Винтовые воздушные компрессоры — это компрессоры объемного действия, которые достигают цели сжатия газа за счет постепенного уменьшения рабочего объема.
Рабочий объём винтового воздушного компрессора состоит из пары расположенных параллельно друг другу и соприкасающихся друг с другом зубьев роторов и шасси, в котором размещается эта пара роторов. Во время работы машины зубья двух роторов входят в зубья друг друга, и по мере вращения ротора зубья, входящие в зубья друг друга, перемещаются к выпускному отверстию, так что объём, окружающий зубья друг друга, постепенно уменьшается, а давление постепенно увеличивается до достижения требуемого давления. Когда давление достигнуто, зубья сообщаются с выпускным отверстием для выпуска воздуха.
После того, как зубья противоположного ротора входят в зацепление с поршнем, образуются два пространства, разделённые этими зубьями. Поршень, расположенный ближе к всасывающему концу, представляет собой объём всасывания, а поршень, расположенный ближе к выпускному концу, — объём сжатого газа. Во время работы компрессора зубья противоположного ротора, входящие в поршень, перемещаются к выпускному концу, так что объём всасывания продолжает расширяться, а объём сжатого газа — сжиматься, обеспечивая тем самым процесс всасывания и сжатия в каждом поршне. Когда давление сжатого газа в поршне достигает требуемого давления на выходе, поршень сообщается с вентиляционным отверстием, и начинается процесс выпуска. Изменения объёма всасывания и объёма сжатия, разделённые в поршне зубьями противоположного ротора, повторяются, обеспечивая непрерывный процесс всасывания, сжатия и выпуска компрессора.
Принцип работы и конструкция винтового компрессора：
1. Процесс всасывания: Всасывающий патрубок на стороне впуска винтового компрессора должен быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечить полное всасывание воздуха в камеру сжатия. В винтовом воздушном компрессоре отсутствует группа впускных и выпускных клапанов. Всасывание регулируется только открытием и закрытием регулирующего клапана. При вращении ротора пространство зубьев основного и вспомогательного роторов перемещается к отверстию торцевой стенки воздухозаборника, при этом пространство z* становится большим. В это время пространство зубьев ротора сообщается со свободным воздухом на входе воздуха, поскольку весь воздух в зубьях выводится во время выпуска, и в конце выпуска в зубьях образуется вакуум. При перемещении к воздухозаборнику пространство z* становится большим. В это время пространство зубьев ротора сообщается со свободным воздухом на входе воздуха, поскольку весь воздух в зубьях выводится во время выпуска. В конце выпуска в зубьях образуется вакуум. При подаче воздуха на воздухозаборник наружный воздух всасывается и аксиально поступает в канавки зубьев основного и вспомогательного роторов. При техническом обслуживании винтового воздушного компрессора следует помнить, что когда воздух полностью заполняет канавки зубьев, торцевая поверхность воздухозаборной стороны ротора поворачивается в сторону, противоположную воздухозаборнику шасси, и воздух между канавками зубьев закрывается.
2. Процесс герметизации и транспортировки: В конце всасывания основного и вспомогательного роторов зубчатые канавки основного и вспомогательного роторов и шасси закрываются. В этот момент воздух в зубчатой канавке перестает выходить наружу, то есть [завершается процесс герметизации]. Два ротора продолжают вращаться, их вершины зубьев и зубчатые канавки совпадают на всасывающем конце, а поверхность анастомоза постепенно перемещается к выпускному концу.
3. Процесс сжатия и впрыскивания масла: В процессе транспортировки зацепляющая поверхность постепенно перемещается к выпускному концу, то есть канавка между зацепляющей поверхностью и выпускным отверстием постепенно уменьшается, а газ в канавке постепенно сжимается, и давление увеличивается. Это [процесс сжатия]. Одновременно со сжатием смазочное масло также распыляется в камеру сжатия и смешивается с газом в камере за счет разницы давлений.
4. Процесс выпуска воздуха: Когда зацепляющая поверхность ротора винтового воздушного компрессора достигает точки сообщения с выхлопным отверстием шасси (в этот момент давление сжатого газа достигает z*высокого значения), начинается отвод сжатого газа до тех пор, пока зацепляющая поверхность вершины зуба и зубчатая канавка не переместятся к выхлопной торцевой поверхности. В этот момент расстояние между зацепляющими поверхностями двух роторов и выхлопным отверстием шасси становится равным нулю, то есть процесс выпуска воздуха завершен. Одновременно длина зубчатой канавки между зацепляющей поверхностью ротора и воздухозаборником шасси достигает z*длины, и начинается процесс всасывания.
Винтовые воздушные компрессоры делятся на: открытого типа, полузакрытого типа и полностью закрытого типа.
1. Полностью закрытый винтовой компрессор: корпус выполнен из высококачественного чугуна с низкой пористостью и малой термической деформацией; корпус имеет двухстенную конструкцию с выхлопным каналом, что обеспечивает высокую прочность и хорошее шумоподавление; внутренние и внешние нагрузки на корпус в основном сбалансированы, что исключает риск высокого давления в открытом и полузакрытом исполнении; корпус представляет собой стальную конструкцию, обладающую высокой прочностью, привлекательным внешним видом и малым весом. Применяется вертикальная конструкция, благодаря чему компрессор занимает небольшую площадь, что способствует размещению нескольких чиллеров; нижний подшипник погружен в масляный бак, что обеспечивает хорошую смазку; осевая сила ротора снижена на 50% по сравнению с полузакрытым и открытым типом (балансирующий эффект вала двигателя на выхлопной стороне); отсутствует риск горизонтального выступов двигателя, что обеспечивает высокую надежность; исключается влияние веса винтового ротора, золотникового клапана и ротора двигателя на точность сопряжения, что повышает надежность. Хороший процесс сборки. Вертикальная конструкция винта без масляного насоса позволяет компрессору работать или останавливаться без нехватки масла. Нижний подшипник целиком погружен в масляный бак, а верхний подшипник использует перепад давления для подачи масла; требования к перепаду давления в системе низкие. В случае аварийной ситуации функция защиты подшипника от недостатка смазки предотвращает его повреждение, что способствует открытию агрегата в переходный период. Недостатки: Использование вытяжного охлаждения, расположение двигателя у выпускного патрубка, что может легко привести к перегоранию обмотки двигателя; кроме того, нельзя своевременно исключить возможность поломки.
2. Полузакрытый винтовой компрессор
Двигатель с распылительным охлаждением обеспечивает низкую рабочую температуру и длительный срок службы; открытый компрессор использует воздушное охлаждение двигателя, что приводит к более высокой рабочей температуре и сокращает срок службы двигателя, а также создает неблагоприятные условия работы в компьютерном зале; использование вытяжного охлаждения приводит к очень высокой рабочей температуре двигателя и сокращению срока его службы. Как правило, внешний масляный бак имеет больший объем, но при этом обладает высокой эффективностью; встроенный масляный бак, расположенный в компрессоре, имеет меньший объем, поэтому его эффективность относительно низка. Эффект вторичной сепарации масла может достигать 99,999%, что обеспечивает хорошую смазку компрессора в различных условиях эксплуатации. Однако полузакрытый винтовой компрессор с плунжерным приводом использует шестерни для увеличения скорости вращения, что приводит к высокой скорости (около 12 000 об/мин), большому износу и низкой надежности.
Три, открытый винтовой компрессор
Преимущества агрегатов открытого типа: 1) Компрессор отделен от двигателя, что расширяет область его применения; 2) Один и тот же компрессор может работать с различными хладагентами. Помимо галогенированных углеводородных хладагентов, в качестве хладагента можно использовать аммиак, изменяя материал некоторых деталей; 3) В зависимости от хладагента и условий эксплуатации можно использовать двигатели различной мощности. Основные недостатки агрегатов открытого типа: (1) Уплотнение вала легко протекает, что также является предметом частого технического обслуживания пользователями; (2) Двигатель вращается с высокой скоростью, шум воздушного потока велик, а шум самого компрессора также велик, что негативно сказывается на окружающей среде; (3) Необходимость установки отдельного маслоотделителя, маслоохладителя и других сложных компонентов маслосистемы делает агрегат громоздким, неудобным в использовании и обслуживании.
Дата публикации: 05 мая 2023 г.
