Двухвинтовой воздушный компрессор: практическое руководство по сравнению

Двухвинтовой воздушный компрессор — правильный выбор для предприятий, которым требуется непрерывная подача сжатого воздуха большого объема с минимальной пульсацией, но он не является автоматически лучшим вариантом для каждого применения. По сравнению с одновинтовыми или поршневыми конструкциями двухвинтовые агрегаты обычно обеспечивают более плавную работу и меньшую вибрацию, однако они требуют более точного изготовления ротора и другой дисциплины в обслуживании. Правильный выбор означает взвешивание рабочего цикла, требований к качеству воздуха и стоимости жизненного цикла, а не выбор по умолчанию наиболее знакомого типа.

Как работает двухвинтовое сжатие

A двухвинтовой воздушный компрессор использует два зацепляющихся винтовых ротора — один охватывающий и один охватывающий — которые вращаются в противоположных направлениях внутри корпуса с жесткими допусками. Когда роторы вращаются, воздух втягивается, постепенно улавливается в суживающемся пространстве между лопастями ротора и непрерывно сжимается по мере движения по длине ротора к выпускному отверстию. Поскольку сжатие происходит непрерывно, а не дискретными тактами, выходное давление гораздо более стабильно, чем в поршневых конструкциях, при этом пульсация давления обычно составляет менее 2% по сравнению с заметной пульсацией в поршневых компрессорах.

Это непрерывное действие также является причиной того, что двухвинтовые агрегаты охлаждаются при постоянной нагрузке. Тепло генерируется постоянно, и его можно контролировать с помощью систем впрыска масла или охлаждения, рассчитанных на постоянную работу, а не на периодические всплески тепла, типичные для поршневых компрессоров, циклически включающихся и выключающихся.

Двухшнековые и одновинтовые и возвратно-поступательные типы

Сравнение двухвинтового воздушного компрессора с двумя другими распространенными конструкциями позволяет понять, где он действительно превосходит, а где нет.

Поршневые компрессоры по-прежнему дешевле и подходят для периодических, небольших объемов работы, например, в небольших мастерских. Но для непрерывного промышленного спроса двухвинтовой воздушный компрессор обычно превосходит поршневой агрегат примерно вдвое, при этом работает тише и требует меньшего количества ремонтов, связанных с клапанами, поскольку у него нет клапанов, поршней или компонентов коленчатого вала, которые могут изнашиваться. По сравнению с одновинтовыми конструкциями двухвинтовые агрегаты обычно обеспечивают более высокую эффективность при частичных нагрузках, поскольку сбалансированная пара роторов более равномерно распределяет механическое напряжение, уменьшая с течением времени износ подшипников.

Энергоэффективность и производительность при частичной нагрузке

Стоимость энергии доминирует в расходах любого воздушного компрессора в течение срока службы, часто составляя 70–80% от общей стоимости владения за 10-летний период, при этом покупная цена составляет лишь небольшую часть. Именно здесь конструкция двухвинтового воздушного компрессора имеет наибольшее значение.

• Двухвинтовые агрегаты с фиксированной скоростью работать на постоянной частоте вращения и полагаться на циклическую нагрузку/разгрузку для соответствия потребности, что приводит к потере энергии, когда потребность в воздухе ниже полной мощности.
• Двухвинтовые агрегаты с регулируемой скоростью (VSD) регулируйте скорость ротора в соответствии с потребностями в реальном времени, часто сокращая потребление энергии на 25–35% по сравнению с моделями с фиксированной скоростью в приложениях с изменяющимся спросом на воздух.
• Безмасляные двухвинтовые конструкции исключить риск уноса масла для чувствительных областей применения, таких как пищевая или фармацевтическая промышленность, хотя они обычно стоят на 20–30% дороже, чем эквиваленты с впрыском масла.

Для предприятия, работающего с переменной нагрузкой в ​​течение дня, что часто встречается на производстве, где потребность в сжатом воздухе резко возрастает на определенных этапах производства, двухвинтовой воздушный компрессор с частотным приводом часто окупает свою надбавку к цене в течение 18–30 месяцев исключительно за счет снижения потребления электроэнергии.

Требования к техническому обслуживанию и распространенные точки отказа

Двухвинтовые компрессоры требуют менее частого обслуживания, чем поршневые, но требуют большей точности при выполнении обслуживания. Зазоры ротора изготавливаются с допусками, часто измеряемыми в микронах, поэтому неправильная сборка или загрязнение во время обслуживания могут привести к снижению эффективности или повреждению контакта ротора, к которому поршневые системы просто не так чувствительны.

Наиболее распространенной причиной преждевременного выхода из строя двухвинтового воздушного компрессора является не износ ротора, а деградация или загрязнение масла, что увеличивает трение и нагрев между роторами. Предприятия, которые придерживаются планового анализа масла, а не только фиксированных календарных интервалов, как правило, улавливают ранние предупреждающие признаки — повышение содержания влаги или уровня твердых частиц — задолго до того, как произойдет сбой.

Выбор размера двухвинтового компрессора в соответствии с фактическими потребностями

Завышение размера — одна из самых дорогостоящих и распространенных ошибок при выборе двухвинтового воздушного компрессора. Блок слишком большого размера тратит больше времени на циклическое переключение между состояниями нагрузки и разгрузки, что увеличивает износ регулирующих клапанов и приводит к потере энергии во время работы без нагрузки, даже если компрессор в это время не производит полезный воздух.

Более точный подход предполагает регистрацию фактического спроса на воздух в течение репрезентативного производственного периода — в идеале от одной до двух недель — с указанием пикового спроса, среднего спроса и того, насколько сильно этот спрос колеблется. Объекты с относительно стабильным, постоянным спросом хорошо обслуживаются одной двухвинтовой установкой с фиксированной скоростью, размер которой близок к среднему спросу, с меньшим вторичным блоком для пиковых нагрузок. Предприятия с сильно меняющимся спросом получают больше преимуществ от устройства с регулируемой скоростью, которое может напрямую отслеживать колебания, избегая неэффективности циклического включения и выключения большого компрессора с фиксированной скоростью.

Выбор между конфигурациями с воздушным и водяным охлаждением

Метод охлаждения — еще один момент, в котором варианты двухвинтовых воздушных компрессоров значительно различаются в зависимости от условий эксплуатации. Установки с воздушным охлаждением проще устанавливать, не требуют инфраструктуры подачи или слива воды и подходят для большинства стандартных промышленных условий. Агрегаты с водяным охлаждением, хотя и требуют дополнительных водопроводов и градирни или контура охладителя, более эффективно справляются с условиями с высокой температурой окружающей среды и имеют тенденцию работать с более стабильной температурой нагнетания на объектах, где температура окружающего воздуха регулярно превышает 35°C.

Для предприятия в жарком климате, где постоянно работают компрессоры, дополнительная сложность установки водяного охлаждения часто оправдывается более стабильной производительностью и снижением тепловой нагрузки на подшипники ротора с течением времени по сравнению с агрегатом с воздушным охлаждением, который пытается отводить тепло из уже теплого окружающего воздуха.