Как выбрать промышленный воздушный компрессор для производства

Промышленный воздушный компрессор — критически важное оборудование для различных производств, от которого зависит стабильность работы пневмоинструмента, автоматических линий, упаковочного оборудования, станков и др. Неправильно подобранный компрессор может стать источником сбоев и повреждения дорогостоящего оборудования, увеличения энергетических и, соответственно, финансовых затрат на выпуск продукции, частых простоев и преждевременного износа техники. Более того, при ошибке в подборе возможно получение некачественного воздуха, не подходящего для конкретного производства или деятельности.

Узнаем, что нужно учитывать при выборе промышленного компрессора для конкретных производственных задач с учетом основных характеристик и условий эксплуатации. Также рассмотрим основные виды компрессоров, их виды и возможность применения в конкретной отрасли.

Типы промышленных воздушных компрессоров

Промышленный воздушный компрессор – оборудование, предназначенное для получения больших объемов сжатого воздуха в минимальные сроки. Различие между типами компрессоров заключаются в принципе работы, конструкции.

Поршневые компрессоры

Компрессоры, в которых сжатый воздух получается за счет поступательно-вращательного движения поршня в цилиндре. Сам поршень приводится в движение шатуном, соединенным с коленчатым валом.

Основные характеристики:

• Производительность: в основном – 0,5-2 м3/мин.
• Максимальное давление: до 10–13 бар.
• Периодичность работы: в среднем до 60%, на большинстве производств – 50-80%.
• Уровень шума: в пределах 80–95 дБ.

Из преимуществ поршневых промышленных компрессоров можно отметить крайне простую конструкцию (если и возникают поломки, то неисправности легко выявляются и устраняются), невысокую стоимость (обойдутся дешевле, чем компрессоры других типов). Среди недостатков – высокий уровень шума и вибраций, необходимость обслуживания (замена фильтров, масла в масляных моделях), небольшой срок службы при интенсивной эксплуатации, поэтому поршневые воздушные компрессоры работают не непрерывно, а ограниченные промежутки времени.

Подходят для небольших производств, где сжатый воздух не требуется постоянно в больших объемах.

Винтовые компрессоры

Для сжатия воздуха используется винтовая пара – роторы вращаются в противоположных направлениях, что приводит к увеличению давления воздушной смеси. Всасывание происходит через воздушный клапан с последующей очисткой через воздушный фильтр.

Основные характеристики:

• Производительность: до 71,6 м3/мин (например, в модели Dalgakiran INVERSYS Plus 450-7).
• Давление: до 16 бар.
• Непрерывная работа: до 24/7.
• Уровень шума: 60–75 дБ.

Среди преимуществ стоит отметить высокую энергоэффективность компрессорного оборудования, надежность при длительной эксплуатации, в т.ч. в непрерывном режиме работы, относительно небольшой уровень шума и вибраций – возможна установка в помещениях вблизи рабочих мест. К минусам относится высокая чувствительность к качеству масла в маслонаполненных моделях.

Применяются на средних и крупных производствах, где необходимо получение стабильно больших объемов сжатого воздуха.

Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры)

В турбокомпрессорах осуществляется динамическое сжатие воздуха под действием центробежной силы. Воздушная масса приобретает значительное ускорение при подаче на лопастное колесо, а при попадании в диффузор скорость потока снижается, кинетическая энергия движения преобразуется в потенциальную энергию давления.

Основные характеристики:

• Производительность: до 3300 м3/мин.
• Давление: 4–10 бар.
• Непрерывная работа: до 10 часов.
• Уровень шума: до 70-80 дБ.

К преимуществам относится почти полное техническое обслуживание, относительное простая конструкция, 100% отсутствие масла в получаемом сжатом воздухе.

Применяются для крупных производств – цементные заводы, тяжелое машиностроение, автомобилестроение, текстильная промышленность и др.

Основные критерии выбора компрессора

При выборе промышленного компрессора для производства учитывают следующее:

• Производительность (л/мин, м3/ч или м3/мин). Для определения производительности суммируют расход между всеми потребителями на производстве, добавляют запас в 15-30%. Важно учитывать пиковые нагрузки и работу в нескольких сменах.
• Рабочее давление (бар). Стандартное давление для большинства задач составляет 6–8 бар, но для отдельного оборудования может требоваться подача сжатого воздуха под давлением до 10-12 бар (лазерная резка, пескоструйная обработка). Для компенсации падения давления в фильтрах и на различных узлах компрессорного оборудования выбирают модель с рабочим давлением на 1-2 бар больше, чем требуется.
• Тип привода. В компрессорах используется ременной, прямой или частотный привод. Ременной дешевле, проще в обслуживании, но достаточно шумный. Прямой обеспечивает меньше потерь, долговечнее, тише, выше КПД, чем у ременного. Частотный изменяет мощность (частоту вращения) двигателя в зависимости от потребления, снижает энергопотребление на 20–30%.
• Режим эксплуатации. При периодической нагрузке подойдет поршневой компрессор, при непрерывной нагрузке – винтовой или центробежный. По количеству смен – при одной смене подойдет компрессор в базовом исполнении, при двух и более сменах работы – с частотным приводом, увеличенным по объему ресивером.
• Качество сжатого воздуха. Класс чистоты по ISO 8573-1 соответствует качеству сжатого воздуха (допустимое содержание твердых частиц, влаги, капель масла). Допустимые примеси: масло ≤ 0.01 мг/м³ (класс 1), влага ≤ –40 °C точка росы, частицы ≤ 0.1 мкм. Класс 1 – фармацевтика, электроника, класс 2–3 - пищевое производство, класс 5–6 – металлургическое производство, механическая обработка металлоконструкций. Для получения сжатого воздуха требуемого качества используют фильтры тонкой очистки, рефрижераторные или адсорбционные осушители.
• Уровень шума и вибрации. Поршневой: 85–95 дБ (установка в отдельном помещении), винтовой: 65–75 дБ (допускается монтаж в рабочей зоне), центробежный: 70–80 дБ (рекомендуется установка в техническом помещении).
• Энергоэффективность. Мощность компрессора: от 3 до 250 кВт. Установки с частотным приводом экономят до 30% электроэнергии. Стоимость получения 1 м3 сжатого воздуха у винтовых компрессоров ниже, чем у поршневых

Дополнительные факторы, влияющие на выбор промышленного компрессора

При подборе компрессорного оборудования учитывают следующие факторы:

• Температура воздуха. Практически все модели компрессоров разного типа рассчитаны на работу при +5…+35 °C. Лишь у некоторых производителей есть отдельные модели с адаптацией для работы при отрицательных температурах.
• Запыленность. В сильно запыленных помещениях необходима фильтрация поступающего в компрессор воздуха.
• Габариты. Размеры компрессора важны при установке в ограниченном пространстве.
• Обслуживание. Должен быть простой доступ к фильтрам, масловлагоразделителям, приводным ремням, для визуального контроля, проведения техобслуживания, особенно для поршневых масляных моделей.
• Наличие ресивера. Повышает стабильность давления и снижает число пусков компрессора. Стандартный объем — 500–1 000 л для производств среднего уровня.

Расчет запаса мощности

Рекомендуется закладывать запас по производительности 15–30%, поскольку это позволяет:

• снизить износ компрессора;
• сократить количество пусков двигателя;
• обеспечить работу при увеличении числа потребителей сжатого воздуха на производстве.

Пример. Если потребность предприятия в сжатом воздухе – 3 000 л/мин, то компрессор лучше выбрать на 3 500–3 900 л/мин.

Ошибки при выборе

Выбор «впритык» по производительности: перегрев двигателя, преждевременный износ, падение давления.

Игнорирование условий эксплуатации: промерзание (повышение вязкости масла и рост нагрузки на двигатель, замерзание конденсата и повреждение компрессора), перегрев, загрязнение воздуха, проблемы с пуском.

Ориентир только на цену: дешевые модели могут потребовать частого ремонта и не обеспечить нужное качество сжатого воздуха.

Перед покупкой и вводом в эксплуатацию рекомендуется провести диагностику компрессорного оборудования. Это позволяет оценить реальные условия работы системы: фактическое потребление сжатого воздуха, режимы нагрузки, состояние пневмосети и требования оборудования. На практике многие ошибки при выборе компрессора связаны с тем, что расчёты выполняются «по паспорту», без учёта текущей конфигурации и особенностей эксплуатации. Предварительная диагностика помогает избежать недогруза или перегруза компрессора, снизить риски простоев и подобрать оборудование, которое будет стабильно работать в заданных условиях.

Рекомендации по размещению

Лучше всего устанавливать промышленный воздушный компрессор в отдельном техническом помещении. Во-первых, высокий уровень шума и вибрации могут мешать рабочим в цеху, во-вторых, на компрессорное оборудование не будут воздействовать вредные производственные факторы (мелкодисперсные частицы в воздухе, пары кислот, высокая влажность, температура и пр.). Необходимо обеспечить принудительную приточно-вытяжную вентиляцию. В компрессоре должна быть предусмотрена эффективная система отвода конденсата.

Заключение

При выборе промышленного компрессора важно учитывать не только цену и производительность, но и требуемое давление, качество сжатого воздуха для каждого потребителя, режим работы, периодичность обслуживания, уровень шума. Неправильный выбор компрессорного оборудования чреват ростом затрат на получение сжатого воздуха, повышением себестоимости продукции, снижением производительности.

Совет. Перед выбором провести аудит потребления воздуха на производстве (текущее и ожидаемое в краткосрочной, долгосрочной перспективе), выполнить расчеты и проконсультироваться со специалистом.