©Валерий Казиев
Все многообразие компрессорного оборудования
Функциональное назначение компрессоров состоит в сжатии и перемещении различных газов. Существуют несколько классификационных признаков, в соответствии с которыми компрессоры могут быть объединены в различные группы. Хотя, стоит признать, что подобное объединение достаточно условно.
В зависимости от вида сжимаемого и перемещаемого газа компрессоры относят к воздушным или собственно газовым. Существуют также углекислотные компрессоры, применяемые для получения жидкой или твердой углекислоты, и холодильные компрессоры, которые сжимают аммиак, фреон или другие хладагенты и используются в промышленных и бытовых холодильниках.
Используемый привод в компрессорных установках определяет их принадлежность к электрическим, дизельным и пр. Области применения компрессорного оборудования подразумевают отраслевое деление ? для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, для химии, пищевой индустрии, для автомобильной промышленности и др. Кроме того, существуют общепромышленные компрессоры, или компрессоры общего назначения, сферы использования которых весьма разнообразны.
По конструктивному признаку и способу действия компрессоры можно классифицировать следующим образом: объемные (поршневые и роторные (винтовые)); лопастные или динамические (центробежные и осевые); струйные.
Также компрессоры могут быть стационарными и передвижными, малой и средней мощности и т. д.
Главное ? производительность, давление, мощность
Независимо от принципа классификации главными показателями, характеризующими работу компрессора, являются его производительность, или подача за единицу времени, начальное и конечное давление, а также мощность.
В нашем обзоре мы решили ограничиться рассмотрением сравнительно небольшого круга компрессоров мощностью более 50 кВт и (или) производительностью выше 10 3/мин. независимо от сфер использования ? общепромышленной или специальной.
Такие компрессоры на отечественном рынке представлены хорошо известными в мире зарубежными фирмами "Далгакыран" (Турция), "Атлас Копко" (Швеция), "Гарднер Денвер" (Финляндия), "Дрессер-Рэнд", "Ингерсолл-Рэнд" (США), "КомпЭр", "Алуп" (Германия), СМНПО им. Фрунзе (Украина), а также российскими компаниями, среди которых ОАО "Казанькомпрессормаш", ОАО "Борец", ОАО "Компрессор", ОАО "Пензкомпрессормаш", ОАО "Уралкомпрессормаш".
Сразу же о ценах. Мощные и высокопроизводительные компрессоры ? преимущественно "штучные" изделия, изготавливаемые на заказ, производство, монтаж и пусконаладка которых занимают сравнительно продолжительный период времени, в течение которого цены могут меняться, причем существенно.
На отечественном рынке предпочтения потребителей в сегменте мощных и высокопроизводительных компрессоров распределяются примерно поровну между зарубежными и отечественными (к которым мы по привычке относим украинские) производителями. Одной из причин является то, что зарубежные поставщики выходят на рынок преимущественно с оборудованием общепромышленного назначения, а среди отечественного ? много специализированного, традиционно популярного.
Мощность и специализация
Мощные компрессоры, выпускаемые СМНПО им. Фрунзе, хорошо известны в России на предприятиях газо- и нефтедобывающих отраслей. Они используются: для сжатия и транспортировки природного и попутного нефтяного газа в магистральных газопроводах (ГМ25-210/4-60М); для закачки природного и попутного нефтяного газа в нефтяной пласт для повышения производительности нефтяных скважин (6ГМ25-180/3-75); для сжатия уже очищенного природного газа и подачи его в трубопровод (2ГМ2,5-2200/20-55); для сжатия этана или этилена для транспортировки его на дальние расстояния (4ГМ16-14/15-104М1); для закачки природного газа давлением до 420 атмосфер в газоносный пласт для получения газового конденсата методом сайклинг-процесса (используется самый тяжелый компрессор модели 6ГМ40-16/100-420).
Конструктивное исполнение компрессоров ? поршневые, крейцкопфные, на горизонтальных оппозитных базах, с приводом от синхронного электродвигателя. Автоматизированная система контроля, управления и защиты (АСКУЗ) обеспечивает дистанционный программный пуск и останов компрессора, защиту при возникновении аварийных режимов, измерение основных параметров, а также подачу сигналов о состоянии отдельных узлов.
Мощные поршневые компрессоры ОАО "Пензкомпрессормаш", поставляемые также на рынок фирмой "Серво-С", разработаны специально для сжатия газов в технологических процессах различных отраслей промышленности.
Компрессоры лидера нивелируют риски
Рис. 1. Безмасляный компрессор "Атлас Копко" |
Во многих технологических процессах, таких как транспортировка сыпучих материалов, перемешивание, аэрация, разделение воздуха, ферментация, охлаждение и осушение, сжатый воздух низкого давления играет основную роль. В данном случае загрязнение продукта, переменное давление или снижение производительности может пагубно сказаться на эффективности и технологичности операции. Благодаря своей винтовой, безмасляной технологии, новые компрессоры "Атлас Копко" ZE/ZA с мощностью привода от 45 до 500 кВт и частотой питающего напряжения 50 Гц практически полностью исключают такие риски.
Компрессоры ZE/ZA поставляются в вариантах воздушного или водяного охлаждения, с диапазоном давлений от 1 до 3,6 бара (с шагом 0,25 бара), производительностью от 14,3 до 110,6 м3/мин.
Эти компрессоры стандартно поставляются в шумозащитном исполнении, готовыми к работе, с полным набором узлов, необходимых для работы, ? от входного воздушного фильтра до обратного клапана и электронного регулятора. Оборудование поставляется со встроенным пусковым устройством, влаго- и пылезащищенным электродвигателем (класс защиты IP55).
Рис. 2. Достижение точности
Принцип работы маслоотделителя TEMPEST заключается в следующем: воздушно-масляная смесь поступает из роторной группы в механическую отражательную камеру и затем в центробежный циклон, где происходит эффективная первичная сепарация. После этого воздух поступает в патроны маслоотделителя для окончательной сепарации и далее, через выпускной клапан минимального давления, подается в процесс |
Покрытие роторов, позволяющее работать при высоких температурах, синхронизирующие шестерни AGMA, класс 13, виброизолированные выходные фланцы ? это только небольшая часть узлов, минимизирующих обслуживание и увеличивающих надежность. Уникальная система вентиляции позволяет исключить загрязнение окружающей среды.
Опционально поставляемый встраиваемый концевой охладитель из нержавеющей стали не требует дополнительного места при установке. Коммуникационные модули стандарта Modbus или Profibus позволяют интегрировать компрессор в общую систему управления производством.
Безмасляные воздушные компрессоры с водяным или воздушным охлаждением серии ZT/ZR (рис. 1) комплектуются приводом мощностью до 900 кВт, обеспечивают давление 7,5/8/8,6/10 бар и производительность от 2,5 до 124,6 м3/мин.
Поставщик винтов для всего мира
Промышленные воздушные компрессоры "Гарднер Денвер" (Gardner Denver Oy, в прошлом торговая марка Tamrotor) обладают производительностью до 73,6 м3/мин., обеспечивают давление до 13 атм., комплектуются электродвигателями мощностью до 500 кВт и весят от 80 до 5800 кг.
Характерная особенность компании состоит в том, что собственное годовое производство компрессоров составляет примерно 3000 единиц, а выпуск винтовых блоков ? 12500. Таким образом, "Гарднер Денвер" является крупнейшим мировым производителем высококачественных винтовых пар и обеспечивает ими многих производителей компрессорного оборудования. Конструкция винтовых групп Enduro (рис. 2) основана на использовании новых запатентованных профилей ротора. На сегодняшний день в составе компрессоров ведущих производителей насчитывается более 100000 винтовых пар Enduro.
Рис. 3. Маслоотделитель Тempest |
Достижением компании в области компрессорных технологий являются интегрированные установки Tempest: все компрессорные установки, независимо от их размеров и мощности, имеют единую уникальную конструкцию, которую характеризуют компактность, полностью герметизированное исполнение с кольцевыми уплотнителями, низкий уровень шума; в установке Tempest применена новая трехступенчатая система маслоотделения, превосходящая по качеству другие аналогичные системы (рис. 3).
Система рекуперации тепла, используемая в компрессорах этой фирмы, позволяет использовать тепловую энергию компрессора для нагревания воды до 800С! Такие системы позволяют даже отказаться от котельных, так как горячая вода может быть успешно использована для отопления помещений, душевых, технологических процессов. Вполне естественно, что переменная скорость вращения привода ? это привычное решение для компрессоров "Гарднер Денвер".
Официальным представителем фирмы "Гарднер Денвер" сегодня в России является ЗАО "Русская технологическая компания")
Столетнее знакомство
Рис. 4. Серия Sierra |
Продукция фирмы "Ингерсолл-Рэнд" (Ingersoll-Rand) известна в России с 1903 года. Сегодня компания имеет в России как собственное представительство, так и дистрибуторов: фирмы "Алев", "Векъ пневматики" и др.
Особенностями винтовых безмасляных компрессоров серии SSR мощностью до 350 кВт и Sierra (рис. 4) мощностью до 300 кВт являются: шестеренчатая передача; встроенный стартер "звезда-треугольник" IP55; маслоохладитель; промежуточный и концевой холодильники; использование коррозиестойких материалов; специальное особо стойкое покрытие винтовой пары, повышающее КПД.
К числу существенных преимуществ компрессоров производители относят: возможность работы в более широком диапазоне рабочих температур от +20С до +460С (обычно до +400С); уникальное синтетическое масло Ultracoolant, быстро разлагающееся в воде, со сроком замены через 8000 часов или через два года работы (обычно не свыше 4000 часов); допустимую разность температур выходящего и входящего воздуха: tвых-tвх = 80С, что обеспечивает высокое качество воздуха (поршневые компрессоры имеют температуру воздуха на выходе до 1800С); запатентованную систему смазки подшипников винтовой пары, исключающей "сухой" пуск, что обеспечивает срок службы подшипников "Ингерсолл-Рэнд" 70000 часов (в компрессорах большинства других марок максимально 35000 часов работы).
Поставщик компрессоров и комплектации
Рис. 5. Компрессор "КомпЭр" |
Безмасляные винтовые компрессоры D-серии фирмы "КомпЭр" (CompAir, рис. 5) снабжены электрическим масляным насосом, который обеспечивает подачу смазки под требуемым давлением до запуска установки и, таким образом, продлевает срок службы компрессора и его подшипников. Затраты на обслуживание и простои сведены к минимуму, интервал между техосмотрами ? 8000 часов.
Компания "КомпЭр" известна как поставщик комплектующих узлов и деталей для известных отечественных производителей качественного компрессорного оборудования. Мы не случайно обращаем внимание на эту форму взаимодействия зарубежных и отечественных производителей, независимо от того, как она будет называться: субконтрактацией или кооперацией. Важно другое: поэтапное использование комплектации, затем освоение технологии и модернизация собственного производства ? это один из эффективных путей повышения конкурентоспособности отечественной техники. Даже при наличии собственных кулибиных.
Интересы компании "КомпЭр" в России представляет ЗАО "Комптех".
С клиноременной передачей
Рис. 6. Компрессор "Алуп" |
Винтовые компрессоры серии SCK 51-271 фирмы "Алуп" (Alup, рис. 6) отличаются многоступенчатой системой сепарации воздуха, надежной клиноременной передачей, мощным вентилятором, подобранным с резервом мощности электродвигателем.
Среди компрессоров фирмы можно назвать также винтовые с регулируемой частотой вращения и прямой передачей, мощностью до 250 кВт и давлением до 13 бар, поршневые для высоких, до 35 бар, давлений и др.
Продвижением продукции фирмы занимается в России ЗАО "Внештехконтракт".
Уральский вариант
Мощные компрессоры газовые и специального назначения, с которыми выходит на рынок ОАО "Уралкомпрессормаш", комплектуются приводом мощностью до 200 кВт, обеспечивают производительность до 16 м3/мин. и давление нагнетания до 71 атмосферы.
Рис. 7. ДЭН45-ШМ |
Недавно ОАО совместно с РАО "ЕЭС России" успешно проведены испытания компрессорного оборудования типа ВШВ, используемых в энергетике, на масле Rarus-29 производства одного из ведущих мировых производителей ? фирмы Mobil. Расчеты специалистов департамента электрических сетей РАО "ЕЭС России" свидетельствуют, что применение этого масла повышает надежность и увеличивает период между техническим обслуживанием оборудования, позволяет экономить ежегодно на каждом компрессоре до 14 тысяч рублей.
ОАО "Уралкомпрессормаш" предлагает также компрессорные установки ДЭН-45 и ДЭН-55 различных модификаций. Параметры установки ДЭН-55: мощность привода составляет 55 кВт, давление нагнетания ? 13 атм., производительность ? до 8,5 м3/мин. Особый интерес у потребителей вызывает установка ДЭН-45ШМ, которая спроектирована специально для замены поршневых компрессоров 4ВУ 1-5/9 и АВШ-6/8. Ее установочные размеры позволяют при замене производить монтаж без предварительной подготовки. Одной из модификаций установки ДЭН-45ШМ является взрывозащищенное исполнение. ОАО "Уралкомпрессормаш" имеет представительства и дистрибуторов во многих крупных городах России.
Возможности центробежных
Рис. 8. Компрессор для энергетиков |
Об одном из зарубежных производителей мощных центробежных компрессоров Datum ? компании "Дрессер-Рэнд", имеющей представительство в Москве, мы упоминали в предыдущем обзоре промышленных компрессоров.
Компания "Атлас Копко" наряду с винтовыми и поршневыми производит также турбокомпрессоры. На рынке хорошим спросом пользуются компрессоры серий ZN7000 ? 50 Hz и ZN4000 ? 60 Hz. Это мощные компрессоры, комплектующиеся электродвигателями мощностью до 500 кВт, производительностью до 6300 м3/ч.
Вообще-то центробежные и, в частности, турбокомпрессоры ? это тема отдельного рассмотрения, так как эти машины часто имеют специальное предназначение: для нефтедобывающей, газовой и нефтеперерабатывающей, металлургической промышленности, энергетики, холодильного машиностроения и других отраслей экономики. Как правило, это супермощные установки весом до 60 т. Например, изображенная на рисунке 8 компрессорная установка 3ГЦ2-38/9,5-28 производства ОАО "Казанский завод компрессорного машиностроения" и успешно эксплуатирующаяся на Тюменской ТЭЦ, весит 58 т, имеет размеры 9,5х7,5х4,5 м, потребляет 1237 кВт и обеспечивает производительность 38 м3/мин. и давление 28 кгс/см2.
В скобках заметим, что в этом мире гигантов действуют и другие тяжеловесы. Так, поршневой газомотокомпрессор МКС-12 производства ОА "РУМО" (ранее завод "Двигатель революции"), предназначенный для нефтегазовой отрасли, весит, в зависимости от модификации, от 100 до 120 т, комплектуется приводом мощностью 2200 кВт, повышает давление до 15 кПа при производительности 29500 м3/ч.
Мобильные дизельные
Дизельные передвижные мобильные компрессоры большой мощности предназначены для горных работ, приводов бурильных установок, пескоструйных аппаратов, продувки, опрессовки трубопроводов различного назначения и т. п.
Рис. 9. КВ-12/8П, "Уралкомпрессормаш" |
Отличительная черта рассматриваемых в данном обзоре машин ? их большая мощность. В конструкциях "Атлас Копко" для ее достижения используются двигатели фирм Caterpillar, Detroit, Deutz, Mercedes мощностью до 336 кВт, которые обеспечивают подачу до 27 м3/мин. и давление до 25 бар. Мобильные установки дополнительно комплектуются: дорожной сигнализацией, пневматическими и стояночными тормозами, доохладителями и дообогревателями, фильтрами очистки сжатого воздуха, системой "холодного старта", рассчитанного на температуру до -250С, редуктором высокого давления. Установки могут быть поставлены без шасси и на салазках.
Мобильные установки C 210 TS-9 фирмы "КомпЭр" (рис. 9) на базе 6-цилиндровых дизелей мощностью 165 кВт обладают производительностью до 21 м3/мин. и повышают давление до 12 бар.
Существуют и отечественные мобильные установки большой мощности, которые выпускает ряд российских заводов, в том числе ОАО "Уралкомпрессормаш". Установки КВ-12/8П этого объединения (рис. 9) получили широкое распространение в горнодобывающей промышленности, в строительстве (можно подключить 8 отбойных молотков МО-2М), для транспортировки сыпучих грузов и бетона. На этих установках в качестве привода используется ярославский дизель ЯМЗ-236 мощностью 132 кВт. Передвижной компрессор нагнетает давление до 7 кгс/см2 при подаче 12 м3/мин.
Единицы измерения основных показателей
Обычно производительность указывают для нормальных условий (давление атмосферное ? 1 ат или 1 бар, температура ? 200С) и измеряют в следующих единицах: м3/мин., м3/час, л/с). Кроме того, применяются и зарубежные обозначения производительности в cfm или cfpm (кубических футах в минуту). 1 куб. фут = 28,3 л, или 0,0283 м3.
Конечное давление может быть выражено как абсолютное, т. е. отсчитываемое от нуля, но чаще всего его понимают как избыточное, т. е. отсчитывают от уровня атмосферного давления. Единицы для измерения давления: Паскаль (Па, Pa) и, соответственно, кПа (1000 Па), МПа (1000000 Па); бар (bar), 1 бар = 100 кПа; физическая атмосфера, атм. (1 атм. = 1,0133 бар = 101,33 кПа); техническая атмосфера ат, ata, (1 ат = 1 кгс/см2 = 0,98066 бар = 98,066 кПа). Давление обозначают также PSI, или фунт на квадратный дюйм. 100 PSI и 7 атм. примерно равны, а 1 атм. ? это приблизительно 14 PCI.
Приводом компрессора обычно бывает электродвигатель или дизель. Мощность привода измеряется в киловаттах ? кВт (kW) ? или лошадиных силах ? л. с. (HP); 1 л. с. = 0,74 кВт. Частота вращения измеряется в оборотах в минуту ? об./мин. (rpm). Для электродвигателя важны напряжение, которое измеряется в вольтах ? В (V), а также частота питающего напряжения, измеряемая в герцах ? Гц (Hz). Считают, что на каждый 1 м3/мин. производительности компрессора общепромышленного назначения (давление 7-10 атм.) требуется примерно 7-8 кВт установленной мощности привода. |