Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Промышленные винтовые и поршневые компрессоры Atlas Copco, Bitzer и Frick (Johnson Controls) работают в тяжёлых условиях: высокое давление, значительные радиальные и осевые нагрузки от газовых сил, контакт с хладагентами или сжатым воздухом. Подшипники в этих машинах выполняют ключевые функции: обеспечивают точное позиционирование роторов (что напрямую влияет на объёмный КПД), воспринимают радиальные и осевые нагрузки от давления газа и снижают механические потери на трение.
Неисправность подшипника в компрессоре приводит к нарушению зазоров между роторами и корпусом, падению производительности, повышению вибрации и, при отсутствии своевременного вмешательства, к задиру роторов и аварийной остановке. Правильный подбор типа подшипника, соблюдение регламента смазки и контроль состояния -- обязательные условия надёжной эксплуатации компрессорного оборудования.
Винтовой компрессор -- машина объёмного типа, в которой сжатие газа осуществляется двумя сопряжёнными роторами (ведущим -- male rotor и ведомым -- female rotor) с винтовым профилем. При вращении роторов объём рабочих камер между зубьями уменьшается, обеспечивая непрерывное сжатие. На подшипники роторов действуют следующие нагрузки:
Точное осевое позиционирование роторов -- критический параметр. Зазоры между торцами роторов и корпусом (head clearance) имеют малые значения, регламентируемые производителем для каждой модели. Осевое смещение ротора свыше допустимого приводит к снижению КПД или контакту ротора с корпусом. Поэтому к подшипникам винтовых компрессоров предъявляются повышенные требования по осевой жёсткости и точности позиционирования.
Серия Atlas Copco GA (модели от GA 5 до GA 315) -- маслозаполненные винтовые компрессоры мощностью от 5 до 315 кВт с рабочим давлением 7--13 бар. Корпус компрессорного элемента выполнен из чугуна. Роторы -- ведущий (male) и ведомый (female) -- имеют сопряжённый профиль. В ряде моделей малой мощности (например, GA7) ведущий и ведомый роторы имеют одинаковый диаметр (согласно спецификации Atlas Copco).
В компрессорных элементах GA-серии используются антифрикционные подшипники качения:
Согласно спецификации Atlas Copco, подшипник переднего конца двигателя (inboard bearing) смазывается маслом компрессорной системы, а задний подшипник двигателя -- консистентной смазкой. Двигатели малых серий GA заявлены как необслуживаемые (100% maintenance-free motors).
Серия Atlas Copco ZR (модели ZR 55 -- ZR 750) -- безмасляные (oil-free) двухступенчатые винтовые компрессоры мощностью 55--750 кВт, сертифицированные по ISO 8573-1 Class 0. В безмасляных компрессорах роторы не контактируют друг с другом и с корпусом -- синхронизация вращения обеспечивается внешними зубчатыми колёсами (timing gears) качества AGMA A5 / DIN 5.
Подшипниковая схема ZR-серии:
Смазка подшипников в ZR-серии -- циркуляционная масляная система (отдельная от компрессионной камеры). Масло подаётся к подшипникам и зубчатым колёсам, но не попадает в сжимаемый газ благодаря лабиринтным и контактным уплотнениям.
Bitzer CSH -- полугерметичные винтовые компрессоры компактного типа для систем кондиционирования, жидкостных охладителей и тепловых насосов. Серия CSH включает модели от CSH6553 до CSH95113 мощностью до свыше 300 л.с. Компрессоры CSH используют маслозаполненную технологию сжатия с двумя асимметричными роторами.
Конструктивные особенности подшипниковых узлов Bitzer CSH:
Полугерметичная конструкция CSH (двигатель и компрессор в едином герметичном корпусе) означает, что подшипники роторов и подшипники электродвигателя работают в среде хладагента. Это предъявляет особые требования к совместимости материалов подшипников, сепараторов и смазки с рабочими хладагентами (R134a, R407C, R410A и др.).
Frick (подразделение Johnson Controls) производит маслозаполненные винтовые компрессоры серий RWB II и RWF II для промышленного холода. Эти компрессоры рассчитаны на работу с аммиаком (R717), галоидоуглеводородами и углеводородными хладагентами. Компрессоры RWF II оснащены винтовым блоком SGC с асимметричным профилем роторов 4+6 (4 зуба ведущий, 6 -- ведомый). Роторы моделей 316--546 изготавливаются из кованой стали.
По документации Johnson Controls, компрессоры Frick имеют следующие конструктивные особенности подшипниковых узлов:
Система смазки Frick RWB II обеспечивает подачу масла к подшипникам и уплотнениям. Корпуса компрессоров Frick выполнены с обработанными полостями для статических масляных резервуаров подшипников, что позволяет работать в большинстве условий без маслонасоса (no-pump design). При необходимости применяется система с маслонасосом по запросу (demand pump system). Масляный поток к подшипникам вентилируется в зону пониженного давления внутри компрессора, а не в порт всасывания, что исключает перегрев всасываемого газа. Масло также обеспечивает уплотнение между роторами, смазку балансного поршня и гидравлический привод золотникового клапана.
По данным руководства SKF "Bearings in Twin Screw Compressors" и практике применения в компрессорах рассматриваемых производителей, в подшипниковых узлах винтовых компрессоров используются следующие основные типы подшипников:
Это основной тип упорных подшипников в винтовых компрессорах. По данным SKF, в компрессорах наиболее часто применяются однорядные радиально-упорные шариковые подшипники с углами контакта 15, 25, 30 и 40 градусов. Подшипники с большим углом контакта (30--40 градусов) обеспечивают более высокую осевую грузоподъёмность, но генерируют повышенные центробежные внутренние силы при высоких оборотах. Подшипники устанавливаются парами (back-to-back или face-to-face) или в комбинации с различными углами контакта.
SKF выпускает специализированные комплекты Explorer для компрессоров с уменьшенным (до 50%) допуском на диаметр отверстия, включающие: парные однорядные радиально-упорные подшипники с углами 30/15 градусов, комбинации четырёхточечного QJ-подшипника с однорядным радиально-упорным, а также комбинации QJ-подшипника с цилиндрическим роликовым.
Цилиндрические роликовые подшипники (серии NU, NJ, NUP) применяются для восприятия радиальных нагрузок от роторов. Как указывает SKF, типичная схема включает по два цилиндрических роликовых подшипника на стороне всасывания (по одному на каждый ротор) и ещё пару на стороне нагнетания. Роликовые подшипники обладают существенно более высокой радиальной грузоподъёмностью по сравнению с шариковыми того же размера, что критично для крупных компрессоров с высоким перепадом давления.
В винтовых компрессорах природного газа подшипники работают в среде, содержащей воду, кислоты и сероводород (H2S). По данным SKF, стандартные латунные сепараторы (из центробежно-литой трубной заготовки) не подвержены сульфидному растрескиванию благодаря отсутствию остаточных напряжений. Штампованные латунные сепараторы не рекомендуются для сероводородных сред. Для особо агрессивных условий применяются подшипники с керамическими телами качения или покрытием NoWear.
Электродвигатели компрессоров Atlas Copco GA-серии оснащаются подшипниками типа TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled). По спецификации Atlas Copco:
В компрессорах Frick RWB II/RWF II двигатели с фланцевым креплением (D-flange) устанавливаются непосредственно на корпус компрессора, что исключает необходимость выверки муфты. Подшипники двигателей обслуживаются по рекомендациям производителя двигателя.
Типичные серии подшипников для электродвигателей компрессоров: радиальные шариковые глубокого желоба серий 6200, 6300 (ГОСТ 8338-2022). Для двигателей мощностью свыше 100 кВт на нагруженном конце могут применяться цилиндрические роликовые подшипники серии NU3xx.
Основные методы контроля состояния подшипников компрессоров:
В маслозаполненных компрессорах Atlas Copco GA-серии используются антифрикционные подшипники качения: радиально-упорные шариковые подшипники для восприятия комбинированных (осевых и радиальных) нагрузок и цилиндрические роликовые подшипники для радиальных нагрузок. Конкретные серии и размеры зависят от модели компрессорного элемента. Передний подшипник двигателя смазывается маслом компрессора.
В безмасляных компрессорах Atlas Copco ZR подшипники роторов смазываются от отдельной масляной системы, изолированной от зоны сжатия. Кроме того, в ZR-серии дополнительно устанавливаются подшипники синхронизирующих зубчатых колёс (timing gears), которых нет в маслозаполненных GA. Осевые нагрузки в безмасляных компрессорах, как правило, выше, что требует подшипников с повышенной осевой грузоподъёмностью.
Компрессоры Bitzer CSH-серии оснащены роликовыми подшипниками (roller bearings) с пониженным трением. Для каждой модели CSH выпускаются ремонтные комплекты подшипников (bearing kits). Поскольку CSH -- полугерметичные компрессоры, подшипники работают в среде хладагента, что требует совместимости материалов с конкретным хладагентом.
Термин "antifriction bearing design" в документации Frick (Johnson Controls) означает, что все подшипники компрессора -- подшипники качения (шариковые или роликовые), а не подшипники скольжения. По данным Frick, цилиндрические роликовые подшипники воспринимают радиальные нагрузки, а радиально-упорные шариковые подшипники совместно с балансным поршнем -- осевые нагрузки. Это снижает механические потери и повышает энергоэффективность по сравнению с конструкциями на подшипниках скольжения (journal bearings).
Основные признаки: повышенная вибрация (определяется вибродиагностикой), рост температуры подшипниковых узлов, наличие металлических частиц в масле (по результатам анализа), повышенный шум при работе. При разборке -- шероховатость при ручном вращении наружного кольца подшипника, видимые следы питтинга, шелушения или задиров на дорожках качения.
Осевой зазор роторов (head clearance) в винтовых компрессорах имеет малые значения, регламентируемые производителем. Неправильная регулировка упорных подшипников приводит к смещению роторов и либо к снижению КПД (увеличенные зазоры, перетечки газа), либо к контакту роторов с корпусом (заниженные зазоры, механическое повреждение). Процедура регулировки описана в руководстве Frick RWF II IOM (070.610-IOM) и выполняется при каждой замене подшипников.
По данным SKF, для основного упорного подшипника винтового компрессора оптимален угол контакта 30--35 градусов, обеспечивающий высокую осевую грузоподъёмность. Для вспомогательного (backup) подшипника рекомендуется меньший угол -- 15--20 градусов. Разница углов минимизирует внутренние осевые силы от центробежных нагрузок при высоких оборотах и увеличивает ресурс подшипниковой системы.
Подшипники компрессоров должны строго соответствовать спецификациям производителя по типу, размерам, классу точности, углу контакта, преднатягу и материалу сепаратора. Применение подшипников с отклонениями от спецификации может привести к нарушению зазоров роторов, повышенному износу и преждевременному выходу из строя. При использовании подшипников сторонних производителей необходимо обеспечить полное соответствие всех параметров оригинальной спецификации.
В электродвигателях компрессоров, как правило, применяются радиальные шариковые подшипники глубокого желоба серий 6200 и 6300 (по ГОСТ 8338-2022). В крупных двигателях (свыше 100 кВт) на нагруженном конце могут устанавливаться цилиндрические роликовые подшипники. В компрессорах Atlas Copco GA передний подшипник двигателя смазывается маслом компрессорной системы.
При обратном вращении роторов винтового компрессора осевые нагрузки меняют направление и воспринимаются подшипниками, не предназначенными для этого (backup-подшипниками, рассчитанными на малые нагрузки). Это приводит к перегрузке и быстрому разрушению подшипников. Документация Frick RWB II прямо указывает: компрессор не должен работать в обратном направлении, так как это приведёт к повреждению подшипников.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационно-справочный характер. Представленная информация основана на открытых технических источниках, каталогах производителей и действующих стандартах. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, связанные с использованием информации из данной статьи, включая, но не ограничиваясь, проектными решениями, выбором комплектующих, техническим обслуживанием или эксплуатацией оборудования. Для принятия инженерных решений необходимо обращаться к актуальной документации производителей оборудования и квалифицированным специалистам. Конкретные параметры, интервалы обслуживания и допустимые нагрузки определяются технической документацией на конкретную модель оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.