Как работает винтовой воздушный компрессор?

Винтовые воздушные компрессоры являются основой современных промышленных операций, обеспечивая энергией всё — от производственных линий до фармацевтического производства. Их надёжность и энергоэффективность делают их предпочтительным выбором для предприятий, которым требуется стабильная подача сжатого воздуха. Понимание принципа их работы помогает не только в оптимальной эксплуатации, но и в выборе подходящего типа — с масляной смазкой или безмасляного — для конкретных применений. Давайте разберём процесс по шагам и рассмотрим ключевые аспекты, важные для промышленных пользователей. Принцип работы винтового воздушного компрессора основан на вытеснении воздуха путем вращения взаимозацепляющихся роторов. Ниже приведён подробный пошаговый разбор процесса — от впуска воздуха до подачи воздуха под высоким давлением:

Изображение: Базовая система воздушного компрессора

Шаг 1: Впуск воздуха

Процесс начинается, когда двигатель компрессора приводит в движение ротор-мужчина, который, в свою очередь, вращает ротор-женщину (либо за счёт прямого зацепления, либо через синхронизирующие шестерни). По мере того как роторы начинают вращаться, пространства между выступами роторов (так называемые «карманы») увеличиваются, создавая зону низкого давления на входном патрубке воздуха. Это низкое давление засасывает атмосферный воздух через фильтр, который удаляет пыль, грязь и другие загрязнения для защиты внутренних компонентов компрессора.

Шаг 2: Сжатие

По мере продолжения вращения роторов карманы с воздухом захватываются между лопастями ротора и корпусом компрессора. Взаимосвязанная конструкция роторов постепенно уменьшает объем этих карманов по мере их перемещения к выпускному отверстию. Это уменьшение объема увеличивает давление воздуха — процесс, известный как компрессия вытеснения. В моделях с подачей масла на этом этапе в камеру сжатия подается смазочное масло для охлаждения воздуха, уплотнения зазоров между роторами и снижения трения.

Шаг 3: Сепарация воздуха и масла (только для моделей с подачей масла)

В маслонаполненных компрессорах смесь сжатого воздуха и масла выбрасывается в резервуар-сепаратор. Здесь смесь замедляется, что позволяет более тяжелым масляным каплям оседать на дно резервуара. Затем воздух проходит через ряд фильтров (включая коалесцирующие фильтры), чтобы удалить оставшийся масляный туман, обеспечивая соответствие выбрасываемого воздуха требуемым стандартам чистоты. Отделенное масло охлаждается, фильтруется и возвращается обратно в камеру сжатия для повторного использования.

Шаг 4: Охлаждение и осушение

Сжатый воздух нагревается из-за уменьшения объёма (адиабатическое сжатие). Чтобы предотвратить повреждение компрессора и обеспечить эффективную работу, сжатый воздух проходит через охладитель (воздушного или водяного охлаждения), где его температура снижается. Охлаждение также уменьшает содержание влаги, поскольку холодный воздух удерживает меньше водяного пара. В приложениях, требующих сухого воздуха, после компрессора могут устанавливаться дополнительные устройства для осушки (например, адсорбционные или рефрижераторные осушители).

Изображение: Осуши́тель тепла сжатия PUFCO

Шаг 5: Выпуск и хранение

Охлаждённый, высушенный и очищенный сжатый воздух затем выпускается из компрессора и сохраняется в ресивере сжатого воздуха. Ресивер выполняет функцию буфера, сглаживая колебания давления и обеспечивая стабильную подачу воздуха к потребителю. Кроме того, он позволяет оставшейся влаге конденсироваться и оседать на дно, откуда её можно периодически сливать.