Получить скидку

Конструктивные особенности маслосмазываемых компрессоров Атлас Копко и сравнение с конкурентами

Винтовой блок маслосмазываемого компрессора

Всем известно, что «сердце» автомобиля является его двигатель, и от того, какой двигатель установлен на нем, зависит его мощность, срок службы, скорость машины и другое.

Так и в винтовых маслосмазываемых компрессорах тем самым двигателем, который влияет на работу всего оборудования, является винтовая пара.

Всем известно, что Шведский профессор и изобретатель Альф Лисхольм, родившийся в 1893 году, разработал первый винтовой компрессор. Он был изобретателем, работающим над паровыми турбинами, газовыми турбинами, реактивными двигателями. Он сотрудничал с Elliott для морских газовых турбин, с Siemens, ABB…

В 1934 году он получил патент на первую конструкцию винтового компрессора. Тогда он создал винтовой воздушный нагнетатель - ступень. Двухвинтовая конструкция была разработана для замены компрессоров динамического типа (центробежные и осевые турбины) для двигателей с наддувом. Эта разработка привела к созданию компактного и легкого нагнетателя (винтовой пары) с повышенной эффективностью для рабочих условий давления и скорости.

Сегодня разные производители используют свои наработки и патенты на винтовую пару в винтовых маслосмазываемых компрессорах. Я считаю, что это и является основным принципиальным отличием  винтовых маслонаполненных (маслосмазываемых, масляных) компрессоров производства Atlas Copco group от остальных производителей-конкурентов, так как винтовая пара в сочетании с другими основными узлами компрессора влияет как на производительность компрессорного оборудования, его сервисное обслуживание, ремонтопригодность, так и на срок его службы.

Давайте на примере разберем конструктивные особенности винтовой пары Атлас Копко от другого производителя Kaeser:

  • Atlas Copco
  1. Сочетание роторов 4/6
  2. Более компактные при одинаковой производительности
  3. Низкая осевая нагрузка
  4. Увеличенный срок службы подшипников
  5. Уменьшенные подшипники
  6. Увеличение срока службы подшипников
  7. Высокая эффективность
  8. Легкие роторы
  9. Увеличение срока службы подшипников
  10. Ведомые роторы с большей жесткостью
  11. Повышенная эффективность
  12. Максимальное давление 13 бар
  • Kaeser
  1. Сочетание роторов 5/6
  2. Большой размер при одинаковом потоке
  3. Повышенные тяговые нагрузки
  4. Снижение срока службы
  5. Большие по размеру подшипники
  6. Снижение срока службы подшипников
  7. Меньшая энергоэффективность
  8. Тяжелые роторы
  9. Короткий срок службы подшипников
  10. Пониженная жесткость ведомого ротора
  11. Низкая эффективность
  12. Максимальное давление 15 бар

Всем известно, что в винтовом блоке действуют разные силы, которые дают осевые нагрузки на сами винты, что влияют на его работу и срок службы:

Как видно из схемы у винтовой пары Kaeser винт увеличен на 15%!

Поэтому у винтового блока Kaeser со временем появляются зазоры между винтами:

Дальше давайте ответим на вопрос при высокой скорости вращения действительно ли большой винтовой элемент лучше?

Какие мифы (неправильные суждения) есть в данном случае:

  1. Более высокая скорость вращения – более низкий срок службы
  2. Больше = лучше
  3. Высокая скорость приводит к перегреву
  4. Увеличенные подшипники – увеличенный срок их службы

Здесь большую роль играют подшипники, которые принимают всю нагрузку. Поэтому важно, какие подшипники стоят в винтовой паре. Срок службы подшипника определяется из следующих позиций:

Нагрузка на подшипники определяется в первую очередь осевой нагрузкой, вызванной разницей давления в винтовой паре

Выше в данной статье мы увидели, что увеличенный винт вызывает увеличенные осевые нагрузки. В этом случае у Kaeser винт увеличен на 15%.

Поэтому мы имеем сниженные осевые нагрузки при высокой скорости вращения винтового элемента и меньшем его размере:

Логично далее рассмотреть вопрос о компенсации осевых сил.

Компенсация осевых сил отAtlasCopcogroup:

  1. Уникальный дизайн Atlas Copco
  2. Зубчатая передача снизит нагрузку с подшипников винтового блока, повысив общую надежность на 40%

Как видно из схемы, применение прямого привода не компенсирует осевые силы, возникающие от винтового элемента.

Из всего выше сказанного, делаем вывод, что AtlasCopco использует повышенную скорость вращения винта, при этом нагрузка на подшипники – низкая за счет:

Скорость подшипников (скорость элемента подшипника) имеют также большое значение при работе винтовой пары. Здесь ключевой определяющий фактор - это окружная скорость элемента подшипника (периферийная скорость).

Увеличенная окружная скорость элемента подшипника снижает срок его службы. Поэтому:

В винтовых компрессорах AtlasCopco используются подшипники намного меньшего размера, чем у конкурентов:

Например, данные по подшипникам Атлас Копко:

скорость:

Размеры:

Технология привода маслозаполненных винтовых компрессоров

Немного разберем технологию привода маслозаполненных винтовых компрессоров Atlas Copco

Atlas Copco использует зубчатую передачу в винтовых маслосмазываемых компрессорах, в отличие от конкурентов, которые обычную муфту, так как:

  1. Философия AtlasCopco: один винтовой элемент охватывает большой диапазон мощностей привода:
  1. Надежность: компенсация осевой нагрузки повышает надежность (этот вопрос мы рассмотрели выше)
  2. Снижение общей стоимости владения:

- Капитальный ремонт требует замены меньших по размерам подшипников

- Уменьшенный винтовой элемент требует меньше масла, соответственно – меньше масла попадает в сжатый воздух

Резюмируя:

  1. Большинство конкурентов использует прямой привод, так как:
  1. Конкуренты не используют зубчатую передачу, так как:

-Покупка стандартного двигателя

-Покупка стандартной гибкой муфты

-Разработка или покупка больших винтовых блоков

Заключение:

  1. Atlas Copco разрабатывает винтовые элементы для использования в широком диапазоне скоростей  (идеально подходит для применений с частотным приводом);
  2. Винтовые элементы Atlas Copco обычно работают со скоростью больше 3000 об / мин. (выше чем у конкурентов); это позволяет устанавливать более компактные винтовые элементы;
  3. Компактные винтовые элементы и компенсация осевой нагрузки приводят к меньшей нагрузке на подшипники;
  4. Используются подшипники меньшего размера;
  5. Меньшие подшипники приводят к более низкой скорости элементов подшипника; это позволяет увеличить срок службы подшипников даже при более высоких оборотах;
  6. Винтовые элементы Atlas Copco обладают самой высокой энергоэффективностью для своих габаритов;
  7. Конкуренты, использующие прямой привод не могут выбирать скорость винтового элемента, чтобы находиться в оптимальном диапазоне;
  8. Сравнительные испытания компрессоров Atlas Copco и конкурентов показали, что Atlas Copco превосходит конкурентов с более крупными винтовыми блоками (об этом будет следующая статья).