Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

Винтовой компрессор

Displacement Compressors Compressor Types Compressors Compressed Air Wiki

Возможно, вы уже знакомы с двумя основными принципами сжатия воздуха. Один из них – это объемное сжатие. Существует множество видов компрессоров, которые можно отнести к категории компрессоров объемного типа. Одним из наиболее известных и самых популярных типов является (ротационный) компрессор с двумя винтами.

Что такое компрессоры с двумя винтами?

графическое изображение ротационного винтового компрессора

Принцип действия ротационного компрессора объемного типа с двумя винтами был разработан в 1930-х годах, когда потребовался ротационный компрессор с высоким расходом и стабильным потоком в условиях изменяющегося давления. Основными частями элемента с двумя винтами являются ведущий и ведомый роторы, которые вращаются в противоположных направлениях, в то время как объем между ними и корпусом уменьшается.

Каждый винтовой элемент характеризуется фиксированным, встроенным коэффициентом сжатия, который зависит от его длины, шага винта и формы выпускного отверстия. Для достижения максимальной эффективности встроенный коэффициент сжатия должен быть адаптирован к требуемому рабочему давлению. Как правило, винтовой компрессор не оснащен клапанами и не подвержен воздействию механических сил, которые вызывают дисбаланс. Это означает, что он может работать с высокой скоростью вращения вала, обеспечивая высокий расход при небольших габаритных размерах. Действующее осевое усилие, зависящее от разности давлений между впускным и выпускным отверстиями, должно компенсироваться подшипниками.

Безмасляные винтовые компрессоры

безмасляный ротационный винтовой компрессор

Первые компрессоры с двумя винтами имели симметричный профиль ротора и не использовали охлаждающую жидкость внутри камеры сжатия. Они назывались безмасляными или сухими винтовыми компрессорами. Современные, высокоскоростные, безмасляные винтовые компрессоры имеют винты с асимметричными профилями, что приводит к значительному повышению энергоэффективности из-за уменьшения внутренних утечек. Чаще всего для синхронизации положения встречно вращающихся роторов используются внешние шестерни. Поскольку роторы не вступают в контакт друг с другом и с корпусом компрессора, смазка внутри камеры сжатия не требуется.

Таким образом, сжатый воздух абсолютно не содержит масла. Роторы и корпус изготовлены с предельной точностью, чтобы минимизировать утечку с напорной стороны к впускному отверстию. Встроенный коэффициент сжатия ограничен предельной разностью температур между впускным и выпускным отверстиями. Именно поэтому безмасляные винтовые компрессоры часто проектируют с несколькими ступенями и промежуточным охлаждением для достижения более высокого давления.

Как работают винтовые компрессоры с впрыском жидкости?

В винтовых компрессорах с впрыском жидкости последняя впрыскивается в камеру сжатия и часто в подшипники компрессора. Эта жидкость обеспечивает охлаждение и смазку движущихся частей компрессорного элемента, охлаждение сжатого воздуха внутри компрессора и уменьшение обратной утечки на впуск. В настоящее время для впрыска чаще всего используется масло благодаря его хорошим смазывающим и герметизирующим свойствам, однако возможно применение и других жидкостей, например, воды или полимеров. Элементы винтовых компрессоров с впрыском жидкости могут быть изготовлены с высокими коэффициентами сжатия, когда одной ступени обычно достаточно для давления до 14 и даже 17 бар, хотя и за счет снижения энергоэффективности.

Сравнение компрессоров с фиксированной скоростью с компрессорами с частотно-регулируемым приводом (VSD)

Основное различие между двумя технологиями можно найти в их названии. Компрессоры с фиксированной скоростью работают с постоянной скоростью и являются очень эффективными при работе на 100% мощности, то есть, когда двигатель работает и производится сжатый воздух. Неэффективность компрессора с фиксированной скоростью очень ощутима, и ее можно легко измерить, когда устройство разгружается и прекращает подачу воздуха. Он продолжает работать до полной остановки двигателя, не производя воздуха, но расходуя энергию и средства. Неэффективность и потери легче всего заметить на объектах, которые работают в несколько смен или характеризуются большими колебаниями расхода в течение дня.

Технология частотно-регулируемого привода (VSD) использует другой принцип, поскольку двигатель вращается со скоростью, соответствующей количеству воздуха, которое требуется для данного оборудования/установки. Проще говоря, скорость двигателя увеличивается при росте потребности в воздухе, обеспечивая большую подачу (куб. фут/мин). С другой стороны, если спрос снижается, двигатель автоматически замедляется и потребляет только энергию, необходимую для поддержания соответствующего потока. Воздушные компрессоры с VSD обеспечивают расход в соответствии с необходимыми потребностями и могут определять, какой расход используется, регулируя свою скорость соответствующим образом. Технология VSD особенно удобна при малой загрузке производства, перерывах в течение дня или при неполных вторых и третьих рабочих сменах, поскольку она исключает избыточное потребление электроэнергии и обеспечивает экономию средств.

Учитывая высокую стоимость использования сжатого воздуха, связанную с тем, что в этом случае энергозатраты составляют более 70% общей стоимости владения, применение технологии VSD может помочь добиться экономии в 35–50%. В зависимости от размера компрессора, экономия может составлять от 100 до 10 000 долларов США в год или более, что делает такой компрессор идеальной инвестицией для любого объекта. Воздушные компрессоры с VSD становятся нормой, а не исключением: многие клиенты ежегодно получают выгоду от экономии электроэнергии и имеют возможность реинвестировать деньги в другие активы.