Принцип работы соленоидов в винтовом компрессоре

Об устройстве и принципе работы винтовых компрессоров

Устройство компрессоров винтового типа

Установки, входящие в группу винтовых компрессоров, могут быть различны, но при этом они имеют оснащение, общее для всех видов оборудования данного типа. Входящие в состав винтовых компрессоров устройства выполняют определенные функции, обеспечивая при этом эффективную и бесперебойную работу установок.

В состав винтовых компрессоров входят следующие составляющие:

• Воздушный фильтр всасывающий – выполняет функцию очистки воздуха, который попадает в компрессорную установку. Зачастую состоит из двух элементов – предварительного фильтра, находящегося в том месте, где происходит забор воздуха, а также фильтра, расположенного перед входным клапаном.
• Входной клапан – обеспечивает регулировку производительности всего компрессора и оснащен пневматическим управлением. Регулирование работы установки обеспечивается переходом клапана на холостой ход.
• Винтовой блок – представляет собой один из главных рабочих элементов установки винтового типа. В состав винтового блока входят два, расположенных параллельно по отношению друг к другу ротора, одни из которых имеет вогнутый винтовой профиль, а другой – выпуклый. Именно наличие роторов отличает устройство винтовых компрессоров и принцип их действия от установок других типов.
• Ременная передача – представляет собой два шкива, задающих необходимую скорость вращения роторов. Один из шкивов расположен на винтовой паре, а другой находится на двигателе.
• Электродвигатель – обеспечивает вращение винтовой пары посредством муфты, редуктора или же ременного привода.
• Масляной фильтр – проводит очистку масла, прежде чем оно возвращается в блок с винтами.
• Отделитель масла – бак, изготовленный из металла, в середине которого расположена перегородка с отверстиями. Сила инерции, возникающая при закрутке потока, приводит к очистке воздуха от масла специальным фильтром.
• Термостат – обеспечивает наиболее оптимальный температурный режим. При низких значениях температуры масла, термостат пропускает его, не затрагивая при этом охлаждающий радиатор, что позволяет ускорить получение наиболее оптимальной температуры в установке.
• Охладитель масла – выполняет функции охлаждения масла, после того, как оно отделилось от сжатого воздуха.
• Концевой охладитель воздуха – охлаждает до необходимого уровня сжатый воздух перед тем, как он подается потребителю.
• Предохранительный клапан – обеспечивает безопасную работу устройства и предотвращает его поломку. Данный клапан срабатывает при значительном повышении уровня давления в маслоотделительном баке, которое может вывести из строя все оборудование.
• Система трубопроводов – имеет различные трубопроводы для воздушно-масляной смеси, воздуха и масла.
• Реле давления – устанавливает параметры и режим работы установки в зависимости от показателей уровня давления. Так, при достижении максимального значения давления, работа винтовых компрессоров переходит на холостой ход. При снижении давления установка вновь начинает работать.
• Блок управления – необходим для электронного управления и контроля над работой оборудования, а также позволяет передавать на дисплей все необходимые рабочие параметры и характеристики компрессора.
• Вентилятор – предназначен для забора воздуха в компрессор с одновременным охлаждением рабочих деталей и элементов оборудования.

Принцип действия компрессоров винтовой группы

Действие винтовых компрессоров заключается в следующем. Посредством системы привода, двигатель приводит в движение винтовую пару, в которую затем поступает уже очищенный воздух. Далее происходит смешивание воздуха с маслом, которое необходимо для создания между роторами масляного клина. При вращении роторов происходит уплотнение зазора между нами и корпусом, что приводит к сжиманию воздуха и повышению давления. Кроме того, в данном процессе масло также выполняет функцию смазывания рабочих механизмов компрессорной установки.

После сжатия, смесь из масла и воздуха поступает в специальную емкость, где воздух отделяется от масла, затем охлаждается и подается на выход компрессорного оборудования. После охлаждения масло проходит дополнительную фильтрацию, а затем вновь подается в блок с винтами.

Подобное устройство и принцип работы винтовых компрессоров обеспечивает наличие в оборудовании высоких рабочих и технических показателей, позволяющих значительно повысить эффективность работы и производительность установки. Благодаря этому винтовые компрессоры сегодня являются одними из наиболее часто используемых установок, которые могут применяться как в промышленном масштабе, так и на небольших производствах.
Установки винтового типа могут быть различны в зависимости от типа привода, использованию масла, количеству ступеней и другим параметрам, исходя из которых необходимо выбирать наиболее оптимальный тип установки.

Винтовые компрессоры в холодильной технике

Добрый день, Уважаемый читатель.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Информация о винтовых компрессорах

На этой странице представлена полезная информация о винтовых компрессорах. Вы узнаете о принципе действия, области применения, исполнении и преимуществах. Выбрать компрессор вы можете на странице нашего каталога >>>

Принцип действия

В винтовых компрессорах сжатие воздуха происходит за счет уменьшения объёма полостей сжатия – канавок, образуемых поверхностями двух винтовых элементов и стенками корпуса винтового блока. Исходя из принципа действия, эти компрессоры относят к компрессорам объемного действия.

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

В этом разделе рассматриваются наиболее распространенные воздушные винтовые компрессоры для сжатия воздуха, при этом в винтовом блоке вместе в воздухом присутствует небольшое количество масла. Масло выполняет несколько функций:

• обеспечивает масляные зазоры между элементами винтового блока, исключая сухое трение;
• отводит тепло, выделяющиеся в процессе сжатия;
• герметизирует винтовой блок;
• смазывает подшипники винтового блока.

Такие компрессоры называются масляными или маслосмазываемыми (oilinjected).

Ниже представлена схема работы масляного винтового компрессора:

Схема работы

1. Воздушный фильтр 2. Регулятор всасывания 3. Винтовой блок 4. Муфта для передачи вращения от двигателя
5. Двигатель 6. Маслобак-сепаратор 7. Клапан минимального давления 8. Вентилятор охлаждения 9. Концевой охладитель 10. Сепаратор влаги (опционально) 11. Клапан автоматического слива конденсата 12. Шаровой кран
13. Масляный радиатор 14. Воздушно-масляный сепаратор 15. Масляный фильтр 16. Термостат
17. Осушитель (опционально)

Атмосферный воздух поступает в винтовой блок (поз.3) через воздушный фильтр (поз.1) и регулятор всасывания (поз. 2). Воздушный фильтр позволяет очищать всасываемый воздух от крупных частиц пыли, тем самым, исключая их попадание в винтовой блок. Регулятор всасывания позволяет переводить работу оборудования оборудования компрессора на холостой ход, когда сжатый воздух не потребляется.

Подаваемый винтовым блоком воздух, очищается от масла в баке-сепараторе (поз.6 на схеме), где крупные капли масла оседают на его стенках, а мелкие задерживаются специальным фильтром (поз.14) и отсасываются на вход блока. Специальный клапан на баке (поз.7) поддерживает в нем давление в несколько атм, т.е. даже если давление в пневмомагистрали упадет почти до атмосферного, то минимальное давление с несколько атм в баке-сепараторе все равно будет присутствовать. Это давление обеспечивает подачу масла обратно в блок. При нагревании масла выше определенной температуры, оно охлаждается в масляном радиаторе (поз13).

Внутреннее устройство

Выдаваемый компрессором воздух охлаждается в концевом охладителе (поз.9) и далее направляется в пневмосистему. Воздух может быть очищен специальными устройствами, входящими в корпус компрессора – сепаратор (поз.10) и осушитель (поз.17), которые также могут быть установлены и вне компрессора.

Принцип работы винтового компрессора был предложен около 100 лет назад, но технология изготовления качественных винтовых элементов с высокими требованиями к точности изготовления сложной поверхности появилась только во второй половине 20 века. Изготовление винтовых блоков – это технология, включающая в себя операции фрезерования, шлифования на высокоточных станках с последующим контролем на каждом этапе изготовления. Только предприятия с высоким объемом продаж могут позволить себе оснастить своё предприятия оборудованием для производства винтовых блоков. К таким предприятиям относятся FINI (Италия), CompAir (Германия), Rotair (Италия), AtlasCopco и некоторые другие.

Производство винтовых блоков на специальных станках

Преимущества винтовых компрессоров

1) Подача сжатого воздуха винтовым блоком происходит с частотой, более 100 импульсов в секунду, поэтому можно говорить, что компрессор подает воздух равномерно. Все рабочие движения в винтовом компрессоре винтового типа вращательные, поэтому оборудование не создает сильных вибраций на фундамент, а уровень шума у него приемлемый. Все это привело к возможности ставить компрессоры ближе к потребителю воздуха.

2) Винтовые маслосмазываемые компрессоры выдают более чистый воздух, чем традиционные поршневые, но масло все же присутствует – не более 3 мг/м3 при отсутствии дополнительных фильтров.

3) Обладают достаточно высокой экономичностью, при этом в широком диапазоне производительностей. Винтовые компрессоры изготавливаются в диапазоне мощностей от 2 кВт до мегаватт, при этом и технические и экономические характеристики мелких аппаратов так же хороши, как и у старших моделей.

4) Винтовые маслосмазываемые компрессоры не требуют сложного техобслуживания (ТО). Стандартно меняются масло, воздушный фильтр, масляный фильтр и масляный сепаратор. Другие детали с ограниченным ресурсом меняются редко и не требуют специальных навыков и инструментов. Стандартный интервал сервисного обслуживания составляет 2000-4000 часов, при 200-500 часов у поршневого компрессора.

Описание и принцип работы винтового компрессора

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.

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

• 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.

• 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.