.jpg)
Новый на тот момент вид компрессорного оборудования выполнял свои функции за счёт вращения двух винтов – роторов. Современные винтовые компрессоры сильно отличаются от первых рабочих агрегатов, но принцип их работы сохранился без изменений.
На данный момент винтовые компрессоры используются во многих отраслях современной промышленности, а в некоторых сферах производства полностью вытеснили все другие типы компрессорных установок. Наиболее активно роторное оборудование применяется в пищевой и химической промышленности, при производстве стекла, в судовых рефрижераторных агрегатах, мобильных станциях и т.д.
Каковы преимущества винтовых компрессоров?
Конструкция винтовых компрессоров предполагает использование на максимуме ресурсов двигателей малой мощности. Применение таких моторов в значительной степени способствует снижению потребления электроэнергии. Кроме того, подобные компрессорные агрегаты относительно мало весят, компактны, долговечны и надёжны.
На видео показано устройство винтового компрессора Mann и Hummel
Винтовые агрегаты могут продолжительное время работать в автономном режиме, не требуя специального обслуживания. Монтаж такого компрессора достаточно прост, поскольку поставляется он в собственной раме и не требует организации специальных площадок или фундаментов. Немаловажно и то, что при работе роторное оборудование практически не вибрирует.
Все современные винтовые компрессоры оборудованы шумоизолирующими кожухами. Благодаря этому в помещениях, где они установлены, достаточно тихо. Это преимущество позволяет создать более комфортные условия для работающих людей.
Важным преимуществом винтовых агрегатов является и то, что большинство моделей оснащены цифровыми платами управления. Это позволяет программировать циклы работы компрессора, устанавливать или менять давление рабочей среды на выходе, а также контролировать и регулировать энергопотребление. Более того, большинство функций по управлению агрегатом можно выполнять удалённо.
Пожалуй, главным преимуществом винтовых компрессорных машин является низкий расход масла. На каждый кубометр агрегат «тратит» не более 3 мг масла. Этот показатель в несколько раз меньше, чем у поршневых аналогов. Благодаря низкому расходу масла сжатый воздух, получаемый посредством винтовых компрессоров гораздо чище и не требует применения каких-либо дополнительных систем очистки. Это позволяет использовать его для работы практически всех пневматических машин.
Охлаждение винтовых компрессоров осуществляется по воздушному принципу. Благодаря этому тепло, которые они вырабатывают, может быть использовано вторично, к примеру, для дополнительного снабжения теплом производственных помещений.
Как устроен винтовой компрессор и его принцип действия?
Согласно курсу физики принцип действия винтового насоса можно представить, как преобразование энергии потока заряженных частиц (электричества) в газово-воздушный толчок, который заставляет работать систему клапанов и всех других механизмов. Чтобы понять данную формулировку, знакомство с работой винтового компрессора стоит начать с его составных частей.
Основные части винтового компрессора
Модели винтовых компрессоров могут отличаться друг от друга по внешнему виду и производительности. Однако принципиальное устройство таких агрегатов всегда одинаково. Основными деталями винтового устройства являются:
• воздушный фильтр – предназначен для всасывания в рабочую камеру компрессора воздуха и его очистки, располагается вблизи входного клапана;
• входной клапан – устройство, регулирующее работу компрессора, переводя его при необходимости в холостой режим;
• винтовой блок – два параллельно расположенных ротора выпуклой и вогнутой формы;
• электродвигатель – приводит в движение роторы винтового блока;
• ремённый привод – передаёт вращательно движение с двигателя на роторную пару, обеспечивая стабильную скорость вращения;
• маслоотделитель – очищает воздух от масла, представляет собой бак с внутренней перегородкой;
• масляный фильтр и охладитель – предназначен для охлаждения и очистки смазки роторного отсека;
• термостат – устройство, контролирующее температуру нагрева масла электродвигателя;
• трубопроводы – система труб, обеспечивающая бесперебойное прохождение масла, воздуха и воздушно-масляной смеси;
• реле давления и предохранительный клапан – обеспечивают отключение электродвигателя при превышении нормы давления масла в маслоотделителе, тем самым оберегая агрегат от преждевременного выхода из строя;
• блок управления – электронная система плат с дисплеями для контроля и регулирования параметров работы агрегата;
• вентилятор – предназначен для дополнительного воздушного охлаждения частей двигателя, а также способствует улучшению забора воздуха в рабочую камеру компрессора;
• концевой охладитель – снижает температуру сжатого воздуха на выходе из компрессора.
Принцип действия винтового компрессора
Всасывание и сжатие воздуха в винтовом компрессоре происходит посредством встречного вращения выпуклого и вогнутого роторов. За счёт этого движения создаётся необходимая тяга для того, чтобы воздушная смесь проходила через систему охлаждения и смешивания с маслом. Благодаря ей же, сжатый воздух очищается в сепараторе и выходит из агрегата готовым к использованию в потребляющем оборудовании. То есть именно работа роторов (винтов) позволяет компрессору выполнять все необходимые функции с рабочей средой, без использования дополнительного оборудования.
В каких режимах работает винтовой компрессор?
Винтовые компрессоры могут работать в нескольких режимах, каждый из которых выполняет определённые функции:
• пусковой режим – предназначен для плавного запуска компрессора с целью оптимизации расхода электроэнергии, работает несколько минут после нажатия кнопки включения, а затем автоматически переводит агрегат в рабочий режим (в некоторых маломощных моделях предусмотрен прямой запуск рабочего режима);
• рабочий режим – обеспечивает создание максимального давления рабочей среды, после чего автоматически переходит в холостой режим, благодаря срабатыванию специального реле;
• холостой режим – включается при ожидании оптимальных показателей, при этом вращение роторов проталкивает воздух через всё устройство, обеспечивая его охлаждение и тем самым защищая от преждевременных поломок, также данный режим автоматически включается с целью подготовки отключения агрегата;
• режим ожидания – включается после холостого режима, и длиться до тех пор, пока давление не снизится до минимального значения, после чего за счёт срабатывания реле давления запускается рабочий режим;
• режим выключения – обеспечивает штатную остановку агрегата;
• режим экстренного отключения – срочная остановка двигателя с помощью специальной кнопки, обеспечивающий немедленную остановку агрегата без включения промежуточных режимов.
Модификации винтовых компрессоров
Модификаций винтовых компрессоров достаточно много. Разделяются они по следующим признакам:
Заполнение камеры
• маслозаполненные – процесс работы роторов смягчается впрыском масла, что делает работу подобных модификаций менее шумными, однако требующими встроенной системы сепарации;
• сухого сжатия, они же безмасловые – работают без впрыска масла в полости, что позволяет использовать данные модели в пищевой, фармацевтической промышленности, а также при создании электронных приборов и в микробиологии.
Рабочая среда
• воздушные – могут работать только с атмосферным воздухом;
• газовые – могут работать только с определёнными газами: аммиак, водород, кислород и не работают с воздухом;
• многоцелевые – работают и с воздушной средой и с различными газами;
• многослужебные – работают одновременно с несколькими газами и их смесями.
Привод
• ремённые – крутящий момент от двигателя к роторам передаётся за счёт блока с ремённой передачей;
• прямые – крутящий момент передаётся к роторам напрямую от двигателя через специальную муфту, за счёт чего компрессор расходует меньше электроэнергии.
Потребляемые энергетические ресурсы
• дизельные (автономные) – работают на дизельном топливе, пригодны для использования в полевых условиях;
• электрические – работают от электросети.
Степень сжатия рабочей среды
• низкого давления – до 1 МегаНьютон на квадратный метр (1 Мн/м2);
• среднего давления – 1-10 Мн/м2;
• высокого давления – от 10 Мн/м2.
Выгодно ли переходить на винтовые компрессоры?
В последнее время многие промышленные предприятия приобретают для своих нужд вместо поршневых компрессоров их винтовые аналоги. Объясняется это следующими факторами.
Затраты на сам компрессор
Несмотря на то, что винтовой компрессор стоит дороже (разница в цене по сравнению с поршневыми агрегатами, в зависимости от модели, достигает 40%) приобретать его выгоднее. Роторные машины менее габаритны, что значительно снижает стоимость их доставки до места установки. К тому же они установить их можно на любой ровной поверхности, а поршневые агрегаты требуют обустройства специального фундамента. В итоге суммарные затраты говорят в пользу роторных компрессоров.
Эксплуатационные расходы и затраты на ремонт
В отличие от поршневых компрессоров, винтовые агрегаты имеют не так много движущихся и быстро изнашивающихся от трения деталей, таких как: поршни, кольца, вкладыши и т.п. В результате техническое обслуживание подобных машин нужно проводить значительно реже и обходится значительно дешевле.
Расходы на электроэнергию
Вне зависимости от модификации винтовые компрессоры обладают высокой производительность при малых затратах потребляемой энергии. Если сравнить аналогичные показатели поршневых агрегатов, то можно убедиться, что на каждый кубометр сжатого воздуха они затрачивают практически в 2 раза больше электричества, чем роторные. Таким образом, за свой срок службы (в среднем до 20 лет) винтовой компрессор может окупиться несколько раз.
Насколько «капризны» винтовые компрессоры в обслуживании?
Для бесперебойной работы винтовых компрессоров требуются определённые условия. К примеру, они не могут нормально функционировать при температурах ниже 0, а также в помещениях с высоким содержанием пыли в воздухе. На них нельзя установить дополнительные ресиверы и системы очистки масла. Кроме того, роторные агрегаты требуют регулярной очистки фильтров и смены смазочных материалов. Не переносят они и скачков напряжения в электросети.
В случае поломки винтового компрессора починить его собственными силами получится вряд ли. В этом случае придётся в обязательном порядке обращаться в сервисный центр.
С другой стороны, винтовые компрессоры работают автономно по заданному электроникой режиму и практически не требуют вмешательства человека.
Обзор некоторых моделей винтовых компрессоров
Модель COMPRAG AirStation А30
Представляет собой агрегат мощностью в 30 кВт. Производительность данной модели 4,7 м3/мин. Вращение ротора осуществляется за счёт ремённой передачи. Модель имеет 3 фазы работы. Максимальное рабочее давление 8 бар. Весит данный компрессор 705 кг при габаритах 150*100*140 см. Стоимость около 480000 руб.
Модель BERG BK-30P
Винтовой компрессор, в котором передача вращательного момента от двигателя к роторам осуществляется посредством ремённой передачи. Мощность данной модели – 30 кВт, рабочее давление – 7 бар, а максимальная производительность – 5,3 м3/мин. Вес установки достаточно внушителен – 730 кг. Габариты: 120*100*140 см. Цена колеблется в районе 420000 рублей.
Модель РЕМЕЗА ВК40E-8
Мощный 30 киловатный промышленный компрессор. Максимальное давление на выходе – 8 бар, производительность – 4,5 м3/мин. Размеры данной модели 128*98*138 см, при весе 660 кг. Стоит эта модель около 500000 рублей.
Резюме
Несмотря на то, что винтовые компрессоры стоят не дёшево, их приобретение значительно выгоднее аналогичных агрегатов других типов. Затраты на покупку быстро окупаются за счёт их экономичности и простоты обслуживания. Таким образом, если производство имеет необходимость в больших объёмах сжатого воздуха, покупка винтового компрессора является наиболее рациональным решением. В этом случае расходы на покупку именно роторной установки достаточно быстро себя окупают.
Читайте также — Конструкция винтовых компрессоров