Водокольцевой компрессор: принцип работы

Водокольцевые компрессоры - разновидность нагнетательного оборудования для создания небольшого избыточного давления в закрытых камерах. Аппараты широко используются в различных отраслях промышленности, обеспечивая стабильную подачу воздуха или технического газа.

Содержание:

1. Общие сведения о водокольцевых компрессорах
2. Устройство водокольцевого компрессора
3. Принцип работы водокольцевого компрессора
4. Типы водокольцевых компрессоров
5. Виды водокольцевых компрессоров
6. Основные характеристики водокольцевых компрессоров
7. Преимущества и недостатки водокольцевых компрессоров
8. Сфера применения водокольцевых компрессоров
9. Популярные бренды водокольцевых компрессоров
10. Ремонт водокольцевых компрессоров

Общие сведения о водокольцевых компрессорах

В водокольцевых компрессорах используется совместное действие механических вращающихся роторов и жидкостной среды, обеспечивающей эффективное сжатие перекачиваемой смеси перед ее выпуском через выхлопное отверстие.

Чаще всего подобное оборудование рассматривается вместе с водокольцевыми вакуумными насосами. Это обусловлено использованием одного и того же принципа функционирования, подразумевающее создание жидкостных колец во внутренней камере.

Агрегаты этого типа отличаются минимальными требованиями к обслуживанию и при этом способны обеспечивать высокую эффективность работы. Они надежны, долговечны и способны стабильно функционировать даже в самых тяжелых условиях.

Устройство водокольцевого компрессора

Водокольцевые компрессоры имеют примерно такое же устройство, как и вакуум-насосы. В состав конструкции практически всегда входят следующие элементы:

• прочный цилиндрический корпус, служащий основой для фиксации остальных деталей системы;
• торцевые крышки, отвечающие за герметичность компрессора и доступ к ключевым узлам при необходимости проведения ремонтных работ;
• эксцентрично расположенный ротор с лопатками;
• электродвигатель, создающий необходимое усилие для вращения ротора;
• основной барабан с отверстиями для всасывающей и нагнетающей труб.

Лопатки на роторе могут быть прямыми или изогнутыми. Они необходимы для создания внутри корпуса небольших полостей, в которых и происходит сжатие перекачиваемой среды. Внутри насос заполняется водой или другой технической жидкостью.

Выходная трубка из барабана опускается в специальный приемник для отработанной воды. В верхней части конструкции обязательно предусматривается патрубок для выхлопа.

Вода или техническая жидкость является полноценной частью механизма и закачивается во внутреннюю емкость до запуска мотора. Выбор в пользу той или иной смеси делается исходя из особенностей решаемых производственных задач.

Принцип работы водокольцевого компрессора

Принцип работы водокольцевого компрессора напрямую связан с вращением внутреннего эксцентрично расположенного ротора с закрепленными на нем лопатками.

Пространство между колесом и внешним цилиндром заполнено технической жидкостью (чаще всего водой). Как только колесо набирает нужную скорость, оно захватывает воду и начинает перемещать ее по направлению вращения. В результате образуются характерные кольца, соответствующие профилю цилиндра.

Между колесом и жидкостным кольцом образуется серповидное пространство, которое делится на небольшие участки лопастями ротора. Эти ячейки при повороте ротора то увеличиваются, то уменьшаются. В фазе увеличения они засасывают перекачиваемую газовую среду, а в фазе уменьшения – сжимают и перенаправляют ее к выходному отверстию.

Перекачиваемый газ при сжатии выделяет тепло, которое нагревает рабочую жидкость и меняет ее свойства. Чтобы поддерживать необходимую стабильность оборудования, воду необходимо своевременно охлаждать. Поэтому в процессе работы она периодически отделяется в сток, охлаждается, а затем вновь поступает в компрессор.

При охлаждении откачиваемого газа дополнительного происходит его очистка от пыли, нежелательных паров и тому подобных посторонних примесей. Так что водокольцевые технологии дополнительно выполняют функцию фильтра.

Типы водокольцевых компрессоров

Все водокольцевые нагнетатели делят на три класса оборудования:

• водокольцевые вакуумные насосы (ВВН);
• водокольцевые компрессоры (ВК);
• водокольцевые насосы двойного действия (ДВК).

В основе каждого типа оборудования лежит система из вращающегося ротора с лопастями и жидкостной среды. Различия заключаются в конкретных характеристиках оборудования.

Виды водокольцевых компрессоров

Существует много видов водокольцевых компрессоров, отличающихся эксплуатационными параметрами и требованиями к перекачиваемой среде. Наиболее популярными считаются аппараты марок ВК-1.5М1, ВК-ЗМ1, ВК-6М1 и ВК-12М1.

Все оборудование изготавливается их серого чугуна и обычных марок сталей. Они отлично приспособлены для долгой работы в воздухе, воде или различных газовых средах. Стандартные исполнения не предполагают защиту от агрессивных или взрывоопасных веществ, так что использовать их для работы с подобными смесями не стоит.

Для агрессивных газов существуют отдельные марки водокольцевых нагнетателей по типу ВВН-3Н и ЖВН-12Н. в них все рабочие элементы изготовлены из высококачественной нержавеющей стали марки 12Х18Н9Т.

Водокольцевые нагнетатели могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми. В первом случае используется только одна рабочая камера. Такие решения доступны, функциональны, однако не отличаются производительностью.

Многоступенчатые компрессоры имеют две и более камеры, оснащенные предохранительными клапанами для предотвращения обратного хода перекачиваемой среды. В этом случае газ последовательно сжимается в каждой ступени, что позволяет получить на выходе более высокое давление.

Основные характеристики водокольцевых компрессоров

Компрессоры этого типа способны подавать от 1 до 50 кубов рабочей среды в единицу времени. Конкретные показатели зависят от мощности установленного в конструкции электродвигателя, которая может достигать 100 киловатт.

Современные аппараты имеют внутренние роторы, вращающиеся со скоростью от 7 до 150 оборотов в минуту. В самых мощных решениях показатель и вовсе может быть в два раза больше.

Предусмотрена классификация по размерам, массе и другим параметрам. Выбирать оборудование нужно с четким пониманием особенностей решаемых задач и тех условий, в которых компрессор будет использоваться.

Важной особенностью водокольцевых нагнетателей считается повышенная устойчивость к загрязненным средам. Водная среда без проблем очистит воздух от различных примесей и предотвратит механические повреждения деталей.

Преимущества и недостатки водокольцевых компрессоров

Популярность нагнетателей этого типа обусловлена внушительным количеством преимуществ, к которым относят следующее:

• в состав компрессоров не входят сложные клапаны и распределительные механизмы, так что они могут применяться для сжатия запыленных газовых сред;
• возможность работы с газожидкостными смесями;
• отсутствие трущихся элементов, которые могли бы изнашиваться во время работы прибора;
• простота обслуживания, обусловленная малым количеством составных частей;
• высокая производительность;
• экономное энергопотребление;
• поддержка стабильного давления на выходе;
• возможность отказаться от дополнительных смазок, так как роль сглаживающего трение вещества выполняет сама рабочая жидкость;
• экологичность выходящей из выхлопного отверстия среды;
• невысокая температура воздуха на выходе, так как лишнее тепло передается воде внутри устройства.

Не обошлось без минусов:

• важно постоянно отслеживать уровень жидкости в рабочей камере и своевременно восполнять ее;
• перегрев рабочей жидкости влияет на ее свойства и негативно сказывается на производительности нагнетающего оборудования;
• вероятность возникновения кавитации, избавиться от которой можно лишь снижением температуры рабочей жидкости;
• на стенках камеры могут оставаться тяжелые вещества, которые нужно периодически удалять;
• существенное повышение энергопотребления при полной загрузке;
• наиболее эффективные двухступенчатые модели достаточно дорогие.

Так как для стабильной работы водокольцевого агрегата необходимо постоянно добавлять в него воду, при выборе важно обращать внимание на расход рабочей жидкости за конкретный период времени.

Сфера применения водокольцевых компрессоров

При работе водокольцевого компрессора газовая среда сжимается и нагнетается под нужным давлением с сохранением безопасных температур. По этой причине оборудование сложно заменить другими компрессорными системами во многих отраслях.

Сегодня такие аппараты применяют в следующих сферах:

• сжатие факельных газов с последующей их утилизацией на нефтегазовых объектах;
• создание нужных условия для создания гексан-дикарбоновой кислоты в промышленных масштабах;
• сжатие газообразного хлора и сухого водорода для различных процессов в химической промышленности;
• утилизация отработанных газов в соляных шахтах;
• сжатие масляного газа;
• целлюлозно-бумажное производство;
• сушка древесины;
• очистка лекарственных заготовок в медицине или фармацевтике;
• создание условий для хранения медикаментов;
• организация пневматических транспортных систем в строительной и пищевой промышленности;
• производство удобрений.

Популярные бренды водокольцевых компрессоров

Нагнетатели водокольцевого типа создаются многочисленными компаниями. Самыми надежными считаются аппараты следующих брендов:

Elmo Rietschle

Компания уже более 100 лет производить водокольцевые компрессоры, отличающиеся впечатляющими рабочими характеристиками. Они позволяют получить избыточное давление до 2600 мбар с производительностью до 600 м3/час. Аппараты могут иметь взрывозащищенное или коррозийностойкое исполнение.

ERSTEVAK

Российский производитель, занимающийся выпуском самого разного вакуумного оборудования. Предлагает водокольцевые компрессоры ELRC мощностью от 185 до 400 кВт. Аппараты данной линейки могут иметь производительность от 900 до 2400 м3/час.

Robuschi

Итальянская компания с многолетней историей и отличной репутацией на мировом рынке. Выпускает компрессоры серии RVS и RVS-C, представляющие собой одноступенчатые водокольцевые нагнетатели с производительностью до 2000 м3/час и предельным давлением в 3000 мбар.

Sterling SIHI

Австрийская компания, больше века занимающаяся производством насосного, вакуумного и компрессорного оборудования. С 1939 года выпускает жидкостно-кольцевые агрегаты в рамках линеек LEM, LEL, Dry H, Dry M, Dry V и Dry S.

Вакууммаш

Старейший в России производитель вакуумных насосов. Изготавливает в том числе и водокольцевые компрессоры с производительностью до 2700 м3/час, отличающиеся надежностью и долговечностью.

Ремонт водокольцевых компрессоров

Водокольцевые механизмы характеризуются надежностью и неприхотливостью к обслуживанию. Они крайне редко ломаются, поскольку внутри попросту нет контактирующих между собой элементов. Ремонт оборудования чаще всего сводится к простой замене уплотнителей или обновлению рабочей жидкости.

Если в системе неожиданно упало давление, это может указывать на попадание внутрь магистралей воздуха извне. Также на показатели влияет работоспособность элементов для подачи воды.

Повышение вибрации при работе компрессора обычно указывает на проблемы с двигателем или основным валом. Необходимо уделить внимание именно этим элементам.

Вал внутри конструкции закреплен на подшипниках, повреждение которых может привести к проблемам. Надо проверить, не изношены ли подшипники, а также достаточно ли в них смазки.

Чтобы необдуманный самостоятельный ремонт не принес больше неприятностей, рекомендуется заказывать обслуживание промышленного компрессора у лицензированных компаний. Они пришлют специалистов, которые без проблем выявят неполадки и предложат лучшее решение.