Винтовые компрессоры

Винтовые полугерметические компрессоры относятся к компрессорам объёмного действия и представляют собой роторные машины с двумя валами, имеющими эффективную профильную геометрию. Их основной частью являются роторы (ведущий и ведомый), установленные на подшипниках в закрытом корпусе. Роторы выполнены в виде отдельных спиралей, имеющих совместимый профиль.

Привод осуществляется от трёхфазного асинхронного двигателя, встроенного в корпус компрессора и передающего вращение на ведущий ротор. Охлаждение двигателя производится холодными парами проходящего сквозь него хладагента. При этом благодаря центробежным силам из хладагента удаляются остатки жидкой фазы.

Принцип работы винтового компрессора основан на сжатии всасываемых паров в пространстве между роторами и дальнейшем нагнетании их в магистраль через выпускной клапан. При этом всасывание, сжатие и нагнетание происходит в одном направлении. Хладагент под давлением перемещается в контур, в результате чего появляется свободное пространство для всасывания новой порции газа. Таким образом происходит непрерывная перекачка паров и сжатие хладагента.

Размер и форма выпускного клапана определяет значение одной из основных характеристик компрессора: «внутреннего объёмного отношения» (степени сжатия). Этот параметр непосредственно связан с массовым потоком и отношением рабочих давлений (всасывания и нагнетания).

Современные модели доступных для приобретения винтовых компрессоров имеют несколько показателей степени сжатия. Но ни один из уровней сжатия полностью не может соответствовать нужным показателям, поэтому, как правило, подбирают компрессор, обладающий значениями степени сжатия, максимально приближенными к заданным характеристикам.

Для уплотнения зазоров между роторами используется масло. При этом достигается лучшее охлаждение сжимаемых паров и уменьшение потерь хладагента, что обеспечивает высокую функциональность винтовых компрессоров, работающих в режиме повышенных перепадов давления. Также достигаются высокие показатели сжатия, что происходит в результате подачи охлаждённого масла, контролирующего температуру газа в завершении процесса сжатия.

В винтовых компрессорах применяется система многоступенчатого регулирования. Регулировка производительности осуществляется благодаря двухступенчатому уменьшению эффективного объёма всасывания с последующим уменьшением объёмного расхода.

Блок регулирования состоит из гидравлических поршней, которые при работе на полной нагрузке обеспечивают соответствие по форме с торцевым фланцем и полостью профилей. Поскольку используется непосредственный гидравлический привод регулирующих поршней, нет необходимости в применении дополнительных средств для защиты от гидравлических ударов и для стартовой разгрузки.

Поршни всегда открываются в тех случаях, когда давление в камере сжатия выше рабочего давления поршня, которое соответствует давлению масла или давлению конденсации. В результате гарантируется автоматическая стартовая разгрузка и защита от чрезмерного избыточного давления.

При работе в режиме частичной нагрузки поршни устанавливаются поочерёдно в крайнее положение, высвобождая значительные объёмы между полостью роторов и стороной всасывания; при этом ограничение полезного объёма приводит к уменьшению производительности.

Винтовые компрессоры находят широкое применение в тех отраслях промышленности, где необходим средний и высокий уровень производства холода. Производительность небольших винтовых компрессоров при высоких частотах вращения уступает показателям поршневых компрессоров, однако крупные модели винтовых компрессоров по эффективности могут сравниться с турбокомпрессорами.

При значительных изменениях давления холодопроизводительность компрессора падает. Этим объясняется производство винтовых компрессоров с возможностью переохлаждения хладагента в охладителе-теплообменнике (экономайзере).

Учитывая требования, предъявляемые к надёжности компрессоров, полугерметичные модели снабжаются специальным защитным устройством с процессороным управлением, выполняющим функции контроля температуры обмоток двигателя, защиты от перегрева, контроль направления вращения и т.д.

Винтовые компрессоры обладают рядом достоинств:
- простая и прочная конструкция;
- высокая стабильная производительность;
- эффективная регулировка производительности;
- отсутствие зон нестабильной работы;
- возможность функционирования на различных газах и их сочетаниях;
- устройство защиты двигателя;
- низкий уровень шума и вибрации;
- небольшие габаритные размеры и вес.

К недостаткам при эксплуатации винтовых компрессоров можно отнести большое количество масла, выбрасываемое в линию нагнетания, что приводит к необходимости использования отделителя масла, а также маслоохладителя (при высоких температурах нагнетания).