Выбираем компрессор: какие критерии взять за основу?

Создано множество конструкций, разработан не один метод получения сжатого или сжиженного газа, различающихся принципом действия. Основными видами компрессоров сегодня являются поршневые, винтовые, называемые еще ротационными, центробежные, осевые и струйные. Если же говорить о наиболее распространенных конструкциях компрессоров, то в быту и на производстве используются в основном два типа – поршневые и винтовые.

Возникшие в начале 40-х гг. прошлого века винтовые компрессоры стремительно вытесняют более древние компрессоры поршневого типа, поскольку имеют ряд серьезных преимуществ. Однако поршневые, в свою очередь, имеют немало положительных качеств, отсутствующих у винтовых. И противостояние этих двух методов получения пневмоэнергии проявляется иногда достаточно остро.

Поэтому выбор компрессора вопрос не всегда простой. Винтовой или поршневой? Маслозаполненный или работающий без смазки? А может, вообще присмотреться к категории компрессоров б/у? Ведь далеко не антикварная редкость центробежные 40-летние или поршневые 70–80-летние насосы.

Существуют и варианты обновления уже имеющегося компрессорного оборудования. Например, официальный представитель известного немецкого производителя компрессоров Boge Kompressoren – московская компания «ЭнергоТехника» – предлагает услуги по модернизации целого ряда моделей отечественных компрессоров прежних лет производства «Краснодарского компрессорного завода» и московского завода «Борец». Также «ЭнергоТехника» предлагает «трейд-ин»: заменить требующие капремонта и устаревшие машины российского производства на аналогичные современные компрессоры компании Boge, причем «ЭнергоТехника» снижает стоимость работ на согласованную цену заменяемого оборудования.

Поршневые компрессоры

В классе компрессоров производительностью до 100 куб.м/ч поршневые на наших заводах уверенно лидируют в количественном отношении по сравнению с другими видами компрессоров. Один из главных аргументов в их пользу – более низкая по сравнению с машинами других типов цена, а в случае с винтовыми компрессорами эта разница очень существенна. К другим положительным качествам поршневых компрессоров относятся простота конструкции и высокая ремонтопригодность. В части эксплуатации их использование наиболее выгодно в случаях, когда высокой производительности не требуется, а потребление потока сжатого воздуха или иного газа непостоянно, при повторно-кратковременном режиме работы. При таком режиме по сравнению с винтовыми установками поршневые обеспечивают немалую финансовую экономию. Кстати, именно поршневые компрессоры используются для сжатия любых, даже агрессивных и взрывоопасных газов. Данный тип компрессорных установок оптимален, когда нужна производительность не более 2 куб.м/мин и создание высокого давления на уровне 20–30 атм и выше. Свойство поршневых компрессоров сжимать воздух до высокого давления позволяет использовать их в качестве дожимающих.

И еще одним очень ценным свойством поршневых компрессоров является их неприхотливость и надежность при эксплуатации в неблагоприятных условиях. Они широко используются на предприятиях, занимающихся расфасовкой цемента, на мелькомбинатах, на угольных базах. Им не страшны высокие и низкие температуры окружающей среды, а также перепады температур. Поршневые компрессоры не требуют высоких затрат на обслуживание и в неблагоприятных условиях способны работать по много лет. КПД поршневых компрессоров доходит до 75%, а это немало.

Поршневые компрессоры нуждаются в периодическом регламентном обслуживании, межсервисный период такого компрессора не превышает 500 м/ч. Но зато при выполнении необходимых требований по обслуживанию поршневой компрессор может эксплуатироваться в течение долгих лет.

Существует целый ряд различных конструкций поршневых компрессоров, которые обеспечивают ту или иную производительность и силу сжатия. Есть конструкции с одним и несколькими цилиндрами. Многоцилиндровые компрессоры делятся на рядные, V- и W-образные. В зависимости от необходимой степени сжатия компрессоры бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Системы управления

Для того чтобы в нагнетательном трубопроводе газ находился под постоянным давлением, в поршневых компрессорах используются различные системы регулирования. Самая простая – это поддержание давления в системе либо в ресивере компрессора в определенном диапазоне путем периодического включения компрессора по сигналу датчика.

Такая же система регулирования используется и в винтовых компрессорах, только при достижении верхней границы давления компрессор переходит на холостой режим работы. Это является главным достоинством компрессоров данного типа: дело в том, что по статистике мощность компрессоров на производствах используется не более чем на 80%, в основном же полезный расход мощности составляет лишь половину номинала. В поршневом компрессоре избыток произведенного сжатого воздуха стравливается через клапан в атмосферу. Таким образом, деньги за электроэнергию, потраченную на получение этого воздуха, выбрасываются в никуда. В винтовом же компрессоре, работающем в режиме «нагрузка–холостой ход», потери намного меньше.

Но системы управления могут быть и более сложными, обеспечивающими не только работу компрессоров в автоматическом режиме, но и приносящими значительный экономический эффект. Так, специалисты компании Sandvik Mining разработали специальную систему управления CSM (Compressor management system), которая оптимизирует работу компрессора, участвующего в работе установки вращательного бурения. Испытания новой системы показали, что при использовании CSM расход топлива во время работы буровой установки снизился на 26,2% (!). Теоретические же выкладки доказывают возможность снижения расхода до 35%. А меньшая нагрузка на двигатель существенно увеличивает срок его эксплуатации.

В бытовых целях и для работ малого объема используются поршневые одноцилиндровые компрессоры, в которых приводным является электродвигатель мощностью до 2,2 кВт. Такие компрессоры создают давление до 8 атм. Они рассчитаны на кратковременное включение не более 10 минут в час. Для хранения сжатого воздуха используется ресивер объ­емом до 100 л. Есть варианты подобных компрессоров, в которых смазка цилиндропоршневой группы не предусмотрена. Такие компрессоры удобно использовать при покраске, поскольку в сжатом воздухе нет масла, но производительность и ресурс безмасляных компрессоров ограничены.

На российском рынке бытовые компрессоры предлагают итальянские компании Abac Group, Fiac, Fini, а также российский производитель ОАО «Бежецкий завод «АСО», крупное белорусское предприятие Remeza и некоторые другие. Качество компрессоров АСО и белорусских производителей практически не уступает европейскому.

Несколько более производительные компрессоры одно- и двухцилиндровые одноступенчатые производительностью до 2 м3/мин, создающие давление до 16 атм, также поршневые, производят белорусская Remeza в серии Aircast и российский Бежецкий завод «АСО». Из иностранцев несколько таких полупрофессиональных компрессоров высокого качества реализует на нашем рынке компания Fiac. Привод компрессоров электрический, но бывает, что применяются дизельные или бензиновые двигатели. Компрессоры используются на строительстве, для привода ручного инструмента, в автосервисах, на небольших производствах. Режим работы данных машин не должен превышать 30 минут в час. Если использовать подобные компрессоры как альтернативу промышленным, что случается из-за недостатка средств или с целью экономии, то различные исследования и многочисленные эксперименты показали, что работа таких компрессоров в режиме высоких нагрузок вызывает эксплуатационные расходы на поддержание их работоспособности, значительно превышающие расходы на содержание компрессоров промышленного исполнения, которые они заменяют.

Промышленные компрессоры производительностью до 120 м³/мин с диапазоном рабочего давления от 8 до 40 атм, рассчитанные на работу в круглосуточном режиме, выпускают около двух десятков отечественных предприятий, список западных производителей еще более широк.

Весь спектр поршневых компрессоров производит Краснодарский компрессорный завод. ОАО «Пензкомпрессормаш» выпускает и поршневые, и винтовые компрессоры, компрессорное оборудование для заправки газом и многое другое. Не менее широкий ассортимент и у Челябинского компрессорного завода, в его прайс-листе и центробежные компрессорные установки, и поршневые компрессоры высокого и среднего давления, и винтовые компрессоры с электро- и дизельным приводом. Компактные переносные и прицепные винтовые компрессоры ЗИФ предлагает машиностроительный завод «Арсенал» из Санкт-Петербурга. Компрессоры высокого качества выпускает завод «Дальэнергомаш» (Хабаровск), где разработан турбокомпрессор нового поколения ТКА, не уступающий по показателям лучшим зарубежным моделям. В то же время предприятие продолжает производить пользующиеся спросом потребителей центробежные компрессоры К-250 и К-500. Завод «Казанькомпрессормаш» специализируется на выпуске центробежных и винтовых компрессоров.

Широкий спектр, начиная от малых поршневых и заканчивая винтовыми маслозаполненными и безмасляными компрессорами, поставляет на наш рынок американская компания Ingersoll-Rand. Не менее широкий ассортимент, в котором присутствуют промышленные поршневые и винтовые компрессоры, поставляет немецкая компания BOGE Kompressoren, упоминавшаяся выше. Интернациональная корпорация CompAir, основанная в далеком 1801 г., сегодня предлагает отечественному потребителю поршневые компрессоры среднего и высокого давления, винтовые компрессоры, роторно-пластинчатые, мембранные и целый ряд сопутствующего оборудования.

В огромном перечне продуктов компании Atlas Copco содержатся и компрессоры: поршневые, винтовые и центробежные, оборудование для подготовки воздуха, безмасляные и масло­смазываемые. Концерн Kaeser Kompressoren представлен на нашем рынке не только винтовыми и поршневыми насосами, но и мобильными дизельными компрессорами, винтовыми вакуумными установками и другим компрессорным оборудованием. И это далеко не полный перечень участников нашего рынка компрессорного оборудования.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры отличаются от поршневых прежде всего самим принципом работы. Если поршневой сжимает газ «ударным» способом, то винтовой нагнетает его плавно, посредством работы винтовой пары. Сама винтовая пара работает в масляной ванне, поэтому в ее работе трение близко к нулю, и этим объясняется возможность круглосуточной работы винтового компрессора. Отсутствие трения дает очень многое: снижается уровень шума и вибрации, для монтажа даже мощного компрессора не требуется специального фундамента. Межремонтный период в работе винтового компрессора составляет не менее 2 тыс. моточасов при использовании минерального масла, а при использовании синтетических масел период может увеличиться до 9 тыс. моточасов. Также для винтовых компрессоров характерен высокий срок эксплуатации, в 2–3 раза превышающий ресурс поршневого.

Масло, участвующее в работе винтовой пары, позволяет увеличить герметичность системы, а также обеспечить эффективный теплоотвод. Температура сжатого воздуха выше температуры всасываемого винтовой парой всего на 10–15°С. Поэтому для поддержания рабочей температуры компрессору достаточно воздушного охлаждения. Это позволяет делать винтовые установки более компактными, чем поршневые, у которых в конструкцию закладывается громоздкая система оборотного водоснабжения, т. н. градирня. Винтовые компрессоры, компактные и легкие, могут устанавливаться в непосредственной близости от потребителей воздуха.

КПД винтовых компрессоров достигает 92%. За счет применения систем маслоотделения, которыми комплектуются практически все винтовые компрессоры, в сжатом воздухе может содержаться не более 1–3 мг/м³ масла. Для поршневых же компрессоров с лубрикаторной смазкой этот показатель куда выше, и это ограничивает использование поршневых установок для питания современного пневмооборудования.

Современные винтовые компрессоры обеспечиваются автоматическим управлением, а также системой контроля работоспособности. Таким образом, устраняется «человеческий фактор». Для работы с компрессорами не требуются высококвалифицированные специалисты, вполне достаточно редких осмотров механиком.

* * *

К сожалению, сегодня отечественные предприятия, выпускающие винтовые компрессоры, на 80–90% комплектуют их импортными деталями. При изготовлении поршневых компрессоров этот показатель ниже – 40–50%, что тоже немало. В России не производится станочное оборудование, которое позволило бы обрабатывать детали компрессорных установок. Зато винтовые пары, изготовленные компаниями Ghh-RAND, Rotorcomp, Termomeccanica, VMC, Atlas Copco и др., всегда есть в наличии. Разработкой винтовых пар по собственной технологии серьезно занимаются в России, пожалуй, только в ОАО «Пензкомпрессормаш», и специалисты завода утверждают, что качество их винтовых пар не хуже немецких.

Перейдем мы полностью на импортные детали в наших компрессорах или восстановим прежнюю самостоятельность – покажет время.