Винтовой компрессор — это сердце любого современного производства. В отличие от поршневых моделей, он способен работать 24/7, не требует перерывов на охлаждение и обеспечивает стабильную подачу воздуха. Но чтобы оборудование работало эффективно, а не «съедало» бюджет, важно подойти к его выбору системно.
Первое, с чем нужно определиться — тип компрессора. Вам нужен маслозаполненный или безмасляный компрессор? Их главное различие — наличие масла в камере сжатия, что напрямую влияет на чистоту сжатого воздуха на выходе.
Маслозаполненные компрессоры — это самый распространенный вид компрессоров. Масло здесь используется для смазки, охлаждения и герметизации зазоров в камере сжатия. Их отличает приемлемая стоимость, высокая эффективность и долговечность узлов. Такие компрессоры подходят для подавляющего большинства промышленных производств. При необходимости получить более чистый сжатый воздух, применяют системы фильтрации и осушители.
Безмасляные компрессоры бывают с сухим сжатием или с впрыском воды в винтовой элемент. Воздух в них сжимается без контакта с компрессорным маслом, что гарантирует его полное отсутствие в сжатом воздухе. Такой воздух требуется там, где попадание паров масла в любой концентрации на продукцию недопустимо – это производства электроники, лекарств, пищевых продуктов (при возможном контакте сжатого воздуха с продукцией), в медицине и некоторых химических производствах. Воздух без содержания паров масла – это основное преимущество таких компрессоров. Но, они стоят существенно дороже маслозаполненных, сервисное обслуживание и ремонты тоже имеют более высокую стоимость, поэтому применение таких компрессоров может быть обосновано только жесткими требованиями к чистоте сжатого воздуха.
Если с типом компрессора определились, идем дальше. Следующий параметр, в подборе компрессора, основной – это его производительность. Сколько метров кубических сжатого воздуха, компрессор способен производить за минуту. На этапе определения этого параметра совершают основную ошибку, просто суммируют расход всех потребителей и с этим значением начинают подбирать себе компрессор. Лучше так не делать. Требуется обязательно учитывать коэффициент одновременности работы оборудования (такие коэффициенты обычно рассчитаны в производственных справочниках или индивидуально на производстве), ведь технологическое оборудование имеет определенные циклы работы, в которые, оно может потреблять или не потреблять сжатый воздух. Подобранный без учета такого коэффициента компрессор может получиться излишне переразмеренным, то есть его производительность будет существенно превышать потребление сжатого воздуха. Это приведет к тому, что компрессор будет быстро накачивать требуемое давление в пневмосеть и отключаться, пока давление в сети снова не упадет. Потом снова включаться, и так постоянно. Такие частые включения/отключения приведут к быстрому износу компрессора, необходимости его ремонта и возможным поломкам. Также рекомендуется продумать запас в производительности, на неизбежные неточности в расчетах, потери на утечки в пневмосети и перспективные потребности сжатого воздуха на будущее. Из опыта:
— Часто, в конце смены, рабочие используют сжатый воздух для очистки рабочих мест и одежды. Одновременно начавшаяся, в конце смены, такая процедура, приводит к резкому падению давления в пневмосети и даже к остановкам основного технологического оборудования на производстве. Здесь либо запрещать обдув, либо резервировать под него запас сжатого воздуха в виде воздушного ресивера.
— Отдел главного механика отреагировал на жалобы производства о недостатке сжатого воздуха, и приобрел новый компрессор. В это же время отдел маркетинга вместе с собственником решал вопрос о расширении производства и закупке нового технологического оборудования. Когда новое оборудование прибывает, выясняется, что сжатого воздуха теперь снова не будет хватать, так как на новую технологию уйдет весь запланированный запас, взятый при расчёте требуемой производительности компрессора. Здесь поможет только грамотное планирование, со стороны руководства, на перспективу.
Если с требуемой производительностью определились, то переходим к следующему важному параметру — рабочему давлению (МПа, атм. или бар) Это второй по важности параметр, сила, с которой воздух закачивается в систему. Оно должно быть как минимум на 2 атмосферы (бара) выше, чем требуемое давление самого «требовательного» вашего инструмента или исполнительного механизма. Такой запас необходим для преодоления неизбежных потерь давления в трубах, фитингах, фильтрах и осушителе. Основная ошибка при подборе компрессора, на этом этапе – излишний запас по максимальному давлению. Кейс из опыта: работает компрессор на производстве, с максимальным рабочим давлением 7,5 бар, но в пневмосети давления выше 6 бар не бывает, компрессор постоянно в работе, греется, но требуемого по настройкам давления в 7 бар не обеспечивает. Главный механик делает вывод, что компрессор уже старый, винтовой элемент изношенный и не способен в принципе накачать в пневмосеть требуемое давление, необходим новый. Его он решает приобрести с той же производительностью (по старым расчётам), но рассчитанным на максимальное давление 10 бар, чтобы давления хватило с запасом на весь срок эксплуатации. Новый компрессор начинает работать, греется еще сильнее, но давление в сети все равно семь бар накачать не может. Делается вывод, что пнемосети на предприятии чрезмерно изношены, потери большие, ходят ищут, где у них свистит. Потом кому-то приходит светлая идея – пересчитать требуемую производительность по сжатому воздуху и выясняется, что не хватает именно производительности компрессора, так как постепенно добавлялись новые потребители, оборудование переводили на работу в две смены вместо одной и т.д. – потребность в воздухе выросла и компрессор просто не мог физически накачать сколько требуется, ведь разбор сжатого воздуха был выше, чем он мог произвести.
Компрессор совершает работу, вращая винтовой элемент и сжимая в нем воздух, и чем выше требуемое давление, тем больше работы ему предстоит выполнить и больше энергоресурсов для этого затратить. Здесь зависимость прямая – чем больше требуется давление, тем меньше компрессор будет иметь производительность, при одинаковой мощности двигателя.
Большинство производителей компрессорного оборудования имеет в производственной программе линейку компрессоров одной мощности, рассчитанных для достижения разного максимального давления: 5,5 бар,7,5 бар, 8,5 бар, 10 бар, 13 бар, 14 бар. Возьмем для примера обезличенный компрессор, мощностью 110кВт, но рассчитанный на достижение разного давления. Его производительность будет: модель компрессора рассчитанная на достижение максимального давления 5,5 бар(и) – 24,12 м3/мин; на давление 7,5 бар(и) – 21,816 м3/мин; 8,5 бар – 20,382м3/мин; 10 бар(и) – 18,696 м3/мин; 14 бар(и) — 14,286 м3/мин. Исходя из этих данных видно, если требуется производительность компрессора 20 м3/мин, при расчетном максимальном давлении 7,5 бар, а вы решаете взять модель с запасом по давлению, например 10 бар, то мощность такого компрессора будет уже не 110 кВт, а 132 кВт, так как компрессор 110кВт, столько сжатого воздуха не произведет. Соответственно энергопотребление и затраты возрастут. Поэтому не стоит гнаться за избыточно высоким давлением. Каждый лишний бар значительно увеличивает нагрузку на всю систему и ваши счета за электричество.
Следующие параметры играют не основную роль, но важны с точки зрения беспроблемной и более эффективной эксплуатации:
Тип охлаждения. Компрессоры бывают с водяным и воздушным охлаждением. Здесь выбор простой, если на предприятии нет системы водяного охлаждения другого оборудования, то выбирается воздушное.
Тип регулирования производительности компрессора. Компрессоры бывают либо нагрузка/разгрузка либо с частотным регулированием. Нагрузка/разгрузка работает по диапазону давления. Настраивается нижняя и верхняя границы этого диапазона, и когда компрессор накачивает в систему давление равное верхней границе диапазона, он переходит в холостой режим и перестает нагнетать воздух в сеть, а когда давление в сети падает до нижней границы диапазона, он снова открывает клапан и начинает накачивать сжатый воздух в систему. Во время работы в холостом режиме компрессор потребляется электроэнергию, но не производит сжатый воздуха. Можно задать параметр работы максимального времени работы в холостом режиме и через некоторое время компрессор будет полностью отключаться.
В компрессоре с частотным регулированием установлен инвертор, который меняет частоту и амплитуду напряжения, заставляя двигатель вращаться быстрее или медленнее, соответственно производя больше или меньше сжатого воздуха. В таком случае компрессор настраивается для поддержания одного заданного давления в пневмосети, если давление падает – компрессор разгоняется, давление растет – замедляется. Такая система очень эффективна, если потребление сжатого воздуха на предприятии постоянно меняется, в таком случае компрессор поддерживая заданное давление в системе потребляет существенно меньше, до 30%, электроэнергии, чем компрессор нагрузка/разгрузка.
Количество ступеней сжатия. Винтовые компрессоры бывают одноступенчатыми или двухступенчатыми. Одноступенчатые компрессоры сжимают воздух за один раз, на входе в ступень сжатия он атмосферного давления, а на выходе уже с давлением, на которое рассчитан компрессор. Двухступенчатый компрессор сжимает воздух за два приема, в одной ступени до давления в пять бар, после чего воздух охлаждается маслом при попадании во вторую ступень, где он дожимается от пяти бар, до давления, на которое рассчитан компрессор. Одноступенчатое сжатие существенно менее эффективно, так как при сжатии воздух в ней сильно нагревается и увеличиваются его перетечки снижая эффективность работы компрессора. Сжатие двухступенчатое ближе к изотермическому процессу, за счет промежуточного охлаждения между ступенями и компрессор производит до 20% больше воздуха, при той же мощности электродвигателя, что и одноступенчатого компрессора. Также уменьшается нагрузка на компоненты винтового блока, существенно повышая его ресурс и ресурс всего компрессора в целом. Получается, что двухступенчатые компрессоры эффективнее и выгоднее в эксплуатации. Единственное ограничение – более высокая стоимость такого решения, по сравнению со стандартными одноступенчатыми компрессорами. Здесь требуется расчёт эффективности вложений и сроки окупаемости такого решения.
Наша компания всегда готова помочь с выбором наиболее подходящего оборудования, под задачи заказчика и рассчитать технико-экономическое обоснование, применения более энергоэффективного оборудования, для конкретных условий эксплуатации на вашей производственной площадке. Оставьте заявку на сайте или позвоните по указанным телефонам, и мы подготовим технико-коммерческое предложение с ТЭО примененных решений.
