1. In vergelijking met zuigercompressoren hebben schroefcompressoren een aantal voordelen, zoals een hoge snelheid, een laag gewicht, een klein volume, een compact formaat en een lage uitlaatpulsatie.
2. De schroefcompressor voor koeling heeft geen heen-en-weergaande massa-inertiekracht, goede dynamische balansprestaties, stabiele werking, geringe basistrillingen en een kleine fundering.
3. De schroefcompressor voor koeling heeft een eenvoudige structuur en een klein aantal onderdelen. Er zijn geen slijtagegevoelige onderdelen zoals luchtventielen en zuigerveren. De belangrijkste wrijvingsonderdelen, zoals rotoren en lagers, hebben een relatief hoge sterkte en slijtvastheid, en de smering is goed. Hierdoor is er minder bewerking nodig, is het materiaalverbruik laag, is de levensduur lang, is het gebruik relatief betrouwbaar, is het onderhoud eenvoudig en is het gunstig voor automatisering van de werking.
4. In vergelijking met de snelheidscompressor heeft de schroefcompressor de eigenschap van geforceerde gaslevering, wat betekent dat de verplaatsing vrijwel niet wordt beïnvloed door de persdruk en dat er geen drukschommeling optreedt bij een kleine verplaatsing. Binnen de gestelde omstandigheden blijft het rendement hoog.
5. De schuifklep wordt gebruikt voor de afstelling, waardoor een traploze aanpassing van de energie mogelijk is.
6. De schroefcompressor is niet gevoelig voor de vloeistofinlaat en kan worden gekoeld door olie-injectie. Daardoor is de uitlaattemperatuur bij dezelfde drukverhouding veel lager dan bij een zuigercompressor, wat resulteert in een hogere drukverhouding per trap.
7. Er is geen spelingvolume, dus het volumetrisch rendement is hoog.
Werkingsprincipe en structuur van een schroefcompressor:
1. Inademingsproces:
De aanzuigopening aan de inlaatzijde van de schroefcompressor moet zo ontworpen zijn dat de compressiekamer volledig lucht kan aanzuigen. Een schroefcompressor heeft geen aparte inlaat- en uitlaatkleppen, en de luchttoevoer wordt alleen geregeld door het openen en sluiten van een regelklep. Wanneer de rotor draait, is de ruimte tussen de tandgroeven van de hoofd- en hulprotoren het grootst wanneer deze de opening van de inlaatwand bereikt. De lucht wordt volledig afgevoerd en na de afvoer bevindt de tandgroef zich in een vacuümtoestand. Wanneer de rotor naar de luchtinlaat draait, wordt buitenlucht aangezogen en stroomt deze axiaal door de tandgroeven van de hoofd- en hulprotoren. Onderhoudstip schroefcompressor: Wanneer de tandgroef volledig gevuld is met lucht, draait het eindvlak van de inlaatzijde van de rotor weg van de luchtinlaat van de behuizing, waardoor de lucht tussen de tandgroeven wordt afgesloten.
2. Sluitings- en transportproces:
Wanneer de hoofd- en hulprotoren lucht aanzuigen, sluiten de tandtoppen van de hoofd- en hulprotoren aan op de behuizing, waardoor de lucht in de tandgroeven wordt opgesloten en niet meer kan ontsnappen. Dit is het afdichtingsproces. De twee rotoren blijven draaien en de tandtoppen en tandgroeven sluiten aan op de aanzuigzijde, waarna de aansluitende oppervlakken zich geleidelijk naar de uitlaatzijde bewegen.
3. Compressie- en brandstofinjectieproces:
Tijdens het transportproces beweegt het tandwieloppervlak geleidelijk naar de uitlaatopening, dat wil zeggen dat de tandgroef tussen het tandwieloppervlak en de uitlaatopening geleidelijk smaller wordt, het gas in de tandgroef geleidelijk wordt samengedrukt en de druk toeneemt, wat het compressieproces wordt genoemd. Tijdens het comprimeren wordt door het drukverschil ook smeerolie in de compressiekamer gespoten, die zich mengt met de lucht in de kamer.
4. Uitlaatproces:
Wanneer het in elkaar grijpende eindvlak van de rotor draait om in contact te komen met de uitlaat van de behuizing (de druk van het gecomprimeerde gas is op dat moment het hoogst), begint het gecomprimeerde gas te ontsnappen totdat het in elkaar grijpende tandvlak en de tandgroef de uitlaat bereiken. Op dat moment is de afstand tussen het in elkaar grijpende oppervlak van de twee rotoren en de uitlaatpoort van de behuizing nul, dat wil zeggen dat het ontluchtingsproces is voltooid. Tegelijkertijd bereikt de lengte van de tandgroef tussen het in elkaar grijpende oppervlak van de rotoren en de luchtinlaat van de behuizing zijn maximale lengte, waarna het aanzuigproces opnieuw begint.
1. Volledig gesloten schroefcompressor
De behuizing is vervaardigd van hoogwaardig, poreus gietijzer met minimale thermische vervorming. De dubbelwandige constructie met interne uitlaatkanalen zorgt voor een hoge sterkte en een goede geluidsreductie. De interne en externe krachten in de behuizing zijn in principe in evenwicht, waardoor er geen risico is op overdruk. De behuizing is gemaakt van staal met een hoge sterkte, een fraai uiterlijk en een laag gewicht. Dankzij de verticale constructie neemt de compressor weinig ruimte in beslag, wat gunstig is voor de opstelling van meerdere koelkoppen. Het onderste lager is ondergedompeld in de olietank en daardoor goed gesmeerd. De axiale kracht op de rotor is met 50% verminderd ten opzichte van halfgesloten en open typen (de motoras aan de uitlaatzijde zorgt voor een balancerende functie). Er is geen risico op horizontale motoroverhang, wat de betrouwbaarheid verhoogt. De invloed van de schroefrotor, schuifklep en het eigen gewicht van de motorrotor op de afstemming wordt vermeden, waardoor de betrouwbaarheid verbetert. De montage verloopt soepel. De olievrije schroefpomp heeft een verticaal ontwerp, waardoor er geen olietekort optreedt tijdens het draaien of uitschakelen van de compressor. Het onderste lager is als geheel ondergedompeld in de olietank, terwijl het bovenste lager gebruikmaakt van een differentieeldruk-olietoevoersysteem. De vereiste differentieeldruk voor het systeem is laag en het systeem biedt bescherming tegen smeringsproblemen in geval van nood, waardoor een gebrek aan smering van het lager wordt voorkomen. Dit is gunstig voor de opstart van de installatie tijdens overgangsperioden.
Nadelen: er wordt gebruikgemaakt van uitlaatgaskoeling en de motor bevindt zich bij de uitlaatpoort, waardoor de motorwikkeling gemakkelijk kan doorbranden; bovendien kan een storing niet tijdig worden verholpen.
2. Semi-hermetische schroefcompressor
De motor wordt gekoeld door vloeistofnevel, de bedrijfstemperatuur van de motor is laag en de levensduur is lang; de open compressor gebruikt een luchtgekoelde motor, de bedrijfstemperatuur van de motor is hoog, wat de levensduur van de motor beïnvloedt, en de werkomgeving in de machinekamer is ongunstig; de motor wordt gekoeld door uitlaatgassen, de bedrijfstemperatuur van de motor is zeer hoog en de levensduur van de motor is kort. Over het algemeen heeft een externe olieafscheider een groot volume, maar een zeer hoog rendement; een ingebouwde olieafscheider is geïntegreerd met de compressor en heeft een klein volume, waardoor het effect relatief laag is. Het olieafscheidingsrendement van een secundaire olieafscheider kan 99,999% bereiken, wat een goede smering van de compressor onder diverse bedrijfsomstandigheden garandeert.
De plunjercompressor met semi-hermetische afsluiting bereikt echter een hoge snelheid door middel van tandwieloverbrenging (ongeveer 12.000 tpm), wat leidt tot grote slijtage en een lage betrouwbaarheid.
3. Open schroefcompressor
De voordelen van de open unit zijn:
1) De compressor is gescheiden van de motor, zodat de compressor in een breder toepassingsgebied gebruikt kan worden;
2) Dezelfde compressor kan met verschillende koelmiddelen worden gebruikt. Naast gehalogeneerde koolwaterstofkoelmiddelen kan ook ammoniak als koelmiddel worden gebruikt door de materialen van sommige onderdelen te veranderen;
3) Afhankelijk van het type koelmiddel en de bedrijfsomstandigheden kunnen motoren met verschillende capaciteiten worden gemonteerd.
4) Het open type is ook onderverdeeld in enkel-schroef- en dubbelschroef-typen.
De eenschroefcompressor bestaat uit een cilindrische schroef en twee symmetrisch geplaatste stervormige tandwielen, die in de behuizing zijn gemonteerd. De schroefgroef, de binnenwand van de behuizing (cilinder) en de tanden van de stervormige tandwielen vormen een gesloten volume. De kracht wordt overgebracht op de schroefas, waardoor de stervormige tandwielen door de schroef worden aangedreven. Het gas (werkmedium) komt vanuit de zuigkamer de schroefgroef binnen en wordt na compressie via de uitlaatpoort en de uitlaatkamer afgevoerd. De functie van de stervormige tandwielen is vergelijkbaar met die van de zuiger in een zuigercompressor. Wanneer de tanden van de stervormige tandwielen ten opzichte van elkaar in de schroefgroef bewegen, neemt het gesloten volume geleidelijk af en wordt het gas gecomprimeerd.
Werkingsprincipe van een schroefcompressor en vergelijking van volledig gesloten, semi-hermetische en open typen.
De schroef van de eenschroefcompressor heeft 6 schroefgroeven en het sterwiel heeft 11 tanden, wat overeenkomt met 6 cilinders. De twee sterwielen grijpen tegelijkertijd in de schroefgroeven. Daardoor komt elke rotatie van de schroef overeen met de werking van 12 cilinders.
Zoals we allemaal weten, vormen schroefcompressoren (inclusief dubbelschroef- en enkelschroefcompressoren) het grootste deel van de roterende compressoren. Vanuit internationaal perspectief gezien, bedroeg de jaarlijkse groei van de verkoop van schroefcompressoren wereldwijd in de periode van 1963 tot 1983 30%. Momenteel vertegenwoordigen dubbelschroefcompressoren 80% van de compressoren met een gemiddeld vermogen in Japan, Europa en de Verenigde Staten. Bij eenzelfde werkingsbereik nemen dubbelschroefcompressoren, dankzij hun geavanceerde productietechnologie en hoge betrouwbaarheid, meer dan 80% van de totale markt voor schroefcompressoren in beslag. Schroefcompressoren vertegenwoordigen minder dan 20%. Hieronder volgt een korte vergelijking van de twee typen compressoren.
1. Structuur
De schroef en het sterwiel van de enkelschroefcompressor vormen een paar sferische wormwielen, en de schroefas en de sterwielas moeten verticaal ten opzichte van elkaar staan. De vrouwelijke en vrouwelijke rotoren van de dubbelschroefcompressor zijn equivalent aan een paar tandwielen, en de assen van de mannelijke en vrouwelijke rotoren staan parallel aan elkaar. Structureel gezien is de nauwkeurigheid van de samenwerking tussen de schroef en het sterwiel van de enkelschroefcompressor moeilijk te garanderen, waardoor de betrouwbaarheid van de gehele machine lager is dan die van de dubbelschroefcompressor.
2. Rijmodus
Beide typen compressoren kunnen rechtstreeks op de motor worden aangesloten of via een riemschijf worden aangedreven. Bij een hoge snelheid van de dubbelschroefcompressor moet de versnelling hoger worden gezet.
3. Methode voor het aanpassen van de koelcapaciteit
De methoden voor het regelen van het luchtvolume zijn bij beide compressoren in principe hetzelfde: beide kunnen gebruikmaken van een continue aanpassing van de schuifklep of een stapsgewijze aanpassing van de plunjer. Bij gebruik van een schuifklep heeft de dubbelschroefcompressor één schuifklep nodig, terwijl de enkelschroefcompressor er twee tegelijk nodig heeft. Dit maakt de constructie complexer en vermindert de betrouwbaarheid.
4. Productiekosten
Eenschroefcompressor: Voor zowel de schroef- als de sterwiellagers kunnen gewone lagers worden gebruikt, en de productiekosten zijn relatief laag.
Dubbelschroefcompressor: Vanwege de relatief grote belasting op de twee schroefrotoren zijn zeer nauwkeurige lagers nodig, waardoor de productiekosten relatief hoog zijn.
5. Betrouwbaarheid
Eenschroefcompressor: Het sterwiel van de eenschroefcompressor is een kwetsbaar onderdeel. Naast de hoge eisen aan het materiaal van het sterwiel, moet het sterwiel regelmatig worden vervangen.
Dubbelschroefcompressor: Een dubbelschroefcompressor heeft geen slijtagegevoelige onderdelen en kan 40.000 tot 80.000 uur probleemloos draaien.
6. Montage en onderhoud
Omdat de schroefas en de sterwielas van de eenschroefcompressor verticaal in de ruimte moeten worden gehouden, zijn de eisen aan de axiale en radiale positioneringsnauwkeurigheid zeer hoog. Daardoor is het montage- en onderhoudsgemak van de eenschroefcompressor lager dan dat van de tweeschroefcompressor.
De belangrijkste nadelen van de open unit zijn:
(1) De asafdichting is gevoelig voor lekkage, wat ook een reden is voor frequent onderhoud door gebruikers;
(2) De aanwezige motor draait met hoge snelheid, het geluid van de luchtstroom is groot, en het geluid van de compressor zelf is ook relatief groot, wat de omgeving beïnvloedt;
(3) Complexe oliesysteemcomponenten zoals aparte olieafscheiders en oliekoelers moeten worden geconfigureerd, en de unit is omvangrijk en onhandig in gebruik en onderhoud.
Vier, drie schroefcompressor
De unieke geometrische structuur van de drierotorcompressor zorgt ervoor dat deze een lagere lekkagesnelheid heeft dan de tweerotorcompressor. De drierotorcompressor kan de belasting op de lagers aanzienlijk verminderen. De vermindering van de lagerbelasting vergroot het uitlaatgebied, waardoor de efficiëntie verbetert. Het is van groot belang om de lekkage van de unit onder alle belastingomstandigheden te minimaliseren, vooral bij gedeeltelijke belasting, waar de impact nog groter is.
Belastingszelfregeling: Wanneer het systeem verandert, reageert de sensor snel en voert de controller de bijbehorende berekeningen uit, zodat de zelfregeling snel en correct plaatsvindt. De zelfregeling is niet beperkt door actuatoren, geleideschoepen, magneetventielen en schuifkleppen en kan direct, snel en betrouwbaar worden uitgevoerd.
Geplaatst op: 10 februari 2023
