Винтовые компрессоры в холодильной технике

[holodilshik.livejournal.com]

Оригинал взят у holodilshik в Винтовые компрессоры в холодильной технике

   Добрый день, Уважаемый читатель.

   В прошлый раз я выкладывал статью о внутреннем устройстве небольшого ледового катка.
   Было задано много вопросов касательно компрессора, примененного на данном объекте - его типе и принципе действия.
    Поэтому в продолжении той темы я решил подготовить небольшую зарисовку про компрессоры, примененные на этом объекте. Тем более на данный момент - это относительно малоизвестная для не специалистов технология. Речь далее пойдет о винтовых компрессорах, а точнее о винтовых компрессорах в холодильной технике.
Также данный тип компрессоров получил широкое распространение в системах сжатого воздуха.
   Винтовые компрессоры современной контрукции появились относительно недавно - примерно в середине 20-го века.
   С точки зрения классификации винтовые компрессоры относятся к классу компрессоров объемного принципа действия, и далее к группе ротационных компрессоров с двумя или более осями.

Винтовые компрессоры, как правило, содержат два ротора с сопрягающимися профилями, изготовленных в форме спиралей.Роторы вращаются внутри статора. Вращение этих подвижных узлов перемещает хладагент в газовой фазе со стороны всасывания к стороне нагнетания, при этом впадины охватывающего ротора выполняют роль цилиндра, объем которого по мере постепенного приближения к выходу сокращается, а зубья охватываемого ротора обеспечивают сжатие потока.
  По мере того как сжатый хладагент нагнетается в контур, с верхней стороны винта вновь происходит всасывание, что обеспечивает непрерывность потока.
   Набольшее распространение получили двухроторные винтовые компрессоры - здесь в основном рассматриваются именно эти компрессоры. Однороторные компрессоры не получили применения.
Компания Carrier, пожалуй, единственные из известных мне производителей, кто серийно изготовляет трех роторные винтовые компрессоры.
   В холодильной технике преимущественно применяются маслозаполненные винтовые компрессоры. Масло явлется уплотнителем для зазоров межу винтами, а также служит для отвда тепла от нагретых деталей,  для смазки трещихся деталей и прочее.
   В системах сжатого воздуха получили распространение как масляные, так и безмасляные компрессоры.

   В системах сжатого воздуха принцип абсолютно такой же.
Винтовые компрессоры очень хороши для достижения высокого перепада давления и высокой степени сжатия.

   Рисунок 1  - Винтовая пара (слева - ведущий, справа - ведомый ротор, красный - нагнетательный порт)



   Особенностью винтовых компрессоров является наличие золотника для регулирования производительности, которая регулируется, как правило ступенчато: 25-50-75-100%.

   В холодильной технике винтовые компрессоры получили широкое распространение в крупных системах кондиционирования (водоохлаждающие установки - чиллеры), в низкотемпературных системах относительно больших мощностей. Также данные компрессоры нашли широкое применение в транспортных системах.

   В мире насчитывается не так много производителей винтовых компрессоров для холодильной техники и систем кондиционирования - это Carrier, Gea Grasso, Bitzer - это наиболее известные бренды на российском рынке.

   Рисунок 2 - Открытый винтовой компрессор GEA Grasso - очень хорошо видна винтовая пара. Подразумевается установка внешнего привода (электродвигателя)




   Применение винтовых компрессоров в холодильных системах обеспечивает более высокой производительностью данных компрессоров относительно более распространенных поршневых компрессоров и соответственно более низкой стоимостью.
   Применение винтовых компрессоров наиболее рационально в областях средних и больших производительностей. Хотя в последнее время наблюдается активное применение винтовых компрессоров в транспортных системах, хотя они на данный момент являются более дорогими. Также применение винтовых компрессоров крайне оправданно для достижения низких температур, которые могут быть достигнуты только в двухступечатом цикле сжатия поршневыми компрессорами.

   Рисунок 3 - Один из самых распространенных винтовых холодильных компрессоров на Российском рынке - полугерметичных винтовой компрессор Bitzer серии HS. Видно, что винтовая пара и статор расположены в одном корпусе.




Анимационный вид винтового холодильного полугерметичного компрессора Bitzer - именно такие компрессораы получили распространения на ледовых катках:

   В настоящее время винтовые компрессоры находят все более широкое применение в холодильной технике.

При написании данного поста использовался "Учебник по холодильной технике"  Польманн А.С.

Comments

[garten-besitzer.livejournal.com]

Кто б мне объяснил как холодильники на природном газе работают.

[holodilshik.livejournal.com]

Хорошо. Учтем.
Вас интересуют бытовые холодильники на бутане R 600 или какие-то промышленные системы на пропанах ?

[garten-besitzer.livejournal.com]

Не, меня интересует как, сжигая газ, можно что-то охладить. :)
Гуглить "Аммиачная холодильная установка", если что. Но в википедии нифига не понятно. :(

[boud.livejournal.com]

Природный газ, это метан. Холодильники на нём не работают, как правило. Есть компрессорные станции и станции повышения давления, но это эксклюзив.
На пропане холодильники работают точно также, как и на любом другом рабочем теле. Нет никакой принципиальной разницы.

[garten-besitzer.livejournal.com]

Я не про то. Гуглите "Аммиачная холодильная установка"

[der-jolly.livejournal.com]

Рисунок 1 - Винтовая пара (слева - ведущий, слева - ведомый ротор, красный - нагнетательный порт) - Очепятка.

Про преимущества я понял. А какие недостатки у такого компрессора?

[holodilshik.livejournal.com]

Спасибо - поправим!

Недостатки - на небольших мощностях - до 100 кВт в среднем холоде - относительная дороговизна компрессора; более сложный механизм регулирования - отсюда повышенная сложность работ по обслуживанию, требуется более квалифицированный персонал. Поэтому в этом сегменте поршневые компрессоры со своей понятностью и простотой имеют преимущества.

[der-jolly.livejournal.com]

Понятно, спс.

[e-pipe.livejournal.com]

Вой. Жуткий вой компрессора. Его издалека слышно :-)

[der-jolly.livejournal.com]

Вот это самый главный недостаток для расширения применения в быту. )

[roquefort-tln.livejournal.com]

странно, меня в школе учили, что винтовые компрессоры в отличие от поршневых дают практически идеальный поток без пульсаций и потому гораздо тише обычных.

Мерседес использует их вместо турбины наддува (см надпись Kompressor на багажнике)

Организовывал 15 лет назад компрессорную для цеха как раз на винтовых компрессорах атласовских - никаких запредельных шумовых эффектов не помню.

[boud.livejournal.com]

Недостатки проистекают из достоинств. Для того, чтобы не убить винт, нужно следить за режимами работы пристально, контролировать качество масла и придерживаться рекомендаций изготовителя. Чтобы грамотно перебрать винт после поломки нужна немалая технологическая база, порядка 7 специнструментов на каждую модель, таль, поворотный стол и, крайне вероятно, пресс тонн на 25 минимум. + инструкция по ремонту и пряморукий механик.
Ещё есть сложности с распределенными системами. Так как в системе обязательно должен присутствовать регулятор давления, как только мощность установки достигает величины, требующей установки двух регуляторов, отстроить их синхронно становится сложновато.

Сам по себе компрессор приятнее поршневых сопоставимой мощности.

[yadren-fei.livejournal.com]

Я похоже совсем идиот.
Так и не понял - как он может давление создавать - если у него весь этот нагнетающий из шестерён - как нагоняет, так и отгоняет, вся эта бодяга просто крутится в среде, интенсивно её перемешивая.
Вот никак динамики процесса понять не могу. Уж я молчу - он похоже без клапанов отсекателей - моментально всё стравит, что накачал.

[holodilshik.livejournal.com]

посмотрите- так более понятно?

[roquefort-tln.livejournal.com]

Это еще не идиотизм, но некоторое напряжение пространственного воображения тут требуется :)

он не перемешивает. Рабочая часть шнека сидит в плотном цилиндрическом корпусе. виток резьбы, стенки корпуса и две точки зацепления со вторым шнеком образуют вполне себе замкнутый рабочий объем (на каждом из роторов), который при вращении перемещается от входа к выходу.

То есть это не вентилятор, а именно честный насос, перетаскивающий замкнутый объем в нужную сторону.

[tymanchik.livejournal.com]

По сути мы имеем камеру с изменяющейся геометрией, вернее много камер каждая с разной геометрий в один момент времени, там где всас - камера большего объема, чем там где уже выпуск. А насчет стравит - довольно точная обработка роторов + масло в качестве уплотнителя. Это кстати их еще один плюс - им масляное голодание не так страшно как поршневикам, т.к. масло главным образом нужно для уплотнения зазора и уменьшения перепуска.

[boud.livejournal.com]

Все винтовые компрессоры в обязательном порядке должны оснащаться клапаном на линии нагнетания. И, хорошо бы, ещё и на всасывании ставить, во избежание долгого обратного хода.
На самом деле, обратный ход всегда есть при остановке, но, если останавливать не рывком, а снизив, предварительно, производительность до минимума, то там буквально пара-тройка секунд.

[serokoy.livejournal.com]

Ещё самое большое благо винтовых компрессоров - их стали на электрички ставить :-D . И в новых российских электропоездах нет этого вечного бал-блам-блам, как просаживается воздух ))

[avotara.livejournal.com]

Вот всегда интересовало назачем в электричках да всяких троллейбусах пневматика, у нас повсеместно переоборудуют на электропривода и горя не знают
Могу понять автобусы с атмосферным двигателем - разряжение создает двигатель.
Ставить компрессор и вообще пневмосистему только ради дверей????

[ex4pector.livejournal.com]

Спасибо очень доходчиво, а то я думал они скорее как пропеллер работают.

[holodilshik.livejournal.com]

Благодарю.

[avotara.livejournal.com]

Наконец догнал как оно работает, и что-то мне подсказывает что для эффективной работы (в холодильной установке) такого компрессора шнек должен вращаться с чудовищной скоростью.
Ведь я правильно понял что давление создается в основном за счет столкновения 2-х (условно) неподвижных слоев молекул газа в самом конце шнеков, даже только за счет этого столкновения, бо без столкновения это будет просто пара не эффективных архимедовых винтов.

Так с какой-же скоростью оно вращается?

[boud.livejournal.com]

3 тысячи в минуту без малого.
Весь смысл в масляной плёнке. Компрессор нагнетает хладагент одновременно с маслом, т.е. в Ваших терминах не газ, условно неподвижен, а масло. Естественно, что сжатие возможно только в том случае, если масло достаточно вязкое, минимум 5-7 сантистоксов в рабочем режиме. Соответственно, минимальная вязкость такого масла при +20 - 100 сантистокс для минералки и 170 для синтетики. Если компрессор работает в тяжёлых режимах, то и 320, бывает, заливают. Но это, в целом, ньюансы отдельных систем.
Для сравнения, на поршневых и спиральных машинах нормальная вязкость порядка 32 сСт.

[holodilshik.livejournal.com]

Ничего страшного там нет. Здесь проще оперировать кол-вом оборотов в минуту. Так при нашей частоте питания 50 гц это значение 2900 об/мин. По 60 гц 3500. Это в два раза больше, чем у стандартных поршневых компрессоров.

[densin62.livejournal.com]

В японских холодильниках Sharp для внутреннего рынка 100v \ 60hz очень часто встречаются. Холодильщики их очень не любят, стараются эту "колбасу" выкинуть и "кастрюлю" установить. Что конструктивно проблема, как правило. Самый первый такой холодильник, высотой 160 см, двухкамерный, как раз и был Шарп, модель "Аляска". Шмурдячный, с японской свалки. В фризере при среднем положении термостата за - 30 С. Жена после сгнившего "Окана" в футуристическом шоке определенном пребывал. В 2.5 раза больше "морозилка", как пластиковый шкафчик с удобными полками - трансформерами. Никакого льда и шубы. уплотнения дверок с подогревом. Ну а почему "Аляска" - потом поняли.
Компрессор критичный к питанию и перепадам сети. Это я потом уже заказал нормальный мощный транс, 220/100. Радиоприбор их делал, "Бизончик", 300 ватт. Промышленная частота так же сказалась, более низкая. Обороты ниже, потребление выше. Несколько лет честно отработал, двигатель сгорел в итоге. Производительность у него для бытового сегмента очень впечатляющая. Ноэто уже "высшая лига" рефов.