Как работает винтовой компрессор, в каких режимах
Возможно несколько функциональных состояний:
- Старт – при нажатии основной кнопки , запускается двигатель, который приводит в движение роторы винтового блока. Компрессор переходит в следующий режим.
- Нагрузка — атмосферный воздух проходит в винтовой блок через всасывающий фильтр и открытый впускной клапан. Давление в пневматической сети начинает подниматься, и постепенно доходит до верхнего значения, установленного на контроллере. Компрессор переходит в режим холостого хода.
- Холостой ход – впускной клапан закрывается и воздух перестает попадать в винтовой блок. Мотор и роторы винтового блока продолжают вращаться, но так как сжатия не происходит, нагрузка в таком режиме составляет примерно 30% от максимальной мощности. Такой режим нужен, чтобы, в случае возобновления потребления сжатого воздуха, заново не запускать электродвигатель.
- Если потребление возобновилось, то компрессор переходит в режим нагрузки. Если потребление не возобновилось в течение определенного времени (настраивается в контроллере), компрессор переходит в режим разгрузки и останова.
- Останов – отключение оборудования в штатном (нормальном) порядке.
- Alarm stop – экстренное прекращение работы, со срочной (незапланированной) остановкой мотора, с пропуском холостого хода и других промежуточных этапов. Осуществляется нажатием на кнопку.
Что это такое
Компрессор представляет собой устройство, которое сжимает газообразные вещества и подаёт их под давлением. Несмотря на множество разновидностей, все аппараты имеют основные элементы:
- Двигатель.
- Привод.
- Нагнетающая установка.
- Ёмкость для сжатого воздуха.
- Соединительные шланги и трубы.
Все компрессоры имеют альтернативные основные элементы
Принцип действия всех устройств заключается в том, что в ёмкость нагнетается воздух или газ. Рабочее вещество сжимается каким-либо способом. И под давлением поступает на выход через шланг или трубу.
Технические характеристики агрегата
Основные параметры компрессора:
- мощность;
- производительность;
- давление;
- объём ресивера;
- напряжение в сети.
Мощность показывает энергетический потенциал прибора. Но трение деталей образует потери мощности. Поэтому нужно подбирать устройство с некоторым запасом, например, 30 процентов.
Производительность означает, сколько литров сжатого газа в минуту может нагнать аппарат. Так как величина производительности указывается для окружающей температуры в 20 градусов, выбирайте прибор с запасом около 40 процентов от значения.
Давление указывают в барах и атмосферах. Имейте в виду, что они примерно равны. Этот параметр показывает силу сжатия воздуха. Во время работы давление меняется. Оно колеблется в пределах 60–100 процентов от максимального.
Объём ресивера — это ёмкость бака, который наполняется сжатым воздухом. Он нужен для того, чтобы продлить рабочий цикл компрессора. Чем больше бак, тем дольше будет цикл и медленнее его наполнение.
Параметр напряжения показывает, от какой сети работает прибор. Трёхфазный компрессор вы не сможете использовать дома. Так как ему нужно напряжение 380 В
Также обращайте внимание на частоту. Она должна быть равна 50 Гц
Комплектация винтовых компрессоров
Изобретение винтового компрессора относится к 1934 году. Со временем разработка претерпела определенное количество изменений, но основной принцип действия остался прежним.
Стандартная комплектация любого винтового компрессора (основные элементы):
| |
- Всасывающий (впускной) клапан: основное назначение – это всасывание воздуха из окружающей атмосферы через воздушный фильтр и подача в камеру винтового блока, переключение между режимом нагрузки и холостого хода. Клапан работает в двух положениях: открыт, либо закрыт. За открытие и закрытие всасывающего клапана отвечает контрольный блок (иногда называют пневмоблоком);
- Винтовой блок: состоит из двух роторов – ведущего и ведомого, которых и называют “винтами”;
- Двигатель: электрический или внутреннего сгорания (дизельный/бензиновый); запускает всю систему и приводит в движение винтовой блок;
- Привод (тип передачи): различают ременный или прямой; электродвигатель соединяется с винтовым блоком через ременную передачу: на вал ведущего ротора и двигателя устанавливаются шкивы, соединенные ремнем (или ремнями); либо через прямой привод (в этом случае двигатель может быть соединен различными вариантами прямого привода: через редуктор, через гибкую муфту или непосредственно, когда винтовой блок находится на одном валу с двигателем); устанавливается определенное передаточное число;
- Маслобак: емкость, в которой находится компрессорное масло, циркулирующее по всей масляной системе;
- Термостат: определяет температуру масла; осуществляет переключение контуров охлаждения (малый контур и большой, идущий через радиатор);
- Клапан минимального давления: поддерживает давление, необходимое для циркуляции масла и работы сепаратора;
- Трубопроводы и РВД (рукава высокого давления): необходимы для циркуляции масла, сжатого воздуха и воздушно-масляной смеси;
- Предохранительный клапан: срабатывает при превышении давления в системе:
- Вентилятор: основные функции заключаются в охлаждении и направлении воздушного потока;
- Масляный радиатор: охлаждает масло;
- Концевой охладитель / воздушный радиатор: доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора;
- Контроллер (блок управления): различают несколько видов: на основе прессостата (аналогичный устанаваливается на поршневых компрессорах, выполняет фукнцию старт/стоп, механическая настройка нижнего и верхнего порога давления), электромеханический (кнопка “вкл/выкл”, манометр, в некоторых случаях индикация ошибок в виде лампочек, настройка давления также осуществляется механическим путем), микропроцессорное управление с ЖК дисплеем на разных языках (индикация рабочих параметров и ошибок, электронная настройка компрессора, сигнализация времени проведения ТО, синхронизация с другим компрессором, удаленное управление и визуализация, установка расписания работы компрессора и многое другое, в зависимости от модели и производителя);
- Встроенная система воздухоподготовки (опционально): подразумевает наличие встроенного ресивера, осушителя, магистрального фильтра, циклонного сепаратор (влагоотделителя);
Режимы работы
У винтовых компрессоров имеется несколько возможных режимов действия с определенными функциями:
- Пусковой или Старт – запускает двигатель аппарата, оптимизирует нагрузку от электросети. Активируется нажатием специальной кнопки, через несколько минут переходит в рабочий режим. Может отсутствовать, если мощность компрессора минимальна и предусмотрен прямой пуск.
- Рабочий – наращивает давление до максимально допустимого, затем срабатывает реле переключения на холостой ход.
- Холостой ход – характеризуется вращением роторов, непрерывной работой двигателя. В это время газ проталкивается через все устройство, воздушные массы охлаждаются. Служит для предотвращения поломок, выжидания оптимальных показателей, подготовки компрессора к отключению.
- Ожидание – наступает после холостого хода, пока отметка давления не снизится до минимальной. Длительность зависит от скорости выхода воздуха. Следом может последовать продолжение работы по включению реле.
- Стоп – штатное отключение прибора.
- Экстренное отключение (Alarm stop) – срочная остановка мотора специальной кнопкой без промежуточных режимов типа холостого хода.
Устройство и принцип работы
Сжатые воздух и газ заставляют функционировать сложные системы исполнения из пневматических цилиндров, клапанов и прочих механизмов. Винтовой компрессор занимается преобразованием электрической энергии в воздушно-газовый толчок.
Составные части
Любая модель винтового компрессора включает основополагающие детали:
- Воздушный фильтр – всасывает воздух в устройство, очищает его. Находится у входного клапана.
- Входной клапан – регулирует работу агрегата переходом на холостой ход.
- Основной винтовой блок – представляет собой два ротора вогнутой и выпуклой формы, расположенных параллельно друг другу.
- Электрический мотор – запускает и поддерживает движение винтовой пары.
- Ременный привод – сцепляет роторы с двигателем, обеспечивает вращение, поддерживает скорость.
- Отделитель масла – бак с перегородкой, в котором воздух отделяется от масла.
- Фильтр и охладитель масла – производит очищение, охлаждение масляной смазки перед ее попаданием в роторный отсек.
- Термостат – следит за оптимальной температурой двигателя. При низком нагреве масла пропускает его вне охлаждения, ускоряя процесс.
- Трубопроводы – система прохождения и соединения отделов воздуха, масла, их смеси.
- Клапан предохранительный и реле давления – оберегают мотор от поломки. Срабатывают при значительном завышении давления в отделителе, предотвращая выход агрегата из строя.
- Блок управления – система дисплеев и плат, обеспечивающая электронную настройку, отслеживание параметров оборудования.
- Вентилятор – помогает воздушному забору внутрь, одновременно охлаждает элементы мотора.
- Концевой охладитель – доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора.
Принцип действия
Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Движение винтов всасывает воздух через входной фильтр. Поток проходит сквозь очищение, смешивание с маслом, охлаждение. Полученная смесь попадает в систему под продолжающейся винтовой тягой. Далее отделитель сепарирует масло от воздуха, последний выходит из компрессора в потребляющее оборудование.
Таким образом, работа винтов проделывает весь необходимый процесс с воздухом без посторонних вмешательств.
Обзор моделей
- EKOMAK DMD40C7.Модель мощностью в 3 тысячи Вт с производительностью до 450 л/мин. Имеет ременный привод, три фазы работы. Способен создавать и поддерживать давление равное 7 бар. Экземпляр средней тяжести – 180 кг. Компактные размеры сторон – 75, 72 и 52 см. Средняя цена в розничной продаже – 220 тысяч руб.
- ALUP SCK 5-10 200.Винтовой компрессор с ременным приводом. Мощность — 4 кВт, производительность – 470 л/мин. Имеет объем ресивера равный 200 л. Максимальное достигаемое давление – 10 бар. Скромный вес установки – 105 кг. Оснащен колесами для удобного перемещения. Малошумен. Подходит для пневмообуродования и питания инструментов. Имеет кожух. Средняя цена – 160 тыс. рублей.
Компрессор ALUP LARGO 30-8
.Представитель класса повышенной мощности (до 30 кВт). Характеризуется производительностью в 4,5 тысячи л/мин, давлением 8 бар, прямым приводом, функцией самотестирования, независимой вентиляцией отсека для масла. Предназначен для промышленных объектов и больших объемов работы. Имеет вес 540 кг, колеса для облегчения перемещения. Средняя стоимость – 500 тысяч рублей.
На видео продемонстрированы винтовые компрессоры от ALUP
Признаки необходимости ремонта масляных винтовых компрессоров
Масляный винтовой компрессор нуждается в ремонте, если наблюдаются:
- Сложности с его запуском
- Отсутствие сжатого воздуха в выходном патрубке агрегата
- Снижение производительности устройства
- Чрезмерный расход масла
- Непроизвольное срабатывание предохранительного клапана
- Отключение аппарата термостатом или прерывателем сети
- Поломка роторного блока
- Повышенное давление в компрессоре
Причиной трудности с запуском винтового компрессора может быть низкая температура окружающего воздуха. Проблема решается после его прогрева.
Если устройство не перезапускается, необходимо проверить состояние всасывающего клапана – скорее всего, он загрязнен и плохо закрывается. В таком случае требуется прочистка или замена детали.
Отсутствие сжатого воздуха в выходном отверстии аппарата – признак закрытия регулятора. Чтобы устранить эту неисправность, потребуется проверить работоспособность реле давления, который подает питание на электромагнитный клапан, связанный, в свою очередь, с регулятором.
Понижение производительности компрессорного оборудования чаще всего связано с засорением регулятора. Чтобы демонтировать его для очистки, потребуется снять всасывающий фильтр.
Большой расход масла в компрессоре может быть вызван поломкой фильтра маслоотделителя или нарушением герметичности уплотнений этого фильтра. В обоих случаях проблема решается заменой деталей.
Если фильтр маслоотделителя засорился, предохранительный клапан может начать открываться непроизвольно. В таком случае требуется проверить, существует ли перепад давления между резервуаром масляного сепаратора и трубопроводом, в котором находится сжатый воздух. Если проблема есть, она решается заменой фильтра.
Отключение компрессора термостатом может происходить по несколькими причинами:
- Температура окружающей среды слишком высока: таком случае ее следует снизить с помощью хорошей вентиляции, после чего перезагрузить аппарат
- Охладитель масла засорился: требуется прочистить его с применением растворяющей жидкости
- Недостаточно масла: следует долить необходимое количество
- Термостат неисправен: деталь следует заменить на новую
При постоянном срабатывании прерывателя сети и отключении двигателя следует проверить напряжение и, если показатели в норме, перезапустить аппарат.
Прерыватель цепи может также срабатывать при перегреве двигателя. Если при этом режим отвода тепла не нарушен, необходимо перезапустить оборудование.
Ремонт роторного блока при его поломке возможен только в случае выхода из строя подшипников. В случае заклинивания роторов ремонт следует доверить специалистам.
Проблема повышенного давления в компрессоре может быть вызвана отсутствием команды на закрытие регулятора. В первую очередь, необходимо проверить эту деталь, а также состояние электромагнитного клапана (он должен быть закрыт). При необходимости их следует заменить.
Режимы работы
У винтовых компрессоров имеется несколько возможных режимов действия с определенными функциями:
- Пусковой или Старт – запускает двигатель аппарата, оптимизирует нагрузку от электросети. Активируется нажатием специальной кнопки, через несколько минут переходит в рабочий режим. Может отсутствовать, если мощность компрессора минимальна и предусмотрен прямой пуск.
- Рабочий – наращивает давление до максимально допустимого, затем срабатывает реле переключения на холостой ход.
- Холостой ход – характеризуется вращением роторов, непрерывной работой двигателя. В это время газ проталкивается через все устройство, воздушные массы охлаждаются. Служит для предотвращения поломок, выжидания оптимальных показателей, подготовки компрессора к отключению.
- Ожидание – наступает после холостого хода, пока отметка давления не снизится до минимальной. Длительность зависит от скорости выхода воздуха. Следом может последовать продолжение работы по включению реле.
- Стоп – штатное отключение прибора.
- Экстренное отключение (Alarm stop) – срочная остановка мотора специальной кнопкой без промежуточных режимов типа холостого хода.
Это интересно: Компрессор C416M — технические характеристики
Комплектация винтовых компрессоров
Изобретение винтового компрессора относится к 1934 году. Со временем разработка претерпела определенное количество изменений, но основной принцип действия остался прежним.
Стандартная комплектация любого винтового компрессора (основные элементы):
| |
- Всасывающий (впускной) клапан: основное назначение – это всасывание воздуха из окружающей атмосферы через воздушный фильтр и подача в камеру винтового блока, переключение между режимом нагрузки и холостого хода. Клапан работает в двух положениях: открыт, либо закрыт. За открытие и закрытие всасывающего клапана отвечает контрольный блок (иногда называют пневмоблоком);
- Винтовой блок: состоит из двух роторов – ведущего и ведомого, которых и называют “винтами”;
- Двигатель: электрический или внутреннего сгорания (дизельный/бензиновый); запускает всю систему и приводит в движение винтовой блок;
- Привод (тип передачи): различают ременный или прямой; электродвигатель соединяется с винтовым блоком через ременную передачу: на вал ведущего ротора и двигателя устанавливаются шкивы, соединенные ремнем (или ремнями); либо через прямой привод (в этом случае двигатель может быть соединен различными вариантами прямого привода: через редуктор, через гибкую муфту или непосредственно, когда винтовой блок находится на одном валу с двигателем); устанавливается определенное передаточное число;
- Маслобак: емкость, в которой находится компрессорное масло, циркулирующее по всей масляной системе;
- Термостат: определяет температуру масла; осуществляет переключение контуров охлаждения (малый контур и большой, идущий через радиатор);
- Клапан минимального давления: поддерживает давление, необходимое для циркуляции масла и работы сепаратора;
- Трубопроводы и РВД (рукава высокого давления): необходимы для циркуляции масла, сжатого воздуха и воздушно-масляной смеси;
- Предохранительный клапан: срабатывает при превышении давления в системе:
- Вентилятор: основные функции заключаются в охлаждении и направлении воздушного потока;
- Масляный радиатор: охлаждает масло;
- Концевой охладитель / воздушный радиатор: доводит сжатый воздух до оптимальной температуры перед выдачей из компрессора;
- Контроллер (блок управления): различают несколько видов: на основе прессостата (аналогичный устанаваливается на поршневых компрессорах, выполняет фукнцию старт/стоп, механическая настройка нижнего и верхнего порога давления), электромеханический (кнопка “вкл/выкл”, манометр, в некоторых случаях индикация ошибок в виде лампочек, настройка давления также осуществляется механическим путем), микропроцессорное управление с ЖК дисплеем на разных языках (индикация рабочих параметров и ошибок, электронная настройка компрессора, сигнализация времени проведения ТО, синхронизация с другим компрессором, удаленное управление и визуализация, установка расписания работы компрессора и многое другое, в зависимости от модели и производителя);
- Встроенная система воздухоподготовки (опционально): подразумевает наличие встроенного ресивера, осушителя, магистрального фильтра, циклонного сепаратор (влагоотделителя);
Преимущества винтовых компрессоров
Основными преимуществами винтовых компрессоров являются компактные размеры, не слишком большой вес, надежность и долговечность.
- Могут долгое время работать в автономном режиме
- Оснащены системой автоматического отключения в случае аварии, перегрева или сбоя сети
- Быстро монтируются в собственных рамах без специального фундамента
- При работе создают минимум шума и вибраций благодаря изолирующим кожухам
- Оснащены цифровыми блоками управления, которые позволяют легко менять давление, программировать циклы и регулировать энергопотребление
- За счет использования винтовых блоков последних поколений и автоматического управления подачей воздуха существенно экономят электроэнергию (до 30 %)
- Не требуют частого обслуживания (для сравнения, поршневые устройства подлежат осмотру через каждые 500 часов работы, винтовые – через 4000-8000 часов)
Отличная работоспособность винтового оборудования объясняется отсутствием клапанов, простой системой смазки и охлаждения. Практика показывает, что за время эксплуатации одного винтового компрессора предприятие может поменять около 5 устройств поршневого типа.
Воздушный поток
При работе компрессора атмосферный воздух через фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3, в котором происходит сжатие воздуха вращающимися роторами (винтами).
Винтовой блок является «сердцем» компрессора. От качества его изготовления зависит надежность и долговечность всего компрессора.
Как правило, моторесурс винтового блока до капитального ремонта составляет 36 000 — 40 000 моточасов. Капитальный ремонт заключается в замене подшипников, уплотнений вала и выставлении зазоров внутри винтового блока.
В нашей практике встречались винтовые компрессоры, которые работали более 70 000 моточасов без капитального ремонта. Но это, скорее всего, исключение из правил.
Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке:
Воздух попадает в полость сжатия, которая образуется двумя винтами и корпусом винтового блока. При вращении винтового блока полость «двигается» и уменьшается в объеме. Таким образом происходит сжатие воздуха или другого газа.
Вращение роторов обеспечивается приводом, состоящим из электродвигателя 5 и приводной муфты 4 (в некоторых моделях компрессоров вместо муфты применяется ременная передача или шестеренчатый привод).
Наличие всасывающего клапана 2 отличает винтовые компрессоры от поршневых. Он позволяет компрессору при вращении роторов находиться в двух рабочих режимах – «нагрузка» (клапан открыт, сжатый воздух подается потребителю) и «холостой ход» (клапан закрыт, подача сжатого воздуха потребителю отсутствует).
Режим холостого хода играет значительную роль в повышении надежности винтовых компрессоров. Он позволяет сократить количество пусков электродвигателя. Частые пуски двигателя являются «стрессовыми» как для самого двигателя, так и для системы энергоснабжения предприятия.
Как правило, всасывающий клапан устанавливается непосредственно на горловине винтового блока:
Смесь сжатого воздуха и компрессорного масла попадает в масляный резервуар 9, в котором происходит первичное отделение сжатого воздуха от масла.
Роль масла очень важна для работы винтового компрессора. Оно отводит тепло, образующееся при сжатии воздуха в винтовом блоке. Кроме того, масло образует пленку вокруг вращающихся винтов, уплотняя «рабочие камеры». Также масло предотвращает соприкосновение винтов и их механический износ.
Остатки масла удаляются из сжатого воздуха в сепараторе 7. В зависимости от производительности компрессора, сепаратор может быть смонтирован отдельно от масляного резервуара 9, или находиться внутри него:
Далее сжатый воздух через клапан минимального давления 6 попадает в воздушный радиатор 14, в котором происходит его охлаждение потоком воздуха, создаваемым вращающимся вентилятором 15.
Производительность вентилятора рассчитывается таким образом, чтобы температура сжатого воздуха на выходе компрессора не превышала температуру окружающей среды более чем на 10 °С.
Фотография вентилятора и радиатора в верхней части компрессора.
Следует отметить, что в применяются винтовые компрессоры с воздушным или водяным охлаждением. Отдельно о плюсах и минусах типа охлаждения я расскажу в отдельной статье в разделе «Полезные советы».
На фотографии ниже изображена система воздушного охлаждения:
Клапан минимального давления 6 представляет собой так называемый невозвратный (или обратный) клапан, снабженный пружиной строго определенной жесткости. Он играет двойную роль:
- не позволяет сжатому воздуху из пневмосети предприятия проникнуть в обратно в компрессор, когда он остановлен;
- благодаря наличию пружины, давление в масляном резервуаре 9 при работе компрессора на «пустую» пневмосеть поддерживается на необходимом для нормальной циркуляции масла уровне – около 4,5 бар.
Потребителю сжатый воздух подается через запорный кран 18.
