Винтовой холодильный компрессор наиболее распространенный тип компрессора в промышленной технике. Использование их обусловлено необходимостью в больших значениях требуемой холодопроизводительности. Винтовые холодильные компрессоры успешно применяются в составе крупных средне-, высоко- и низкотемпературных холодильных установок. Они пользуются популярностью у производителей оборудования, благодаря своей надежности, высокой эффективности и плавности работы. Это компрессоры ротационного типа. По принципу действия относятся к объёмным, то есть сжатие газов происходит за счет уменьшения их объёма. Принцип работы винтового холодильного компрессора основан на непрерывном перемещении и сжатии паров хладагента, благодаря работе винтовых роторов.
Если вам необходимо приобрести винтовой холодильный компрессор, свяжитесь с нами.
Рабочими органами винтового холодильного компрессора являются винты, так называемые роторы. В основном распространены компрессоры с двумя роторами в конструкции (помимо этого, существуют ещё одно и трёхвинтовые).
Один из них является ведущим, второй – ведомым. Они вращаются относительно друг друга в закрытом корпусе и «зацепляются» между собой зубьями, выполненными в форме спиралей. Крутящий момент ведущему ротору передает электродвигатель, который может располагаться в одном корпусе компрессора, либо соединён с ним через муфту или другую передачу.
Принцип работы винтового холодильного компрессора
Процесс сжатия происходит в пространстве между зубьями роторов – винтов. При взаимном вращении в разные стороны, зуб одного ротора входит во впадину другого, соответственно уменьшая объем рабочей зоны. По мере движения газа от полости всасывания к нагнетанию объем уменьшается и давление растёт. В конечной точке объем рабочей зоны сводится к нулю, это говорит о минимальном мертвом (вредном) пространстве и эффективности работы компрессора. В винтовых компрессорах процесс всасывания, сжатия и нагнетания проходит непрерывно.
Рассмотрим устройство винтового холодильного компрессора на примере полугерметичного компрессора фирмы Bitzer. Основные элементы винтового компрессора указаны на рисунке.
Устройство винтового холодильного компрессора
Взрыв схема винтового холодильного компрессора
Среди основных элементов холодильного винтового компрессора:
Формы профилей зубьев роторов подогнаны так, что в процессе сжатия между винтами сохранялся постоянный контакт, для предотвращения перетечек газа из области высокого давления в область низкого давления.
Винтовой холодильный компрессор работает с большим количеством масла. Его использование необходимо для смазывания винтовой пары, уменьшения износа рабочих элементов, уплотнения зазоров между винтами, а также для отвода тепла, получаемого при сжатии хладагента. Это условие требует установки в составе холодильной машины на базе винтовых компрессоров маслоотделителей и системы постоянной подачи масла с определенной температурой. В результате впрыска масла в зону сжатия газа, трения в винтовом компрессоре сведены к минимуму, механический контакт между роторами отсутствует. Использование масляного уплотнителя между винтами позволяет повысить степень сжатия. Также это увеличивает эффективность винтового холодильного компрессора.
Винтовые компрессоры могут быть и безмасляными, то есть сухого сжатия. В их конструкции уплотнение обеспечивается прецизионной подгонкой роторов. Данные компрессоры сложнее и дороже в изготовлении, они гораздо реже применяются в промышленной холодильной технике.
В определённых условиях (в основном в низкотемпературном использовании) в процессе работы требуется охлаждение масла. Для этого установки комплектуются маслоохладителями.
Для увеличения холодопроизводительности винтовых компрессоров, особенно при использовании в низкотемпературных целях, производители сделали возможным использование переохладителя (экономайзера). Использование экономайзера (переохладителя хладагента) позволяет на одном и том же компрессоре получать значительно большие характеристики производительности.
Производители конструктивно предусмотрели ступенчатую регулировку производительности, без использования частотных инверторов. Многоступенчатое регулирование холодопроизводительности обеспечивается за счет соленоидных клапанов и изменения объема всасываемого газа. Эта система также используется для автоматической разгрузки запуска компрессора.
Помимо ступенчатого регулирования наиболее плавным является изменение частоты вращения ротора электродвигателя и следовательно винтовой пары. С помощью частотных преобразователей производительность регулируется в диапазоне частот от 25 до 75 Гц. Соответственно увеличение частоты вращения, в отличии от стандартной (50Гц), позволяет снимать гораздо большую мощность с компрессора.
По исполнению винтовые компрессоры делятся на:
Отдельно необходимо выделить полугерметичные бессальниковые компрессоры компактного вида. Эти компрессоры помимо основных элементов включают в себя и маслоотделитель. Это позволяет изготавливать холодильные установки меньшими габаритами. Следует отметить, что компактного типа компрессоры используются в основном только в средне и высокотемпературном режиме работы.
Винтовой холодильный компрессор конструктивно может иметь вторую ступень сжатия хладагента, то есть быть двухступенчатым. Он имеет более высокий КПД.
Холодильные винтовые компрессоры имеют широкий диапазон рабочих температур кипения фреона. Они успешно функционируют в высоко -, средне – и низко – температурных системах. Отметим, что при одинаковых характеристиках, электродвигатель среднетемпературного компрессора мощнее низкотемпературного, из-за рабочих нагрузок.
Винтовой холодильный компрессор может эксплуатироваться на всех существующих холодильных агентах. Это ГФУ-газы, аммиак, СО2.
Охлаждение электродвигателя полугерметичного винтового холодильного компрессора должно осуществляться холодными всасывающими газами хладагента. Для контроля за температурой обмотки, производителями компрессоры комплектуются датчиками и средствами защиты.
Частота вращения ротора винтового компрессора значительно выше, чем поршневого. При частоте 50Гц поршневой работает при 1450 оборотов в минуту, а винтовой – 2900 оборотов в минуту. За счет этого винтовые компрессоры выдают большую холодопроизводительность при небольших размерах.
Также к преимуществам винтовых компрессоров можно отнести:
При этом недостатком эксплуатации винтовых компрессоров является более сложная гидравлическая и электрическая схема всей холодильной установки. Требуется контроль за подачей и температурой масла, за направлением вращения, за производительностью, за работой экономайзера и т.д. Контроль и недопустимость перегрева и загрязнения масла.
К недостаткам винтовых компрессоров стоит ещё отнести сложность и дороговизну их ремонта. Обслуживающий персонал должен иметь более высокую квалификацию.
Винтовые компрессоры применяют составе в крупных промышленных установок. В основном, когда требуются холодопроизводительности от 100…150 кВт и выше. До этих мощностей целесообразнее использовать поршневые компрессоры. Холодильные машины на базе винтовых компрессоров прекрасно работают во всех сферах промышленности, в крупных складских помещениях, для создания климата внутри зданий.
Винтовые компрессоры практически не имеют недостатков и при стабильных рабочих режимах (электропитании и давлениях) будут успешно эксплуатироваться от 15 лет и дольше.
На сегодняшний день на российском рынке, в том числе и в Челябинске представлены такие производители холодильных винтовых компрессоров, как Bitzer, Refcomp, Frascold, Fusheng, Hanbell, Mycom.
