Принцип действия и устройство винтовых компрессоров

Винтовые компрессоры появились гораздо позже своих предшественников поршневых. Сама идея использования винтовой пары для сжатия воздуха пришла в голову немецкому инженеру Кригару еще 1878 году. Однако сложность изготовления и отсутствие необходимых материалов не позволили воплотить идею в жизнь. Технологии совершенствовались и только в 1932 году увидел свет первый компрессор винтового типа, который работал по принципу «архимедова винта».

На сегодняшний день винтовые компрессоры успешно отвоевывают рынок в различных секторах производства. Принцип действия позволяет производить сжатый воздух высокого качества в промышленных масштабах. Такое высокоэффективное оборудование успешно применяется в строительстве, нефтегазовых областях, медицине, пищевой и химической индустрии.

Главные преимущества винтовых установок: 

• Простая установка и монтаж. Компрессор можно установить в любом неподготовленном помещении без специального фундамента.
• Высокая степень автоматизации. Блок управления можно запрограммировать в любом требующемся режиме работы. Также присутствует удаленный контроль за работой агрегатов и контраварийное отключение.
• Надежная шумо и звукоизоляция. Практически все модели имеют защитные кожуха, которые гасят шумы работающих агрегатов и защищают их от проникновения пыли.
• Высокий КПД. Винтовой компрессор по сравнению с поршневым имеет более высокий коэффициент полезного действия. У некоторых агрегатов он доходит до 98%.
• Срок службы и интервалы между обслуживанием гораздо длительные, чем у аналогов. Это обусловлено принципом действия винтового блока: трение его механизмов гораздо ниже, чем у поршневых.
• Возможность длительной непрерывной работы. Винтовые компрессоры останавливаются только на обслуживание и ремонт.

Устройство винтового компрессора

Принцип действия винтового агрегата кардинально отличается от поршневой системы. Винтовой блок представляет собой полость, в которой с огромной скоростью навстречу друг другу вращаются червячные винты. Именно это устройство является ключевым звеном в конструкции компрессора.

Основные элементы агрегата: 

• Входной всасывающий фильтр. Служит для предварительной очистки воздуха от пыли и мелких частиц.
• Винтовой блок. Основной элемент сжатия воздуха.
• Сепаратор. Оделяет смазывающую жидкость от воздушного потока.
• Клапан минимального давления. Удерживает давление в системе на допустимом уровне.
• Термостат. Регулирует температуру воздуха в системе.
• Воздушные фильтры. Используются для очистки воздуха к конечному потребителю.
• Радиаторы. Служат для охлаждения масла или охлаждающей жидкости.
• Двигатель. В зависимости от исполнения может быть электрический или дизельный.
• Блок управления. Служит для контроля и удаленного управления работой компрессора.

Как работает винтовой компрессор.

Принцип работы агрегата винтового типа следующий. Двигатель через систему привода раскручивает валы, которые движутся навстречу друг другу. Действие центробежных сил при этом создает разряжение на входе компрессора и воздух через всасывающий фильтр устремляется в винтовой блок. Сжатый поток с силой выталкивается наружу, проходя через сепаратор и систему дополнительных фильтров поступает потребителю.

Режимы работы:

• Стартовый режим. Это действие запускает двигатель, включает диагностику оборудования и запланированную программу.
• Рабочий режим доводит компрессор до максимального пика нагрузки и включает холостой ход.
• Ожидание или ждущий режим. Компрессор находится в состоянии «спячки» и пробуждается при минимальных значениях давления.
• Стоп. Отключение компрессора для обслуживания или ремонта. В таком режиме агрегат отключается последовательно, переходя с одного режима на другой.
• Отключение в экстренных случаях. Мгновенная остановка в случаях поломки, возгорания или иной нештатной ситуации.

Как классифицируют компрессоры винтового типа

Все агрегаты различают по типу привода, давлению, способу подключения к электросети, типу двигателя и виду смазывающих материалов.

По приводу: 

• Ременной привод применяется в большинстве компрессорного оборудования. Преимущества: можно увеличить крутящий момент подбором диаметра ведущего и ведомого валов. Это увеличивает производительность без затрат на установку более мощного двигателя. Недостатки: необходимость периодической замены ремней.
• Прямой привод обладает более простой конструкцией, соединяя двигатель и компрессор на одном валу. Для защиты узлов от резких толчков при запуске устанавливают промежуточную мягкую муфту.

По давлению:

• Винтовые машины низкого давления (до 3,5 бар).
• Винтовые машины среднего давления (до 15 бар).
• Винтовые машины высокого давления (до 35 бар и выше).

По способу подключения к электросетям:

• Бытовые компрессоры с однофазными двигателями переменного тока.
• Компрессоры с трехфазными асинхронными двигателями.
• С универсальным подключением, позволяющим работать как в однофазных, так и трехфазных сетях.

По типу двигателя:

• Электрические.
• Двигатели внутреннего сгорания.

Маслонаполненные компрессоры

Принцип работы маслонаполненных компрессоров точно такой же, как и у любых других винтовых машин. Отличие в наличии смазывающей жидкости, которая непрерывно циркулирует в полости винтового блока. Это позволяет значительно снизить трение и температуру трущихся поверхностей. Такие агрегаты более производительны, за исключением одного недостатка: требуется дополнительная очистка воздуха, который поступает к потребителю.

Безмасляные компрессоры

Такое оборудование выдает чистый воздух без наличия масляных примесей. Это широко используется в таких сферах деятельности, как медицина, фармацевтика, химическая, легкая и пищевая промышленность, где наличие масла в воздухе может навредить инструменту или производственному процессу. Единственный недостаток безмасляных компрессоров — повышенное трение деталей. Устраняется применением тугоплавких материалов и специального антифрикционного покрытия.