Несмотря на очевидные преимущества винтовых компрессоров, их поршневые предшественники и современники все еще занимают существенную долю мирового рынка компрессорного оборудования, потому что эта технология сжатия воздуха остается по-прежнему эффективнее любой другой при малой производительности. ©Валерий Казиев
На постсоветском пространстве поршневые компрессоры распространены больше других: спиральных, роторных, турбо и т. д. Не случайно лидеры компрессоростроения продолжают выпускать поршневые установки и не планируют сворачивать их производство, по крайней мере, в обозримом будущем.
Стабильная ниша
Технология получения сжатого воздуха при помощи поршня существует почти два столетия и отличается сравнительной простотой технической реализации. Сегодня рынок поршневых компрессоров представлен не только многочисленными фирмами, но и огромным количеством моделей как бытового, так и промышленного назначения. Следует отметить, что для давлений выше 20-30 атмосфер поршневые компрессоры давно и успешно соперничают с другими типами оборудования и чаще всего просто незаменимы. Их ближайшие конкуренты ? турбокомпрессоры, но они обычно применяются при большой потребности в сжатом воздухе. А, например, для случаев, когда требуется меньшая производительность и высокое давление, поршневые компрессоры эффективнее и гораздо дешевле, чем компрессоры других технологий сжатия.
Причины предпочтения
Специалисты отмечают, что поршневые компрессоры по своим характеристикам предпочтительнее компрессоров других типов в следующих случаях:
- когда требуется невысокая производительность. При малой производительности поршневые компрессоры превосходят винтовые. Не случайно примерно 80-90% станций технического обслуживания автомобилей в России используют поршневые варианты;
- когда существуют большие перепады в потреблении сжатого воздуха. Промышленные поршневые компрессоры хорошо работают в повторно-кратковременном режиме;
- когда компрессор эксплуатируется в неблагоприятных условиях: при использовании в установках расфасовки цемента, на угольных складах или мельницах для помола зерна, либо при больших колебаниях температуры и т. д.
- когда компрессоры используются для сжатия агрессивных газов и т. д.
Если к тому же учесть, что на отечественных предприятиях по-прежнему работает значительное количество поршневых компрессоров и пока их ремонт выгоднее приобретения нового, более совершенного оборудования, то можно быть уверенным, что конец эры "динозавров компрессоростроения" наступит не скоро.
Поэтому мы попытались обобщить опыт эксплуатации и некоторые рекомендации производителей по выбору поршневого компрессорного оборудования, по особенностям его применения, по организации компрессорного хозяйства, устройству пневматических линий и т. д.
Выбор компрессора
Поставщики техники фирмы Dalgakiran предлагают сокращенную программу выбора компрессора. Очевидно, что для этого необходимо подсчитать объем потребления сжатого воздуха цехом, мастерской, предприятием и т. д. в целом. Для этого, в соответствии с предполагаемым количеством рабочих мест, оснащенных пневматикой, следует просуммировать объемы потребления каждого (согласно паспортным данным оборудования), что даст величину Q. В скобках заметим, что эта величина может быть уменьшена с учетом коэффициента загрузки оборудования. Мы говорим "может быть" потому, что подбор компрессора по паспортной производительности обычно приводит к ошибке. Причина ее состоит в том, что в каталогах многих фирм-производителей компрессоров под производительностью понимается максимальное потребление воздуха на входе компрессора, а не на его выходе. Для получения реальной производительности на выходе компрессора (которая обычно ниже) необходимо в большинстве случаев учесть кпд и конструктивные особенности оборудования.
Поэтому расчет рекомендуется производить по формуле:
A = Q*b/h, где:
Q ? суммарный объем потребляемого воздуха;
b ? коэффициент, используемый Fini, который учитывает конструктивные особенности (и, как следствие, надежность) различных групп компрессоров;
h ? КПД компрессора.
Справочные значения b и h для работы в диапазоне рабочих давлений 6-8 бар приведены в таблице:
| Конструкция компрессора |
b |
h |
| Полупрофессиональный |
1,7 |
0,55 |
| Профессиональный |
1,5 |
0,65 |
| BK и HEAVY DUTY (особо нагруженный) |
1,3 |
0,75 |
| Роторный |
1 |
1 |
Следующим шагом является выбор ресивера. Известно, что увеличение объема ресивера сглаживает пульсации и делает систему более гибкой к нагрузкам. Его объем поставщики рекомендуют выбрать в диапазоне:
V = ((1/2) / (1/8))*A
Имея расчетные величины производительности A и объема ресивера V, можно выбирать компрессор. При этом поставщики, анализируя величины b и h в формуле, подсказывают, что полупрофессиональный компрессор должен иметь производительность и ресивер в 3 раза больше, чем оборудование более высокого класса. Отсюда ? и выбор по цене.
Сфера применения
Многие производители и поставщики поршневых компрессоров дополнительно к рекомендациям по выбору оборудования в зависимости от производительности и цены считают целесообразным учитывать предназначение своих изделий. Например, фирма Dalgakiran рекомендует:
- для эксплуатации в жестком режиме работы стройки мощные компрессоры Eco-Car с высокой производительностью, прочными металлическими трубными рамами и износостойким защитным кожухом;
- во вспомогательных областях строительства ? Eco-Diamant, Eco-Star или же меньшие модели Eco-Car, отличающиеся прочной конструкцией с обшивкой из листового металла, но меньшей производительностью по воздуху;
- для производственных цехов, где защитные особенности конструкции не так важны, ? стандартные модели Eco 2-Eco 6, характеризующиеся высокой производительностью и большим резервом сжатого воздуха;
- для небольших мастерских ? модели Eco-Mini и Eco-Handy.
Компрессор для водосодержащего газа ОАО "Пензкомпрессормаш" | Особенностями поршневых компрессоров фирмы является то, что электродвигатель напрямую прифланцован к компрессорному узлу. Благодаря этому отсутствует необходимость производить техническое обслуживание устройств передачи силы. Для продления срока службы сам электродвигатель снабжен упрочненными подшипниками. Клапаны компрессоров, изготовленные из высококачественной стали, оснащены устройством ограничения хода. В моделях Economy 4, 5, Eco-Car 400 и 500 оно выполнено из теплоотводящей меди. В результате уменьшается образование масляного нагара, плотнее закрываются выпускные клапаны и увеличивается срок их службы. Система охлаждения ? с большим диском вентилятора и многочисленными ребрами охлаждения ? продлевает срок службы компрессора и подключенных пневматических инструментов.
Назначение
Поршневые компрессоры, как уже говорилось, во многих случаях предпочтительнее других при сжатии различных газов. Поэтому их производители рекомендуют использовать свое оборудование в зависимости от вида сжимаемого газа, а также отрасли промышленности, в которой компрессор применяется. Например, среди поршневых газовых компрессоров, выпускаемых компанией "Далгакыран", есть специальные модели для сжатия:
- кислорода в металлургической и химической промышленности;
- углекислого газа в химической промышленности;
- атмосферного воздуха в химической промышленности;
- окиси углерода для металлургической промышленности;
- углеводородсодержащего и водородосодержащего газа для производства нефтепродуктов;
- азота для производства нефтепродуктов;
- азота для металлургической промышленности;
- природного газа для газозаправочных станций и т. д.
Впрочем, перечисленные газы ? не предел. "Dalgakiran" способен сконструировать и изготовить практически любой газовый компрессор по требованию заказчика.
Конструкция
Поршневые компрессоры различаются и по конструктивному исполнению. Например, поршневые маслосмазываемые компрессоры Atlas Copco серий LE, LF, LT предлагаются потребителю в различных вариантах:
- на раме;
- на раме в шумозащитном кожухе;
- на ресивере;
- с адсорбционным осушителем;
- передвижными с бензиновым приводом;
- передвижными с электроприводом.
Компрессоры Atlas Copco серий LE, LF, LT на раме |
Полностью автоматическая система управления этими компрессорами гарантирует выдачу необходимого количества сжатого воздуха при минимальном потреблении электроэнергии. Специальный дизайн конструкции, включающий V-образную компоновку цилиндров, применение деталей из легких сплавов, способствуют эффективному теплообмену, снижению вибрации и длительному сроку эксплуатации компрессора. В компрессорах серий LE, LF, LT применены новейшие технологические достижения и материалы.
Безмасляные компрессоры PETPacTM этого же производителя объединяют две технологии сжатия: винтовую и поршневую. На первых двух ступенях воздух сжимается стандартным безмасляным винтовым компрессором типа ZR до давления 7-10 бар. Последние две ступени при помощи поршневого дожимающего компрессора (бустера) повышают давление до 40 бар. Существуют системы PETPacTMVSD с частотным регулированием производительности.
Что есть, то есть
Одним из недостатков поршневых компрессоров сторонники "винтов" называют необходимость постоянного их обслуживания. В таблице (см. ниже) мы приводим примерный график работ по обслуживанию одноступенчатых компрессоров фирмы Dalgakiran без комментариев. Потребитель вправе решать, что ему выгоднее: более дорогой винтовой компрессор, требующий минимума обслуживания, или более дешевый поршневой.
Периодичность обслуживания поршневого компрессора
| Периодичность |
Наименование работ |
| Ежедневно или перед пуском компрессора |
Очистка компрессора |
| Проверка уровня масла |
| Проверка натяжения ремня |
| Продувка ресивера |
| После первых 150 часов |
Замена масла* |
| Каждые 250 часов |
Проверка надежности резьбовых соединений |
| Проверка утечек воздуха из системы |
| Проверка установок давления |
| Очистка всасывающего фильтра** |
| Тест предохранительного клапана |
| Каждые 500 часов |
Замена масла |
| Проверка дыхательного клапана |
| Каждые 1000 часов |
Проверка уплотнений |
| Проверка невозвратного клапана |
| Каждые 2500 часов |
Внутренний осмотр компрессора |
| Замена всасывающего фильтра |
| Каждый год |
Очистка и тестирование ресивера. |
*Рекомендуется масло SHELL CORENA P 100
**Воздушный фильтр необходимо продуть сжатым воздухом. Нельзя использовать воздушный фильтр более 2500 часов работы. |
| Источник: компания Dalgakiran |
Производители постоянно работают над увеличением периода межремонтного обслуживания поршневых компрессоров. Например, все компрессоры фирмы Dalgakiran серии Inversys выпускаются заправленными синтетическим компрессорным маслом ALL Season Inversys. Периодичность замены масла увеличена до 2000 часов (напомним, что обычное масло нужно заменять после 500 часов работы).
Эти стационарные маслонаполненные компрессоры могут устанавливаться на ресивере или раме. Мощность электродвигателя лежит в диапазоне от 2,2 кВт до 30 кВт. Стандартное давление ? 14 атм. По запросу могут поставляться компрессоры с давлением 11 и 16 атм.
Погода в доме
Поршневые компрессоры обычно устанавливаются в отдельном помещении. Температурный режим этого помещения, а точнее, устройство вентиляции в нем во многом определяют эффективность работы всей воздушно-компрессорной системы и ее надежность. Известно, что основная часть потребляемой компрессором энергии превращается в тепло. Это тепло заполняет компрессорное помещение, температура которого, тем не менее, должна находиться в пределах от 0 до 20oC. Что рекомендуют специалисты?
Воздухозаборные отверстия компрессорной станции должны быть достаточно большими, чтобы в воздуховоды не попадала вода. Дело в том, что при слишком малых отверстиях скорость всасываемого воздуха увеличивается настолько, что вместе с воздухом будут всасываться капли дождя. Желательно устраивать воздухозаборы с северной или теневой стороны здания, чтобы приточный воздух был более холодным. Очевидно, что они должны располагаться в чистой зоне и (или) быть оборудованы фильтрами.
В вытяжном проеме компрессорной станции обычно монтируются вентиляторы. Их рекомендуется располагать как можно выше. Для расчета производительности вентилятора специалисты фирмы Dalgakiran рекомендуют воспользоваться следующей простой формулой:
Pv = Qv/1,25*T, где:
Pv ? расход воздуха, м3/с;
Qv ? тепловая нагрузка, кВт (мощность на валу компрессора + тепло от осушителей и другого дополнительного оборудования);
T ? допустимое превышение температуры (обычно составляет 7-10oC).
Пневмолинии и потребление
Кроме выбора компрессора и ресивера необходимо обратить внимание на правильный подбор других элементов пневмосистемы: оборудование первичной подготовки воздуха, пневмолинию и пневморазъемы, устройства вторичной подготовки воздуха и оборудование, потребляющее сжатый воздух.
Оборудование первичной подготовки воздуха включает осушители, охладители, фильтры, конденсатоотводчики, влагомаслосепараторы и т. д. Более подробно мы рассказывали о них в предыдущем номере журнала.
На сегодняшний день подходящим материалом для пневмолиний считаются трубы из алюминия с полимерным покрытием. Один из известных производителей этой продукции ? французская фирма Transair. Кроме труб, фирма выпускает уголки и другую соединительную арматуру, на которую дает гарантию 50 лет.
Пневмолиния из алюминиевых труб SimplAir фирмы "Далгакыран" обладает пропускной способностью до 60 м3/мин, допускает максимальное рабочее давление 14 атм при диаметре пропускного сечения до 3 дюймов. Ее преимущества:
- благодаря своим конструктивным особенностям позволяет за короткий промежуток времени произвести монтаж (демонтаж) пневмолинии любой конфигурации без специальных навыков;
- для монтажа не требуется проведение сварочных работ;
- компоненты линии изготавливается из высококачественного анодированного алюминиевого сплава;
- существует возможность встраивания в оборудование;
- легкость изменения конфигурации пневмолинии;
- отсутствие коррозии;
- широкий диапазон рабочих температур;
- широкий выбор соединительных фитингов и арматуры;
- возможность подключения дополнительного рабочего места без снятия давления в магистрали;
- линия практически не требует обслуживания;
- практически отсутствуют утечки воздуха;
- максимальный поток сжатого воздуха при минимальных потерях давления.
Завоевывают свое "место под солнцем" линии из пластика, особенно армированного металлом.
Устройства вторичной подготовки воздуха устанавливаются непосредственно у конечных потребителей воздуха и включают: фильтры, влагомаслоотделители, регуляторы давления, маслораспылители и др.
Сегодня разъемы байонетного типа, благодаря удобству их использования, пользуются большой популярностью.
Оборудование, потребляющее сжатый воздух ? это пневмоприводы оборудования, пневмоинструмент, краскопульты и т. д. Чтобы избежать ошибок, специалисты рекомендуют обратить особое внимание на правильный выбор инструмента. Считается, что дешевый непрофессиональный инструмент потребляет в 2,5-4(!) раза больше воздуха, чем аналогичная по параметрам профессиональная пневматика.
В одной статье рассказать о компонентах оборудования, потребляющего сжатый воздух ? безнадежное дело. Например, программа поставок только одной фирмы ? Dalgakiran включает в себя тысячи таких компонентов. Для машиностроительной отрасли интерес представляют пневматические цилиндры и приводы, захваты, регуляторы, преобразователи, позиционеры, датчики и другие изделия этой компании. С их помощью можно обеспечить:
- позиционирование деталей при механообработке;
- открытие и закрытие задвижек трубопроводов, систем управления потоками;
- обдув деталей сжатым воздухом;
- зажим заготовки;
- высокоскоростное перемещение обрабатываемой детали и т. д.
Пневматические компоненты производства Dalgakiran находят применение в самых разных сферах экономики: автомобильной, медицинской, бумажно-целлюлозной и других. Более подробно о такой технике и об оборудовании других фирм, работающих на российском рынке, мы расскажем в материалах, посвященных специфике применения компрессорного оборудования в различных отраслях промышленности.
|