หลักการทำงานของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู และการเปรียบเทียบระหว่างแบบปิดสนิท แบบกึ่งปิด และแบบเปิด

1. เมื่อเปรียบเทียบกับคอมเพรสเซอร์ทำความเย็นแบบลูกสูบ คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นแบบสกรูมีข้อดีหลายประการ เช่น ความเร็วสูง น้ำหนักเบา ปริมาตรเล็ก พื้นที่ติดตั้งน้อย และการสั่นสะเทือนของไอเสียต่ำ

2. คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นแบบสกรูไม่มีแรงเฉื่อยจากการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ มีประสิทธิภาพการทรงตัวแบบไดนามิกที่ดี การทำงานมีเสถียรภาพ การสั่นสะเทือนของฐานน้อย และใช้ฐานรองขนาดเล็ก

3. คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นแบบสกรูมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีชิ้นส่วนน้อย ไม่มีชิ้นส่วนสึกหรอ เช่น วาล์วอากาศและแหวนลูกสูบ ชิ้นส่วนเสียดทานหลัก เช่น โรเตอร์และแบริ่ง มีความแข็งแรงและทนต่อการสึกหรอค่อนข้างสูง และมีสภาพการหล่อลื่นที่ดี ดังนั้นปริมาณการผลิตจึงน้อย การใช้วัสดุต่ำ รอบการทำงานยาวนาน การใช้งานค่อนข้างน่าเชื่อถือ การบำรุงรักษาง่าย และเป็นประโยชน์ต่อการนำระบบอัตโนมัติมาใช้ในการทำงาน

4. เมื่อเปรียบเทียบกับคอมเพรสเซอร์แบบความเร็ว คอมเพรสเซอร์แบบสกรูมีลักษณะเฉพาะคือการส่งก๊าซแบบบังคับ กล่าวคือ ปริมาตรการไหลแทบจะไม่ได้รับผลกระทบจากแรงดันขาออก และไม่มีปรากฏการณ์การกระชากเมื่อปริมาตรการไหลน้อย ภายในช่วงเงื่อนไขที่กำหนด ประสิทธิภาพยังคงสูงอยู่

5. วาล์วเลื่อนใช้สำหรับปรับตั้งค่า ซึ่งสามารถปรับระดับพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง

6. คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไม่ไวต่อปริมาณของเหลวที่ไหลเข้า และสามารถระบายความร้อนได้ด้วยการฉีดน้ำมัน ดังนั้นภายใต้อัตราส่วนความดันเดียวกัน อุณหภูมิไอเสียจึงต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบมาก ทำให้อัตราส่วนความดันต่อขั้นตอนสูงกว่า

7. ไม่มีปริมาตรส่วนเกิน ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงปริมาตรจึงสูง

หลักการทำงานและโครงสร้างของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู:

1. กระบวนการสูดดม:

ช่องดูดอากาศด้านขาเข้าของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้ห้องอัดสามารถดูดอากาศได้อย่างเต็มที่ เนื่องจากเครื่องอัดอากาศแบบสกรูไม่มีชุดวาล์วดูดและวาล์วระบายอากาศ และอากาศขาเข้าจะถูกควบคุมโดยการเปิดและปิดของวาล์วควบคุมเท่านั้น เมื่อโรเตอร์หมุน ช่องว่างร่องฟันของโรเตอร์หลักและโรเตอร์เสริมจะมีขนาดใหญ่ที่สุดเมื่อถึงช่องเปิดของผนังด้านขาเข้า อากาศจะถูกระบายออกจนหมด และเมื่อการระบายออกเสร็จสิ้น ร่องฟันจะอยู่ในสภาวะสุญญากาศ เมื่อหมุนไปยังช่องอากาศเข้า อากาศภายนอกจะถูกดูดเข้าไปและไหลเข้าสู่ร่องฟันของโรเตอร์หลักและโรเตอร์เสริมตามแนวแกน ข้อควรระวังในการบำรุงรักษาเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เมื่ออากาศเต็มร่องฟันแล้ว พื้นผิวด้านขาเข้าของโรเตอร์จะหันออกจากช่องอากาศเข้าของตัวเครื่อง และอากาศระหว่างร่องฟันจะถูกปิดผนึก

2. ขั้นตอนการปิดและส่งมอบ:

เมื่อใบพัดหลักและใบพัดเสริมดูดอากาศเข้าไป ปลายฟันของใบพัดหลักและใบพัดเสริมจะปิดสนิทกับตัวเรือน และอากาศจะถูกกักไว้ในร่องฟันและไม่ไหลออกอีกต่อไป นั่นคือ [กระบวนการปิดผนึก] ใบพัดทั้งสองยังคงหมุนต่อไป และปลายฟันและร่องฟันจะประกบกันที่ปลายด้านดูด และพื้นผิวที่ประกบกันจะค่อยๆ เคลื่อนไปยังปลายด้านปล่อยอากาศ

3. กระบวนการอัดอากาศและการฉีดเชื้อเพลิง:

ในระหว่างกระบวนการลำเลียง พื้นผิวที่ประกบกันจะค่อยๆ เคลื่อนไปทางด้านปลายท่อไอเสีย นั่นคือ ร่องฟันระหว่างพื้นผิวที่ประกบกันกับช่องท่อไอเสียจะค่อยๆ ลดลง ก๊าซในร่องฟันจะถูกอัดมากขึ้นเรื่อยๆ และความดันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นกระบวนการอัด ในขณะที่ทำการอัด น้ำมันหล่อลื่นก็จะถูกพ่นเข้าไปในห้องอัดเนื่องจากความแตกต่างของความดันเพื่อผสมกับอากาศในห้องอัดด้วย

4. กระบวนการระบายไอเสีย:

เมื่อพื้นผิวสัมผัสของโรเตอร์หมุนไปจนสัมผัสกับช่องระบายอากาศของตัวเรือน (ซึ่งในขณะนี้ความดันของก๊าซอัดจะสูงที่สุด) ก๊าซอัดจะเริ่มระบายออกจนกระทั่งพื้นผิวสัมผัสของสันฟันและร่องฟันเคลื่อนไปที่ช่องระบายอากาศ ในขณะนี้ ช่องว่างระหว่างพื้นผิวสัมผัสของโรเตอร์ทั้งสองกับช่องระบายอากาศของตัวเรือนเป็นศูนย์ นั่นคือ กระบวนการระบายอากาศเสร็จสมบูรณ์ ในขณะเดียวกัน ความยาวของร่องฟันระหว่างพื้นผิวสัมผัสของโรเตอร์กับช่องอากาศเข้าของตัวเรือนจะยาวที่สุด และกระบวนการดูดอากาศก็จะเริ่มขึ้นอีกครั้ง

1. คอมเพรสเซอร์แบบสกรูชนิดปิดสนิท

ตัวเครื่องผลิตจากเหล็กหล่อคุณภาพสูงที่มีรูพรุนต่ำและเสียรูปจากความร้อนน้อย ตัวเครื่องมีโครงสร้างสองชั้นพร้อมช่องระบายอากาศภายใน ทำให้มีความแข็งแรงสูงและลดเสียงรบกวนได้ดี แรงภายในและภายนอกของตัวเครื่องมีความสมดุลกัน ไม่มีความเสี่ยงจากแรงดันสูงเหมือนแบบเปิดหรือกึ่งปิด เปลือกหุ้มเป็นโครงสร้างเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง รูปลักษณ์สวยงาม และน้ำหนักเบา ใช้โครงสร้างแนวตั้ง ทำให้คอมเพรสเซอร์ใช้พื้นที่น้อย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการจัดวางหัวทำความเย็นแบบหลายหัว แบริ่งด้านล่างแช่อยู่ในถังน้ำมัน ทำให้แบริ่งได้รับการหล่อลื่นอย่างดี แรงตามแนวแกนของโรเตอร์ลดลง 50% เมื่อเทียบกับแบบกึ่งปิดและแบบเปิด (ฟังก์ชันปรับสมดุลเพลามอเตอร์ด้านระบายอากาศ) ไม่มีความเสี่ยงจากการยื่นของมอเตอร์ในแนวนอน มีความน่าเชื่อถือสูง หลีกเลี่ยงอิทธิพลของโรเตอร์สกรู วาล์วเลื่อน และน้ำหนักของโรเตอร์มอเตอร์ที่มีต่อความแม่นยำในการจับคู่ ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ กระบวนการประกอบที่ดี การออกแบบปั๊มสกรูแบบแนวตั้งที่ไม่ต้องใช้น้ำมัน ทำให้ไม่มีปัญหาน้ำมันขาดแคลนเมื่อคอมเพรสเซอร์ทำงานหรือหยุดทำงาน ตลับลูกปืนด้านล่างจุ่มอยู่ในถังน้ำมันทั้งชิ้น ในขณะที่ตลับลูกปืนด้านบนใช้ระบบจ่ายน้ำมันแบบแรงดันต่างกัน ความต้องการแรงดันต่างกันของระบบนี้ต่ำ และมีฟังก์ชันป้องกันการหล่อลื่นของตลับลูกปืนในกรณีฉุกเฉิน เพื่อหลีกเลี่ยงการขาดน้ำมันหล่อลื่นของตลับลูกปืน ซึ่งเอื้อต่อการสตาร์ทเครื่องในฤดูเปลี่ยนผ่าน

ข้อเสีย: ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยไอเสีย และมอเตอร์อยู่บริเวณช่องไอเสีย ซึ่งอาจทำให้ขดลวดมอเตอร์ไหม้ได้ง่าย นอกจากนี้ยังไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้ทันท่วงทีเมื่อเกิดข้อผิดพลาด

2. คอมเพรสเซอร์แบบสกรูชนิดกึ่งปิดผนึก

มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยการพ่นของเหลว ทำให้อุณหภูมิการทำงานของมอเตอร์ต่ำ และอายุการใช้งานยาวนาน ส่วนคอมเพรสเซอร์แบบเปิดใช้มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ ทำให้อุณหภูมิการทำงานของมอเตอร์สูง ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ และสภาพแวดล้อมการทำงานในห้องเครื่องไม่ดี ขณะที่มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยก๊าซไอเสีย ทำให้อุณหภูมิการทำงานของมอเตอร์สูงมาก และอายุการใช้งานสั้น โดยทั่วไปแล้ว ตัวแยกน้ำมันภายนอกจะมีปริมาตรมาก แต่ประสิทธิภาพสูงมาก ส่วนตัวแยกน้ำมันแบบติดตั้งภายในจะรวมอยู่กับคอมเพรสเซอร์ ทำให้ปริมาตรเล็ก ประสิทธิภาพจึงค่อนข้างต่ำ ประสิทธิภาพการแยกน้ำมันของระบบแยกน้ำมันขั้นที่สองสามารถสูงถึง 99.999% ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าคอมเพรสเซอร์จะได้รับการหล่อลื่นที่ดีภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ

อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์แบบสกรูชนิดลูกสูบกึ่งปิดผนึกนั้นเร่งความเร็วผ่านระบบส่งกำลังแบบเฟือง ทำให้ความเร็วสูง (ประมาณ 12,000 รอบต่อนาที) มีการสึกหรอมาก และความน่าเชื่อถือต่ำ

3. เปิดคอมเพรสเซอร์แบบสกรู

ข้อดีของหน่วยแบบเปิดมีดังนี้:

1) คอมเพรสเซอร์แยกออกจากมอเตอร์ ทำให้สามารถใช้งานคอมเพรสเซอร์ได้ในขอบเขตที่กว้างขึ้น

2) คอมเพรสเซอร์ตัวเดียวกันสามารถใช้กับสารทำความเย็นที่แตกต่างกันได้ นอกจากการใช้สารทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนแล้ว ยังสามารถใช้แอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นได้เช่นกัน โดยการเปลี่ยนวัสดุของบางส่วน

3) สามารถติดตั้งมอเตอร์ที่มีกำลังการทำงานแตกต่างกันได้ตามสารทำความเย็นและสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน

4) แบบเปิดยังแบ่งออกเป็นแบบสกรูเดี่ยวและแบบสกรูคู่ด้วย

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวประกอบด้วยสกรูทรงกระบอกและล้อเฟืองรูปดาวสองล้อที่จัดเรียงอย่างสมมาตร ซึ่งติดตั้งอยู่ในตัวเรือน ร่องสกรู ผนังด้านในของตัวเรือน (ทรงกระบอก) และฟันเฟืองรูปดาวก่อให้เกิดปริมาตรปิด พลังงานถูกส่งไปยังเพลาสกรู และล้อเฟืองรูปดาวจะถูกขับเคลื่อนโดยสกรูให้หมุน ก๊าซ (ของเหลวทำงาน) เข้าสู่ร่องสกรูจากห้องดูด และถูกปล่อยออกทางช่องระบายอากาศและห้องระบายอากาศหลังจากถูกอัด บทบาทของล้อเฟืองรูปดาวเทียบเท่ากับลูกสูบของคอมเพรสเซอร์ลูกสูบแบบเคลื่อนที่ขึ้นลง เมื่อฟันของล้อเฟืองรูปดาวเคลื่อนที่สัมพัทธ์กันในร่องสกรู ปริมาตรปิดจะค่อยๆ ลดลงและก๊าซจะถูกอัด

หลักการทำงานของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู และการเปรียบเทียบระหว่างแบบปิดสนิท แบบกึ่งปิดสนิท และแบบเปิด

สกรูของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวมีร่องสกรู 6 ร่อง และล้อเฟืองมี 11 ฟัน ซึ่งเทียบเท่ากับกระบอกสูบ 6 ตัว ล้อเฟืองทั้งสองจะขบกับร่องสกรูพร้อมกัน ดังนั้น การหมุนของสกรูแต่ละรอบจึงเทียบเท่ากับการทำงานของกระบอกสูบ 12 ตัว

อย่างที่เราทราบกันดี คอมเพรสเซอร์แบบสกรู (รวมทั้งแบบสกรูคู่และแบบสกรูเดี่ยว) ครองสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ จากมุมมองของตลาดโลก ในช่วง 20 ปี ตั้งแต่ปี 1963 ถึง 1983 อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของยอดขายคอมเพรสเซอร์แบบสกรูทั่วโลกอยู่ที่ 30% ในปัจจุบัน คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่ครองส่วนแบ่ง 80% ของคอมเพรสเซอร์ขนาดกลางในญี่ปุ่น ยุโรป และสหรัฐอเมริกา เมื่อเปรียบเทียบคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวและแบบสกรูคู่ในช่วงการทำงานเดียวกัน คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่ครองส่วนแบ่งมากกว่า 80% ของตลาดคอมเพรสเซอร์แบบสกรูทั้งหมด เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตที่ดีและความน่าเชื่อถือสูง ในขณะที่คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวครองส่วนแบ่งน้อยกว่า 20% ต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบโดยสังเขปของคอมเพรสเซอร์ทั้งสองประเภท

1. โครงสร้าง

สกรูและล้อเฟืองของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวเป็นคู่ของเฟืองตัวหนอนทรงกลม และเพลาสกรูและเพลาล้อเฟืองต้องอยู่ในแนวตั้งฉากกับพื้น ในขณะที่โรเตอร์ตัวเมียและตัวผู้ของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่เทียบเท่ากับคู่ของเฟือง และเพลาโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมียจะขนานกัน ในทางโครงสร้างแล้ว ความแม่นยำในการทำงานร่วมกันระหว่างสกรูและล้อเฟืองของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวนั้นยากที่จะรับประกันได้ ดังนั้นความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรโดยรวมจึงต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่

2. โหมดการขับขี่

คอมเพรสเซอร์ทั้งสองประเภทสามารถต่อเข้ากับมอเตอร์โดยตรงหรือขับเคลื่อนด้วยสายพานได้ เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่สูงขึ้น จะต้องเพิ่มอัตราทดเกียร์ด้วย

3. วิธีการปรับกำลังการทำความเย็น

วิธีการปรับปริมาตรอากาศของคอมเพรสเซอร์ทั้งสองแบบนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกัน โดยทั้งสองแบบสามารถปรับได้อย่างต่อเนื่องด้วยวาล์วเลื่อนหรือปรับทีละขั้นด้วยลูกสูบ เมื่อใช้การปรับด้วยวาล์วเลื่อน คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่จะต้องการวาล์วเลื่อนหนึ่งตัว ในขณะที่คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวจะต้องการวาล์วเลื่อนสองตัวพร้อมกัน ทำให้โครงสร้างซับซ้อนขึ้นและความน่าเชื่อถือลดลง

4. ต้นทุนการผลิต

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยว: สามารถใช้ตลับลูกปืนทั่วไปสำหรับสกรูและตลับลูกปืนแบบล้อดาวได้ และต้นทุนการผลิตค่อนข้างต่ำ

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่: เนื่องจากภาระที่กระทำต่อโรเตอร์สกรูทั้งสองค่อนข้างมาก จึงจำเป็นต้องใช้ตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูง และต้นทุนการผลิตจึงค่อนข้างสูง

5. ความน่าเชื่อถือ

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยว: ใบพัดรูปดาวของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวเป็นชิ้นส่วนที่เสี่ยงต่อการชำรุด นอกจากความต้องการวัสดุที่มีคุณภาพสูงแล้ว ยังจำเป็นต้องเปลี่ยนใบพัดรูปดาวเป็นประจำอีกด้วย

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่: คอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่ไม่มีชิ้นส่วนสึกหรอ และสามารถใช้งานโดยไม่มีปัญหาได้นานถึง 40,000 ถึง 80,000 ชั่วโมง

6. การประกอบและการบำรุงรักษา

เนื่องจากเพลาสกรูและเพลาล้อดาวของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวต้องอยู่ในแนวตั้งฉากกับพื้น จึงมีความต้องการความแม่นยำของตำแหน่งตามแนวแกนและแนวรัศมีสูงมาก ทำให้ความสะดวกในการประกอบและบำรุงรักษาคอมเพรสเซอร์แบบสกรูเดี่ยวต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์แบบสกรูคู่

ข้อเสียหลักของหน่วยแบบเปิดมีดังนี้:

(1) ซีลเพลารั่วง่าย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ผู้ใช้ต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง

(2) มอเตอร์ที่ติดตั้งหมุนด้วยความเร็วสูง เสียงลมดังมาก และเสียงของคอมเพรสเซอร์เองก็ค่อนข้างดัง ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

(3) ส่วนประกอบระบบน้ำมันที่ซับซ้อน เช่น ตัวแยกน้ำมันและตัวระบายความร้อนน้ำมันแยกต่างหาก จำเป็นต้องได้รับการกำหนดค่า และตัวเครื่องมีขนาดใหญ่และใช้งานและบำรุงรักษาได้ยาก

คอมเพรสเซอร์แบบสกรู 4 ตัวและ 3 ตัว

โครงสร้างทางเรขาคณิตที่เป็นเอกลักษณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบสามโรเตอร์ทำให้มีอัตราการรั่วไหลต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์แบบสองโรเตอร์ คอมเพรสเซอร์แบบสกรูสามโรเตอร์สามารถลดภาระบนแบริ่งได้อย่างมาก การลดภาระบนแบริ่งจะเพิ่มพื้นที่ระบายอากาศ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ การลดการรั่วไหลของหน่วยภายใต้สภาวะโหลดใดๆ ก็ตามมีความสำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานภายใต้สภาวะโหลดบางส่วน ผลกระทบจะยิ่งมากขึ้น

การควบคุมตนเองตามภาระ: เมื่อระบบเปลี่ยนแปลง เซ็นเซอร์จะตอบสนองอย่างรวดเร็ว และตัวควบคุมจะทำการคำนวณที่เกี่ยวข้อง เพื่อควบคุมตนเองอย่างรวดเร็วและถูกต้อง การควบคุมตนเองนี้ไม่จำกัดโดยแอคทูเอเตอร์ ใบพัดนำทาง วาล์วโซลินอยด์ และวาล์วเลื่อน และสามารถดำเนินการได้โดยตรง รวดเร็ว และเชื่อถือได้