Що таке повітряний компресор із вприскуванням мастила та як він працює?

Основний принцип роботи Вентилятор з маслом винтового компресора

Динаміка двохвинтових роторів і синхронне стиснення за допомогою масляної плівки

Масляні відцентрові повітряні компресори працюють завдяки ретельно спроектованим гвинтовим роторам. Коли чоловічий ротор обертається — зазвичай за рахунок електродвигуна — його канавки узгоджуються з канавками жіночого ротора під час їхнього обертання в протилежних напрямках. Це узгоджене рухання створює повітряні порожнини, які переміщуються вздовж корпусу компресора від вхідного до вихідного отвору. Під час проходження цих порожнин через систему простір між роторами зменшується приблизно в п’ять разів — саме це й забезпечує стискання повітря. Введена в систему олива виконує три важливі функції одночасно: утворює тонку плівку, що запобігає витоку через мікрозазори, забезпечує надійне мащення рухомих деталей і відводить тепло, що виникає під час стискання. Благодаря цьому продуманому конструктивному рішенню такі агрегати можуть працювати безперервно зі швидкістю понад 3000 обертів на хвилину, зберігаючи при цьому ККД близько 90 відсотків у більшості промислових застосувань.

Чому масляне введення домінує в промислових гвинтових повітряних компресорах

Виробники в будівельній та автомобільній галузях надають перевагу компресорам з масляним змащуванням, оскільки такі конструкції в цілому є економічно вигіднішими. Введена в систему олива поглинає близько 70 % тепла, що виникає під час роботи, тож компаніям не потрібно встановлювати громіздкі системи охолодження. Це дозволяє використовувати компактніші компресорні установки, які все ж забезпечують витрати повітря в діапазоні від 50 до 250 кубічних футів на хвилину при тиску від 100 до 150 фунтів на квадратний дюйм. Ще одним істотним перевагою є те, що масляна плівка знижує рівень шуму приблизно на 8–12 децибелів, що робить ці машини придатними навіть для приміщень із суворими нормами щодо рівня шуму. Крім того, обсяг технічного обслуговування менший, оскільки в таких компресорах відсутні зубчасті передачі, а початкова вартість покупки на 30–40 % нижча порівняно з безмасляними моделями. Для більшості повсякденних промислових потреб у стисненому повітрі, де не потрібна абсолютна чистота, компресори з введенням оливи залишаються основним вибором для безлічі підприємств різних галузей.

Чотири критичні функції мастила в гвинтовому повітряному компресорі

Крім змащення, мастило виконує ще три інші життєво важливі функції в гвинтових компресорах:

• Змащення та ущільнення: усунення «прориву» для максимізації об’ємної ефективності
  Мастило утворює динамічне ущільнення між роторами, зменшуючи витік повітря («прорив») до 15 % та забезпечуючи об’ємну ефективність понад 90 %.

• Охолодження: поглинання приблизно 70 % тепла стиснення — основні аспекти теплового управління
  Впорскуване мастило поглинає більшу частину теплової енергії, що виникає під час стиснення, запобігаючи перегріву роторів і забезпечуючи стабільну роботу в типових промислових діапазонах тиску.

• Зниження рівня шуму: демпфування за рахунок масляної плівки знижує акустичні випромінювання на 8–12 дБ(А)
  Шар мастила між обертовими поверхнями діє як ефективний акустичний демпфер, знижуючи рівень експлуатаційного шуму до 70–75 дБ(А) — значення, що чудово відповідає вимогам OSHA щодо безперервного перебування в робочій зоні.

Ця багатофункціональна інтеграція дозволяє правильно обслуговуваним маслонаповненим гвинтовим компресорам досягати понад 50 000 годин роботи.

Ключові компоненти та процес розділення масла й повітря

Гвинтовий блок, масляний картер і масляний радіатор: інтегроване термічне та потокове керування

Усередині гвинтового блоку розташовані дві спарені ротори, які виконують основну частину роботи зі стиснення. У цей час масляний картер виступає як резервуар для мастила в цій герметичній системі. Коли мастило рухається з картера в гвинтовий блок, воно забезпечує надійне ущільнення й підтримує оптимальну температуру під час експлуатації. Після проходження через масляний радіатор, де відводиться приблизно дві третини всього виділеного тепла, мастило повертається в гвинтовий блок з оптимальною в’язкістю. Цей точний контроль температури забезпечує підтримку належної об’ємної ефективності мастила навіть під час тривалої роботи агрегату без надмірного нагрівання.

Багатоступеневе розділення: коалесценція, адсорбція та механічне фільтрування для вмісту масла в стисненому повітрі менше 3 ppm

Розділення нафти та газу після стиснення відбувається за кілька взаємопов’язаних етапів. На першому етапі в сепараторі за рахунок центрифугальної сили видаляється близько 95 % крупних крапель нафти. Те, що залишається, далі обробляється коалесцентними фільтрами, які збирають ці дуже малі частинки нафти в більші краплі, що можна відвести. Для найдрібніших частинок використовуються адсорбційні матеріали, зазвичай з активованим вугіллям, які захоплюють аерозолі розміром менше одного мікрона. Також протягом усього процесу працює механічна фільтрація, щоб затримувати будь-які тверді частинки, що надходять із напрямку потоку на вході. Коли вся система працює належним чином, вміст нафти в повітрі залишається нижчим за 3 частини на мільйон у більшості випадків, що забезпечує чистіше повітря на подальших етапах і кращий захист обладнання, розташованого за цим блоком.

Компресори швидкісні (з постійною швидкістю) та змінної швидкості (VSD) типу «гвинт»: управління нафтою та ефективність

Стандартні відповідні компресори з гвинтовим ротором працюють на постійній частоті обертання двигуна незалежно від поточного навантаження, регулюючи продуктивність за допомогою вхідних клапанів у разі потреби. Простота такої конструкції цілком задовольняє базові завдання, але в разі часткового навантаження призводить до додаткових витрат. Енергія втрачається, оскільки двигун продовжує обертатися навіть тоді, коли навантаження мінімальне. Саме тут виявляють свої переваги моделі з регулюванням швидкості обертання (VSD). Ці установки справді можуть змінювати швидкість обертання двигуна відповідно до поточної потреби в повітрі, що дозволяє скоротити енергоспоживання приблизно на 30–50 % на об’єктах із змінним навантаженням протягом доби. Це також суттєво впливає на системи мащення. Компресори з постійною швидкістю працюють у досить стабільних теплових умовах, тому мастило залишається прохолодним, а фільтри працюють передбачувано більшу частину часу. Натомість компресори VSD піддаються значним коливанням температури та змінним витратам мастила під час прискорення й уповільнення. Отже, виробникам необхідні покращені системи охолодження та набагато точніші системи фільтрації, щоб забезпечити оптимальну в’язкість мастила при різних швидкостях обертання. В іншому разі виникають проблеми з мащенням, герметичністю ущільнень та надмірним виносом мастила в потік стисненого повітря під час частих змін швидкості.

ЧаП

Які три основні функції має мастило в гвинтовому повітряному компресорі?

Мастило в гвинтовому повітряному компресорі виконує функцію змащувального матеріалу для рухомих частин, утворює ущільнення для запобігання витоку повітря та поглинає тепло, що виділяється під час стискання.

Чому гвинтові компресори з масляним вприскуванням переважно використовують у промислових застосуваннях?

Їх обирають через економічну ефективність, ефективне поглинання тепла маслом, зниження рівня шуму, меншу потребу в технічному обслуговуванні та нижчу початкову вартість порівняно з безмасляними моделями.

Як компресор із змінною частотою обертання економить енергію?

Компресори із змінною частотою обертання регулюють швидкість двигуна залежно від поточного попиту, знижуючи споживання енергії на 30–50 % за рахунок уникнення непотрібної роботи двигуна в періоди низького навантаження.