Bitavtoptz.ru

Бит Авто
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Все, что нужно знать о компрессорах холодильной техники

Все, что нужно знать о компрессорах холодильной техники

Компрессор является одним из основных узлов любой холодильной установки. Именно от него зависит климат, устанавливаемый в помещении, и именно исправный компрессор способен продлить срок самого оборудования. Поэтому об этом важнейшем элементе стоит подробнее знать даже тем, кто плохо разбирается в климатической технике.

Как работает компрессор?

Этот агрегат предназначен для всасывания пара, образуемого хладагентом. Этот пар имеет низкое давление и температуру, и компрессор сжимает его, повышая температуру в пределах 70-90 градусов, а давление в пределах 15-25 атмосфер. Затем парообразный хладагент отправляется к конденсатору.

Оценить компрессор и его работу можно, используя всего две характеристики:

  • степень сжатия (компрессии) – отношение максимального показателя выходного давления паров к максимальному показателю входного давления,
  • объем хладагента, который компрессор может нагнетать.


Компрессоры бывают разных типов – поршневыми (имеют возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах) или ротационными, спиральными и винтовыми (имеют вращательное движение рабочих частей).

Как работает поршневой компрессор?

Это самая популярная разновидность такого агрегата, и его работа осуществляется в такой последовательности действий:

  • Поршень движется вверх по цилиндру компрессора, сжимая хладагент.
  • Электродвигатель перемещает поршень через шатун и коленчатый вал.
  • Под действием давления, которое имеет пар, выпускные и всасывающие клапаны компрессора открываются и закрываются, хладагент всасывается в компрессор.
  • Поршень опускается вниз, создавая разрежение в камере компрессора. Открывается впускной клапан, а парообразный охлажденный хладагент, имеющий низкое давление, попадает в рабочую полость агрегата.
  • Поршень поднимается вверх, сжимая пар, который выходит из компрессора. При этом происходит открытие выпускного клапана. Пар приобретает высокое давление.

При общем принципе работы поршневые компрессоры могут подразделяться на несколько разновидностей. Они отличаются друг от друга по конструкции, назначению и типу двигателя. В этом плане встречаются:

  • Герметичные компрессоры . Предназначены для холодильных машин малой мощности (в пределах 1,5-35 кВт). Их электродвигатель располагается внутри герметичного корпуса агрегата, а охлаждение двигателя производится хладагентом, всасываемым в компрессор.
  • Полугерметичные компрессоры . Предназначены для холодильных установок средней мощности (в пределах 30-300 кВт). Электродвигатель и сам компрессор здесь напрямую соединяются и размещаются в едином разборном контейнере. Главное преимущество таких агрегатов заключается в том, что при возникновении неполадок двигатель можно вынуть, а затем отремонтировать поршень, клапаны или другие части компрессора. Охлаждение двигателя здесь также происходит при помощи хладагента, который всасывается в компрессор.
  • Открытые компрессоры. Оснащены внешним электродвигателем, который выводится за пределы корпуса и напрямую или через трансмиссию соединяется с компрессором.

Что такое инвертор?

Во многих компрессорах есть это устройство, которое предназначено для изменения скорости вращения агрегата. Оно позволяет плавно регулировать его мощность, а в полугерметичных компрессорах для этих целей может служить функция перепуска пара с выхода на вход или функция закрывания части всасывающих клапанов.

Есть ли у поршневого компрессора недостатки?

К сожалению, да. И один из них – излишняя шумность: шум производит пульсация давления паров хладагента на выходе из агрегата. Кроме того, такие компрессоры быстрее выходят из строя, поскольку при их запуске возникают большие нагрузки, преодоление которых требует большого запаса мощности.

Как работает ротационный компрессор?

Принцип работы этого агрегата достаточно прост и основывается на всасывании газа и его сжатии при вращении пластин. При этом ротационные компрессоры считаются более предпочтительными, нежели поршневые, поскольку они имеют низкие пульсации давления и малые токи при запуске.

Так же, как и поршневые агрегаты, ротационные компрессоры имеют разные модификации:

  • Агрегаты со стационарными пластинами . В них хладагент сжимается с помощью эксцентрика, который устанавливается на ротор двигателя. Ротор вращается, заставляя эксцентрик катиться по внутренней поверхности цилиндра агрегата, в результате чего пар, находящийся перед ним, сжимается и выталкивается через выпускной клапан. Пластины при этом разделяют области низкого и высокого давления паров внутри цилиндра. Затем пар заполняет все свободное пространство и начинает сжиматься внутри компрессора. Тем временем агрегат всасывает новую порцию хладагента. Когда сжатие будет завершено, пар окончательно заполнит всю внутреннюю полость цилиндра компрессора.
  • Агрегаты с вращающимися пластинами . Хладагент в таких компрессорах сжимается с помощью этих пластин, которые закрепляются на вращающемся роторе. Его ось при этом смещена относительно оси цилиндра самого компрессора. Края пластин плотно прилегают к цилиндру, разделяя области высокого и низкого давления. В начале работы кондиционера пар заполняет все пространство компрессора, начиная постепенно сжиматься. В это же время происходит всасывание порции хладагента, и когда оно завершается, заканчивается и сжатие хладагента. Затем начинается новый цикл этой работы.

Как работают спиральные компрессоры?

Этот вид агрегатов используется для оснащения холодильных машин, имеющих малую или среднюю мощность. Состоит компрессор из двух спиралей из стали, которые вставлены друг в друга и расширяются по направлению от центра к краю цилиндра. Внутренняя спираль при этом закреплена неподвижно, а внешняя свободно вращается вокруг нее. Обе спирали оснащены особым профилем (эвольвента), который позволяет им перекатываться, не проскальзывая.

Подвижная спираль закреплена на эксцентрике так, чтобы при ее перекатывании по внутренней поверхности неподвижной спирали, точка их касания постепенно перемещалась от края к центру. При этом пары хладагента, которые находятся перед линией касания, сжимаются, выталкиваясь в центральное отверстие, имеющееся в крышке компрессора. Точки касания можно найти на каждом витке неподвижной спирали, что позволяет сжимать пары хладагента более плавно и более малыми порциями, чем в других видах компрессоров. Это также позволяет снизить нагрузку на электродвигатель агрегата, что особенно актуально в момент его запуска.

Читайте так же:
Как сделать резиновую крошку

В конце концов, пары хладагента через входное отверстие, которое имеет цилиндрическая часть корпуса компрессора, поступают в агрегат, охлаждая двигатель, сжимаются между спиралями и посредством выпускного отверстия, расположенного в верхней части корпуса, выходят наружу.

Имеют ли спиральные компрессоры недостатки?

Их не очень много, но они есть. Среди них можно отметить сложность производства таких агрегатов, а также необходимость всегда следить за точным прилеганием спиралей и их герметичностью на торцах.

Как работают винтовые компрессоры?

Такие агрегаты служат для оснащения холодильных установок, имеющих большую мощность (в пределах 150-3500 кВт). При этом винтовые компрессоры бывают двух типов:

1. Агрегаты с одинарным винтом . Оснащены одной или двумя шестернями-сателлитами, которые подсоединяются к ротору по бокам. Пары хладагента в таких компрессорах сжимаются при помощи роторов, вращающихся в противоположных направлениях. Это вращение обеспечивает ротор в виде винта, расположенный по центру. Затем пары хладагента через входное отверстие агрегата поступают к двигателю и охлаждают его, после чего попадают во внешний сектор шестеренок роторов, которые вращаются. Там пары сжимаются и посредством скользящего клапана выходят через выпускное отверстие. Винты в компрессорах таких типов всегда должны быть герметичными, для чего используется специальное смазывающееся масло, впоследствии отделяемое от хладагента в сепараторе агрегата.
2. Агрегаты с двойным винтом. Такие компрессоры используют два ротора – основной и приводной.

В целом, винтовые компрессоры не оснащаются впускными и выпускными клапанами. Хладагент постоянно всасывается с одной стороны агрегата, а его выпуск производится с другой стороны. Такой способ работы с парами хладагента существенно снижает шум от кондиционера, и в итоге винтовые компрессоры считаются более тихими, нежели поршневые. При этом такие агрегаты дают возможность плавно регулировать мощности холодильных машин, изменяя частоту оборотов двигателя.

Как работает компрессор

Компрессор — аппарат для сжатия воздуха или газа. Компрессоры используются в производстве, там, где непосредственно необходим сжатый воздух (пневматический инструмент, краскопульты и т.д). Кроме того, без компрессора не обходятся и бытовые приборы — холодильные установки, где эксплуатируется принцип охлаждения хладагента при его расширении.

Основные характеристики компрессора — степень компрессии (сжатия) и объем воздуха или газа, который он может нагнетать. Степень сжатия — это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.

Наиболее распространены компрессоры двух типов (по принципу действия):

  • Поршневые — с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах
  • Ротационные, винтовые и спиральные — с вращательным движением рабочих частей.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры используются чаще всего. Принцип их работы показана на схеме.

  • При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) рабочий газ сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
  • Под действием давления газа открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора.
  • На схеме 1 показана фаза всасывания газа в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Газ попадает в рабочее пространство компрессора.
  • На схеме 2 показана фаза сжатия газа и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и газ под высоким давлением выходит из компрессора.

Основные недостатки поршневых компрессоров:

  • Пульсации давления газа на выходе, приводящие к высокому уровню шума.
  • Большие нагрузки при пуске, требующие большого запаса мощности и приводящие к износу компрессора.

Ротационные компрессоры вращения

Принцип работы ротационных компрессоров вращения основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин. Их преимущество перед поршневыми компрессорами состоит в низких пульсациях давления и уменьшении тока при запуске.

Существует две модификации ротационных компрессоров:

  • Со стационарными пластинами
  • С вращающимися пластинами

Компрессор со стационарными пластинами

В компрессоре со стационарными пластинами рабочий газ сжимается при помощи эксцентрика, установленного на ротор двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и находящийся перед ним воздух сжимается, а затем выталкивается через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют области высокого и низкого давления внутри цилиндра компрессора.

  • Газ заполняет имеющееся пространство
  • Начинается сжатие газа внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
  • Сжатие и всасывание продолжается
  • Сжатие завершено, пар окончательно заполнил пространство внутри цилиндра компрессора.

Компрессор с вращающимися пластинами

В компрессоре с вращающимися пластинами газ сжимается при помощи пластин, закрепленных на вращающемся роторе. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя области высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

  • Пар заполняет имеющееся пространство
  • Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
  • Сжатие и всасывание завершается.
  • Начинается новый цикл всасывания и сжатия.

Спиральные компрессоры SCROLL

Такой компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставлены одна в другую и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль неподвижно закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.

Спирали имеют особый профиль (эвольвента), позволяющий перекатываться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена на эксцентрике и перекатывается по внутренней поверхности другой спирали. При этом точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Газ, находящийся перед линией касания, сжимаются, и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки касания расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими порциями, чем в других типах компрессоров. В результате нагрузка на электродвигатель компрессора снижается, особенно в момент пуска компрессора.

Читайте так же:
Как работает бензиновый двигатель

Через входное отверстие в цилиндрической части корпуса, поступающий воздух охлаждает двигатель, затем сжимается между спиралей и выходит через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

Недостатки спиральных компрессоров:

  • Сложность изготовления.
  • Необходимо очень точное прилегание спиралей и герметичность по их торцам

Винтовые компрессоры

Существуют две модификации этого типа:

Винтовой компрессор с одинарным винтом

Модели с одинарным винтом имеют одну или две шестерни-сателлита, подсоединенные к ротору с боков.

Сжатие газа происходит с помощью вращающихся в разные стороны роторов. Их вращение обеспечивает центральный ротор в виде винта.

Воздух поступает через входное отверстие компрессора, охлаждает двигатель, затем попадает во внешний сектор вращающихся шестеренок роторов, сжимается и выходит через скользящий клапан в выпускное отверстие.

Винты компрессора должны прилегать герметично, поэтому используется смазывающее масло. Впоследствии масло отделяется от газа в специальном сепараторе компрессора.

Винтовой компрессор с двойным винтом

Модели с двойным винтом отличаются использованием двух роторов — основного и приводного.

Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Всасывание хладагента постоянно происходит с одной стороны компрессора, а его выпускание — с другой стороны. При таком способе сжатия паров уровень шума гораздо ниже, чем у поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры позволяют плавно регулировать мощность холодильной машины с помощью изменения частоты оборотов двигателя.

Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры

Компрессор – прибор, который сжимает и подает воздух или любой нужный газ в сети воздухопроводов, газопроводов, моторы и другие конструкции. В нем сжатие происходит за счет охлаждения поступаемого воздуха – это наиболее экономичный и эффективный вариант, базирующийся на изотермических процессах.
На рынке можно найти приборы с разным количеством ступеней в комплектации. Как они влияют на работу компрессора, и сколько вообще их может быть? В этом нужно хорошенько разобраться. Тем более что компрессоры так часто используются в технике и сетях снабжения.

Сколько бывает ступеней?

В компрессорах, по идее, может быть неограниченное число ступеней сжатия. Но только при отсутствии трения и идеальным параметрам работы, воздуха и остальных аспектов. На практике этого добиться невозможно.
Сегодня рынок подобного оборудования предлагает клиентам три вида компрессоров, различающихся количеством ступеней:

самый простые одноступенчатые;

многоступенчатые.
У каждого варианта имеются свои положительные стороны и недостатки. Поэтому сферы распространения всех трех видов редко перекрывают друг друга: для одной цели одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли подойдут одинаково хорошо.
О каждом виде компрессоров стоит поговорить отдельно.

Одноступенчатые агрегаты – простота в работе и обслуживании

Одноступенчатый компрессор – прародитель остальных двух вариантов. Принцип его работы, если агрегат поршневой, весьма прост: для сжатия газов и воздуха используются возвратно-поступательные движения поршня, который работает на энергии от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.
Как видно из названия, у такого агрегата всего одна ступень сжатия, однако его применение имеет достаточно широкие границы благодаря многим положительным качествам:

для него достаточно двигателя небольшой мощности;

занимает мало места, поэтому незаменим в небольших маломощных агрегатах;

прост в управлении;

ремонт и монтаж проходят относительно просто.
Одноступенчатые компрессоры наиболее распространены – их приобретают как крупные компании, так и частные лица. Но и у этих приборов есть свои недостатки, о которых нужно знать перед приобретением или монтажом:

нельзя использовать компрессор с одной ступенью сжатия для устройства сложных сетей или работы больших и мощных агрегатов;

мощность сжатия может достигать всего лишь 12-ти атмосфер;

больше одного или двух часов в день эксплуатировать прибор нежелательно;

при неправильной эксплуатации возможно самовозгорание.

Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности

Агрегаты с двумя ступенями сжатия имеют уже гораздо больший диапазон применения, нежели первый вариант. На сегодняшний день они считаются лучшими, если учитывать мощность приборов, с которыми возможна их совместная работа, и экономичность процесса.
Двухступенчатый компрессор имеет два поршня, что логично, а сжатие происходит по двум ступеням:

  • воздух или газ, как и в одноступенчатом агрегате, проходит первую ступень;
  • после продукт не выходит, а охлаждается на межступенчатом интервале, расширяя диапазон сжатия еще в несколько раз;
  • и уже на второй ступени происходит окончательное сжатие воздуха до максимальной отметки.

Плюсы использования такого компрессора очевидны:

  • нагрузка на части агрегата распределяется равномерно;
  • КПД увеличивается за счет экономии мощности, потраченной на сжатие;
  • срок службы дольше, чем у одноступенчатых приборов.

Правда, двухступенчатые компрессоры больше по размерам, что обусловлено наличием двух поршней вместо одного. Это, вероятно, единственный их недостаток по сравнению с одноступенчатыми агрегатами.

Многоступенчатые агрегаты: нюансы

Многоступенчатые поршневые компрессоры, как известно, могут иметь различное количество поршней. При этом между каждым уровнем сжатия воздух или газ охлаждаются, увеличивая возможность повышения давления. К тому же у таких приборов имеется тепловая рубашка, в которую отводится лишнее тепло.
Многоступенчатый компрессор, по сравнению с двумя предыдущими вариантами, гарантирует еще большую плавность перехода нагрузок на рабочие части агрегата и принимающие трубы. Также у таких приборов имеются и другие плюсы:

Читайте так же:
Как работает задний мост

они производят газ и воздух большого давления, которое требуется для больших предприятий;

температура на выходе из компрессора относительно низкая, что увеличивает срок службы сопутствующего оборудования;

задействуется небольшая мощность на сжатие самых разных объемов воздуха и газов;

угрозы самовозгорания минимальны.
Из минусов, как и в предыдущем варианте, стоит отметить громоздкость. К тому же такой прибор сложно ремонтировать и содержать.

Какой лучше?

Однозначной рекомендации по выбору компрессора не существует. Главное, на что стоит обращать внимание при покупке – для каких целей приобретается прибор. Совсем нецелесообразно выбирать многоступенчатые варианты, когда можно обойтись всего одной ступенью сжатия. К тому же, уход за прибором – тоже немаловажный аспект для выбора: если одноступенчатые компрессоры ремонтировать и содержать довольно легко, то многоступенчатый лучше доверить профессионалу.
Оборудование должно подходить целям использования, иначе в покупке можно быстро разочароваться. Правда, двухступенчатый вариант компрессора можно с натяжкой назвать универсальным – он подходит и для небольших сетей снабжения, и для достаточно серьезных агрегатов и приборов.
Чтобы компрессор идеально подошел под определенные цели, возможно, придется произвести простейшие или даже сложные расчеты. Без них не всегда возможно точно сказать, как мощность компрессора отразится на других частях сети и правильно ли произойдет сжатие.

Принцип работы безмасляного компрессора b rjvghtccjhyjuj j,jheljdfybz

Различные модификации компрессорных установок находят широкое применение практически во всех сферах хозяйства. Это оборудование отличается экономичностью, при определенных условиях способно некоторое время функционировать без подключения к электросети. Из-за особенностей конструкции все компрессоры делятся на масляные (поршневые) и безмасляные.

В поршневых моделях сжимаемый воздух и движущиеся части охлаждаются за счет прямого поступления масла в систему. Из-за этого сжатый воздух содержит примеси микрокапель смазывающей жидкости. Безмасляные компрессоры лишены этого недостатка, но имеют более сложную конструкцию.

Особенности устройства безмасляных компрессоров

Конструкция безмасляных установок во многом схода с поршневыми моделями. Она включает в себя:

  1. Коленчатый вал.
  2. Поршневую группу.
  3. Силовой агрегат.

Главная особенность состоит в конструкции компрессора и принципах функционирования системы очистки. В таких установках предусмотрены отдельные каналы для подачи смазки и прохождения воздушных потоков.

При этом масло также применяется, но подается напрямую в систему очистки, а не заливается в картер. Поэтому термин «безмасляный» в данном случае не совсем верен и не отражает в полной мере особенности работы компрессора.

Принципы функционирования

Благодаря отделению масла от потоков воздуха безмасляный компрессор генерирует на 100% чистый поток сжатого воздуха без малейших примесей смазывающей жидкости. Так как для смазки роторов в таком оборудовании не используется масло, к их производству предъявляются повышенные требования. Для их оптимальной работы должен присутствовать минимальный воздушный зазор, поэтому их изготавливают с применением крайне малых допусков.

Корпус такого ротора охлаждает вода либо масло, циркулирующие в отдельных каналах. Такое охлаждение менее эффективно, так как снижает температуру только корпуса агрегата, сам воздух не охлаждается.

В результате достигнуть такой же степени компрессии как в масляном компрессоре не выйдет. Для увеличения степени сжатия без перегрева продеться использовать сдвоенный либо строенный винтовой блок.

Последовательность работы безмасляного компрессора

Принципиально работу безмасляного агрегата можно разделить на несколько важных этапов. Если вас заинтересовала данная тема, то подробнее узнать о компрессорном оборудование https://kombas.ru/. В их число входит:

  • Поступление наружного воздуха. Он всасывается через специальный клапан и обязательно проходит через входной фильтр. Это позволяет отсеять пыль и грязь, защитить внутренние механизмы установки. Компрессор работает только при открытии входного клапана. Если клапан закрыт – соединение с внешней средой отсутствует, и установка находится в ненагруженном режиме.
  • Ступень низкого давления. В ней давление воздуха повышается до 2,5 бар. В процессе сжатия температура атмосферного газа растет, на выходе из этой ступени может достигать 180 С. Такие высокие температуры обусловлены особенностями работы системы охлаждения, которая не способна охладить проходящий через установку воздух.
  • Интеркулер. В этом устройстве происходит охлаждение сжатого воздуха до приемлемой температуры (20-30 С). Совместно с ним используют и влагоотделитель, так как при охлаждении сжатого воздуха образуется избыток влаги.
  • Ступень высокого давления. В этой части агрегата воздушный поток подвергается дальнейшему сжатию до давления в 7-13 бар. Итоговое давление зависит от технических характеристик компрессора и выбранного режима работы.
  • Охладитель. После нового сжатия воздух снова разогревается до температур около 140-170 С и требует охлаждения. Перед поступлением в охлаждающую установку поток воздуха проходит через запирающий клапан. Это устройство гарантирует, что воздух не поступит обратно в компрессор после его остановки.

Особенности работы компрессора

Безмасляная воздушная система достаточно проста, но для правильной работы агрегата необходимо соблюдение нескольких условий. Обе ступени повышения давления должны находиться в филигранном балансе. Весь поступающий от камеры низкого давления газ должен всасываться в камеру высокого давления. Если баланс не будет соблюден – в интеркулере начнет нарастать давление, что снизит его эффективность и может привести к поломке.

Еще одна причина, по которой устройство может сломаться – выход за расчетные пределы давления. Если оно будет слишком большим на выходе из первой ступени, это приведет к быстрому износу и поломке всего компрессора.

Читайте так же:
Как сделать вездеход своими руками

Функционирование коробки передач

Для нормальной работы безмасляный компрессор нуждается в коробке передач. Она необходима для работы с приводом двух компрессоров и электромотора. Это устройство имеет высокую цену, достаточно сильно шумит, требует смазки и склонно к перегреву. Коробка передач – наиболее уязвимая часть безмасляного компрессора. Присутствие этой детали во многом обуславливает более высокую цену и низкую эффективность этих агрегатов.

Для смазки шестеренок и подшипников находящихся в коробке передач необходимо масло. Также оно потребуется для охлаждения ступеней компрессии и некоторых других элементов устройства. Поступает масло в коробку передач не напрямую, перед этим оно проходит через специальный фильтр, удаляющий загрязнения, что обеспечивает защиту движущихся частей внутри агрегата.

Охлаждение безмасляного компрессора

Для охлаждения устройства используется воздушное либо водяное охлаждение. При воздушном – холодный наружный воздух охлаждает сжатый воздух и масло. Оно в свою очередь забирает тепло от внутренних механизмов компрессора.

В устройствах с водяным охлаждением с той же целью используются водные теплообменники. Вода забирает излишки тепла у сжатого воздуха и масла, а масло также охлаждает движущиеся части компрессора. Устройства с водяным охлаждением обычно более сложны, так как в них применяются два отдельных контура для воды и масла.

©Пенза-Взгляд, 2015–2016. Портал актуальных новостей «Пенза-Взгляд».

Новости Пензы. События, факты, мнения.

Использование материалов разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на фото-видео, графический и изобразительный контент принадлежат их авторам. Допустимо цитирование не более 30% от исходного текста. Полностью дублировать материалы запрещено (в том числе с использованием RSS). При цитировании материалов гиперссылка на penzavzglyad.ru обязательна.

Редакция не несет ответственности за содержание блогов и комментариев, а также не предоставляет справочной информации. Позиция «Пенза-Взгляд» не всегда совпадает с мнением авторов статей, опубликованных на интернет-портале.

Спиральный компрессор

Данный материал посвящён воздушным спиральным компрессором.

Краткое содержание статьи и какие вопросы мы сегодня рассмотрим:

  • краткая история спиральных компрессоров от возникновения идеи до производства первых коммерческих моделей;
  • конструкции принцип действия спиральных компрессоров (сделаем акцент на работе спирального блока);
  • области применения (озвучим основные);
  • преимущества и недостатки спиральных компрессоров;
  • в конце мы подведём итог.

spiralniy-kompressor.jpg

Спиральный компрессор — это машина объемного сжатия, то есть повышение давления газа происходит за счет уменьшения объема рабочих полостей. Основные технические принципы и идеи, на базе которых можно было приступить к производству спиральных компрессоров проскальзывали уже в конце 19 века, но непосредственно до производства первой коммерческой модели дело дошло только в 1983 году. Японская компания Hitachi выпустила первый спиральный компрессор, который был использован в воздушном кондиционере. То есть сжимал компрессор не воздух, а хладагент.

Речи о масштабном производстве тогда не стояло, так как, несмотря на несложную с первого взгляда конструкцию спирального компрессора, для их массового изготовления требуется высокий уровень технологической подготовки производства. Поэтому между появлением идеи и ее реализацией прошло около века, так как лишь в начале 2000-х годов появилось оборудование, которое позволило с необходимой точностью обрабатывать детали для создания рабочих элементов в промышленных масштабах.

Сегодня же, ситуация выглядит совсем иначе, и эти аппараты производятся по несколько миллионов штук в год. Чаще всего речь идет о холодильных спиральных компрессорах, которые используются в кондиционерах, холодильниках и так далее. Но дальше говорить будем только о воздушных компрессорах. И хотя сжатие и хладагента и воздуха осуществляется по одному принципу, конструкции воздушного и холодильного компрессоров значительно отличаются. Поэтому давайте посмотрим из каких же узлов и элементов у нас состоит воздушный спиральный компрессор и как он вообще работает.

В качестве примера мы выбрали установку, которая нам отлично подходит с точки зрения наглядности. Итак, что мы тут видим: электродвигатель, крутящий момент от которого, с помощью ременного привода, мы передаем на спиральный блок, где и происходит сжатие воздуха. Здесь расположены воздушные фильтры, которые устанавливаются на режим всасывания, концевой охладитель, панель управления, обратный клапан и, в нашем случае, есть ресивер, хотя некоторые спиральные компрессоры поставляются без него.

spiralniy-kompressor-ustroystvo.jpg

Основным элементом, конечно же, является спиральный блок не только потому что здесь происходит сжатие воздуха, но и потому что он составляет около 60 процентов стоимости всего компрессора. Состоит он из двух спиралей: подвижной и неподвижной, уплотнения, корпуса, коленчатого вала, пальцев кривошипа, вентилятора охлаждения, приводного шкива и защитного кожуха. В собранном виде мы уже можем рассмотреть те самые полости, в которых воздух сжимается, когда подвижная спираль осуществляет орбитальное движение.

Принцип действия спирального блока мы разберём на основе холодильного спирального компрессора, так как сжатие хладагента происходит таким же образом, как и сжатие воздуха. Итак, после того как воздух прошел через воздушный фильтр, он попадает спиральный блок, где у нас имеется сразу две свободные полости. После небольшого пути подвижной спирали эти полости закрываются и начинают уменьшать, перемещаясь от периферии к центру, где у нас находится нагнетательное окно. В это время в блок попадает новая порция воздуха, таким образом мы имеем сразу несколько полостей с различными давлениями: атмосферное, промежуточное и давление нагнетания. И это даёт нам очень важное преимущество. Дело в том что у нас нет ярко выраженных границ между областью с высоким давлением и низким. Как, например, в случае с поршневым компрессором, где с одной стороны поршня давление нагнетания, а с другой — атмосферное, что может стать причиной значительных перетечек воздуха из области высокого давления в область с низким.

Читайте так же:
Как сделать роторную косилку своими руками

spiral-kompressor-princyp-raboty.jpg

Благодаря отсутствию такой большой разницы давлений между полостями, в спиральных компрессорах удаётся значительно снизить нежелательные радиальные и тангенциальные перетечки. Радиальные — это между спиралями, а тангенциальные — между спиралями и корпусом. Чем меньше перетечек, тем выше КПД блока, соответственно ниже затраты на
электроэнергию.

Продолжая тему перетечек напомним, что в обычных компрессорах эта проблема решается при помощи масла, например, как в масслозаполненных винтовых или поршневых установках. Масло уплотняет зазоры и уменьшает перетекание воздуха по полостям сжатия. Но в нашем спиральном компрессоре сжатие сухое. С одной стороны — это очень хорошо, т.к. мы получаем безмасляный воздух хорошего качества, за что спиральные компрессоры и ценят. С другой стороны, без использования охлаждающей жидкости, то есть масла, мы не можем эффективно отводить тепло, которое выделяется при сжатии воздуха. Поэтому температура воздуха на выходе спирального блока может достигать 200 градусов. В качестве основного инструмента по отводу тепла у нас вступают разве что охлаждающие рёбра на крышке спирального блока и на этом всё, и в этом проблема.

Если вы просматривали характеристики спиральных компрессоров, то наверное заметили, что максимальное давление обычно ограничивается 10 барами. Именно этим и объясняются ограничение в давлении, так как без использования охлаждающей жидкости производить сжатый воздух до более высоких давлений в одной ступени нецелесообразно. Кроме этого, при давлении свыше 10 бар у нас значительно увеличится нагрузка мы подшипники, которые и так работают в тяжелых условиях, особенно подшипник на эксцентрике.

После спирального блока воздух через нагнетательное окно подает на концевой охладитель, после него — либо в ресивер, либо сразу потребителю. В целом, спиральный компрессор очень похож на привычный нам всем поршневой, только вместо поршневой головы у нас стоит спиральный блок.

Переходим к областям применения. Чаще всего спиральные компрессоры используются там, где необходим строго безмасляный сжатый воздух: медицина, стоматология, интенсивная терапия, анестезия, хирургия и так далее, достаточно серьезные области, где речь идет о здоровье, а иногда и жизни человека. Пищевое производство — область, где используются различное пневмооборудование, которое осуществляет такие действия как: фасовка продуктов, сортировка, смешивание, просеивание и упаковка. Разумеется, что в этих процессах возможен контакт сжатого воздуха с продуктами и наличие масляных примесей категорически запрещено. Также отметим, что спиральные компрессоры широко используются в полиграфии, фармацевтической и химической промышленностях.

Переходим к преимуществам и недостаткам. Преимущества производства безмасляного сжатого воздуха:

  • именно благодаря этому спиральные компрессоры получили широкое применение даже несмотря на высокую стоимость;
  • низкий уровень шума — очень важный аспект, который позволяет устанавливать спиральные компрессоры практически везде без ограничений, даже рядом с рабочим персоналом, в различных павильонах и так далее;
  • относительно небольшое количество деталей по сравнению с другими типами компрессоров, например поршневыми, роторно-пластинчатыми или винтовыми, а как мы знаем, чем меньше деталей и прочих механизмов, тем выше надежность;
  • малая масса и габариты;
  • простота монтажа;
  • относительно недорогое обслуживание (так как у нас нет масляного контура и нам не нужно менять масло, масляный фильтр, сепаратор как у винтовых компрессорных станций);
  • высокая эффективность спирального блока из-за небольшого количества перетечек;
  • возможность круглосуточной работы с небольшими перерывами.
  • высокая стоимость (самый дешевый спиральный компрессор стоит около четырех с половиной тысячи евро, что сегодняшнему курсу приблизительно 400 тысяч рублей, по сути за эту сумму можно взять недорогой винтовой компрессор с системой подготовки сжатого воздуха, осушители и магистральные фильтры. Хотя получить технически безмасляный сжатый воздух не получится, но мы все равно получим воздух очень хорошего качества, поэтому цена спирального компрессора — основной аспект, который существенно замедляет выход оборудование этого типа в широкие массы);
  • низкая ремонтопригодность (здесь речь идёт о спираль на блоке — если с ним что-то случится, то отремонтировать его не всегда удается и остается вариант только с полной заменой, однако, стоимость у него около 60 процентов стоимости всего компрессора.

Итог: спиральный воздушный компрессор — это достаточно специфическое и дорогое оборудование, которое целесообразно использовать в ситуациях, когда необходим технический безмасляный сжатый воздух хорошего качества, но в определенном небольшом интервале производительности и давления. Напоминаем, что серийное производство спиральных компрессоров началось относительно недавно и этот тип оборудования можно считать одним из самых молодых, поэтому мы можем предположить, что весь потенциал спиральных компрессоров с точки зрения энергоэффективности ещё не раскрыт.

Если в ближайшее время появится новое оборудование, которое бы могло хотя бы частично снизить затраты при изготовлении спиральных компрессоров, тем самым уменьшив окончательную стоимость, нам кажется, что альтернатив для производства безмасляного сжатого воздуха при давлении до 10 бар и производительность до трех кубов в минуту у спиральных компрессоров просто не будет.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector