07 июня 2025 2025-06-07 34 Время чтения 20 минут Прочитать позже
Отправим материал на почту
Согласен на обработку персональных данных. политика конфиденциальности
Для обслуживания пневматического оборудования или инструментов на производстве, в СТО или домашней мастерской необходимы специальные установки для сжатия воздуха. В этой статье мы рассмотрим, что такое винтовой компрессор: устройство, принцип действия и классификация. Читайте до конца, и вы узнаете, в чем заключаются основные преимущества и недостатки этого агрегата на фоне других моделей.
Принцип действия компрессоров винтовой группы
Рассмотрим, как работает винтовой компрессор: устройство и принцип действия. Главная задача установки состоит в сжатии воздуха. Процесс протекает плавно и непрерывно, поэтому подача рабочей среды в пневматическое оборудование происходит без пульсаций. Это одно из преимуществ винтовых компрессоров, например, перед поршневыми моделями.
Агрегаты имеют несколько модификаций, различающихся по назначению, конструкции и эксплуатационным характеристикам. Но в целом принцип работы носит схожий характер. По сути, воздух проходит стадию фильтрации, попадает в винтовой блок для сжатия, охлаждается и поступает в обслуживаемое оборудование или инструмент. Рассмотрим процесс в деталях.
Газ проходит через всасывающий воздушный клапан, в котором обычно имеются фильтры на месте забора и отвода рабочей среды через входной клапан. Он, за счет пневматического управления, регулирует объем поступающего газа, что позволяет контролировать энергопотребление и производительность устройства. Также деталь предотвращает обратное движение воздуха.
Далее происходит процесс сжатия рабочей среды в винтовом блоке. Здесь главным рабочим «органом» является спиралевидная пара роторов, отличающихся выпуклой и вогнутой формой. Небольшие зазоры между корпусом и винтами позволяют сжимать воздух и увеличивать его давление.
Эти явления сопровождаются повышением плотности газа, а значит, расстояние между молекулами сокращается, и они чаще ударяются друг о друга. Процесс провоцирует нагревание воздуха до +60℃, а в моделях мощностью 250 кВт до +95℃. Такое значение неприемлемо для пневматических устройств, поэтому воздушная масса проходит стадию охлаждения. По мере достижения требуемой температуры она подается на обслуживаемое оборудование и инструмент.
Чтобы отслеживать работу и вносить необходимые коррективы, компрессорные установки комплектуют автоматическими и электронными блоками управления. Также есть термостаты, реле давления, предохранительные клапаны, вентиляторы и прочие элементы. Они позволяют при правильной эксплуатации пользоваться агрегатами 10 лет и дольше без проведения ремонтных работ.
Винтовые масляные компрессоры
Устройство такого агрегата предусматривает использование масла в качестве хладагента.
Но это не единственная задача, которую оно выполняет.
Состав необходим для:
- снижения трения между деталями винтового блока и замедления их износа;
- герметизации пространства, удержания плотного воздуха внутри камеры с роторами, что способствует повышению КПД установки;
- снижению уровня шума работающего компрессора;
- дополнительной фильтрации воздушного потока.
Принцип работы винтового компрессора масляного типа в общих чертах выглядит так:
- Масло в работающем компрессоре присутствует в винтовом блоке и масляном баке.
- Сжатый газ, смешанный с хладагентом, попадает из первой камеры во вторую.
- За счет давления поток огибает гладкие стенки, на которых оседает более тяжелая смазка.
- Таким образом, происходит первичная фильтрация массы.
- За более тщательную очистку отвечает сепаратор.
Элемент тонкой очистки воздуха имеет многослойную структуру и обычно имеет цилиндрическую форму. Он может быть погружным или накручивающимся, расположенным внутри масляного бака или снаружи соответственно. Если оборудование круглосуточно находится в рабочем режиме, то сепаратор нужно менять примерно каждые 5-6 месяцев. При менее интенсивной эксплуатации периодичность может доходить до раза в год.
Масло, поступающее с воздушным потоком, стекает на дно бака. Оттуда оно поступает в масляный фильтр и охладитель. А после очистки – обратно в винтовой блок.
Безмасляные винтовые компрессоры
Эта категория агрегатов подразделяется на два типа. Компрессоры сухого сжатия обрабатывают воздух в двух роторных камерах, расположенных на общей раме, что предотвращает его перегрев. В других моделях в роли хладагента выступает вода.
Принцип действия установок, работающих по принципу сухого сжатия:
- внутри первой роторной камеры нагнетается давление до 3,45-3,5 атм;
- поток проходит через охладительную установку;
- внутри второй камеры создается давление до заданного рабочего значения (например, до 9 атм).
Водозаполненные модели способны в один прием достичь давления 13 атм. При этом температура газа повысится всего на 6-12℃ по сравнению с исходным значением. Такая эффективность обеспечивается использованием воды, так как она обладает большей теплоемкостью и теплопроводностью, чем масло.
При сравнении этих подвидов следует выделить следующее:
- производительность у водозаполненных версий выше за счет единовременной обработки рабочей среды;
- стоимость установок, действующих по принципу сухого сжатия, выше, так как устройство дополнено вторым роторным блоком и охлаждающей установкой;
- тепловая нагрузка на детали у агрегатов водяного сжатия ниже, а значит они дольше служат.
Экологичность оборудования можно рассматривать с двух точек зрения. С одной стороны, водозаполненные модели экологичнее благодаря использованию недорогой чистой воды. С другой – приборы сухого сжатия выдают на выходе более чистый воздух, так как они работают без воды и масла. То есть примеси в отфильтрованном воздухе отсутствуют.
Разновидности и преимущества винтовых компрессоров
Классификация винтового компрессорного оборудования основана на четырех признаках, помимо принципа сжатия воздуха. Это рабочая среда, тип привода, вид потребляемой энергии и рабочее давление. Рассмотрим в общих чертах особенности каждой разновидности оборудования.
По виду рабочей среды:
- воздушные – работают с атмосферным воздухом;
- газовые – сжимают газы и различные смеси газов;
- многофункциональные – могут одновременно обрабатывать несколько сред;
- многоцелевые – способны сжимать воздух и газы, но по очереди.
По типу привода:
- Ременные – на валу мотора установлены ведущий и ведомый шкивы, соединенные гибким ремнем. Они имеют разные габариты, из-за чего установка работает на относительно низких оборотах. Это объясняет небольшую нагрузку на винтовой блок, а значит, он дольше исправно работает.
- Прямые – крутящий момент роторам передается через эластичную муфту. Такое исполнение позволяет улучшить производительность сравнительно тихого и компактного оборудования за счет повышения мощности. КПД у таких моделей близок к 100%, так как, помимо прочего, здесь меньше комплектующих, между которыми возникает трение.
- Редукторные – промежуточным звеном между винтовой парой и двигателем является зубчатый редуктор. Здесь допустим контроль скорости вращения винтов с сохранением оборотов мотора, и нет перепада давления из-за плавного изменения скорости.
По виду потребляемой энергии:
- электрические – обычно стационарные установки работают от сети (чаще при 380 В, но возможно питание и при 220 В);
- автономные – здесь подключен дизельный или бензиновый двигатель внутреннего сгорания, поэтому оборудование можно перемещать.
По значению давления:
- низкого – предельное значение составляет 3,5 бар, что актуально, например, для пищевой и химической отрасли, воздухоочистительных систем;
- среднего – до 15 бар (обслуживание пневматического инструмента промышленного назначения);
- высокого – до 35 бар и выше (заправка баллонов, работа с вентиляцией и фильтрационными станциями, производство мебели, добыча нефти).
Компрессоры бывают, помимо винтовых, поршневыми, шестеренчатыми, спиральными, мембранными и так далее.
Среди основных преимуществ винтовых компрессоров выделяются:
- высокий КПД – минимум потерь энергии на запуск устройства и на компенсацию трения между подвижными деталями;
- экономичный расход ресурсов – это касается масла (всего 2-3 мг/м³ воздуха у моделей с масляным сжатием), электричества и топлива;
- стабильное давление – плавная работа винтового блока обеспечивает постоянный уровень или постепенное снижение/повышение давления;
- удобство управления – цифровой интерфейс на панели управления, оснащение автоматикой, простота введения настроек, возможность их внесения удаленно;
- компактность – это обосновано применением частотного преобразователя, отсутствием ресивера и другими конструктивными особенностями винтовых компрессоров;
- тихая работа и низкая вибрация – внутри корпуса установлен шумовой барьер, в механизмах отсутствуют ударные нагрузки, у инверторных моделей предусмотрена опция регулировки оборотов;
- надежность – минимальное трение между деталями обеспечивает снижение их износа, а значит, длительный срок службы.
На заметку!
Опция холостого хода предусмотрена не на всех компрессорах (например, у поршневых). Этот режим у винтовых моделей позволяет сократить число пусков/выключений электромотора и поддерживать стабильное давление в системе с несколькими потребителями сжатого воздуха.
Стоит упомянуть и о недостатках:
- высокая закупочная цена – это обосновано точностью расчетов и применением передовых технологий производства;
- чувствительность к климатическим условиям эксплуатации – в жару снижается эффективность установки и есть риск ее перегрева, в мороз могут возникнуть проблемы со смазкой, а влажность провоцирует коррозионные процессы;
- высокая стоимость ремонта – причина в сложности конструкции, что затрудняет выявление и устранение неисправностей.
На заметку!
Если требуется максимально чистый сжатый воздух, то важно следить за тем, чтобы масло или смазка не попадали в систему подачи рабочей среды на пневматическое оборудование.
Еще один недостаток связан с энергопотреблением. С одной стороны, компрессоры винтового типа экономично расходуют ресурс. С другой – модели без привода с регулировкой оборотов при низкой нагрузке начинают потреблять больше энергии. А это приводит к снижению КПД оборудования.
Видео описание
С принципом действия и устройство винтового компрессора ознакомьтесь в этом видео:
Коротко о главном
Винтовые компрессоры – это установки, предназначенные для сжатия воздуха и его подачи на пневматическое оборудование и инструменты.
Работа устройства заключается в фильтрации, сжатии и охлаждении газообразной среды до необходимых параметров.
Классификация оборудования проводится по составу рабочей среды, типу привода, виду источника питания и предельному значению давления. Также различают установки по принципу действия: масляные и безмасляные (сухого сжатия и водозаполненные модели).
По сравнению с другими видами компрессоров, винтовые расходуют меньше энергии, имеют более высокий КПД и дольше служат. Однако закупка, ремонт и обслуживание устройства обходятся дороже из-за сложной конструкции.