У даній статті ми розповімо про основні елементи конструкції гвинтового компресора і про його пристрої.
В даний час виробництвом гвинтових компресорів займається досить велика кількість компаній по всьому світу. Однак, як автомобіль складається з кузова, двигуна і трансмісії, так і гвинтовий компресор різних виробників складається з компонентів, що мають відмінності в конструкції, але виконують одну і ту ж задачу при роботі агрегату.
Будь-гвинтовий компресор може бути схематично представлений наступним чином:
Основні елементи гвинтового компресора
1 - вхідний фільтр
2 - всмоктувальний клапан
3 - гвинтовий блок
5 - масляний резервуар
7 - клапан мінімального тиску
9 - масляний фільтр
10 - повітряний радіатор
11 - масляний радіатор
13 - зворотний клапан
14 - сітчастий фільтр
15 - вихід стисненого повітря
На вході гвинтового компресора обов'язково встановлюється фільтр, завданням якого є запобігання проникнення в компресор разом з засмоктує повітря пилу і твердих механічних частинок.
Він являє собою, як правило, циліндричний патрон з гофрованого паперу та може встановлюватися як відкрито, так і в корпусі.
Повітряний фільтр гвинтового компресора
Розмір осередку вхідного фільтра в більшості випадків становить 10 мкм, а площа його поверхні відповідає продуктивності компресора.
Наявність на вході гвинтового компресора всмоктуючого клапана (іноді його ще називають регулятором всмоктування) є відмінною рисою компресорів даного типу. Закриття і відкриття всмоктуючого клапана дозволяє легко переводити компресор в режим холостого ходу і роботи під навантаженням відповідно.
Запірний елемент всмоктуючого клапана має вигляд поворотного (заслінки) або поступально рухається диска з ущільненням. Положення запірного елемента змінюється під дією стисненого повітря, що подається у внутрішній або зовнішній пневмоцилиндр з масляного резервуара через керуючий електромагнітний клапан.
Всмоктуючий клапан гвинтового компресора
Всмоктуючий клапан гвинтового компресора
Запуск гвинтового компресора завжди відбувається при закритому всмоктуючому клапані. Але для того, щоб в масляному резервуарі відбулося накопичення стисненого повітря з тиском, достатнім для подальшого впливу на поршень керуючого пневмоцилиндра, всмоктувальний клапан має канал невеликого перерізу зі зворотним клапаном.
Основним робочим елементом компресора є гвинтовий блок, в якому власне і відбувається процес стиснення всмоктується через вхідний фільтр повітря.
У корпусі гвинтового блоку розташовані два обертових ротора - провідний і ведений. При їх обертанні відбувається рух повітря від всмоктуючої сторони до нагнітаючої з одночасним зменшенням обсягу межроторних порожнин, тобто стиснення.
Принцип стиснення повітря в гвинтовому блоці
Зазор між роторами ущільнюється знаходяться в корпусі гвинтового блоку маслом. Масло також служить для змащування підшипників і відведення тепла, що утворюється при стисканні повітря.
Також існують безмасляні гвинтові компресори класичного виконання (без ущільнюючої рідини) і з водяним вприскуванням в камеру стиснення замість масла.
Для передачі обертання ведучого ротора гвинтового блоку, як правило, використовується звичайний трифазний асинхронний електродвигун.
Виняток становлять мобільні гвинтові компресори, в яких в якості джерела обертання використовується дизельний двигун.
Обертання від валу двигуна ведучому ротора гвинтового блоку може передаватися як за допомогою клинопасової передачі:
або через муфту з еластичним елементом (так званий «прямий привід»).
У деяких випадках застосовується шестерний привід (в компресорах великий продуктивності).
Нерідко буває необхідно регулювати продуктивність гвинтового компресора, змінюючи частоту обертання валу двигуна. В цьому випадку електроживлення двигуна здійснюють за допомогою спеціального пристрою - частотного перетворювача.
Застосування частотного перетворювача дозволяє в широких межах регулювати продуктивність гвинтового компресора в залежності від реальної потреби в стислому повітрі, не вдаючись до перекладу агрегату в режим холостого ходу закриттям всмоктуючого клапана.
Масляний резервуар грає дуже важливу роль в роботі гвинтового компресора:
- виконує роль первинного акумулятора стисненого повітря;
- збільшує обсяг масляної системи компресора і, відповідно, кількості масла, необхідного для ефективного відводу тепла, що утворюється при стисканні повітря;
- працює, як відділювач основної маси масла від стисненого повітря, тому що масло-повітряний потік потрапляє в резервуар з гвинтового блоку по дотичній до його циліндричної поверхні - як би «закручується».
Для того, щоб що виходить з гвинтового компресора стиснене повітря містив мінімальну кількість масла, в його конструкції обов'язково застосовується сепаратор.
Сепаратор може бути зовнішнім (в компресорах невеликої потужності) і вбудованим в масляний резервуар.
Зовнішній вигляд вбудованого сепаратора:
Сепаратор в розрізі із зазначенням потоку масла і повітря:
Сепаратор в розрізі
Клапан мінімального тиску
Для нормальної циркуляції масла при роботі гвинтового компресора необхідно, щоб тиск в масляному резервуарі не опускалося нижче певного мінімально необхідного рівня.
Коли в магістралі, на яку працює гвинтовий компресор, вже присутній тиск, ця умова виконується. А от у випадку, коли компресор використовується для заповнення порожнього повітрозбірника, для створення в масляному резервуарі підвищеного тиску використовується клапан мінімального тиску.
Клапан мінімального тиску
Клапан мінімального тиску в розрізі:
Клапан мінімального тиску в розрізі
Цей клапан відкривається при тиску на його вході, що перевищує певне значення, яке задається регулюванням стиснення закриває клапан пружини. Типовим для гвинтових компресорів тиском відкриття клапана є значення 4 ÷ 4,5 бар.
У гвинтовому компресорі, як і в двигуні автомобіля, існує два кола системи охолодження - малий і великий.
Відразу після запуску компресора масло в ньому циркулює по малому колу, що забезпечує досить швидке зростання температури. Це необхідно, щоб при стисненні повітря не відбувалося випадання конденсату і змішування його з маслом, значно погіршує його експлуатаційні властивості.
Мале коло охолодження
Після досягнення певного значення температури масла термостат відкривається, направляючи потік циркуляції по великому колу - через охолоджуваний вентилятором радіатор.
Велике коло охолодження
Як правило, відкриття термостата починається при температурі масла + 55 ° С і повністю завершується при температурі + 70 ° С.
В процесі роботи гвинтового компресора в маслі можуть бути присутніми механічні домішки - продукти зносу рухомих частин і частинки пилу, розмір яких менше розміру осередку вхідного фільтра.
Для очищення масла від цих домішок в циркуляційний контур компресора включається масляний фільтр.
Масляний фільтр в розрізі
Для охолодження стискається гвинтовим компресором повітря його пропускають через радіатор, який обдувається вентилятором. Температура стисненого повітря на виході компресора, як правило, перевищує температуру навколишнього середовища не більше, ніж на 20 ÷ 30 ° С.
Для охолодження циркулюючого в компресорі масла служить масляний радіатор. Зазвичай повітряний і масляний радіатори об'єднані в єдиний блок і обдуваються одним вентилятором (двома в компресорах великої потужності).
Зазвичай вентилятор приводиться в дію окремим електродвигуном.
У невеликих компресорах часто для обдування радіаторів використовується вентилятор, що входить до складу приводного двигуна.
Вентилятор охолодження на двигуні
Масло, виділення від стисненого повітря в сепараторі, потрібно повернути в циркуляційний контур компресора. Для цього використовується спеціальна масловозвратная лінія, що має в своєму складі зворотний клапан і сітчастий фільтр.
Для того, щоб процес повернення масла можна було спостерігати в реальному часі (це необхідно в діагностичних цілях), деякі деталі масловозвратной лінії виконують прозорими.
Вихід стисненого повітря
На вихідний патрубок гвинтового компресора необхідно встановити запірний кран, що дозволяє відключити компресор від магістралі стиснутого повітря на час проведення технічного обслуговування або ремонту.
Також для з'єднання виходу компресора з магістраллю рекомендується використовувати гнучке з'єднання (металорукав) для усунення впливу температурних і вібраційних деформацій трубопроводу на з'єднання.
Кульовий кран і металлорукав
Всі виниклі питання ви можете задати в формі нижче. Ми відповімо протягом 1-2 робочих днів.
Костянтин Широких Сергій Борисюк
1) Клапан мінімального тиску. «Типовим для гвинтових компресорів тиском відкриття клапана є значення 4-4.5 бар».
Чи не означає це, що закриває клапан пружина при робочому ході компресора постійно відбирає у нього тиск 4-4.5 бар і, відповідно, 24-27% електроенергії втрачається? (Якщо її витрати 6% на 1 бар, як прийнято вважати?).
Якщо це так, то, наприклад, при робочому тиску компресора 7.5 бар, в мережу стиснене повітря потрапляє після клапана з тиском 7,5-4,5 = 3,0 бар.
З повагою, Ігор.
Тепер по суті питання ...
Що значить «в мережу стиснене повітря потрапляє з тиском 7,5-4,5 = 3,0 бар?»?
Клапан мінімального тиску (КМД) необхідний для того, щоб тиск в масляному резервуарі не опускалося нижче необхідного для нормальної циркуляції масла значення і не залежало від тиску в мережі.
А тиск у мережі може бути і «нульовим» - уявіть, що вихід компресора просто відкритий в атмосферу. При цьому тиск в масляному резервуарі все одно буде 4-4,5 бар. І компресор буде «видувати» в цю атмосферу рівно стільки повітря, скільки «засмоктує».
Тепер уявіть, що компресор починає заповнювати систему (ресивер) певного обсягу. Масляний резервуар наповнюється повітрям дуже швидко - його обсяг дуже малий у порівнянні з ПРОДУКТИВНІСТЮ компресора. КМД відкривається і повітря починає проходити в ресивер, тиск в якому плавно зростає «ВІД НУЛЯ».
Як тільки тиск в ресивері порівнювати з тиском відкриття КМД, тиску в масляному резервуарі і ресивері починають ЗРОСТАТИ СИНХРОННО!
5 бар в масляному резервуарі - 5 бар в ресівері. 6 бар в масляному резервуарі - 6 бар в ресівері. І так далі.
Опір ВІДКРИТОГО КМД дуже мало.
Про які втрати Ви говорите?
Дякую за докладну відповідь, зрозумілий мені до слів: «Опір ВІДКРИТОГО КМД дуже мало».
З моєї точки зору, опір клапана було б дійсно відносно мало, якби в робочому режимі компресора поршень з клапаном не відчував тиск 4.5 бар стислої пружини на закриття.
Тобто, якби якимось чином клапан був механічно «затиснений» у відкритому положенні при тиску 7.5 бар і не відчував «противотока» пружини в 4.5 бар. Є різниця в тому - «затиснений» клапан чи ні.
На даний момент я готую матеріал, який, сподіваюся, відповість на всі Ваші запитання.
А поки зверніть увагу на той факт, що в ЗАКРИТОМУ стані на клапан КМД діє відкриває його тиск з боку масляного резервуара і закривати зусилля пружини. При вирівнюванні цих дій клапан починає відкриватися і стиснене повітря надходить в наповнюємо систему (ресивер і т.п.).
Тиск в ресівері починає рости, порівнюється з тиском в масляному резервуарі і далі вони ростуть СИНХРОННО. При цьому тиск в ресивері діє на КМД як відкривати (там є манжета, см. Креслення в статті «Конструкція клапана мінімального тиску»). Тому закривати дію на КМД завжди визначається тільки зусиллям пружини.
Якби не було згаданої вище манжети, клапан працював би як регулятор тиску «після себе». Тобто тиск в ресивері підсумовувати б з закриває дією пружини (давило б на клапан «зверху»). Але опис принципу роботи регуляторів тиску виходить за рамки обговорюваного тут питання.
Дякую за бездоганні, висококваліфіковані (викладені зрозумілою технічною мовою) відповіді на мої запитання. Тепер мені по клапану КМД все ясно.
інженер-гідротехнік Ігор Хлєбніков.
У нас така ситуація.
Гвинтовий компресор кілька годин після включення працює нормально, потім наче то перекриває частково вихід повітря і компресор починає переключатися з холостого ходу на робочий і назад буквально через кілька секунд.
При цьому поступово падає тиск в системі (ресивер), а тиск в компресорі стрибає від 7,0 до 8,0 атмосфер.
Судячи по Вашому опису, в трубопроводі, що йде від компресора до ресивера дійсно є якась перешкода.
Для його локалізації необхідна додаткова інформація:
- наявність на трубопроводі додаткового обладнання (осушувач, фільтри, осушувачі, запірна арматура);
- якщо є осушувач, то якого він типу (адсорбційний, рефрижераторний).
Така поведінка (неполадка проявляється через кілька годин після включення компресора) характерна для систем, що мають в своєму складі рефрижераторний осушувач. При недостатньому потоці гарячого стисненого повітря через осушувач (якщо пропускна здатність його значно перевершує продуктивність компресора), а також при його несправності або спрощеної конструкції (без зворотного зв'язку по температурі в холодильному контурі) в трубопроводі всередині осушувача замерзає конденсат, утворюючи «крижану пробку». Вона і є перешкодою для проходження стисненого повітря.
Якщо я правий у своїх припущеннях, то Вам в першу чергу слід звернути увагу саме на осушувач. Він не повинен охолоджувати стиснене повітря до температури нижче +3 градусів Цельсія.
З повагою Сергій.
Спасибо большое Сергій.
Поки не знаю якого типу осушувач але дана проблема почалася після заміни компресора (мотора) холодоосушітелі. ремонтувала підрядна організація. після ремонту в певний момент (зазвичай в режимі холостого ходу компресора) починається вібрація всього холодоосушітелі, а підрядники нічого виразного не відповідають ось і доводиться вирішувати проблеми самостійно.
З повагою, Олексій.