Винтовой компрессор

1. Винтовой компрессор

2. Области применения

Область применения винтовых компрессоров в общем случае лежит в пределах:
по давлению нагнетания от 0,11 до 5,0 МПа (многоступенчатые)
по производительности от 0,03 до 8,0 м3/с

3. Области применения

Винтовые компрессоры применяются в компрессорных установках
для сбора и транспортировки попутного нефтяного газа,
в буровых станках,
в холодильной технике,
в передвижных компрессорных станциях.
Безмасленные (сухие) винтовые компрессоры используются
для аэрозольтранспорта сыпучих материалов (зерно, мука, цемент и др.),
для аэрации воды в загрязненных водоемах;
в пищевой, полиграфической и фармацевтической промышленности.

4. Классификация

1. По количеству рабочих элементов:
Однороторные компрессоры
1 — центральный винт-ротор; 2 — отсекатели; 3 — конический скос для
всасывания; 4 — всасывающая камера; 5 — корпус; 6 — корпус ротора; 7 —
нагнетательное окно; 8 — вал компрессора; 9 — прорези для ввода отсекателей
в рабочую полость

5. Классификация

Однороторные компрессоры
https://www.youtube.com/watch?v=ti2OqJDq7gw

6. Классификация

Однороторные компрессоры
Преимущества ВКО по сравнению с двухроторными ВК:
• более низкая температура нагнетания;
• пониженный уровень шума (на 10…15 дб);
• меньшая металлоемкость;
• лучшие объемные характеристики;
• более эффективная система регулирования производительности.
В настоящее время ВКО производят фирмы «Gragso» (Голландия), «Hall
Termotank» (Англия), «Chicago Pneumatic» (США) и ряд других фирм различных
стран мира.
Все компрессоры относятся к машинам маслозаполненного типа.
С появлением новых антифрикционных материалов и технологий на
фирме «Mc. Quay» были проведены исследования по созданию
холодильных ВКО, в рабочую полость которых вместо масла
подается жидкая фаза сжимаемой среды.

7. Классификация

Двухроторные

8. Классификация

Мнгороторные

9. Классификация

По конструктивному исполнению различают два типа ВК
• компрессоры сухого сжатия («сухие»), которые сжимают и подают газ, не
загрязненный маслом. Аналогичную конструкцию имеют компрессоры с
внутренним охлаждением газа легкоиспаряющейся жидкостью, например,
водой или хладагентами;
• маслозаполненные («мокрые») компрессоры, в полость сжатия которых
подается в больших количествах масло. Масло охлаждает сжимаемый газ и
уплотняет зазоры между рабочими органами компрессора, а также
смазывает контактные поверхности

10. Принцип действия

11. Принцип действия

Вид на рабочие ячейки сжатия и
нагнетания винтового
компрессора со стороны окна
всасывания:
а - всасывание, б - сжатие,
в - окончание внутреннего сжатия,
г - нагнетание.

12. Принцип действия

Вид на рабочие ячейки сжатия и нагнетания винтового компрессора со
стороны окна нагнетания:
а - всасывание, б - сжатие, в - окончание внутреннего сжатия, г - нагнетание.

13. Индикаторная диаграмма

14. Индикаторная диаграмма

15. Индикаторная диаграмма

16. Индикаторная диаграмма

17. Маслозаполненные ВК

В маслозаполненных ВК на 1м3 сжимаемого воздуха в рабочие полости
подаётся от 5 до 9 кг масла
1 – корпус, 2 – ведущий винт, 3 – ведомый винт, 4 и 5 – опорные подшипники, 6 –
упорный подшипник, 7- резиновое уплотнение,8 –шкив клиноремённой передачи.

18. Маслозаполненные ВК

ВКМ с приводом через повышающую зубчатую передачу: 1 – корпус, 2 – ведущий
винт, 3- уплотнение, 4 – шестерня повышающей зубчатой передачи, 5 – колесо
повышающей зубчатой передачи, 6 – всасывающий патрубок.

19. Маслозаполненные ВК

20. Маслозаполненные ВК

21. Маслозаполненные ВК

ВКМ с непосредственным приводом от двигателя и регулированием производительности с
помощью золотника:
1 – корпус, 2 – ведущий винт, 3 – ведомый винт, 4 и 5 – опорные подшипники, 6 и 7 – упорные
подшипники, 8 – сверления для подвода масла в подшипники и уплотнения, 9 – разгрузочный
поршень, 10 – масляная полость с давлением нагнетания, 11 - газовая полость с давлением
всасывания, 12 – уплотнение трения, 13 – золотник, 14- всасывающий патрубок, В – всасывающий
канал.

22.

23. Сухие ВК

Одноступенчатый ВКС: 1- корпус, 2- ведущий ротор, 3- ведомый ротор, 4- крышка всасывания,5синхронизирующая передача, 6- уплотнения вала, 7- маслоотбойные кольца, 8- подшипники,
воспринимающие радиальную нагрузку, 9- подшипники, воспринимающие осевую нагрузку, 10вентилятор, 11- приводной вал, 12- повышающая передача 13- масляный насос, 15- охладитель
масла.

24. Сухие ВК

25. Сухие ВК

26.

Основные типы торцевых уплотнений
Одинарное
торцевое уплотнение
Двойное
торцевое уплотнение
Уплотнение
картриджного типа

27.

Газовое уплотнение трения. 1 – уплотняющие трущиеся кольца из
карбида силикона. 2 - Корпус из нержавеющей стали. 3 – Пружины для
создания преднатяжения.

28.

Газовое уплотнение трения. А – Строение торцевого уплотнения, Б - Торцевое уплотнение на валу:
1 – ведущий ротор, 2 – статическая часть уплотнения, 3 – вращающаяся часть уплотнения, 4 –
подвод масла для балансировочного поршня и на смазку подшипников, 5 – подвод масла к полости
балансировочного поршня, 6 – полость балансировочного поршня, 7 –
балансировочный поршень с лабиринтным уплотнением на внешнем диаметре.

29.

Уплотнения сухих ВК
В ВКС уплотнения устанавливаются на всех валах, чтобы отделить
рабочие полости всасывания, сжатия и нагнетания компрессора от
камер подшипников и синхронизирующих шестерен, и, в газовых
компрессорах, на выходном конце вала. Для уплотнения рабочих
полостей используются сухие уплотнения с плавающими кольцами и
торцовые уплотнения; для уплотнения выходного вала компрессора торцовые уплотнения.

30.

Элемент сухого уплотнения с плавающими кольцами
Элемент уплотнения с плавающими кольцами
1-уплотнительное кольцо, 2-неподвижное уплотнительное кольцо, 3-корпус, 4-бандажное
кольцо, 6-вал, 7-цилиндрическая поверхность уплотнения, 8-торцовая поверхность
уплотнения.

31.

Уплотнительное кольцо 1, выполненное из антифрикционного
материала (чаще всего из тефлона, т.к. этот материал нейтрален по отношению
к большинству веществ), без зазора одевается на выходной вал 6 компрессора.
На кольцо, также без зазора, надевается бандажное кольцо 4, выполненное из
того же материала, что и вал. Уплотнительное и бандажное кольца
размещаются в корпусе 3, который закрывается неподвижным уплотнительным
кольцом 2 с помощью защёлки. Газ, который уплотняется, имеет давление р1,
которое выше давления р2. При первых оборотах вала 6 уплотнительное кольцо
1 износится, и между цилиндрической поверхностью 7 уплотнительного
кольца 1 и валом 6 установится минимально возможный зазор. При работе
давление р1 прижмёт уплотнительное кольцо 1 к неподвижному
уплотнительному кольцу 2 и образуется уплотнение трения. Так как при работе
компрессора его детали нагреваются, то при отсутствии бандажного кольца
между ним и валом образовывался большой зазор, так как материал
уплотнительного кольца 1 имеет более высокий коэффициент линейного
расширения, чем материал вала 6. Однако бандажное кольцо не позволяет
уплотнительному кольцу расширится и между ним и валом сохраняется при
работе минимально возможный зазор. Таким образом, через рассмотренный
элемент уплотнения будет протекать минимальное количество газа.

32.

В воздушных компрессорах – камеры А, Б и Г закрыты, камера В
открыта в атмосферу и через неё в атмосферу выходит протекший воздух.
Уплотнение вала с плавающими кольцами:
1-плавающее кольцо, 2-вал, 3-дистанционное кольцо, 4-бандажное
кольцо,5-лабиринтное уплотнение (за ним располагается подшипниковый
узел).

33.

В газовых компрессорах - если сжимаемый газ должен
быть абсолютно чистым, камера А подсоединяется к
всасывающему патрубку компрессора, утечки газа в камеру Б
отсасываются (вентилятором или эжектором) на факел. Из камеры
Б на факел подаётся газ, протекший из компрессора, и запорный
газ, протекший через лабиринтное уплотнение и элементы
уплотнений с плавающими кольцами, расположенные между
камерами Б и В. Через камеру В в атмосферу выбрасывается
только запорный газ.
Если попадание небольшого количества запорного газа в
сжимаемый
газ допустимо: камера А подсоединяется к
всасывающему патрубку, в камеру Б подводится запорный газ
(рБ›рА), камера В открыта в атмосферу.

34. Достоинства и недостатки

По сравнению с поршневыми компрессорами:
ДОСТОИНСТВА
- высокая надежность и долговечность в связи с отсутствием всасывающих
и нагнетательных клапанов,
- низкие эксплуатационные затраты (отсутствуют поршневые
уплотнительные и опорные кольца, клапаны, сальники, которые
периодически необходимо менять из-за износа),
- полная уравновешенность в связи с отсутствием деталей с возвратнопоступательным движением, что исключает необходимость в тяжелых
фундаментах,
- меньшая мощность, затрачиваемая на трение в связи с отсутствием
трущихся деталей в корпусе,

35. Достоинства и недостатки

По сравнению с поршневыми компрессорами:
ДОСТОИНСТВА
- равномерность подачи газа, что исключает необходимость в газосборниках
большой ёмкости,
- отсутствие антипульсационных ёмкостей,
- меньшая масса и габариты (вместо многоступенчатого поршневого
компрессора, один винтовой блок со степенью повышения давления до 22),
- более высокие объемные коэффициенты подачи и небольшое их изменение
в зависимости от степени повышения давления,
- стабильность рабочих характеристик в процессе длительной эксплуатации
- дешёвый и эффективный способ плавного регулирования
производительности при помощи золотникового механизма.

36. Достоинства и недостатки

По сравнению с центробежными компрессорами :
ДОСТОИНСТВА
- отсутствие помпажных зон,
- независимость степени повышения давления от частоты вращения роторов,
- возможность работы на любых газах (независимо от их молекулярной массы)
без изменения конструкции,
- возможность работы с небольшой примесью механических частиц и влаги в
газе,

37. Достоинства и недостатки

По сравнению с центробежными компрессорами :
ДОСТОИНСТВА
- незначительное изменение производительности и кпд в широких пределах
изменения отношения давления нагнетания к давлению всасывания,
- низкие скорости вращения роторов в маслозаполненных компрессорах, и, как
следствие, более высокая надёжность (в зависимости от условий,
безостановочная работа до 4-5 лет).

38. Достоинства и недостатки

По сравнению с другими типами:
НЕДОСТАТКИ
- более низкий КПД из-за постоянной геометрической степени сжатия
- и наличия перетечек газа из рабочих ячеек с более высоким давлением в
рабочие ячейки с более низким давлением и ячейки всасывания из-за
бесконтактной системы уплотнения
-
повышенная точность изготовления
-
большие механические потери
- высокая шумность