Ce este un compresor de aer cu șurub cu injecție de ulei și cum funcționează?

Principiul de funcționare de bază al Compresor de aer cu tornante cu injecție de ulei

Dinamica rotorilor cu dublu surub și compresia sincronizată prin film de ulei

Compresorii de aer cu surub injectați cu ulei se bazează pe rotoare elicoidale proiectate cu grijă pentru funcționarea lor. Când rotorul masculin se învârte, de obicei acționat de un motor electric, canalele acestuia se angrenează cu cele ale rotorului feminin, în timp ce aceștia se rotesc în sensuri opuse. Această mișcare coordonată generează buzunare de aer care se deplasează de-a lungul compresorului, de la intrare spre ieșire. Pe măsură ce aceste buzunare avansează prin sistem, spațiul dintre rotoare se micșorează de aproximativ cinci ori, ceea ce determină, de fapt, comprimarea aerului. Uleiul injectat îndeplinește simultan trei roluri importante: formează un film subțire care previne scurgerile prin mici interstiții, asigură o ungere adecvată a pieselor mobile și evacuează căldura generată în timpul comprimării. Datorită acestei concepții ingenioase, aceste mașini pot funcționa neîntrerupt la viteze superioare lui 3000 de rotații pe minut, menținând în același timp un randament de aproximativ 90% în majoritatea aplicațiilor industriale.

De ce injectarea uleiului domină aplicațiile industriale ale compresorilor de aer cu surub

Producătorii din domeniile construcțiilor și al industriei auto rămân la concepțiile cu ulei injectat, deoarece acestea sunt, în ansamblu, mult mai avantajoase din punct de vedere economic. Uleiul injectat absoarbe, de fapt, aproximativ 70% din căldura generată în timpul funcționării, ceea ce înseamnă că companiile nu trebuie să instaleze sisteme masive de răcire. Acest lucru permite utilizarea unor unități compresor mai mici, care pot totuși asigura debite de aer între 50 și 250 de picioare cubice pe minut, la presiuni cuprinse între 100 și 150 de lire pe inch pătrat. Un alt avantaj major este faptul că pelicula de ulei reduce nivelul zgomotului cu aproximativ 8–12 decibeli, făcând ca aceste mașini să fie potrivite chiar și în locuri unde reglementările privind zgomotul sunt stricte. În plus, necesită o întreținere mai redusă, deoarece nu implică angrenaje de sincronizare, iar prețurile inițiale de achiziție sunt cu 30–40% mai mici decât cele ale modelelor fără ulei. Pentru cele mai multe nevoi industriale zilnice de aer comprimat, acolo unde nu se impune o puritate absolută, compresoarele cu ulei injectat rămân încă opțiunea preferată pentru nenumărate instalații din diverse sectoare.

Patru funcții critice ale uleiului într-un compresor cu surub

În afară de ungere, uleiul îndeplinește și alte trei roluri esențiale în compresoarele cu surub:

• Ungere și etanșare: eliminarea scurgerii inversate pentru a maximiza randamentul volumetric
  Uleiul formează o etanșare dinamică între rotoare, reducând scurgerea aerului („scurgere inversată”) cu până la 15% și menținând randamentul volumetric peste 90%.

• Răcire: absorbția a ~70% din căldura generată prin comprimare — elemente esențiale ale gestionării termice
  Uleiul injectat captează cea mai mare parte a energiei termice generate în timpul comprimării, prevenind suprâncălzirea rotoarelor și permițând o funcționare stabilă în domeniile standard de presiune industriale.

• Reducerea zgomotului: amortizarea prin filmul de ulei scade emisiile acustice cu 8–12 dB(A)
  Stratul de ulei dintre suprafețele în mișcare acționează ca un amortizor acustic eficient, reducând zgomotul de funcționare la 70–75 dB(A) — valoare bine sub limitele admise de OSHA pentru expunerea continuă în locul de muncă.

Această integrare multifuncțională permite compresorilor cu șurub cu ulei injectat, întreținuți corespunzător, să atingă peste 50.000 de ore de funcționare.

Componentele principale și procesul de separare ulei-aer

Capul de compresie, rezervorul de ulei și răcitorul de ulei: control termic și hidraulic integrat

În interiorul capului de compresie se află cei doi rotoți care efectuează cea mai mare parte a lucrării de compresie. Între timp, rezervorul de ulei servește ca depozit pentru lubrifiant în acest sistem etanș. Pe măsură ce uleiul circulă din rezervor către capul de compresie, contribuie la menținerea etanșeității corecte și la răcirea componentelor în timpul funcționării. După trecerea prin răcitorul de ulei, unde aproximativ două treimi din întreaga căldură generată sunt evacuate, uleiul revine în capul de compresie la o vâscozitate exact potrivită. Această reglare precisă a temperaturii asigură menținerea unei eficiențe volumice adecvate chiar și în cazul funcționării prelungite a mașinii, fără ca aceasta să se supraîncalzească.

Separare în mai multe trepte: coalescență, adsorbție și filtrare mecanică pentru un conținut de ulei transportat < 3 ppm

Separarea uleiului și a gazului după comprimare are loc prin mai mulți pași interconectați. Primul pas folosește forța centrifugă din interiorul separatorului pentru a elimina aproximativ 95% dintre picăturile mai mari de ulei. Ceea ce rămâne este apoi prelucrat în continuare de filtre coalescente, care unesc acele particule microscopice de ulei în aglomerări mai mari, care pot fi evacuate eficient. Pentru particulele cele mai mici, ne bazăm pe medii de adsorbție, de obicei cu carbon activat amestecat într-un anumit punct al sistemului, care rețin aerosolii submicronici. De asemenea, filtrarea mecanică funcționează în mod constant în fundal, pe întreaga traseu, pentru a reține orice particule care provin din aval. Atunci când întregul sistem funcționează corect, acesta menține nivelul de antrenare a uleiului sub 3 ppm (părți pe milion) în majoritatea cazurilor, ceea ce înseamnă aer mai curat în aval și o protecție superioară a echipamentelor situate în aval de acest punct.

Compresoare de aer cu surub cu viteză fixă vs. compresoare de aer cu surub cu variator de viteză (VSD): implicații privind gestionarea uleiului și eficiența

Compresorii cu surub cu viteză fixă standard își mențin motorul în funcțiune la aceeași turație (RPM), indiferent de cerință. Aceștia reglează debitul prin supape de admisie, atunci când este necesar. Simplitatea acestui sistem funcționează bine pentru aplicații de bază, dar implică costuri suplimentare în perioadele în care este necesară doar o sarcină parțială. Energia este risipită, deoarece motorul continuă să se rotească chiar și atunci când există puțină lucrare de efectuat. Aici intră în joc modelele cu variator de viteză (VSD). Aceste mașini pot modifica efectiv viteza motorului în funcție de cantitatea de aer care trebuie comprimat în acel moment, reducând astfel consumul de energie cu aproximativ 30–50% în instalațiile a căror cerință variază pe parcursul zilei. Impactul asupra sistemelor de ulei este, de asemenea, semnificativ. Unitățile cu viteză fixă funcționează în condiții termice relativ constante, astfel încât uleiul rămâne rece și filtrele funcționează în mod previzibil în majoritatea cazurilor. În schimb, compresoarele VSD sunt supuse unor variații mari de temperatură și unor debite variabile de ulei, în timp ce accelerează și decelerează. Acest lucru înseamnă că producătorii au nevoie de soluții mai eficiente de răcire și de sisteme de filtrare mult mai precise, pentru a menține uleiul la vâscozitatea exactă necesară la diferite viteze. În caz contrar, apar probleme legate de ungere, integritatea etanșărilor și transportul excesiv de ulei în fluxul de aer comprimat în timpul schimbărilor frecvente de viteză.

Întrebări frecvente

Care sunt cele trei roluri principale ale uleiului într-un compresor de aer cu șurub?

Uleiul dintr-un compresor de aer cu șurub acționează ca un lubrifiant pentru piesele în mișcare, formează un sigiliu pentru a preveni scurgerea aerului și absoarbe căldura generată în timpul compresiei.

De ce sunt preferate compresoarele cu șurub injectabile cu ulei în aplicații industriale?

Acestea sunt preferate datorită rentabilității, absorbției eficiente a căldurii de către ulei, nivelului redus de zgomot, întreținerii reduse și costurilor inițiale mai ieftine în comparație cu modelele fără ulei.

Cum economiseşte un compresor cu viteză variabilă energie?

Compresoarele VSD reglează viteza motorului în funcție de cerere, reducând consumul de energie cu 30 până la 50% prin evitarea funcționării inutile a motorului în perioadele de scădere a cererii.