессора. Его работа осуществляется автоматически на основе давления, формируемого в системе. При первом пуске (нормальное давление) клапан закрыт.

Двигатель. Наибольшее распространение получил асинхронные электродвигатели с трехфазным питанием. Основным управляющим элементом производительности установки выступает частотный преобразователь. Мобильные компрессоры используют ДВС, чаще всего дизельные.

Ресивер является основным элементом накопления сжатого воздуха в компрессоре. Его объем зависит от размеров установки и в стационарных моделях может достигать 1000 литров. Ресивер обеспечивает:

• создание запасов сжатого воздуха;
• выравнивание рабочего давления;
• удаление конденсата из сжатого воздуха.

Ресивер выполнен в виде емкости с фильтрами и необходимой запорной арматурой. Его основные параметры:

• емкость;
• предельная влажность воздуха (75–80%);
• температурный режим (-15... +40 градусов);
• ограничения по месту установки.

Клапан минимального давления обеспечивает поддержание в системе давления, необходимого для полноценного функционирования системы смазки. Параметры открытия клапана устанавливаются индивидуально для каждой модели компрессора.

Термостат отвечает за контроль температурного режима работы компрессора. В числе прочего это обеспечивает отсутствие образования конденсата в винтовом блоке. В большинстве случаев масло имеет температуру в диапазоне +55... +70 градусов.

Система охлаждения обеспечивает оптимальный температурный режим воздушной смеси и масляного радиатора для поддержания необходимой работоспособности компрессорного оборудования.

Обратный клапан устанавливается на возвратной системе сепаратора, обеспечивая поступление в систему масла, ранее выделенного сепаратором из сжатого воздуха.

Типы компрессоров

На сегодня предусмотрена внушительная классификация компрессорного оборудования по различным параметрам.

По числу роторов выделяют:

• Одновинтовые. Имеется единственный (центральный ротор).
• Двухвинтовые. Применяется пара роторов с разнонаправленным движением и образованием вакуума в пространстве между их лопастями.

По типу привода выделяются следующие варианты:

• Шестеренчатые. Наиболее мощные модели до 500кВт с широкими возможностями регулировки мощности.
• Ременные. Сочетают в себе плавность работы, минимальный уровень шума, защиту от перегрузки.
• Прямой. Редко используемый вариант на моделях большой мощности (от 75кВт). Его отличительные черты КПД почти в 100% и отсутствие потребности в обслуживании, но отсутствие регулирования скорости.

По способу установки выделяют:

• Стационарные. Установки с высокой производительностью, значительной прочностью и адаптацией к длительной непрерывной работе. Применяются на предприятиях промышленности, обладают встроенными многорежимными системами управления.
• Мобильные. Менее мощные установки на автомобильном шасси с ДВС или реже электромоторами. Мощность установок до 130кВт.

По расположению винтового блока:

• Горизонтальные. Классические модели, наиболее распространенные на сегодняшний день.
• Вертикальные/наклонные. Позволяют обходиться без систем принудительной смазки и охлаждения.

Маслозаполненные компрессоры

Применение в винтовых компрессорах масла обеспечивает устранение (герметизацию) зазоров, охлаждение сжимаемого воздуха. Например, размер зазоров лопастей в этом случае составляет не более 0,05% их длины.

Для таких установок не требуется наличие водяной рубашки, упрощается технология изготовления корпусов компрессора.

Сухие компрессоры

Охлаждение в таких установках сочетает в себе ребра жесткости на корпусе, водяную рубашку и циркуляцию масла в полых по конструкции роторах. С учетом недопустимости контакта вращающихся лопастей размер зазоров увеличен до 0,1% длины.

Водозаполненные компрессоры

Предусматривают наличие системы охлаждения на основе воды. Основное преимущество таких моделей в экологичности и экономии эксплуатации за счет отказа от более дорогостоящего масла.

Дизельные компрессоры

Применение такого оборудования востребовано в местах отсутствия возможности/целесообразности монтажа стационарных моделей с подведением электропитания. Такие компрессоры способны обеспечивать производительность до 16 куб.метров/мин, что вполне достаточно для решения широкого спектра задач.

За счет наличия собственного колесного шасси такие установки легко перемещаются на буксире автомобиля, в том числе на значительные расстояния по дорогам общего пользования. Большая вариативность моделей, в первую очередь по мощности, позволяет в каждом случае подобрать модель, оптимально соответствующую поставленным задачам.

Наиболее современные модели компрессоров предусматривают наличие компьютеризированного управления с отслеживанием основных параметров в автоматическом режиме и выводом данных на дисплей оператора.

Дизельные мобильные компрессоры - универсальные, установки, обладающие высоким уровнем гибкости применения, надежностью и неприхотливостью в эксплуатации.