Двухступенчатый винтовой компрессор — не самый популярный вид оборудования, применяемого предприятиями для создания сжатого воздуха. И это отчасти понятно: его стоимость значительно выше одноступенчатых, а конструктив более сложен, что потенциально может потребовать больших затрат при выполнении ремонтных работ. При всем при этом, винтовой компрессор, оснащенный двумя парами винтов, обладает своими очевидными преимуществами, каждый из которых в полной мере раскрывается при постоянной эксплуатации оборудования.

Назначение двухступенчатого винтового компрессора

2-ступенчатый винтовой компрессор, впрочем, как и любой другой тип компрессоров, — поршневой, спиральный или центробежный, — предназначен для сжатия газа (читай — воздуха). Особенностью этого вида установок является технология изменения объема газа, — здесь сжатие происходит не в один, а в два этапа, последовательно. Условно, для достижения давления в 10 бар компрессор сначала сожмет воздух до давления, к примеру, в 4 бара, а после — до необходимых 10 бар.

В чем плюс такого подхода? Дело в том, что в процессе сжатия газа происходит кратное увеличение его температуры. Для понимания масштабов: если атмосферный воздух с давлением 1 бар и температурой 20 °С в один этап сжать до 2 бар, то его температура может составить порядка 70 °С, а при сжатии до 8 бар — около 200 °С. Очевидно, что такой показатель работы компрессора — противник долговечности отдельных элементов установки, не говоря уже об опасности получения ожогов сотрудниками предприятия при использовании пневмоинструмента.

Основное решение проблемы — подача в винтовой блок масла, которое «забирает» часть теплоты на себя и таким образом снижает температуру сжатого воздуха, — так работают как одноступенчатые, так и двухступенчатые компрессоры. Разделение процесса сжатия на два этапа, с промежуточным охлаждением горячего воздуха, позволяет ограничить верхнюю температурную планку для каждой ступени. В этом случае оборудование способно выпустить больший объем воздуха при тех же самых энергозатратах, что и при работе одноступенчатого агрегата, но при этом снизить нагрузку на элементы компрессора.

Если сравнить показатели производительности двух разных видов винтовых установок одной мощности от компании Acovent, то можно прийти к выводу, что 2-ступенчатое оборудование в среднем эффективнее на 11,4%.   

Сравнение производительности одно- и двухступенчатых винтовых компрессоров 

Двухступенчатый подход, при котором воздух сначала нагревается, потом охлаждается, потом снова нагревается, и снова охлаждается, по сравнению с другими подходами характеризуется наименьшим потреблением энергии, так как является наиболее приближенным из всех к изотермическому процессу, при котором температура в процессе объемного сжатия не изменяется.  

Виды двухступенчатых винтовых компрессоров

Двухступенчатые винтовые компрессоры бывают масляными и безмасляными. В первых снижение температуры сжимаемого воздуха достигается путем впрыска в винтовой блок масла. Соответственно, газ на выходе может содержать в себе то или иное количество масляных частиц.

Производительность 2-ступенчатых масляных установок может достигать 250 000 л/мин, а создаваемое давление — вплоть до 20 бар.    

Во втором виде компрессоров — безмасляных — сжатие воздуха в винтовых блоках осуществляется без участия масла, — это требует дополнительного воздушного или водяного охлаждения газа после каждого из этапов. Конечно, такой сжатый воздух, условно очищенный, может быть использован в работе предприятий фармацевтической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Конструктив винтовых блоков разных видов двухступенчатых компрессоров

Двухступенчатые безмасляные компрессоры способны производить до 53 000 л/мин, а создаваемое ими давление достигает 12,5 бар. Такой невысокий показатель сжатия связан с вышеупомянутой в статье необходимостью снижения температуры газа в винтовом блоке, — здесь не используется масло, поэтому возможности агрегата ограничены.

Винтовые блоки двух разных видов оборудования конструктивно отличаются друг от друга. В масляном компрессоре одна винтовая пара расположена сразу над другой, то есть соединена с ней напрямую через промежуточную камеру охлаждения. В безмасляной установке винтовые пары не соединены друг с другом напрямую.

Принцип работы двухступенчатого масляного винтового компрессора

Принцип работы двухступенчатого масляного винтового компрессора основан на последовательном сжатии воздуха, его частичной очистки от масляных фракций, и охлаждении.  

За счет разницы давлений, возникающих в винтовом блоке и снаружи установки, атмосферный воздух засасывается внутрь компрессора. Воздушный фильтр очищает входящий воздух от мельчайших частиц пыли, а впускной клапан открывается или закрывается в зависимости от режима работы оборудования.

Упрощенная схема производства сжатого воздуха в 2-ступенчатом масляном винтовом компрессоре

Первая большая пара винтов сжимает воздух до заданного давления, далее газ поступает в промежуточную камеру, где в него впрыскивается масло, — сжатый газ охлаждается и попадает ко второй малой паре винтов. Здесь воздух достигает заданного показателя давления и уже в виде масляно-воздушной смеси оказывается в масляном баке. Агрегат сконструирован таким образом, чтобы поток создавал завихрение, а крупные капли масла оседали на стенках бака и стекали вниз. Сепаратор, расположенный в верхней части бака, фильтрует воздух от легких частиц масла, которые в дальнейшем, — за счет избыточного давления, — через тонкие трубки сепаратора поступают к винтовому блоку для смазки движущихся элементов.

Масло, скопившееся на дне бака, по трубопроводу попадает в радиатор, оснащенный осевым или центробежным вентилятором, где охлаждается, проходит через фильтр и снова поступает в винтовой блок, например для распыления и создания масляного тумана в промежуточной камере. Цикл повторяется.

Стоит отметить, что на трубопроводе, идущем от маслобака к радиатору, установлен термостат, который, в случае малой температуры масла (например при первом включении компрессора) перекрывает поток масла и отправляет его не к радиатору, а сразу в фильтр и винтовой блок.  

Сжатый воздух, прошедший через сепаратор, движется по трубкам радиатора, охлаждается и поступает дальше на пневмолинию, например в ресивер. Температура газа на выходе из винтового компрессора в среднем составляет плюс 15 °С к температуре атмосферного воздуха.   

Принцип работы двухступенчатого безмасляного винтового компрессора

Принцип работы двухступенчатого безмасляного винтового компрессора основан на последовательном сжатии воздуха без впрыска масла, с промежуточным и финальным охлаждением.

Упрощенная схема производства сжатого воздуха в 2-ступенчатом безмасляном винтовом компрессоре с водяной системой охлаждения

Как и в случае с масляным винтовым компрессором, воздух поступает в винтовой блок через воздушный фильтр и впускной клапан. Большая винтовая пара сжимает газ до первого значения давления. Далее горячий воздух движется в систему охлаждения, которая может быть как воздушной, так и водяной. Затем охлажденный газ поступает в камеру с малой винтовой парой, дожимается до заданного давления и нагревается. После прохождения системы охлаждения газ, с температурой плюс 15‒20 °С к температуре атмосферного воздуха, подается в пневмолинию.

После каждого этапа охлаждения сжатый воздух проходит через небольшой влагоотделитель (циклонный сепаратор), задачей которого служит отделение от газа крупных капель воды, которые в дальнейшем скапливаются, и сливаются конденсатоотводчиком.    

Одной из особенностей двухступенчатых безмасляных установок является водяная «рубашка охлаждения», предназначенная для снижения температуры винтового блока для каждой из роторных пар. Такая система частично уменьшает температуру сжимаемого воздуха.

Важно сказать, что хоть данный вид 2-ступенчатых винтовых компрессоров и называется «безмасляным», в нем все же применяется масло, — для смазки движущихся частей. С помощью насоса оно циркулирует по своему закрытому трубопроводу, никак не контактирует с сжимаемым газом, и охлаждается общей системой: водяной или воздушной.    

Если ваше предприятие планирует приобрести двухступенчатый винтовой компрессор, обратите внимание на оборудование от компании Acovent.

Мы поставляем:

— масляные винтовые компрессоры: под низкое давление 4-5 бар — производительностью от 6250 до 65 000 л/мин; под давление 8‒13 бар — для выпуска от 3200 до 74 200 л/мин

— безмасляные винтовые компрессоры: на 8.6, 9 и 10.4 бар — производительностью от 4500 до 47 000 л/мин, как с воздушным, так и с водяным охлаждением

Для начала совместной работы позвоните нам по телефону 8 (843) 280-01-01, отправьте запрос на info@acovent.ru или свяжитесь любым другим удобным способом, представленным в разделе с контактами.

Компания Acovent — ваш помощник на пути к повышению эффективности работы компрессорного оборудования и снижению издержек предприятия.