Конструкция и принцип действия двухроторного маслозаполненного винтового компрессора
Конструкция двухроторного маслозаполненного винтового компрессора
Компрессор состоит из корпуса (с вертикальным разъемом), передней и задней крышки. Передняя крышка имеет всасывающую полость, всасывающее окно и передний опорный подшипник.
Внутри корпуса имеются цилиндрические расточки, в которых установлены роторы (винты). Роторы вращаются в опорных подшипниках, которые воспринимают только радиальные силы. Осевые силы, действующие на ротор, воспринимаются упорным подшипником. В большинстве конструкций опорные – подшипники-скольжения, а упорные – качения.
Рабочие органы компрессора представляют собой цилиндрические валы на средней, утолщенной части которых нарезаны винтообразные зубья. В двухроторных компрессорах один ротор является ведущим, другой является ведомым (Рисунок 26).
Рисунок 26 – Винты
Ведущий ротор имеет толстые, выпуклые зубья, а ведомый ротор – тонкие вогнутые зубья. Зубья ведущего и ведомого ротора входят во взаимное зацепление. Количество зубьев может быть разным в зависимости от конструкции завода-изготовителя, внутренней степени сжатия и т. д.
Наиболее частое соотношение зубъев: 4:6; 5:7; 7:8; и т.д.
Профиль винтов выполнен таким образом, что при вращении они обкатываются друг по другу. Для предотвращения сдвига ротора по оси при неблагоприятных условиях работы, на ведущем роторе имеется разгрузочный поршень-думмис. При сдвиге ротора масляная система подает масло к поршню и предотвращает сдвиг.
В винтовых компрессорах отсутствуют всасывающий и нагнетательный клапаны. Всасывающее окно расположено в верхней части передней крышки компрессора. Нагнетательное окно расположено в нижней части задней торцевой поверхности корпуса. Таким образом окна расположены как бы диагонально по отношению к ротору.
Особенностью винтового компрессора является возможность плавного регулирования объемной производительности от 100 до10% c помощью золотника. Золотник находится в нижней части корпуса компрессора под винтами. Основная поверхность золотника – цилиндрическая (Рисунок 27).
Рисунок 27 – Золотник
Верхняя часть золотника повторяет профиль внутренней поверхности корпуса. Золотник, перемещаясь параллельно оси роторов, уменьшает или увеличивает объем полости сжатия.
Принцип действия
Рабочий цикл винтового компрессора состоит из четырех процессов: всасывания, перемещения (без изменения внутреннего объема), сжатия и нагнетания (Рисунок 28).
Рисунок 28 – Последовательность работы винтового компрессора
а – всасывание; б – перемещение (без изменения внутреннего объема); в – сжатие; г – нагнетание (выталкивание) газа.
Процесс всасывания начинается в тот момент, когда зуб ведущего ротора выходит из впадины ведомого в плоскости всасывающего окна. При этом образуется парная полость, т.е. объем между зубьями ротора и корпусом. При дальнейшем вращении роторов парная полость увеличивается. Она заполняется паром холодильного агента, т.е. происходит процесс всасывания.
Процесс всасывания заканчивается тогда, когда зубья ведущего и ведомого ротора парной полости проходят перегородку всасывающего окна. При дальнейшем вращении ротора в полости всасывающего окна зуб ведущего ротора входит во впадину ведомого ротора. Объем парной полости уменьшается. В то же время со стороны нагнетательного окна зуб ведущего ротора парной полости продолжает выходить из впадины ведомого ротора и объем парной полости увеличивается. Таким образом, происходит простое перемещение пара от всасывающего окна к нагнетательному окну без изменения внутреннего объема парной полости.
Процесс перемещения заканчивается тогда, когда в полости нагнетательного окна, зуб ведущего ротора полностью выходит из впадины ведомого ротора в полости нагнетательного окна. При дальнейшем вращении ротора происходит уменьшение внутреннего объема парной полости и пар сжимается.
Процесс сжатия заканчивается в тот момент, когда парная полость подходит к кромке нагнетательного окна (Рисунок 29). При этом пар холодильного агента выталкивается через нагнетательное окно в нагнетательную полость компрессора, т.е. происходит процесс нагнетания.
Рисунок 29 – Вид на торец винтов со стороны нагнетания
Читайте также: Ремонт компрессора кондиционера honda stream
Wцил –защемленный объем на нагнетании; штриховой линией показана (условно) канавка на корпусе для выхода газа из защемленного объема.
Процесс нагнетания заканчивается тогда, когда объем парной полости будет равен нулю.
3.8. Регулирование холодопроизводительности винтовых агрегатов
Холодопроизводительность винтовых агрегатов регулируют плавно или ступенчато перемещением золотника (регулирующих салазок) компрессора (рис. 36), а также с помощью пуска и остановки компрессора.
Перемещение золотника в отечественных компрессорах осуществляется вручную или электрическим приводом. В компрессорах производства ГДР «Кюльаутомат» золотник перемещается гидравлическим приводом.
В нижней части корпуса компрессора, в области сжатия пара, в цилиндрической расточке помещен золотник, предназначенный для регулирования холодопроизводительности компрессора. Форма золотника соответствует форме роторной части корпуса. Золотник от проворачивания предохраняет направляющая шпонка, позволяющая в то же время ему свободно перемещаться вдоль оси. На рис. 37 показан золотник с гидравлическим приводом компрессора типа S3-900.
При смещении в сторону секции всасывания золотник совместно с корпусом компрессора образует рабочую полость, в которой происходит сжатие пара. Перемещаясь в сторону секции нагнетания, золотник открывает доступ пара из рабочих полостей в полость всасывания. Этим достигается сокращение рабочей длины винтовых роторов и, следовательно, уменьшение холодопроизводительности компрессора.
В случае нахождения золотника в крайнем левом положении (рис. 37, а) образующая золотника (форма профиля золотника) повторяет форму расточки роторов. При этом холодопроизводительность компрессора максимальна.
При перемещении золотника вправо, в сторону секции нагнетания, освобождается пространство под винтовыми профилями роторов; это пространство соединяется с полостью всасывания компрессора (рис. 37,6). Это приводит к уменьшению холодопроизводительности компрессора. На участке, где отсутствует золотник (до сечения 1—1), зубья роторов частично входят во впадины парных роторов, и объем винтовых впадин уменьшается. Так как полости сжатия из-за отсутствия золотника соединены со всасывающей полостью, часть пара из парной полости уходит на всасывание компрессора. Сжатие пара компрессором начинается только после сечения 1—1. При дальнейшем перемещении золотника вправо, в сторону секции нагнетания, происходит соответствующее уменьшение холодопроизводительности компрессора. При достижении золотником сечения 2—2 пар будет занимать только незначительную часть объема парной полости. Холодопроизводительность компрессора при этом минимальная.
Во всех режимах компрессора мощность трения и энергозатраты на перекачивание масла остаются постоянными. Поэтому относительный расход электроэнергии на выработку холода при работе компрессора с неполной холодопроизводительностью увеличивается. Кроме того, максимальная эффективность винтового агрегата достигается при совпадении внутренней (Рн/Рвс) и внешней (Рк/Р0) степеней сжатия.
При уменьшении производительности компрессора за счет перемещения золотника в сторону секции нагнетания внутренняя степень сжатия уменьшается пропорционально падению холодопроизводительности компрессора, что делает работу компрессора энергетически неэффективной. Поэтому на энергонасыщенных предприятиях винтовые агрегаты эксплуатируют с полной холодопроизводительностью, используя в качестве ее регулирования изменение количества работающих агрегатов. В этих случаях надежен и удобен ручной привод золотника компрессора, который находит применение на части выпускаемых отечественной промышленностью винтовых компрессоров.
Автоматическое поддержание заданной температуры в охлаждаемом помещении с высокой точностью (±1°С) может быть осуществлено только при плавном регулировании холодопроизводительности компрессора. Для этого применяют агрегаты с компрессорами, имеющими электрический или гидравлический привод золотника. В последнем случае возможна организация безвахтенного обслуживания агрегата. Для ручного привода золотника применяется маховик, установленный в передней части компрессора типа 5ВХ-350-7-0(2). При вращении маховика по часовой стрелке он перемещается в сторону нагнетательного патрубка и устанавливается в положении минимальной холодопроизводительности компрессора, вращение маховика против часовой стрелки приводит к увеличению холодопроизводительности.
Компрессоры типа 5ВХ-350-7-1 (3) оборудуют устройством А80, состоящим из электродвигателя и червячного редуктора. С помощью электропривода возможно плавное регулирование холодопроизводительности. Перемещение золотника Производится включением устройства А80 на определенное время. Компрессоры типа S3-900 имеют гидравлический привод золотника. В агрегатах типа FMS3-900 устроена специальная система гидропривода золотника компрессора (рис. 38). Масляный насос гидросистемы работает непрерывно.
Читайте также: Компрессор чтобы качать колеса
В винтовых агрегатах типа FMS3-900 последних выпусков отсутствует специальная гидравлическая система; для перемещения регулирующих салазок компрессора используется масляное давление насоса компрессора.
В одноступенчатых агрегатах и агрегатах высокого давления для управления золотником компрессора предусмотрено два соленоидных вентиля (см. рис. 28, поз. 12 и 10). Соленоидные вентили 13 и 14 в этих схемах отсутствуют.
Для уменьшения производительности компрессора открывается соленоидный вентиль 12, и масло от насоса подается через него и дроссельную шайбу 15 в левую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27). Поршень перестановочного устройства, а следовательно, и золотник компрессора перемещаются в сторону нагнетательного патрубка. Из правой полости перестановочного устройства при этом вытесняется пар хладагента.
Для увеличения производительности компрессора открывается соленоидный вентиль 10 (см. рис. 28), и через соответствующую дроссельную шайбу 15 и соленоидный вентиль 10 масло из левой полости перестановочного устройства (см. рис. 27) уходит во всасывающий трубопровод, а поршень перестановочного устройства 7 (см. рис. 27) перемещается влево под действием пара, сжимаемого компрессором. Перемещение золотника компрессора влево приводит к увеличению производительности компрессора.
Для компрессоров низкого давления в двухступенчатых винтовых агрегатах применяется двухстороннее гидравлическое перемещение поршня перестановочного устройства, поскольку давление конца сжатия этого компрессора недостаточно для воздействия на поршень перестановочного устройства.
Для уменьшения производительности компрессора открываются соленоидные вентили 12 и 14 (см. рис. 28). Масло под давлением насоса подается через соленоидный вентиль 12 в левую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27), а из правой полости через соленоидный вентиль 14 (см. рис. 28) уходит во всасывающий трубопровод компрессора. Поршень перестановочного устройства, а следовательно, и золотник компрессора перемещаются в сторону нагнетательного патрубка.
Для увеличения холодопроизводительности компрессора открываются соленоидные вентили 13 и 10, масло через соленоидный вентиль 14 нагнетается в правую полость цилиндра перестановочного устройства (см. рис. 27), а из левой полости масло через соленоидный вентиль 10 (см. рис. 28) уходит во всасывающий трубопровод компрессора. Поршень перестановочного устройства 7 (см. рис. 27), а следовательно, и золотник 4 компрессора перемещаются влево.
Положение золотника компрессора контролируется или потенциометром, или герметичным датчиком. Перемещение поршня перестановочного устройства 7 достигается вращением скрученного стержня 8, который в свою очередь поворачивает магнитодержатель с пятью постоянными магнитами. Через немагнитную уплотнительную прокладку магниты управляют герметичными контактами.
Сигнал от потенциометра или герметичного датчика передается на прибор, показывающий холодопроизводительность компрессора в данный момент в процентах.
В ходе эксплуатации холодильной установки задачей золотникового устройства является:
— пуск компрессора при минимальной производительности;
— ручное или автоматическое поддержание необходимой производительности компрессора с целью обеспечения заданной температуры охлаждаемого объекта.
В последнем случае команда на перемещение золотника поступает автоматически в зависимости от температуры потребителя холода или давления кипения хладагента. Для устойчивой работы винтового агрегата необходимо поддержание определенных параметров его работы в расчетных пределах температур.
Регулирование винтовых компрессоров
Расширение области применения винтовых компрессоров находится во взаимосвязи с решением вопроса экономичного регулирования. До последнего времени основными способами регулирования производительности были дросселирование на всасывании и байпасирование.
Байпасирование (перепуск сжатого газа через байпасный клапан на всасывание) — способ малоэкономичный по сравнению с другими применяемыми способами регулирования. Компрессор потребляет 100% мощности независимо от режима работы. Способ используется как наиболее простой в компрессорах сухого сжатия.
Дросселирование на всасывании широко применяется в маслозаполненных компрессорах. Этот способ основан на автоматическом перекрытии дроссельного клапана, расположенного на всасывании, при превышении давления нагнетания, При этом растет внутренняя степень сжатия компрессора, но из-за уменьшения массового расхода затрачиваемая мощность падает. Способ эффективен в диапазоне регулирования производительности 100—70%. При более глубоком регулировании потери мощности значительны (например, при нулевой производительности компрессор потребляет 65—70% от номинальной мощности).
Читайте также: Основные части центробежного компрессора
Наиболее экономичен способ регулирования производительности изменением частоты вращения роторов.
Весьма просто регулировать производительность компрессора сухого сжатия изменением частоты вращения в случае турбопривода.
На рис. 6.6,а приведена зависимость производительности и потребляемой мощности компрессора в процентах от их номинальных величин при изменении частоты вращения, из которой видно, что в диапазоне изменения частоты вращения 60—100% производительность и потребляемая мощность изменяются пропорционально.
При создании холодильного винтового маслозаполненного компрессора разработан и внедрен высокоэкономичный золотниковый способ регулирования. Суть его состоит в отключении части объема полостей, участвующих в процессе сжатия, при помощи золотникового устройства (рис. 6.6,б).
Золотник 1 соединен штоком 2 с установленным в направляющем цилиндре 4 поршнем 3. К торцам поршня подведена сжимаемая среда соответственно из камер всасывания и нагнетания для создания усилия, действующего в направлении, обратном нагрузке на золотник.
Цилиндр подключен непосредственно к камере нагнетания, а поршень, шток и золотник имеют каналы для подвода среды из камеры всасывания в полость цилиндра, отделенную поршнем от камеры нагнетания.
Направляющий цилиндр 4 размещен в отдельном корпусе и выполнен съемным. Диаметр соединительного элемента штока меньше диаметра поршня, диаметр золотника может быть равен диаметру соединительного элемента, что позволяет демонтировать золотннк без разбора направляющего цилиндра.
Как правило, в маслозаполненных винтовых компрессорах для регулирования производительности и впрыска масла используется подвижный золотник. Недостаток состоит в том, что при движении золотника отверстия для впрыска перемещаются вдоль камер сжатия. При перемещении золотника в сторону нагнетания зона впрыска укорачивается, что увеличивает протечки газа и уменьшает эффективность сжатия. Уменьшается также количество впрыскиваемого масла, что, в свою очередь, ухудшает смазку винтов.
В тех случаях, когда не удается осуществить привод с переменной частотой вращения, производительность компрессоров сухого сжатия регулируется байпасированием или выпуском части газа в атмосферу (для воздушных компрессоров).
Установившийся режим работы системы «компрессор — сеть» возможен при равенстве давления нагнетания компрессора давлению со стороны сети.
Наиболее целесообразно использование винтового компрессора при работе в сети с постоянным расходом и давлением. При изменении расхода газа в сети поддержание постоянного давления нагнетания сводится к задаче согласования подачи компрессора с расходом сети.
В воздушных маслозаполненных (винтовых компрессорах) широкое распространение полнило регулирование производительности путем изменения эффективной рабочей длины роторов перемещением золотника (рис. 6.6,6). При этом обеспечивается почти пропорциональное изменение потребляемой мощности в процессе регулирования производительности (от 100 до 40%). При более глубоком регулировании производительности затрачиваемая мощность не снижается более чем на 45 % от номинальной, так как возвращаемая часть газа подогревается впрыскиваемым маслом и поверхностями роторов и корпуса и, в свою очередь, повышает начальную температуру газа на всасывании. Поэтому в тех случаях, когда компрессор в течение значительного времени должен работать при неполной нагрузке, применение такого способа регулирования производительности целесообразно, несмотря на некоторое усложнение конструкции компрессора.
В маслозаполненных компрессорах, где производительность регулируется перемещением вдоль винтов подвижного золотника, корпус компрессора изготовляется, как правило, из отливки. Выполнение большого количества каналов для впрыска масла или перемещения газа от золотника очень затруднительно в отливке — требуется особая герметизация корпуса, особенно для холодильных фреоновых компрессоров.
Повсеместный переход на выпуск маслозаполненных компрессоров с асимметричными профилями зубьев вызван не только экономичностью последних, но также необходимостью передачи крутящего момента из-за исключения шестерен связи.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:https://evakuatorinfo.ru/zolotnikovyy-klapan-v-vintovom-kompressore