Винтовые компрессоры: устройство, принцип работы и основные неисправности

Распространенные неисправности винтовых компрессоров и их устранение

Длительная эксплуатация любого оборудования приводит к тому, что оно требует либо сервисного обслуживания, либо серьезного ремонта. Не являются исключением и компрессоры, основным узлом которых является роторный блок. delaton.ru – компания «Делатон» уже более 10 лет оказывает услуги по ремонту и обслуживанию компрессорного оборудования. Полное обслуживание компрессоров включает диагностику, техническое обслуживание, смазку всех узлов оборудования.

Ремонт винтовых компрессоров своими руками вполне возможен в следующих случаях:

• аппарат с трудом запускается;
• компрессор не перезапускается;
• в выходном патрубке агрегата отсутствует сжатый воздух;
• низкая производительность;
• чрезмерный расход масла;
• непроизвольное срабатывание предохранительного клапана;
• отключение аппарата термостатом;
• отключение агрегата прерывателем сети;
• поломка роторного блока;
• повышенное давление.

Аппарат плохо запускается

Причиной того, что агрегат запускается с трудом, может быть низкая температура окружающего воздуха. Запуск компрессора произойдет только после прогрева помещения, в котором он установлен.

Устройство не перезапускается

Данная поломка вызывается плохим закрытием всасывающего клапана. Проблема решается прочисткой клапана. Если данная процедура не решила проблему, то клапан всасывания следует заменить.

Отсутствие сжатого воздуха

Если в выходном отверстии аппарата отсутствует сжатый воздух, то это признак закрытия регулятора. Чтобы устранить неисправность, потребуется проверить работоспособность реле давления. Именно этот узел подает питание на клапан, являющийся электромагнитным, который, в свою очередь, связан с регулятором.

Низкая производительность

Понижение производительности оборудования также связано с закрытием регулятора. В данном случае поломка вызывается засорением последнего. Чтобы производительность аппарата пришла в норму, требуется снять всасывающий фильтр, открыть или демонтировать регулятор, и хорошо прочистить его.

Чрезмерный расход масла или его утечка

Большой расход масла может вызывать сломанный фильтр, установленный в маслоотделителе, или негерметичность уплотнений этого же фильтра. В обоих случаях проблема решается заменой данных деталей. 

Важно! Вызвать утечку масла может незакрытый регулятор или чрезмерно повышенное давление в системе. В первом случае следует проверить исправность электромагнитного клапана и регулятора.

Во втором — подвергнуть проверке манометр.

Открытие предохранительного клапана

Данная поломка может возникнуть, если фильтр маслоотделителя засорился. Требуется проверить, существует ли перепад давления между масляным сепаратором, то есть его резервуаром и трубопроводом, в котором находится сжатый воздух. Проблема решается заменой фильтра.

Срабатывание термостата

Отключение агрегата термостатом может вызываться несколькими причинами.

1. Высокая температура окружающей среды. Следует обеспечить помещение с оборудованием хорошей вентиляцией, после чего нажать кнопку “reset” и перезагрузить аппарат.
2. Засорение охладителя масла. Требуется прочистить охладитель с применением растворяющей жидкости.
3. Низкий уровень масла. Следует долить необходимое количество последнего.
4. Неисправность термостата. Деталь следует заменить на исправную.

Отключение двигателя прерывателем сети

Срабатывание прерывателя цепи может вызвать низкое напряжение в сети. Следует проверить напряжение и, при его нормальных показателях, перезапустить аппарат, нажав на кнопку “Reset”.

Также прерыватель цепи может сработать при перегреве двигателя. В первую очередь, нужно проверить теплоотвод от электромотора. Если режим отвода тепла не нарушен, то произведите перезапуск оборудования. В случае, когда перезапуск не происходит, следует подождать несколько минут и снова повторить попытку.

Поломка роторного блока 

Если обратить внимание на описание роторного блока, которое приводилось выше, то станет понятно, что его ремонт возможно произвести только в случае выхода из строя подшипников. В случае заклинивания роторов ремонт винтовых блоков следует доверить специалистам сервисного центра. 

Винтовые компрессоры

Винтовой компрессор – также называемый ротационным винтовым компрессором, представляет собой воздушный компрессор, в котором воздух сжимается между двумя взаимодействующими, вращающимися в противоположных направлениях винтами, содержащимися в камере особой формы.

Когда механизм вращается, движение двух роторов создает область воздуха, которая постоянно конденсируется в объеме. По мере того, как сжатие воздуха продолжается, уменьшенные воздушные карманы выпускаются через другую область камеры.

Винтовые компрессоры представляют собой особый тип поршневых компрессоров, идеально подходят для крупных промышленных приложений из-за их способности обеспечивать непрерывную производительность в течение длительного периода времени.

Два винта или ротора внутри винтового компрессора соединяются друг с другом, когда они вращаются вокруг, и оставляют пространство только в определенное время, которое втягивает, сжимает и затем выпускает воздух. Мощные выбросы воздуха, возникающие в результате такого сжатия, используются во многих областях применения.

Одноцилиндровые винтовые компрессоры могут быть достаточно маленькими, чтобы их можно было переносить, в то время как многоцилиндровые системы используются в крупных промышленных масштабах.

Винтовые компрессоры широко используются в строительстве, производстве, сельском хозяйстве, производстве продуктов питания и напитков, горнодобывающей и автомобильной промышленности.

Они также используются в пневматических инструментах, деревообработке, фармацевтике, производстве природного газа и пластмасс . Воздушные компрессоры часто изготавливаются из алюминия, стали или чугуна, но иногда также изготавливаются из пластика, когда требуется особенно легкий компрессор.

Компоненты меньшего размера также могут быть изготовлены из пластика, хотя характер винтового компрессора означает, что обычно его внутренние части металлические.

Эффективность винтовых компрессоров требует минимального пространства между роторами и воздушной камерой, чтобы области сжатия были должным образом герметизированы.

Часто масло используется для облегчения этого процесса и облегчения герметизации. Затем масло отделяется от выходящего пфотока, охлаждается, фильтруется и возвращается в цикл. Некоторое количество увлеченного компрессорного масла может попадать в поток сжатого газа и постепенно просачиваться в окружающий воздух, что неприемлемо для пищевых продуктов и, в частности, медицины.

Вот почему безмасляные воздушные компрессоры становятся популярными, потому что они завершают процесс сжатия воздуха без использования масла для охлаждения и уплотнения. Обратной стороной безмасляных винтовых компрессоров является то, что они имеют более низкое давление нагнетания, но они полезны в ситуациях, когда не может происходить унос масла.

Хотя на начальном этапе они могут быть более дорогими, винтовые компрессоры также требуют меньшего обслуживания и имеют более длительный срок службы, чем другие воздушные компрессоры сопоставимого размера, что, возможно, является достаточной причиной, чтобы инвестировать деньги в винтовой компрессор по сравнению с другим типом.

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Основным узлом этого устройства является винтовой блок (см. рис. ниже). Он состоит из корпуса (1) и расположенной в нем винтовой пары (2 и 3) – ведущего и ведомого ротора.

В средней части роторов имеются утолщения, на которых нарезан винтовой профиль. Зубья ведущего ротора имеют выпуклую и широкую форму, ведомого – тонкую и вогнутую.

Роторная пара установлена на втулки или подшипники, между винтами предусмотрен минимальный зазор (от 0,1 до 0,4 мм). Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Их движение синхронизируется с помощью шестерен (4), закрепленных на валах роторов. Герметичность корпуса обеспечивают сальники и уплотнители.

В корпусе компрессора также предусмотрены полости для охлаждения (5), в которые, если это предусмотрено, подается жидкость (вода, масло).

Принцип работы винтового компрессора заключается в следующем.

После начала вращения роторной пары через впускное отверстие и регулятор всасывания начинает поступать воздух, который заполняет винтовые впадины по всей длине. Дальнейшее проворачивание винтов уменьшает объем рабочей камеры и увеличивает давление в ней. Когда впадины винта соединяются с выпускным отверстием компрессора, сжатая среда через радиатор охлаждения выходит через выпускное окно агрегата.

В масляной разновидности компрессора воздух на этапе попадания в роторный блок смешивается с очищенным маслом, которое поступает в него точно дозированными порциями. Перед выходом сжатая смесь проходит через картридж сепаратора. Масляные фракции отделяются от воздуха и снова поступают в роторный блок.

В безмасляных компрессорах (сухого сжатия) из-за сильного разогрева воздуха сжатие происходит в две ступени с промежуточным охлаждением. Компрессионный модуль таких устройств состоит из двух винтовых блоков на общей раме. Они оснащены каналами для подачи охлаждающей жидкости. Водно-гликолевый раствор принудительно нагнетается насосом, а затем охлаждается в теплообменнике. Чтобы обеспечить максимально возможную герметичность блока, роторы безмасляных компрессоров имеют повышенную частоту вращения (до 6 000 об/мин), что обеспечивается шестеренным мультипликатором.

Эксплуатация и обслуживание компрессора

Поршневой компрессор как и любое техническое оборудование требует определённого обслуживания. Правильная эксплуатация поможет продлить жизнь вашего компрессорного оборудования. Рассмотрим основные мероприятия по обслуживанию, ремонту и эксплуатации компрессора.

1. Замена и очистка воздушного фильтра. Фильтрующий элемент в основном сделан из нетканого материала, поролон или синтонин. Если компрессор стоит там же где осуществляется покраска автомобиля, то от сильно забивается (налипает) опылом от краски, лака и другого лакокрасочного материала. Фильтр предотвращает попадание абразивной пыли в цилиндр, поршень и цилиндр изнашиваются меньше. Как можно чаще меняёте и очищайте фильтр, так как это значительно увеличит ресурс и отсрочит ремонт компрессора.

2. Замена масла, очень важный пункт. Следите за уровнем масла, на специальном индикаторе (окошке) в картере компрессора. Работа на малом уровне или без масла влечёт к серьезному капитальному ремонту. Доливайте до необходимого уровня, если его не хватает. Периодически необходимо полностью сливать и заливать новое. Используйте только специальное компрессорное масло. Масло для поршневого компрессора Mobil, Fubug, Shell VDL 100, КС 19, 46 или любое другое фирменное.

3. Слив конденсата. Важный пункт в обслуживании компрессора. Воздух насыщен влагой, она неизбежно попадает с всасываемым воздухом в ресивер. Со временем накапливается в большом количестве. При большом содержании конденсата возможен его выброс в воздушные шланги, что влечёт к дефектам при покраске. Так же из-за конденсата начинается коррозия внутри ресивера. Сливайте конденсат как можно чаще, минимум раз в неделю, особенно в жаркое и влажное время года. 

4. Следите за общим состоянием, периодически продувайте от пыли и других загрязнений.

Уделите особое внимание крыльчатке на электродвигателе, рёбрам цилиндра, воздушного радиатора, по мере эксплуатации на них налипает пыль и опыл от краски, что уменьшает охлаждающие способности. 

5. Осматривайте на износ и натяжение ременной привод. При нажатие на ремень в средней точки он не должен прогинаться более чем на 12 -15 мм. Делайте протяжку всех болтов и гаек. Периодически проверяйте работоспособность предохранительного клапана, который служит для защиты от избыточного давления, из-за поломки строя реле давления.

 

Устройство воздушного компрессора

Для того чтобы разобраться с неполадками устройства следует рассмотреть принцип работы, из каких элементов оно состоит. Среди конструктивных особенностей отметим следующее:

1. В качестве основного элемента устанавливается нагнетатель, представленный двигателем с различными показателями. Он создает требующийся поток воздуха.
2. В качестве ресивера применяется баллон или другая емкость, в которой содержится воздух. Он соединен с двигателем при помощи специальных шлангов, характеризующиеся высокой прочностью и устойчивостью к воздействию окружающей среды.

Основное требование, которое предъявляется к компрессору заключается в безопасности. Механизм может не запускаться по самым различным причинам. Примером можно назвать то, что если давление не контролировать, то есть вероятность, что установленный двигатель просто сгорит. Кроме этого, есть вероятность взрыва баллона из-за слишком высокого давления. Именно поэтому конструкция снабжается специальным электронным реле, которое в автоматическом режиме отключает оборудование.

Довольно большое распространение получили поршневые устройства. Они могут не запускаться из-за неисправности различных элементов. Конструкция представлена сочетанием следующих элементов:

1. Корпус.
2. Маховик для передачи вращения.
3. Головка цилиндров.
4. Клапана.
5. Цилиндр.
6. Поршень.
7. Шатун.
8. Поршневой палец.
9. Сальник.
10. Коленчатый вал.

Кроме этого, система снабжается обратным клапаном, который существенно повышает надежность устройства. Более сложные устройства характеризуются наличием других элементов автоматики, за счет которого поддерживается требуемое давление.

Компрессор может не запускаться по самым различным причинам. Самые распространенные неисправности следующие:

1. Не запускается главный нагнетатель.
2. Время от времени срабатывает автомат, который связан с повышением температуры механизма.
3. При запуске устройства срабатывает автомат и выключает его.
4. Происходит медленное накачивание воздуха.
5. При отключении нагнетателя в ресивере держится высокое давление.
6. На момент работы появляется сильная вибрация.
7. Компрессор работает с перебоями.
8. Поток расходуется ниже установленной нормы.

Довольно часто встречается ситуация, когда двигатель не запускается. В этом случае использовать оборудование не получится.

Составные части оборудования

Винтовое оборудование состоит из следующих основных элементов:

1. Корпуса. В большинстве случаев производится из стали, которая покрывается негорючим, шумопоглощающим и маслостойким материалом.
2. Винтового блока компрессора (его еще называют винтовой парой), который является «сердцем» оборудования. Он состоит из двух высокотехнологичных роторов, которые находятся во внутренней части корпуса.
3. Трех видов трубопроводов: масляного, воздушного и воздушно-масляного.
4. Всасывающего клапана. Регулирует производительность агрегата путем пневматического управления.
5. Всасывающего воздушного фильтра. Предназначен для очистки воздуха, который поступает в компрессор. Фактически состоит из двух фильтров, которые установлены перед всасывающим клапаном и на корпусе агрегата (где забирается воздух).
6. Ременной передачи. Обеспечивает определенную скорость вращения роторов (чем она выше, тем лучше производительность оборудования) путем объединения «усилий» двух шкивов, расположенных на винтовой паре и двигателе. Мощные компрессоры оснащены редуктором или муфтой с прямой передачей.
7. Электродвигателя. Через ременную передачу приводит в действие винтовую пару.
8. Вентилятора. Способствует поступлению воздушных потоков и охлаждению винтовой пары и электродвигателя.
9. Термостата. Данный элемент в схеме винтового компрессора играет роль регулятора температурного режима. Благодаря термостату масло с температурой свыше 72ºС проходит через охлаждающий радиатор.
10. Масляного фильтра. Очищает масло перед поступлением в винтовую пару.
11. Маслоотделителя. Металлический бак, в средней части которого расположена перегородка с отверстиями. Процесс очистки воздуха от масла происходит путем создания центробежной силы.
12. Маслоохладителя. Охлаждает масло после отделения от сжатого воздуха.
13. Концевого воздухоохладителя. Охлаждает сжатый воздух перед тем, как его подать к потребителю, а также на выходе оборудования делает температуру, превышающую на 10-15ºС температуру воздуха окружающей среды.
14. Блока электронного управления. Контролирует работу винтового компрессора и передает на дисплей рабочие характеристики оборудования.
15. Реле давления. Задает максимальное давление компрессора. В новейших моделях оборудования реле отсутствует, поскольку используется система электронного контроля.
16. Предохранительного клапана. При превышении давления в маслоотделителе над максимально возможным значением происходит его автоматическое срабатывание. 

Подготовка к пуску

Подготовка к работе компрессорной установки заключается в проверке исправного состояния компрессора, холодильников, влагомаслоотделителей, трубопроводов, запорной арматуры, приборов автоматического контроля и управления и т. д. Перед пуском проверяют наличие масла в смазочных системах компрессора (при необходимости его доливают до верхней отметки маслоуказателя). Затем необходимо убедиться в исправности смазочных систем. При низкой температуре в помещении масло в системе циркуляционной смазки направить в обход холодильников, а в случае наличия обогрева маслосборника произвести его включение. После включения насосов в работу (в случае отдельного привода к насосам) производят проверку подачи масла во все точки и проворачивают вал компрессора на два-три оборота.

Затем подают воду на охлаждение цилиндров в промежуточные и масляные холодильники, проверяют подачу охлаждающей воды. Производится проверка состояния запорной и пускорегулирующей арматуры на газовых линиях: закрывают задвижки, соединяющие компрессор с нагнетательным коллектором, и открывают байпасные и продувочные вентили холодильников и влагомаслоотделителей.

Производят внешний осмотр компрессора и вспомогательного оборудования, проверяют крепеж, наличие и подсоединение контрольно-измерительных приборов и средств автоматики. Следует убедиться, что пуск компрессора не представляет опасности для окружающих.

Параллельно с подготовкой компрессора подготавливают к пуску приводной двигатель.