Виды винтовых компрессоров и их преимущества

07 июня 2025 2025-06-07 60 Время чтения 20 минут Прочитать позже

Отправим материал на почту

Согласен на обработку персональных данных. политика конфиденциальности

Для обслуживания пневматического оборудования или инструментов на производстве, в СТО или домашней мастерской необходимы специальные установки для сжатия воздуха. В этой статье мы рассмотрим, что такое винтовой компрессор: устройство, принцип действия и классификация. Читайте до конца, и вы узнаете, в чем заключаются основные преимущества и недостатки этого агрегата на фоне других моделей.

Принцип действия компрессоров винтовой группы

Рассмотрим, как работает винтовой компрессор: устройство и принцип действия. Главная задача установки состоит в сжатии воздуха. Процесс протекает плавно и непрерывно, поэтому подача рабочей среды в пневматическое оборудование происходит без пульсаций. Это одно из преимуществ винтовых компрессоров, например, перед поршневыми моделями.

Агрегаты имеют несколько модификаций, различающихся по назначению, конструкции и эксплуатационным характеристикам. Но в целом принцип работы носит схожий характер. По сути, воздух проходит стадию фильтрации, попадает в винтовой блок для сжатия, охлаждается и поступает в обслуживаемое оборудование или инструмент. Рассмотрим процесс в деталях.

Газ проходит через всасывающий воздушный клапан, в котором обычно имеются фильтры на месте забора и отвода рабочей среды через входной клапан. Он, за счет пневматического управления, регулирует объем поступающего газа, что позволяет контролировать энергопотребление и производительность устройства. Также деталь предотвращает обратное движение воздуха.

Далее происходит процесс сжатия рабочей среды в винтовом блоке. Здесь главным рабочим «органом» является спиралевидная пара роторов, отличающихся выпуклой и вогнутой формой. Небольшие зазоры между корпусом и винтами позволяют сжимать воздух и увеличивать его давление.

Эти явления сопровождаются повышением плотности газа, а значит, расстояние между молекулами сокращается, и они чаще ударяются друг о друга. Процесс провоцирует нагревание воздуха до +60℃, а в моделях мощностью 250 кВт до +95℃. Такое значение неприемлемо для пневматических устройств, поэтому воздушная масса проходит стадию охлаждения. По мере достижения требуемой температуры она подается на обслуживаемое оборудование и инструмент.

Чтобы отслеживать работу и вносить необходимые коррективы, компрессорные установки комплектуют автоматическими и электронными блоками управления. Также есть термостаты, реле давления, предохранительные клапаны, вентиляторы и прочие элементы. Они позволяют при правильной эксплуатации пользоваться агрегатами 10 лет и дольше без проведения ремонтных работ.

Винтовые масляные компрессоры

Устройство такого агрегата предусматривает использование масла в качестве хладагента.

Но это не единственная задача, которую оно выполняет.

Состав необходим для:

снижения трения между деталями винтового блока и замедления их износа; герметизации пространства, удержания плотного воздуха внутри камеры с роторами, что способствует повышению КПД установки; снижению уровня шума работающего компрессора; дополнительной фильтрации воздушного потока.

Принцип работы винтового компрессора масляного типа в общих чертах выглядит так:

Масло в работающем компрессоре присутствует в винтовом блоке и масляном баке. Сжатый газ, смешанный с хладагентом, попадает из первой камеры во вторую. За счет давления поток огибает гладкие стенки, на которых оседает более тяжелая смазка. Таким образом, происходит первичная фильтрация массы. За более тщательную очистку отвечает сепаратор.

Элемент тонкой очистки воздуха имеет многослойную структуру и обычно имеет цилиндрическую форму. Он может быть погружным или накручивающимся, расположенным внутри масляного бака или снаружи соответственно. Если оборудование круглосуточно находится в рабочем режиме, то сепаратор нужно менять примерно каждые 5-6 месяцев. При менее интенсивной эксплуатации периодичность может доходить до раза в год.

Масло, поступающее с воздушным потоком, стекает на дно бака. Оттуда оно поступает в масляный фильтр и охладитель. А после очистки – обратно в винтовой блок.

Безмасляные винтовые компрессоры

Эта категория агрегатов подразделяется на два типа. Компрессоры сухого сжатия обрабатывают воздух в двух роторных камерах, расположенных на общей раме, что предотвращает его перегрев. В других моделях в роли хладагента выступает вода.

Принцип действия установок, работающих по принципу сухого сжатия:

внутри первой роторной камеры нагнетается давление до 3,45-3,5 атм; поток проходит через охладительную установку; внутри второй камеры создается давление до заданного рабочего значения (например, до 9 атм).

Водозаполненные модели способны в один прием достичь давления 13 атм. При этом температура газа повысится всего на 6-12℃ по сравнению с исходным значением. Такая эффективность обеспечивается использованием воды, так как она обладает большей теплоемкостью и теплопроводностью, чем масло.

При сравнении этих подвидов следует выделить следующее:

производительность у водозаполненных версий выше за счет единовременной обработки рабочей среды; стоимость установок, действующих по принципу сухого сжатия, выше, так как устройство дополнено вторым роторным блоком и охлаждающей установкой; тепловая нагрузка на детали у агрегатов водяного сжатия ниже, а значит они дольше служат.

Экологичность оборудования можно рассматривать с двух точек зрения. С одной стороны, водозаполненные модели экологичнее благодаря использованию недорогой чистой воды. С другой – приборы сухого сжатия выдают на выходе более чистый воздух, так как они работают без воды и масла. То есть примеси в отфильтрованном воздухе отсутствуют.

Разновидности и преимущества винтовых компрессоров

Классификация винтового компрессорного оборудования основана на четырех признаках, помимо принципа сжатия воздуха. Это рабочая среда, тип привода, вид потребляемой энергии и рабочее давление. Рассмотрим в общих чертах особенности каждой разновидности оборудования.

По виду рабочей среды:

воздушные – работают с атмосферным воздухом; газовые – сжимают газы и различные смеси газов; многофункциональные – могут одновременно обрабатывать несколько сред; многоцелевые – способны сжимать воздух и газы, но по очереди.

По типу привода:

Ременные – на валу мотора установлены ведущий и ведомый шкивы, соединенные гибким ремнем. Они имеют разные габариты, из-за чего установка работает на относительно низких оборотах. Это объясняет небольшую нагрузку на винтовой блок, а значит, он дольше исправно работает.

Прямые – крутящий момент роторам передается через эластичную муфту. Такое исполнение позволяет улучшить производительность сравнительно тихого и компактного оборудования за счет повышения мощности. КПД у таких моделей близок к 100%, так как, помимо прочего, здесь меньше комплектующих, между которыми возникает трение. Редукторные – промежуточным звеном между винтовой парой и двигателем является зубчатый редуктор. Здесь допустим контроль скорости вращения винтов с сохранением оборотов мотора, и нет перепада давления из-за плавного изменения скорости.

По виду потребляемой энергии:

электрические – обычно стационарные установки работают от сети (чаще при 380 В, но возможно питание и при 220 В); автономные – здесь подключен дизельный или бензиновый двигатель внутреннего сгорания, поэтому оборудование можно перемещать.

По значению давления:

низкого – предельное значение составляет 3,5 бар, что актуально, например, для пищевой и химической отрасли, воздухоочистительных систем; среднего – до 15 бар (обслуживание пневматического инструмента промышленного назначения); высокого – до 35 бар и выше (заправка баллонов, работа с вентиляцией и фильтрационными станциями, производство мебели, добыча нефти).

Компрессоры бывают, помимо винтовых, поршневыми, шестеренчатыми, спиральными, мембранными и так далее.

Среди основных преимуществ винтовых компрессоров выделяются:

высокий КПД – минимум потерь энергии на запуск устройства и на компенсацию трения между подвижными деталями; экономичный расход ресурсов – это касается масла (всего 2-3 мг/м³ воздуха у моделей с масляным сжатием), электричества и топлива; стабильное давление – плавная работа винтового блока обеспечивает постоянный уровень или постепенное снижение/повышение давления; удобство управления – цифровой интерфейс на панели управления, оснащение автоматикой, простота введения настроек, возможность их внесения удаленно; компактность – это обосновано применением частотного преобразователя, отсутствием ресивера и другими конструктивными особенностями винтовых компрессоров; тихая работа и низкая вибрация – внутри корпуса установлен шумовой барьер, в механизмах отсутствуют ударные нагрузки, у инверторных моделей предусмотрена опция регулировки оборотов; надежность – минимальное трение между деталями обеспечивает снижение их износа, а значит, длительный срок службы. На заметку!

Опция холостого хода предусмотрена не на всех компрессорах (например, у поршневых). Этот режим у винтовых моделей позволяет сократить число пусков/выключений электромотора и поддерживать стабильное давление в системе с несколькими потребителями сжатого воздуха.

Стоит упомянуть и о недостатках:

высокая закупочная цена – это обосновано точностью расчетов и применением передовых технологий производства; чувствительность к климатическим условиям эксплуатации – в жару снижается эффективность установки и есть риск ее перегрева, в мороз могут возникнуть проблемы со смазкой, а влажность провоцирует коррозионные процессы; высокая стоимость ремонта – причина в сложности конструкции, что затрудняет выявление и устранение неисправностей.

На заметку!

Если требуется максимально чистый сжатый воздух, то важно следить за тем, чтобы масло или смазка не попадали в систему подачи рабочей среды на пневматическое оборудование.

Еще один недостаток связан с энергопотреблением. С одной стороны, компрессоры винтового типа экономично расходуют ресурс. С другой – модели без привода с регулировкой оборотов при низкой нагрузке начинают потреблять больше энергии. А это приводит к снижению КПД оборудования.

Видео описание

С принципом действия и устройство винтового компрессора ознакомьтесь в этом видео:

Коротко о главном

Винтовые компрессоры – это установки, предназначенные для сжатия воздуха и его подачи на пневматическое оборудование и инструменты.

Работа устройства заключается в фильтрации, сжатии и охлаждении газообразной среды до необходимых параметров.

Классификация оборудования проводится по составу рабочей среды, типу привода, виду источника питания и предельному значению давления. Также различают установки по принципу действия: масляные и безмасляные (сухого сжатия и водозаполненные модели).

По сравнению с другими видами компрессоров, винтовые расходуют меньше энергии, имеют более высокий КПД и дольше служат. Однако закупка, ремонт и обслуживание устройства обходятся дороже из-за сложной конструкции.

Источник