Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 213.

Винтовой компрессор. Новое качество – новые возможности

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 ухватиться за что-нибудь устойчивое. Все стены опутаны трубами, это система водяного охлаждения и собственно пневмосеть.



Головная боль главного энергетика

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 47000 руб (или около 1500 тыс. долл.), плюс комплектующие. Так, например, набор клапанов (8 шт.) стоит от 300 до 450 долл. Реально работающие 2 компрессора требуют постоянного обслуживания и, как следствие, затрат на поддержание их работоспособности. Крупные поршневые компрессоры с лубрикаторной смазкой нуждаются в постоянном пополнении масла. В месяц это примерно 200 литров на каждый компрессор, а в сумме 400 литров, что обходится примерно в 200 долл. Для поддержания работоспособности компрессоров круглосуточно дежурит бригада механиков из 4 человек. Даже при минимальной зарплате в 2000 руб. в месяц затраты составят еще 250 долл., 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 производительности 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 (градирни), а кроме того, дает возможность вторичного использования выделяемого в результате работы компрессора тепла, например для обогрева помещений в зимнее время.



Какой компрессор выбираем?

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 требуется 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 приводят 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 находиться 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 3000 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.

Материал предоставлен компанией «Fiac»
Сергей ФОМИН

В 214 выпуске читайте: Роторно-волновой двигатель