Выбираем тщательно и предусмотрительно

Рекомендации по подбору воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры – достаточно сложное и очень разнообразное оборудование. О процессе подбора такого агрегата можно написать целую книгу. Рамки журнальной статьи позволяют нам лишь наметить общий подход к выбору компрессора для привода пневматического инструмента. По тем же причинам из всего огромного множества компрессоров мы будем рассматривать в статье агрегаты, применяющиеся в строительной и некоторых других отраслях.

В первую очередь рекомендуется проанализировать вопрос: для привода какого пневмоинструмента будет использоваться компрессор и какое количество инструментов нужно будет приводить в действие одновременно?

Так, компания «Калибр» (г. Королёв Московской обл.) выпускает поршневые компрессоры коаксиальные и с ременным приводом, масляные, малой производительности. У самого большого компрессора производительность равна 0,9 м³/мин со стороны всасывания, т.е. для привода одного пневматического отбойного молотка.

Очень часто компрессоры используются на стройке для привода пневматического инструмента ударно-вращательного действия: отбойных молотков со сменными орудиями, дрелей и перфораторов, пескоструйных аппаратов, установок горизонтально-направленного бурения и т.д.

Передвижные дизельные компрессоры в строительстве широко используются в качестве пневмонагнетателей для приготовления цементно-песчаных растворов и бетона и подачи его к месту укладки.

Для привода пневматических окрасочных установок требуется хорошо очищенный воздух без масла, грязи и влаги. Поэтому для окраски рекомендуется использовать безмасляный воздушный компрессор с дополнительным оборудованием, которое будет задерживать загрязнения, а также с большим ресивером, выравнивающим пульсации воздушного потока.

Ресивер большой емкости потребуется и компрессору, который используется для проверки трубопроводов на прочность и герметичность.

Так, среди дополнительного оборудования для компрессоров компании Atlas Copco (Швеция) имеется обратный клапан, функцию которого может выполнять клапан минимального давления, для работы с пескоструйными аппаратами или при испытаниях трубопроводов.

Atlas Copco выпускает огромный ассортимент компрессорных установок. Предлагаются дизельные компрессоры низкого (до 8 бар), среднего (8–14 бар) и высокого (от 14 бар) давления поршневого и винтового типов, маслозаполненные и безмасляные, пригодные для использования в строительной, горнодобывающей, нефтегазовой и других отраслях. Поставляются в ударопрочном полиэтиленовом или стальном корпусе с антикоррозионным покрытием на шасси с ПТС/ ПСМ либо на опорах или салазках.

Предоставляется широкий ряд дополнительного оборудования: воздушные и масляные фильтры, «зимний пакет» оборудования, который позволяет компрессорам работать при температурах до –35 °C и т. д.

Какая потребуется производительность

В первую очередь нужно подсчитать, какой должна быть производительность компрессора (например, в м³/мин). Для этого следует рассчитать, сколько воздуха потребляют все подключаемые одновременно к компрессору единицы оборудования (расход воздуха указывается в характеристике инструмента).

Необходимую производительность компрессора нужно определить правильно: если потребность инструментов будет выше возможностей компрессора, они не смогут работать с полной производительностью, а компрессорная станция будет постоянно работать с предельной нагрузкой. Двигатель будет перегреваться и не прослужит долго, а эксплуатационные расходы на поддержание работоспособности установки будут неоправданно высокими. Компрессор со слишком большой производительностью может повредить инструмент либо будет работать частично вхолостую, потребляя лишнее топливо или электроэнергию.

Следует знать, что производительность компрессора, указанная в его паспорте, может не соответствовать фактической. Объем воздуха меняется при изменении температуры и давления, следовательно, в жаркий день производительность компрессора уменьшится по сравнению с зимним временем. Влажность воздуха также оказывает влияние на производительность компрессора.

Компании-изготовители указывают производительность компрессоров при стандартных условиях (температура, давление и влажность воздуха), причем в разных международных и национальных стандартах эти условия разные. Иногда производительность указывается в количестве воздуха, поступившего в компрессор при определенном атмосферном давлении и температуре (т.н. «производительность со стороны всасывания»), она отмечается аббревиатурой FAD. Соответственно на выходе объем воздуха будет меньше.

Например, у передвижного компрессора P185WKUB Platinum Series компании Doosan Portable Power показатель 5,2 м³/мин – FAD, следовательно, реальная производительность этого агрегата меньше.

Doosan выпускает широкий модельный ряд передвижных масляных винтовых дизельных компрессоров производительностью от 2 до 45 м³/мин и рабочим (номинальным) давлением от 7 до 25 бар. Гарантия на двигатель и винтовую пару (собственного производства) компрессора составляет 2 года или четыре тысячи моточасов. Компрессоры имеют компактные размеры и в то же время большой топливный бак. Корпус изготавливается из высокопрочных материалов, обеспечивающих надежную защиту компрессора, боковые дверцы оснащаются надежными замками от несанкционированного доступа. В 2007 г. Doosan приобрела подразделения компании Ingersoll-Rand Company Ltd.

Чтобы еще больше запутать потребителя, следует добавить: при измерении производительности компрессора допускается погрешность, т.е. неточность. К тому же необходимо учесть, что на пути воздуха от компрессора до инструмента возможны утечки и потери из-за сопротивления потоку в шлангах, соединительных фитингах, фильтрах, осушителях и т.д.

Однако есть и хорошие новости: подключенные к компрессору инструменты не все время будут работать одновременно, в работе то одного, то другого будут перерывы, и следовательно, потребление воздуха будет меньше подсчитанного суммарного максимума.

Поэтому специалисты рекомендуют приобретать компрессор с запасом по производительности от 20 до 50%.

Какое требуется рабочее давление

Чтобы определить необходимое рабочее давление компрессора, следует выяснить значения давления, необходимые для подключенных пневмоинструментов (указываются в спецификации). Выберите максимальное значение и прибавьте к нему 2 атм, чтобы подстраховаться от колебаний давления на выходе компрессора.

Если компрессор будет создавать давление меньше необходимого, инструмент не сможет работать с полной производительностью. Если давление будет больше необходимого, редукционный клапан будет его «сбрасывать», а компрессор – работать вхолостую и потреблять лишнее топливо или электроэнергию.

Компрессоры Kaeser Kompressoren (Германия) хорошо известны в нашей стране. В производственной линейке компании поршневые компрессоры небольшой производительности – от 0,13 до 1,00 м³/мин, но с давлением от 10 до 25 бар.

Дожимные компрессоры (бустеры) позволяют повысить давление до 45 бар.

Передвижные строительные компрессоры серии MOBILAIR, стационарные и на шасси, отличаются большим разнообразием вариантов: производительностью от 0,85 до 34 м³/мин при давлении от 7 до 15 бар. Многие модели оснащены кожухом из агломерированного полиэтилена. Некоторые модели отлично работают при температурах окружающей среды до +50 °C и при дооснащении ниже –25 °C. Масса большинства моделей-прицепов не достигает 750 кг, и они могут буксироваться даже небольшими автомобилями.

Следует также учесть: чем дальше будет пневмоинструмент от компрессора, тем больше будут потери давления. Еще потери давления воздуха зависят от внутреннего диаметра используемых шлангов, от количества его изгибов, наличия соединительных штуцеров, задвижек и т.д. Например, на каждые 10 м шланга с внутренним диаметром 9 мм давление уменьшается на 1 атм. Рекомендуется использовать один длинный шланг, а не несколько соединенных коротких, так потери будут меньше.

Поэтому нужно будет заранее решить, где будет находиться компрессор во время работы на строительном объекте, и определить расстояние до пневмоинструмента хотя бы приблизительно. Соответственно следует увеличить значение необходимого рабочего давления компрессора из расчета предполагаемых потерь.

Потребляемая мощность

Если у вас компрессорная станция, т.е. компрессор со всем необходимым дополнительным оборудованием и, самое главное, с двигателем, то очевидно, что производитель позаботился о том, чтобы мощности двигателя хватало для работы компрессора с максимальной нагрузкой. Если же вы приобретаете компрессор отдельно и сами подбираете к нему двигатель либо у вас электрический агрегат с питанием от сети, вам следует произвести некоторые расчеты.

В ассортименте ООО «Челябинский компрессорный завод» представлено два вида безмасляных компрессорных установок, различных по технологии сжатия. Для небольшой мощности от 2 до 22 кВт рекомендуются компрессорные установки типа КС со спиральным блоком сжатия. Если нужна бóльшая мощность, от 45 до 315 кВт, рекомендуются безмасляные компрессорные установки ДЭН ШМБ с двухступенчатым винтовым блоком сухого сжатия.

Также ЧКЗ предлагает винтовые компрессорные установки типа ДЭН с приводом от электрического двигателя производительностью от 0,3 до 55 м³/мин с рабочим давлением 7–13 бар и типа КВ с приводом от дизельного двигателя производительностью от 2,5 до 30 м³/мин с рабочим давлением 6–30 бар. Компрессоры комплектуются немецкими винтовыми блоками и двигателями ЯМЗ, ММЗ и Deutz.

Учтите, что потребляемая компрессором мощность несколько больше теоретической, указанной в спецификации, из-за механических потерь при работе. Мощность, которую необходимо подать на входной вал компрессора, называют мощностью на валу, или эффективной мощностью. Кроме того, двигатель привода должен работать не на предельной мощности. Если он будет работать на режиме частичной нагрузки, срок его службы будет существенно дольше. Поэтому следует подбирать двигатель, который сможет обеспечить мощность на валу компрессора величиной примерно на 30% больше теоретической.

Конструктивные особенности компрессорных установок

В отраслях, которые мы рассматриваем, главным образом используются компрессоры двух типов: поршневые и винтовые, называемые еще ротационными.

Поршневые компрессоры. Как видно из названия, в компрессорах этого типа воздух сжимается поршнем в цилиндре. Они просты в использовании, неприхотливы, надежны и ремонтопригодны, не боятся перепадов высоких и низких температур окружающей среды. Если не требуется высокая производительность (до 2 м³/мин) и непрерывная работа, поршневые компрессоры будут лучшим выбором, тем более, что они способны сжимать воздух до высокого давления 20–30 атм и более. Они существенно дешевле винтовых и в описанном выше режиме использования экономичнее винтовых.

В каталоге ЗАО «Ремеза» (REMEZA, Белоруссия) имеется широкий ряд поршневых компрессоров мощностью от 1,1 до 11 кВт, развивающих производительность от 0,2 до 2,8 м³/мин с давлением 8–10 бар (но имеются и модели с давлением до 16 бар). Утверждается, что поршневые компрессоры REMEZA с ременным приводом пригодны для непрерывной работы в тяжелых условиях.

Профессиональные компрессоры REMEZA изготавливаются с использованием надежных комплектующих от ведущих мировых производителей. Предприятие выпускает винтовые маслозаполненные и безмасляные компрессоры с высококачественными винтовыми блоками немецких производителей и корпусами из металла, а также передвижные дизельные, бензиновые, модульные и оригинальные спиральные компрессоры для холодильных установок.

Существует несколько разновидностей конструкции поршневых компрессоров, в частности, одно- и многоступечатые (в которых воздух сжимается постепенно в несколько этапов). Многоступенчатые компрессоры имеют бóльшую мощность и производительность и пригодны для привода более мощного инструмента: перфораторов, шлифмашинок и т.п. У компрессоров с ременным приводом через шкивы приводные двигатели работают на низких оборотах. В результате увеличивается ресурс двигателей. Существуют и коаксиальные установки, у которых валы двигателя и компрессора находятся на одной оси. Такие модели являются одними из самым компактных. Однако для запуска коаксиальных компрессоров требуется больший крутящий момент, чем у ременных. Поэтому, если, например, напряжение в сети колеблется (что бывает на отдаленных строительных объектах), с запуском коаксиального компрессора с электроприводом могут быть проблемы.

Винтовые компрессоры. В агрегатах этого типа воздух сжимается двумя роторами винтового профиля. В механизме нет возвратно-поступательного движения (в отличие от поршневых компрессоров) и сильного нагрева, что снижает интенсивность износа. Сжатый воздух на выходе винтовых компрессоров нагревается гораздо меньше (+8…13 °C к температуре окружающей среды), чем у поршневых агрегатов, поэтому система охлаждения воздуха не требуется. Винтовые компрессоры способны развивать высокую производительность и в отличие от поршневых бесперебойно работать круглые сутки, обладают большим ресурсом (в 2–3 раза больше, чем у поршневых). Межремонтные периоды у винтовых компрессоров также намного больше, чем у поршневых. Винтовые компрессоры потребляют гораздо меньше энергии, чем поршневые, за счет более высокого к.п.д. (до 95–98%). Уровень шума у них меньше, чем у поршневых такой же мощности.

В передвижных воздушных компрессорах серии C от немецкой компании CompAir использована технология винтового сжатия. Роторы приводятся в действие дизельным двигателем. Двигатели оборудованы механизмом плавного пуска. Имеются модели с электродвигателями. В составе серии С модели с объемным расходом воздуха от 1 до 23 м³/мин при рабочем давлении от 7 до 17 бар.

Специалисты рекомендуют обратить внимание на то, какие подшипники используются в маслозаполненном винтовом блоке выбранного компрессора. Предпочтительно, чтобы это были цилиндрические подшипники, т.к. они меньше нагреваются и будут служить дольше, чем конические подшипники. Кроме того, меньше сопротивление в подшипниках – меньше будет нагрузка на двигатель и расход топлива.

Маслозаполненные и работающие без смазки. И поршневые, и винтовые компрессоры могут быть масляными и безмасляными. В конструкции масляных имеется масляная ванна либо система разбрызгивания масла для смазки трущихся деталей. Недостатком масляных агрегатов является необходимость контролировать уровень масла и чистить фильтры. Применять масляные компрессоры для покрасочных работ также не рекомендуется.

В компрессорах безмасляного типа масло к трущимся деталям поступает по отдельным герметичным каналам и не контактирует со сжимаемым воздухом. Такие агрегаты имеют меньшие габариты и вес, легче пускаются при низких температурах, подают воздух без примеси масла, могут транспортироваться в любом положении без опасения, что выльется масло. А недостатками безмасляных компрессоров являются невысокий ресурс и суженная сфера применения (не всякий пневмоинструмент может работать на воздухе без масла).

DENAIR (Китай, г. Шанхай), который позиционирует себя китайско-немецкой компанией, производит передвижные винтовые маслозаполненные дизельные компрессорные установки производительностью 3,2–45,0 м³/мин при давлении 7–35 бар, заключенные в стальной корпус с шумопоглощающим покрытием, на шасси и полозьях. Винтовые блоки немецкого производства, электронное оборудование Siemens, автоматическая система управления.

В ассортименте DENAIR также безмасляные компрессоры спирального типа мощностью от 3,7 до 355 кВт, развивающие производительность от 0,37 до 55,0 м³/мин при давлении 7,5–10,5 бар.

Передвижные: буксируемые и устанавливаемые в кузове. Такие компрессоры – очень удобное и популярное в рассматриваемых нами отраслях оборудование. Передвижные агрегаты не требуют подготовки перед работой, они готовы к пуску в любой момент. Устанавливаемые в кузове грузовика и буксируемые на шасси прицепа компрессоры почти одинаковы по функционалу, но определенные различия все же имеются.

Некоторые производители предлагают как опцию комплекты деталей для переоборудования компрессоров на подставке в буксируемые на шасси прицепа. Но приобретая компрессор на прицепе, учтите, что на него должен быть ПТС или ПСМ для законной регистрации в ГИБДД, в противном случае прицеп нельзя будет использовать на дорогах общего пользования и придется перевозить только в кузове грузовика.

Завод «Арсенал Машиностроение» (АРСМАШ, г. Санкт-Петербург) выпускает промышленные винтовые дизельные и электрические компрессорные станции ЗИФ, развивающие производительность от 6,3 до 30 м³/мин при давлении от 7 до 22 бар, устанавливаемые в кузов автомобиля либо на собственное шасси. Рабочий диапазон температур от –25 до +40 °C при влажности до 98%. В зависимости от выбора комплектации прицепа на оборудование выдается ПТС (ограничение по скорости 70 км/ч) или ПСМ (ограничение 25 км/ч). Возможен вариант приобретения компрессорной станции на бюджетном прицепе без выдачи ПТС/ ПСМ. В таком случае перевозить ее можно только по территории объекта без выезда на дороги общего пользования.

Устанавливаемые в кузове агрегаты легко транспортировать, однако для их погрузки-разгрузки потребуется грузоподъемное оборудование, а если оставить их работать в кузове, грузовик не сможет выполнять другие перевозки.

Привод электрический, дизельный, бензиновый. Компрессоры с электродвигателем стоят намного дешевле дизельных, проще в эксплуатации, экологичнее, у них меньше уровень шума. Однако электродвигатели могут быть «привередливыми» к напряжению сети – не запускаться, если напряжение ниже необходимого или колеблется, что порой бывает на отдаленных строительных объектах.

AIRMAN – бренд японской компании HOKUETSU INDUSTRIES CO., LTD. В производственной линейке компании промышленные и строительные компрессоры, дизельные и бензиновые, поршневые с ременным приводом и винтовые, а также электрические. Электрические винтовые компрессоры AIRMAN инновационной конструкции развивают мощность до 150 кВт. Предлагаются стандартные, всепогодные (для эксплуатации под открытым небом), повышенного давления (14 бар), безмасляные и передвижные (на шасси). Дизельные компрессоры AIRMAN представлены серией стационарных и передвижных моделей производительностью от 2,5 до 21,2 м³/мин. Передвижные на одно- или двухосном прицепе и других мобильных базах.

Дизельные более выносливы, универсальны, для работы им не нужна электрическая сеть или прокладка электрокабеля. Приобретая дизельный компрессор, обратите внимание на емкость топливного бака, т.к. от нее зависит длительность работы установки без дозаправки. Бензиновыми двигателями комплектуются обычно компрессоры малой производительности бытового назначения.

АО «Бежецкий завод «АСО» (г. Бежецк Тверской обл.) выпускает большой ассортимент поршневых и винтовых компрессоров промышленного назначения. Имеется линейка передвижных винтовых электрических и дизельных компрессоров на шасси прицепов, развивающих производительность от 3,0 до 5,5 м³/мин при давлении от 8 до 10 атм и мощностью от 22 до 37 кВт. Масса электрических прицепов 750–850 кг, дизельных 950–1500 кг. Завод также выпускает стационарные компрессоры мощностью до 200 кВт, в конструкции используются иностранные компрессорные головки.

Мы не рассмотрели экономические аспекты выбора компрессора и рекомендации по эксплуатации. Очевидно, это будет темой следующей статьи.