Винтовой компрессор. Экономичное решение!

В данной статье речь пойдет о реорганизации пневмосистем промышленных предприятий. С этой проблемой сталкиваются все. На действующих производствах износ компрессорного оборудования достиг критического уровня и со всей остротой встает вопрос о его замене. Предприятия, осуществляющие модернизацию отдельных участков, приобретают новое оборудование и должны решить, как они планируют подводить к нему воздух. У вновь стоящихся предприятий, с одной стороны, более простая, а с другой, более сложная задача. Им не надо ничего перестраивать и учитывать сложившуюся структуру пневмосетей, но следует выбрать наиболее оптимальную схему организации пневмосистемы фабрики или завода в целом.

Для решения этой проблемы необходимо ответить, по крайней мере, на два вопроса:
- какой тип компрессора использовать;
- какова общая концепция обеспечения воздухом предприятия, участка, рабочего места.

В России обеспечение воздухом всего предприятия традиционно осуществлялось от централизованной компрессорной станции. Данная концепция предполагала использование крупных поршневых или центробежных компрессоров, требующих постоянного наблюдения за их работой и обслуживания. Установка таких машин из-за производимого ими шума и вибрации непосредственно в цехах невозможна. Разветвленные пневмосети предприятий являются источником "головной боли" и значительных потерь сжатого воздуха. При выходе пневмотрубопроводов на улицу воздух охлаждается, теряя энергоемкость, в нем конденсируется влага, образуются гидратные и ледяные пробки, в цеха воздух поступает загрязненным влагой и продуктами коррозии трубопроводов, вызывая поломки и коррозию пневмоинструмента, пневмоцилиндров и т.п.

На крупных компрессорных станциях необходимы ресиверы большой емкости, которые являются объектами Госгортехнадзора, то есть это еще один дополнительный контролирующий орган, со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Но отвлечемся на минуту от ответов на поставленные вопросы, и попробуем нарисовать картинку типичной компрессорной станции на обычном российском предприятии.

Вот мы входим через проходную и идем в направлении главной компрессорной. Дорогу спрашивать необязательно, мы и так можем легко найти ее по трубопроводам. Трубы ржавые, провисшие, то здесь то там слышен характерный свист, это выходит воздух из поврежденных пневмосетей. По мере приближения к цели нашего пути, начинает ощущаться сначала легкая, а потом и все более сильная вибрация, а в непосредственной близости от компрессорной складывается впечатление, что мы попали в цех кузнечно-прессового оборудования. Поршневые компрессоры требуют водяного охлаждения, поэтому наверху компрессорной можем заметить специальные водяные резервуары, которые «парят», награждая прохожих водяным туманом. Если же нам «посчастливилось» побывать на предприятии в зимнее время, то мы увидим обледенелые трубы, стены, огромные сосульки. Войдя в помещение компрессорной, первое, что бросается в глаза, это лихорадочно пульсирующая от вибрации стрелка манометра. Почему-то возникает желание поскорее заткнуть уши и ухватится за что-нибудь устойчивое. Все стены опутаны трубами, это система водяного охлаждения и собственно пневмосеть.

А вот и хозяин данного подразделения - главный энергетик, который согласился поделиться с нами своими будничными проблемами. В его ведении находится три компрессора, каждый производительностью по 20 куб.м. Реально работают только два, один из трех постоянно находится на профилактическом ремонте - это резерв. Ремонт компрессора - вещь не дешевая, только его сборка разборка составляет 80.000 руб (или около 2200 евро), плюс комплектующие. Так, например, набор клапанов (8 шт.) стоит 1000 евро.Ежемесячно компрессоры потребляют примерно 100 литров масла каждый, а в сумме 200 литров, что обходится примерно в 700 евро. Для поддержания работоспособности компрессоров круглосуточно дежурит бригада операторов-механиков из 2 человек. Всего 8 человек при рабочем графике сутки-трое.Даже при минимальной зарплате в 150 евро в месяц затраты составят еще 1200 евро, и это без учета налогов и отчислений в фонды социального страхования. Потери и утечки сжатого воздуха из трубопроводов доходят, по приблизительным оценкам, до 20-30 %, то есть такая мощность компрессоров расходуется впустую, а с учетом постоянного увеличения тарифов на электроэнергию (за последние 2 года на 50%) острота данной проблемы еще более возрастает. Что говорить в этих условиях о чистоте и качестве воздуха, а ведь от этого зависит длительность жизни пневмоцилиндров и пневмоинструмента.

Таким образом, как мы видим, дешевизна устаревшего оборудования обходится очень дорого.

Спрашивается, какие еще существуют варианты? Реальной альтернативой, безусловно, являются винтовые компрессоры. В данной статье мы не будем подробно останавливаться на принципе их действия и особенностях конструкции - это тема отдельного разговора. Скажем только, что действительно, появление винтовых (ротационных) маслозаполненных шумозаглушенных компрессоров вытеснило в промышленно развитых странах поршневые компрессоры в диапазоне производительностей от 1 до 100 куб.м./мин из области обеспечения производств сжатым воздухом с давлением до 15 атмосфер.

По сравнению с поршневыми и центробежными, винтовые компрессоры обладают целым рядом преимуществ:

• имеют низкий уровень шума и вибрации, малые габариты и вес и могут устанавливаться непосредственно в цехах, где потребляется воздух, не требуют для этого специального фундамента;
• практически не имеют расхода масла (2-3 мгр/куб. м), в отличие от крупных поршневых компрессоров с лубрикаторной смазкой, соответственно и качество воздуха винтовых компрессоров на порядок выше и позволяет использовать их для питания самого современного пневмооборудования;
• оснащены автоматической системой управления и контроля работоспособности, а потому безопасны, не требуют наблюдения за их работой, обладают большой надежностью, способны на длительную работу без обслуживания;
• воздушное охлаждение винтовых компрессоров позволяет отказаться от громоздкой системы оборотного водоснабжения (градирня), а кроме того, дает возможность вторичного использования выделяемого в результате работы компрессора тепла, например для обогрева помещений в зимнее время.

Второй, не менее важный вопрос: какую концепцию обеспечения воздухом предприятия использовать? А проще говоря, что лучше: центральная компрессорная или децентрализация. До появления на рынке винтовых компрессоров, такого выбора практически не было, предпочтение отдавалось централизации, но сегодня, благодаря использованию винтовых компрессоров, изменился облик современного промышленного предприятия. Исчезли многочисленные трубопроводы снабжения цехов сжатым воздухом, тянущиеся от центральной компрессорной, громоздкие системы водяного охлаждения. Но изменился не только внешний вид, но и существенно улучшились технико-экономические показатели эксплуатации компрессорного оборудования.

Какие же преимущества имеет распределенная система снабжения воздухом? Если сформулировать кратко, то это Экономия на монтаже, Экономия на эксплуатационных расходах, Экономия на обслуживании. Давайте рассмотрим каждый из этих параметров отдельно.

Экономия на монтаже.

В первую очередь, это важно для проектируемых и вновь строящихся предприятий. Малошумность винтовых компрессоров, особенно небольшой производительности, достаточной, как правило, для питания конкретного участка, позволяет устанавливать их непосредственно в производственных подразделениях. При этом не требуются никакого фундамента, а тем более градирни для водяного охлаждения или других средств монтажа. Достаточно ровной поверхности и хорошей циркуляции воздуха. Значительно облегчается разводка пневмосети. Во-первых, она становится компактной, то есть значительно сокращается ее протяженность, а во-вторых, трубопроводы не выходят за пределы отдельного производственного корпуса, а, следовательно, не требуют дополнительной теплоизоляции и герметизации от воздействий внешней среды.

Экономия на эксплутационных издержках.

Возможность сокращения затрат на кубометр воздуха обусловлена, прежде всего, установкой компрессоров такой производительности и давления, которые точно соответствует потребностям оборудования на каждом производственном участке. Кроме того, в выходные и праздничные дни, а также во вторую и третью смены работают только отдельные цеха, но для поддержания их функционирования, в случае централизованной системы, все равно приходится запускать компрессоры большой производительности, значительно превышающей потребности оборудования при неполной загрузке. Децентрализация позволяет обеспечить гибкий график работы. Несовершенство конструкции, износ и протяженность трубопроводов при централизованной системе приводит к потерям воздуха на 20-50%. Дополнительные возможности экономии связаны с конструкцией винтовых компрессоров, дающих возможность вторичного использования тепла, выделяемого при их эксплуатации.

Не следует забывать и о требованиях к чистоте воздуха, именно это гарантирует длительную и бесперебойную работу пневмооборудования, а, следовательно, экономит средства предприятия. В случае протяженных пневмосетей, обеспечить это очень трудно, даже в случае применения дополнительных устройств подготовки воздуха (фильтры, осушители и т.п.). Так, например, воздух после осушителя, работающего, как правило, с точкой росы +3 градуса, при минусовых температурах все равно конденсируется и поступает к месту назначения с высокой влажностью, а нередко и с продуктами коррозии трубопроводов. Для нормального функционирования, системы подготовки воздуха должны находится непосредственно возле потребителя сжатого воздуха, но эффективность и их работы напрямую зависит от качества подводимого воздуха.

Экономия на обслуживании.

При распределенной системе снабжения воздухом отпадает потребность держать в резерве компрессор большой мощности, который необходим в связи с проведением плановых ремонтов. К тому же обслуживание винтовых компрессоров не требует больших временных затрат (2 часа на каждые 3.000 часов работы) и специального технического персонала. Естественно не возникает необходимость и в ремонте внешних пневмосетей, быстро выходящих из строя под воздействием перепада температур и атмосферных осадков. При использовании винтовых компрессоров, оснащенных системой автоматики, появляется возможность отказаться от обслуживающего персонала, наблюдающего за работой оборудования.

В заключение, в качестве одного из положительных примеров перевооружения промышленного предприятия, можно привести Могилевский завод Электродвигатель. На данном предприятии использовались 3 компрессора Краснодарского завода один - производительностью 50 куб. м/мин и два по 20 куб. м/мин. Они были демонтированы, а для организации распределенной пневмосети, завод приобрел несколько винтовых компрессоров (6 по 5 куб. м/мин. и 1 - 10 куб. м/мин.), изготовленных с использованием винтовой пары и комплектующих итальянского производства. В результате проведенных преобразований, удалось сэкономить около 20 куб. м воздуха в минуту, высвободить площади бывшей компрессорной под производственные нужды, сократить службу главного механика на 4 человека.

Из всего вышесказанного рекомендации очевидны: использовать винтовые компрессоры, организованные по распределенной схеме. Конечно это общие подходы, каждый конкретный случай требует специального рассмотрения, и оптимальное решение зависит от различных факторов, как технических, так и экономических. Безусловно, винтовой компрессор стоит дороже, и трудно рекомендовать человеку, у которого нет денег на велосипед, приобрести автомобиль. У предприятия много разных проблем, а решение о замене компрессорного парка откладывается до последнего. Но давайте все-таки считать деньги, ведь для многих предприятий, особенно в условиях неполной загрузки производственных мощностей, характерной для сегодняшнего дня, стремление держаться за старые схемы может стать просто разорительным.

Популярный винтовой компрессор FIAC СЕРИИ CRS

Компрессоры серии CRS - это универсальное решение как для небольших самостоятельных производств (в т.ч. автосервисов), так и для крупных промышленных предприятий использующих децентрализованную схему обеспечения воздухом цехов и участков.

Особенности конструкции:

Компрессор выпускается в трех вариантах исполнения:

на раме, без ресивера;
на ресивере 270 или 500 литров;
на ресивере с осушителем.

Жесткая конструкция компрессора позволяет произвести его установку без подготовки специального фундамента непосредственно в производственном помещении. Достаточно подключить компрессор к пневмосистеме и подвести электропитание.
Звукопоглощающие панели корпуса гарантируют низкий уровень шума, поэтому можно устанавливать компрессор непосредственно в рабочей зоне.
Проект CRS - это продукт сотрудничества с компанией ROTORCOMP (Германия) - мировым лидером в производстве винтовых блоков. Использование моноблочной конструкции винтового блока ROTORCOMP уменьшает количество трубопроводных соединений, и, как следствие, повышает надежность компрессора в целом.
Встроенный микропроцессор обеспечивает автоматический режим работы компрессора. Дисплей отображает состояние рабочего цикла (нагнетание, холостой ход, остановка), а также сигнализирует о возможных неисправностях. Электронный блок предусматривает возможность регулировки основных рабочих параметров компрессора (нагнетание - холостой ход - остановка) в зависимости от нагрузки. Это позволяет выбрать наиболее экономичный режим потребления электроэнергии.
Три аварийных датчика, установленных на выходе из винтовой пары и на двигателях компрессора и вентилятора, предупреждают о перегрузке и таким образом защищают компрессор от серьезных повреждений.
Система плавного пуска "звезда треугольник" снижает нагрузку на электросеть при включении компрессора.
Термостат регулирует прохождение масла по большому или малому кругу, это экономит электроэнергию в начальный период работы компрессора.
Ременная передача оснащена устройством автоматического натяжения ремня. Такая конструкция исключает проскальзывание ремня и потери мощности.
Система охлаждения состоит из вентилятора с отдельным экономичным электродвигателем и радиатора, разделенного на воздушный и масляный сектора. Такая конструкция обеспечивает максимальную эффективность при минимальных затратах электроэнергии.
Воздух, поступающий в компрессор, проходит двойную фильтрацию через предварительный фильтр на корпусе компрессора и воздушный фильтр моноблока. Это исключает возможность попадания в винтовую пару посторонних частиц и повышает срок ее службы.
Воздушный радиатор компрессора снижает температуру сжатого воздуха на выходе компрессора (не более +7°С по сравнению с температурой на входе). Это обеспечивает оптимальную работу последующего осушителя и пневмоборудования.
Воздушно-масляная смесь, образованная в винтовой группе, проходит тройную очистку в маслоотделителе, фильтре маслоотделителя и масляном фильтре. Это гарантирует высокое качество воздуха на выходе компрессора (остаточное содержание масла не более 3 мг/м3) и обеспечивает эффективную работу осушителя и блока фильтров.
Компрессоры серии CRSD дополнительно оснащены осушителем и блоком из 2-х фильтров. Это обеспечивает высокое качество воздуха на выходе компрессора: точка росы +3°С, остаточное содержание масла не более 0,01 мг/м3 и уровень фильтрации по твердым частицам до 0,01 мкм (соответствует классу 1.4.1. по ISO 8573 1). Для серии CRSD предусмотрен автоматический слив конденсата.
Общая компоновка компрессора и использование моноблока ROTORCOMP облегчают проведение сервисного обслуживания, благодаря легкому доступу ко всем деталям. ТО может осуществляться силами потребителя.

Надежный винтовой компрессор Fiac серии Airblok

Данная серия - это индустриальные высокопроизводительные компрессоры для всех секторов промышленности.

Система автоматики
В Airblok используется микропроцессор. С его помощью осуществляется регулировка рабочих параметров компрессора, а также ведется контроль за состоянием всех систем. FIAC отказался от использования традиционного пневмоэлектрического реле давления. Для обеспечения автоматического режима работы применяется более современная и надежная система электронного управления с сенсорным датчиком давления.

Система фильтрации
Наряду с традиционным воздушным фильтром, устанавливаемым на всасывающем клапане, все компрессоры Airblok снабжены предварительным фильтром. Он обеспечивает фильтрацию всего воздуха, поступающего внутрь компрессора, что предотвращает оседание пыли на рабочих механизмах, и поэтому значительно снижает риск перегрева.
Система отделения воздуха от масла имеет три ступени очистки. Это обеспечивает ее максимальную эффективность. В результате остаточное содержание масла в сжатом воздухе на выходе компрессора не превышает 3 мгр/куб.м.

Система охлаждения
В компрессоре используется двухсекционный радиатор. Он служит не только для охлаждения масла, но и воздуха. Благодаря этому разница между температурой окружающей среды и температурой воздуха на выходе компрессора не превышает 10ºС. Это позволяет обеспечить дальнейшую эффективную работу осушителя и всей системы подготовки воздуха.
Возможно, вторичное использование выделяемого при работе компрессора тепла, например, для обогрева помещений в зимнее время.

Система безопасности
Система аварийной защиты состоит из двух независимых устройств. Один датчик термозащиты установлен на электродвигателе. Он срабатывает и отключает двигатель от сети при достижении предельных значений тока. Другой датчик измеряет температуру на выходе винтовой пары. При достижении 105ºС защита срабатывает и двигатель отключается.

Сервисное обслуживание
Использование новых высокоэффективных фильтров позволило значительно облегчить к ним доступ технического персонала и тем самым упростить процесс сервисного обслуживания винтового компрессора.

Airblok DR
Главная особенность моделей Airblok DR - использование прямого привода вместо ременной передачи. Такая конструкция повышает надежность и экономичность компрессора. Она позволяет избежать потерь при передаче крутящего момента, а срок службы прямого привода практически не ограничен.

Airblok SD
Модели Airblok SD с частотно-регулируемым приводом специально разработаны для экономии электроэнергии. Они обеспечивают точное соответствие производительности компрессора реальной потребности в сжатом воздухе. Airblok SD поддерживает постоянное рабочее давление в системе с точностью до 0,1 бар и немедленно реагирует на изменение давления в сети.