Винтовые компрессоры: применение и преимущества

В 1878 году немецкий ученый Генрих Кригер установил, как должен работать винтовой компрессор. До него, если возникала необходимость сжатия воздуха, использовали только поршневые машины. Но, несмотря на то, что использование винтового компресса оказалось более эффективным, массово производить их начали лишь в средине ХХ века. Взялась за производство швейцарская компания Svenska Rotor Maskiner.

Устройство винтовых компрессоров

Винтовые компрессоры достаточно большие. Они состоят из 2 параллельных роторов, которые соединены между собой. Они вращаются в разные стороны и крепятся в корпусе устройства при помощи ассиметричных профилей.

Для сжатия воздуха в винтовом корпусе используется следующий принцип:

• Воздух сдавливается с помощью винтового пара, роторов и корпусных стенок.
• В камере при содействии винтового блока устанавливается оптимальное давление.
• Далее процессы всасывания, сжатия и выпуска способствуют последующей обработке воздуха.
• В винтовой блок воздух всасывается через клапан, который находится на входном присоединении.
• Затем воздух направляется в роторные профили.
• Когда роторы вращаются, камеры закрываются и начинают постоянно уменьшаться в объеме.
• Чтобы устранить расстояние между роторами и перенаправить тепло, (оно возникает при сжатии), в винтовой блок впрыскивается масло. Оно является обязательным компонентом.
• Когда сжатие воздуха завершено, камеры приоткрываются, и воздух выходит.

Сепаратор в системе сжатия воздуха винтовым компрессором

Через первичный сепаратор проходит смесь воздуха и масла. Этот процесс происходит на участке между винтовым блоком и клапаном минимального давления. Сепаратор выполняет функцию отделения масла. Это происходит из-за воздействия силы тяжести и столкновения со стенками бака, в котором находится масло. Еще одна фильтрация воздуха происходит благодаря мелкой сепарации. В результате масло составляет не более 1-3 мг/м³.

Воздушный охладитель

Далее сжатый воздух проходит в воздушный охладитель. Это происходит из-за соединенного с обратным клапаном клапана наименьшего давления. Но что же такое воздушный охладитель? Это теплообменник, состоящий из пластин. Его охлаждение происходит благодаря паре вентиляторов. Проходя через него, температура воздуха становится на 8-13 °C больше, чем во внешнем пространстве.

После выхода сжатого воздуха из винтового компрессора…

Когда сжатый воздух уже вышел из компрессорной установки, масло, которое уже прошло фильтрацию, поступает из сепаратора в термостатический клапан. Там снова происходит включение процесса сжатия. А после того, как будет измерена температура, воздух снова начинает сжиматься (либо предварительно охлаждается).

Еще один элемент, о котором стоит упомянуть – это дренажная трубка. Она служит для того, чтобы снова перенаправлять масло в винтовой блок.

Масло в винтовом компрессоре

Отдельно стоит поговорить о том, какой путь проделывает масло в винтовом компрессорном оборудовании (масляной контур).

Основные назначения масла в винтовом компрессоре:

• Охлаждение (основная задача масла).
• Хорошо смазывает подшипники.
• Ликвидирует дистанции между роторами и корпусом.
• Данные задачи решаются поэтапно:
• Сквозь сепараторы совершается фильтрация.
• Происходит определение температуры масла (соответствует ли оно стандартам).

Если температура больше положенного – масло необходимо охладить. Это происходит с помощью реостата, который транспортирует его в охладитель.

Если температура ниже необходимого, то, проходя через фильтр, масло опять оказывается в винтовом блоке.

Если масло все-таки проходит в охладитель, то следующим этапом становится фильтрация (удаляются пыль). После масло еще раз нагревается в винтовом блоке.

Масло, которое скопилось во вторичном (тонком) сепараторе, при помощи особой дренажной трубки также возвращается к начальному этапу сжатия.

Воздух в винтовом компрессоре

Собственный цикл совершает и воздух (воздушный контур). Происходит это таким образом:

После того, как произошло всасывание воздуха специальным фильтром в винтовой блок, газ проходит в клапан всасывания (двухсторонний). Когда клапан в открытом состоянии, и вырабатывается сжатый воздух. Когда же он закрыт, компрессор работает вхолостую. То, насколько отрыт клапан, зависит от давления сжатого воздуха (этот параметр учитывается для компрессоров с пропорциональным регулированием). Если давление выше, то клапан отрыт меньше. И наоборот.

Компания Ekomak производит компрессоры с пропорциональным контролем над всасыванием.

Во время того, как воздух поступает сквозь винтовой блок, производятся воздушно-масляная смесь и ее пары.

Очистка воздуха происходит через 2 степени фильтрации. А остальное масло отъединяется в сепараторе.

Далее сжатый воздух поступает в клапан минимального давления. Под действием жесткой пружины он начинает открываться, когда давление в сепараторном баке добирается до обусловленной отметки. Это нужно для реализации цикла: масло под давлением направляется из сепараторного бака в клапан для замера температуры, а затем опять в винтовой блок. Обычно воздух, прошедший винтовой блок, нагревается до температуры 60 - 110 °C. Стандартное охлаждение – воздушное. Впрочем, есть и водяное

Завершающий, но очень важный момент воздушного контура - отсечной кран. Он предопределен для предупреждения попадания сжатого воздуха в компрессор во время техобслуживания.

Процесс управления всасыванием в винтовом компрессоре

Чтобы компрессор работал правильно нужно понимать процесс управления всасыванием:

Всасывание воздуха в компрессоре регулируется клапан всасывания. А непосредственно клапан координируется механическим устройством. Оно состоит из прохождения уже сжатого воздуха сквозь электромагнитный клапан.

Прохождение воздуха обязательно. Из-за этого он отмеряется после вторичной сепарации и передается на контролирующий клапан.

Вслед за подачей напряжения, электромагнитный клапан направляет воздух в клапан всасывания.

Устройство компрессора приводиться в рабочее состояние и после повторного сигнала клапан начинает подавать воздух не в устройство, а в атмосферу.

Компрессоры Ekomak устроены таким образом, что двухсторонняя подача воздуха реализовывается сквозь 2 отверстия в самом клапане. Обратная подача воздуха нужна: для нормальной работы компрессора ему необходима разгрузка.

К минусам винтовых компрессоров можно отнести только то, что с ними непросто достигнуть высокого давления (15 бар).

Преимуществ у таких компрессоров значительно больше. Весьма сложное устройство компрессорного оборудования можно оправдать его явными преимуществами, благодаря которым оборудования сегодня широко используется на производстве:

• Компрессор может работать на протяжении длительного периода.
• Его характеристики очень широки.
• Качество получаемого сжатого воздуха находится на очень высоком уровне.
• Существует возможность холостого выхода.
• Единственный минус в том, что в работе с такими компрессорами трудно достичь давления в 15 бар.