Компрессорный блог. Винтовые компрессора


Принцип работы (действия) винтового компрессора

 

В данной статье затронем вопрос о принципе работы (действия) винтового компрессора.

 

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

 

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

 

Конструкция винтового компрессора

Конструкция винтового компрессора

 

Цифрами на рисунке обозначены:

 

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – приводной ремень

5 – шкивы ременной передачи

6 – электродвигатель

7 – масляный фильтр

8 – масляный резервуар

9 – сепаратор

10 – клапан минимального давления

11 – термостат

12 – масляный радиатор

13 – воздушный радиатор

14 – вентилятор

 

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

 

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

 

Воздушный поток

 

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

 

Винтовой блок

Винтовой блок

 

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

 

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

 

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

 

Муфта эластичная

Муфта эластичная

 

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

 

  • холостой ход (клапан закрыт)
  • нагрузка (клапан открыт)

 

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

 

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

 

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

 

  • отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
  • смазка подшипников винтового блока
  • уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

 

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

 

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

 

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

 

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

 

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

 

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

 

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

 

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

 

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

 

Применение водяного охлаждения позволяет:

 

  • снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
  • отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

 

Масляный контур

 

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

 

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

 

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

 

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

 

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.  

 

На этом все.

 

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже.

 

Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Все статьи

Еще по теме:

 

Винтовой компрессор. Общая информация

Принцип работы винтового компрессора

Конструкция/устройство винтового компрессора

Конструкция винтового газового компрессора. Видео

Конструкция винтового блока компрессора

Конструкция всасывающего клапана (регулятора всасывания) винтового компрессора

Конструкция термостата. Назначение термостата в винтовом компрессоре

Конструкция клапана минимального давления (КМД). Назначение КМД в винтовом компрессоре

Конструкция масляного резервуара. Назначение и принцип действия

Конструкция сепаратора тонкой очистки. Назначение и функции в винтовом компрессоре

Схема управления работой винтового компрессора. Общая информация

Силовая часть схемы управления винтового компрессора

 

compressorblog.ru

Принцип работы винтового компрессора | НПП Ковинт

В данной статье затронем вопрос о принципе работы винтового компрессора.

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

Конструкция винтового компрессора

Конструкция винтового компрессора

Цифрами на рисунке обозначены:

1 – входной фильтр

2 – всасывающий клапан

3 – винтовой блок

4 – приводной ремень

5 – шкивы ременной передачи

6 – электродвигатель

7 – масляный фильтр

8 – масляный резервуар

9 – сепаратор

10 – клапан минимального давления

11 – термостат

12 – масляный радиатор

13 – воздушный радиатор

14 – вентилятор

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

Воздушный поток

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

Винтовой блок

Винтовой блок

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

Муфта эластичная

Муфта эластичная

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

  • холостой ход (клапан закрыт)
  • нагрузка (клапан открыт)

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

  • отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
  • смазка подшипников винтового блока
  • уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

Применение водяного охлаждения позволяет:

  • снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
  • отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

Масляный контур

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.  

На этом все.

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

 

С уважением,

Константин Широких & Сергей Борисюк

Вернуться в раздел Полезная информация

Еще по теме:

Винтовые компрессоры. Общая информация

Принцип работы винтового компрессора

Конструкция/устройство винтового компрессора

Конструкция винтового газового компрессора. Видео

Конструкция винтового блока компрессора

Конструкция всасывающего клапана (регулятора всасывания) винтового компрессора

Конструкция термостата. Назначение термостата в винтовом компрессоре

Конструкция клапана минимального давления (КМД). Назначение КМД в винтовом компрессоре

Конструкция масляного резервуара. Назначение и принцип действия

Конструкция сепаратора тонкой очистки. Назначение и функции в винтовом компрессоре

Схема управления работой винтового компрессора. Общая информация

Силовая часть схемы управления винтового компрессора

covint.ru

Основы устройства и принцип работы винтового компрессора

01-1 устройствоВинтовые компрессоры относятся к типу объемных компрессоров. Не смотря на то, что многие винтовые компрессоры могут иметь различные конструктивные отличия, принцип работы большинства из них одинаковый. Рассмотрим в качестве примера устройство и принцип работы компрессора серии AIRBLOK BD.

Винтовой компрессор AIRBLOK BD всасывает атмосферный воздух через воздушный фильтр 1 со сменным фильтрующим элементом. Далее очищенный воздух проходит через многофункциональный регулятор всасывания 2 и попадает в винтовой блок 3. Здесь воздух сжимается и перемешивается с маслом, впрыскиваемым в блок в точно дозированном количестве. Образовавшаяся воздушно-масляная смесь нагнетается в сепаратор 4, где происходит разделение масла и воздуха.

Очищенный воздух проходит через воздушную секцию комбинированного воздушно-масляного радиатора 5 и поступает на выход из компрессора.

Масло, отделяемое в сепараторе, возвращается обратно в винтовой блок. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому кругу через масляную секцию радиатора. Управляет движением масла клапан термостата. Перед впрыском в винтовой блок масло предварительно попадает в масляный фильтр 6, где происходит его очистка от твердых частиц.

Привод винтовой пары осуществляется от электродвигателя 7 через ременную передачу 8.

Автоматический режим работы компрессора AIRBLOK BD обеспечивает микропроцессорная панель управления.

Можно отметить шесть основных режимов работы винтового компрессора.

· Пусковой режим. Данный режим необходим для минимизации нагрузки на электрическую сеть в момент пуска компрессора. В момент пуска электродвигатель включается по схеме «звезда», чем обеспечивается минимальная нагрузка на сеть. Через 2 секунды по команде таймера электродвигатель переключается на схему «треугольник» и компрессор переходит в рабочий режим.

· Рабочий режим (режим нагнетания). В этом режиме компрессор производит сжатый воздух и начинается рост давления в системе. При достижении максимального давления срабатывает датчик давления (или, реле давления) и компрессор переходит из рабочего режима в режим холостого хода.

· Режим холостого хода. Режим холостого является переходным и служит для перевода компрессора из рабочего режима в режим ожидания или полного выключения. В режиме холостого хода электродвигатель компрессора и винтовая группа продолжают работать, но без производства сжатого воздуха. Одновременно происходит разгрузка внутреннего контура компрессора – зоны между всасывающим клапаном и клапаном минимального давления. Благодаря режиму холостого хода выключение компрессора происходит без выброса масла через всасывающий клапан в область воздушного фильтра.

По истечении времени холостого хода электродвигатель отключается и компрессор переходит режим ожидания (или выключается).

Если же во время работы компрессора в режиме холостого хода давление в рабочей пневматической магистрали понизится до минимального рабочего давления (давления включения компрессора), то остаток времени холостого хода обнуляется, и компрессор вновь переходит в рабочий режим.

· Режим ожидания. Режим ожидания продолжается до тех пор, пока давление в рабочей пневматической магистрали понизится до минимального рабочего давления. В этом режиме компрессор может находиться произвольное время, которое зависит от расхода воздуха в пневматической магистрали.

· Режим выключения. В данный режим, служащий для штатного выключения, компрессор переходит при нажатии кнопки STOP. Если в момент нажатия кнопки STOP компрессор находился в рабочем режиме, то он сначала переходит в режим холостого хода, после чего отключается.

· Режим аварийного выключения. В этот режим компрессор переходит при нажатии кнопки аварийного выключения ALARM-STOP. Данный режим используется только в экстренных случаях для немедленного отключения компрессора. При нажатии кнопки ALARM-STOP компрессор отключается без перехода в режим холостого хода (соответственно и без разгрузки внутреннего контура). Поэтому, в результате аварийной остановки возможен выброс масла через всасывающий клапан в область воздушного фильтра.

Подготовка компрессора к работе и ввод его в эксплуатацию

Порядок подготовки винтового компрессора к работе следующий. Разберем его на примере компрессоров NEW SILVER и MICHELIN.

1. Вскрыть упаковку, проверьте комплектность, убедиться в отсутствии механических повреждений. ВАЖНО! Эксплуатация компрессора, имеющего механические повреждения, категорически запрещена!

2. Необходимо внимательно изучить инструкцию по эксплуатации компрессора. Лучше, если этим займется специально назначенный человек (имеющий электротехническую подготовку и навыки работы с «железом»), который будет в дальнейшем заниматься эксплуатацией оборудования.

3. В соответствии с рекомендациями, изложенными в руководстве по эксплуатации, подобрать и оборудовать место, где в дальнейшем будет установлен компрессор. Для нормальной работы компрессора температура окружающей среды в помещении должна находиться в пределах от +5°C до +40°C. Место установки винтового компрессора должно быть защищенным от влаги (атмосферных осадков), просторным и оборудованным хорошей естественной вентиляцией. Компрессор всасывает большое количество воздуха, которое идет, в том числе, и на его собственное охлаждение. Помещение компрессорной должно быть свободным от пыли, т.к. попавшая внутрь компрессора пыль приведет к засорению воздушного фильтра, а также будет препятствовать отводу тепла от охлаждающего радиатора.

Для удобства обслуживания компрессор устанавливается на расстоянии не менее 1 м от стен. Свободное пространство вокруг компрессора необходимо и для нормальной циркуляции вокруг него охлаждающего воздуха.

ВАЖНО! Если помещение компрессорной мало (расстояние от компрессора до стен менее 1 м, а высота потолков менее 2,5 м), то следует обратиться в специализированную организацию, которая подготовит проект по обеспечению помещения компрессорной принудительной вентиляцией.

4. Выбрав место для установки компрессора, приподнимите его подъемником (длиной не менее 900 мм), и установите на четыре антивибрационных опоры.

ВАЖНО! Не закрепляйте компрессор жестко к полу.

5. Подключите компрессор к электросети. Подключение должен проводить специалист, имеющий соответствующую квалификацию. Розетка и автоматический выключатель должны устанавливаться на расстоянии не более 3 м от компрессора.

6. Проверить напряжение в электросети. Оно должно соответствовать напряжению, указанному на заводской табличке (возможен допуск +/- 6%). Например, если на табличке указано напряжение питания 400 В, то минимальное значение величины напряжения электросети должно составлять 376 В, а максимальное значение напряжения не должно превышать 424 В.

При первом пуске компрессора необходимо проверить направления вращения винтового блока. Правильное направления вращения обязательно указывается (в данном случае, оно указано на панели корпуса компрессора и на корпусе винтового блока). Последовательность фаз имеет очень важно значение. Даже незначительное время вращения электродвигателя и винтового блока в обратном направлении может привести к отказу компрессора!

ВАЖНО! После приобретения компрессора обязательно уточнить: установлено ли на нем реле контроля фаз! Это можно узнать у Поставщика оборудования, или проверить по электрической схеме, которая обязательно представлена в руководстве по эксплуатации компрессора.

Если реле контроля фаз не входит в конструкцию компрессора, то его необходимо установить дополнительно! Это позволит избежать выхода из строя элементов электрической части компрессора и винтового блока.

7. Подключить компрессор к пневматической магистрали. Подключение компрессора к магистрали должно производиться через гибкий шланг. Подключать компрессор напрямую к жесткому (стационарному) трубопроводу запрещено!

Подключение проводится либо через кран, установленный на ресивере, либо через выходное отверстие на осушителе (на компрессорах, имеющих встроенный рефрижераторный осушитель).

ВАЖНО! Гибкий шланг должен иметь больший или такой же диаметр, как и выходной штуцер (выходной кран) компрессора.

Не устанавливайте между компрессором и пневматической магистралью обратный клапан. Он уже установлен внутри компрессора.

8. Проверьте уровень масла. Он должен находиться по средней линии смотрового окошка. При необходимости долейте масло до требуемого уровня, не допуская его утечки и попадания на наружные поверхности компрессора.

9. Проверьте натяжение приводных ремней. Рекомендации по допустимому натяжению приводных ремней и правилу их контроля приведены в руководстве по эксплуатации компрессора.

10. Проверьте, не заблокирована ли кнопка аварийной остановки компрессора (EMERGENCY-STOP или ALARM-STOP)? В случае блокировки – разблокируйте ее (легким поворотом).

После включения винтового компрессора проверьте его производительность. Методика экспериментального определения производительности компрессора подробно рассмотрена в предыдущем номере нашего журнала (см. «КиП», июнь 2014). Единственный нюанс заключается в том, что в технических характеристиках винтового компрессора указана его объемная производительность, равная объему воздуха производимого в единицу времени. Объемная производительность выражается в нормальных кубических литрах (или метрах) в единицу времени с указанием условий всасывания. Поэтому если производительность компрессора составляет 1000 нл/мин при температуре окружающего воздуха 0°С и давлении 1,013 бар, то это означает, что компрессор производит такое количество воздуха, которое при указанных условиях всасывания занимает объем 1000 л.

В этом принципиальное отличие производительности винтового компрессора от производительности поршневого компрессора, для которого в технических характеристиках указывается теоретическая производительность (производительность на всасывании).

В следующем номере журнала мы рассмотрим особенности проведения технического обслуживания винтового компрессора.

www.pnevmo-club.ru


Смотрите также