Компрессоры винтовые

В атмосферном воздухе, как мы все помним еще со школы, содержатся водяные пары. Процентное содержание этих паров может меняться в зависимости от температуры, времени года, природно-климатических и других условий, но оно всегда больше нуля. Соответственно, вода в парообразном состоянии вместе с воздухом поступает в компрессор и, если на выходе не установлен осушитель – в пневмосистему.

Зачем нужен осушитель воздуха?

Уместно напомнить, что в определенном объеме воздуха без образования конденсата может содержаться строго ограниченное количество влаги. Причем, ее количество прямо пропорционально температуре воздуха (проще говоря: в горячем воздухе влаги больше, чем в холодном).

Воздух поступает в компрессор и, в результате сжатия, его объем уменьшается в несколько раз. Соответственно, уменьшается и количество влаги, которое может в нем содержаться в парообразном состоянии.

Так, если компрессор создает давление 7 бар, то объем воздуха уменьшается примерно до 7/8 от первоначального значения. Поэтому, не смотря на существенное повышение температуры при сжатии, способность воздуха удерживать влагу в виде паров снижается в несколько раз, она конденсируется, переходя в жидкое состояние, и вместе с потоком сжатого воздуха поступает в пневмосистему.

К чему может привести постоянное попадание воды в пневматическую систему? Во-первых, к коррозии трубопроводов и узлов пневмосистемы. При этом сжатый воздух, проходя по магистралям, будет увлекать за собой и перемещать частицы ржавчины к узлам запорной арматуры и оборудованию, что неизбежно приведет к ухудшению их работоспособности и поломкам. Во-вторых, из-за вымывания смазки начнется ускоренный износ технологического оборудования и инструмента. В итоге и самому компрессору потребуется дополнительное сервисное обслуживание раньше регламентных сроков.

Предотвратить развитие подобной ситуации позволяет установка на выходе из винтового компрессора специального устройства – осушителя.

На сегодня одними из наиболее надежных и экономичных являются осушители рефрижераторного типа.

Как устроен рефрижераторный осушитель?

Принцип работы осушителя-рефрижератора, состоящего из двух контуров теплообмена и сепаратора, заключается в следующем.

Поток горячего и влажного сжатого воздуха из компрессора подается в регенеративный теплообменник типа «воздух-воздух». Здесь он охлаждается, отдавая часть тепловой энергии уже осушенному воздуху, выходящему из осушителя и частично освобождается от влаги. Это позволяет экономить до 40-50% энергии, необходимой для полного осушения сжатого воздуха.

Далее сжатый воздух поступает во второй теплообменник типа «воздух-хладагент», который, по сути, представляет собой испаритель. Поглощая тепло, хладагент охлаждает воздух до температуры образования конденсата (т.е. до точки росы, которая в осушителях данного типа как правило составляет +3°С).

Переходя в жидкое состояние, содержащиеся в сжатом воздухе водяные пары конденсируются в виде капелек. Чтобы убрать их, воздух прогоняется через центробежный отделитель конденсата – сепаратор, в котором ему приходится двигаться по спирали. Таким образом, капли воды отбрасываются центробежной силой на стенки сепаратора, по которым они стекают на дно и уже после этого автоматически убираются из системы при помощи электроклапана сброса конденсата, а очищенный и осушенный воздух подается к потребителям.

Результаты работы осушителя можно проиллюстрировать простым примером.

Исходные данные: винтовой компрессор мощностью 55 кВт. Температура воздуха окружающей среды 24°C при относительной влажности 75%.

Если на выходе компрессора установить осушитель, то за день работы из воздуха может побочно конденсироваться до 280 (!) литров воды. Понятно, что если компрессор будет подключен к пневмолинии напрямую, без осушителя, вся эта жидкость в виде водяных паров и капель конденсата будет беспрепятственно поступать в пневматическую систему. Со всеми, как говорится, вытекающими…

На схеме: 1) Компрессор хладагента; 2) Конденсатор; 3) Вентилятор; 4) Испаритель; 5) Отделитель конденсата; 6) Отделитель примесей; 7) Капиллярная трубка; 8) Фильтр хладагента; 9) Заправочный штуцер; 10) Перепускной клапан горячего газа; 11) Теплообменник; 12) Реле давления; 13) Таймерный конденсатоотводчик; 14) Отвод конденсата; 15) Механический конденсатоотводчик.

Основные преимущества рефрижераторных осушителей:

• Энергоэффективность. Регенеративный контур экономит до 50% электричества;
• Простота в управлении и обслуживании;
• Длительный эксплуатационный период;
• Экологичность. Такой способ охлаждения исключает выброс вредных веществ в атмосферу;
• Надежные конденсатоотводчик и конденсатоотделитель;
• Стабильность точки росы, независимо от уровня нагрузок;
• Минимальные потери давления.

Как выбрать компрессор, оптимально подходящий для решения задач на предприятии или другом объекте? Какие характеристики оборудования следует принять во внимание в первую очередь? Попробуем расставить приоритеты.

Суммарный объем потребления сжатого воздуха

Для правильного выбора компрессора прежде всего необходимо определить суммарные требования по потреблению сжатого воздуха.

Суммарный расход всех отдельных потребителей воздуха рассчитывается по формуле Q = S*Кз*Ку*Кс

где:

Q — суммарное потребление сжатого воздуха;

S —  суммарное значение расхода всех потребителей;

Кз — коэффициент страхового запаса;

Ку — коэффициент утечек;

Кс — коэффициент синхронности.

Коэффициенты могут варьироваться в зависимости от назначения линии сжатого воздуха.

* Пример: допустим, на объекте используется три гайковерта с расходом воздуха 400л/мин, 600 л/мин, 800л/мин. Тогда суммарноезначениеS=400+600+800=1800л/мин.

Давление сжатого воздуха

Потребители (пневматическое оборудование, инструмент и т.п.) могут быть рассчитаны на давление сжатого воздуха 8, 10 или 12 бар. Соответственно, при выборе компрессора, следует рассматривать именно те аппараты, которые позволят обеспечить подачу сжатого воздуха с требуемым давлением.

Подключение к электросети

Большинство промышленных компрессоров  рассчитаны на подключение к трехфазной сети 380В / 50Гц. Поэтому, перед приобретением винтового компрессора, необходимо убедиться, что на объекте есть трехфазная электрическая сеть и есть резерв по мощности, достаточный для подключения выбранной модели компрессорного оборудования.

Дополнительное оборудование для подготовки сжатого воздуха

Общеизвестно, что использование сжатого воздуха без предварительной очистки может привести к преждевременному износу, снижению мощности и даже поломкам пневматического оборудования и инструмента. По статистике, до 80% неисправностей оборудования, инструмента и других потребителей, подключаемых к пневмолиниям, связано именно с неправильной воздухоподготовкой.

Таким образом, воздух, который подается в пневмосистему, необходимо предварительно очистить от влаги (в результате сжатия и охлаждения воздуха образуется конденсат), масла (точнее, масляной взвеси), пыли.

Соответственно, планируя установку компрессорной установки, рекомендуется заблаговременно предусмотреть комплектацию пневматической системы осушителями, фильтрами, модулями подготовки воздуха. Это особенно актуально для подключения к пневмолинии высокоточного дорогостоящего оборудования или, например, окрасочного оборудования.

Место установки компрессора

Если площадь пространства позволяет, то самым надежным и экономически выгодным решением будет комплектация объекта тремя основными единицами компрессорного оборудования по отдельности: компрессор , ресивер , осушитель .

В случае ограниченного пространства можно выбрать компрессорное оборудование в моноблочном исполнении: 2 в 1 (компрессор + ресивер)  и 3 в 1 (компрессор + ресивер + осушитель) .