Компрессорное оборудование: виды, устройство и выбор промышленного компрессора

Сжатый воздух на производстве нужен во многих местах: он приводит в действие пневмоцилиндры и клапаны, используется для очистки оборудования, работы пневмоинструмента, систем автоматики и других технологических операций. Пока воздуха хватает, компрессор обычно остаётся незаметной частью предприятия. Проблемы начинаются, когда давление в сети проседает, оборудование работает рывками, компрессор почти не выключается или расходы на электроэнергию оказываются выше ожидаемых.

Поэтому промышленный компрессор имеет смысл выбирать не по принципу «возьмём помощнее». Сначала нужно понять, сколько воздуха действительно расходует предприятие, какое давление требуется потребителям и в каком режиме оборудование будет работать.

Для постоянной нагрузки обычно рассматривают винтовые компрессоры. При небольшом и периодическом расходе воздуха может быть рациональнее поршневая установка. Если технологический процесс предъявляет повышенные требования к чистоте воздуха, отдельно решается вопрос применения безмасляного оборудования и системы подготовки воздуха.

Как работает компрессор

Задача компрессора проста: забрать атмосферный воздух, сжать его и подать потребителю под необходимым давлением.

Но между входом воздуха и конечным потребителем находится целая система. Кроме самого компрессора, в неё могут входить ресивер, фильтры, осушитель, сепаратор, трубопроводы, запорная арматура и автоматика.

Именно поэтому выражение «компрессорное оборудование» шире, чем просто компрессор. Даже хорошо подобранная машина не обеспечит нормальную работу сети, если воздух сильно охлаждается с образованием конденсата, фильтры создают большое сопротивление или трубопровод имеет недостаточное сечение.

На практике компрессорную станцию лучше рассматривать как единый источник сжатого воздуха — от забора воздуха в помещении до последней точки потребления.

Винтовой или поршневой компрессор

Это один из первых вопросов при подборе оборудования. Универсального ответа здесь нет: оба типа имеют свою область применения.

Параметр	Винтовой компрессор	Поршневой компрессор
Оптимальный режим	Продолжительная и регулярная работа	Периодическая работа
Подача воздуха	Равномерная	Пульсирующая
Производительность	Подходит для значительного постоянного расхода	Чаще применяется при небольшом расходе
Шум и вибрация	Обычно ниже	Обычно выше
Первоначальная стоимость	Выше	Ниже
Требования к обслуживанию	Плановое обслуживание по регламенту	Периодический контроль поршневой группы и других узлов
Типичное применение	Производственные линии, цеха, постоянная пневмосеть	Мастерские, ремонтные участки, отдельные потребители

Главное различие становится понятным именно в работе.

Если компрессор нужен несколько раз за смену для коротких операций, установка производительной винтовой станции может оказаться избыточной. Но когда предприятие потребляет воздух постоянно, поршневой компрессор, выбранный только из-за более низкой цены, может работать в слишком тяжёлом режиме.

Как устроен винтовой компрессор

Рабочий элемент винтового компрессора — винтовая пара. Два ротора вращаются внутри корпуса, захватывают воздух и постепенно уменьшают объём полости, в которой он находится. За счёт этого давление повышается.

Такой способ сжатия обеспечивает относительно равномерную подачу воздуха без выраженных пульсаций.

В промышленной установке кроме винтового блока находятся электродвигатель, система охлаждения, воздушный фильтр, автоматика и другие узлы. В маслозаполненных моделях присутствуют также масляный контур и система отделения масла от сжатого воздуха.

Винтовые компрессоры особенно удобны там, где воздух нужен в течение большей части смены. Машина может работать продолжительное время, а автоматика поддерживает давление в заданном диапазоне.

Масляные винтовые компрессоры

В маслозаполненном компрессоре масло участвует сразу в нескольких процессах. Оно смазывает винтовую пару, помогает отводить тепло и уплотняет рабочие зазоры.

После сжатия воздушно-масляная смесь проходит через систему сепарации. Основная часть масла отделяется и возвращается в контур, а сжатый воздух направляется дальше в пневмосеть.

Такое решение широко применяется в промышленности, где небольшое остаточное содержание масла после штатной системы очистки не мешает технологическому процессу.

Важно понимать, что слово «масляный» не означает, что на выходе идёт смесь воздуха и масла. Исправный компрессор отделяет масло внутри установки. Но там, где к качеству воздуха предъявляются особенно высокие требования, могут использоваться дополнительные фильтры либо безмасляная технология.

Когда нужен безмасляный компрессор

Есть производства, где даже минимальный риск попадания масла в сжатый воздух нежелателен. В таких случаях рассматривают безмасляные компрессоры.

Они применяются, например, в технологических процессах, где воздух непосредственно контактирует с продуктом или критически важными поверхностями.

При выборе важно разделять два понятия: безмасляный компрессор и обычный масляный компрессор с хорошей системой фильтрации. Это разные технические решения.

Если процесс действительно требует определённого класса чистоты воздуха, сначала устанавливают эти требования, а уже затем выбирают способ получения и подготовки сжатого воздуха. Покупать безмасляную установку просто «на всякий случай» не всегда экономически оправданно.

Производительность: почему нельзя просто сложить расход всех потребителей

Производительность компрессора обычно указывается как количество воздуха, которое установка способна подавать за единицу времени.

На первый взгляд расчёт простой: взять расход каждого пневматического потребителя и сложить значения. На практике оборудование редко работает одновременно и с одинаковой нагрузкой.

Например, один привод включается практически непрерывно, другой срабатывает несколько раз в минуту, а пневмоинструмент используется только во время обслуживания оборудования. Если просто сложить максимальный расход всего оборудования, можно получить компрессор с большим ненужным запасом.

Обратная ошибка опаснее: выбрать установку почти впритык к среднему расходу. После подключения дополнительного оборудования или одновременного включения нескольких потребителей давление начинает падать.

Поэтому при подборе оборудования учитывают реальный режим работы предприятия, коэффициент одновременности и разумный резерв, а не только паспортные показатели отдельных потребителей. «Рустех» также учитывает при подборе требуемую производительность и энергопотребление оборудования.

Какое давление нужно компрессору

Здесь тоже нередко появляется лишний запас.

Если самому требовательному оборудованию необходимо определённое рабочее давление, нет смысла без причины значительно повышать давление во всей сети. Компрессору придётся выполнять дополнительную работу, хотя потребители от этого не станут производительнее.

К тому же давление теряется по дороге от компрессора до оборудования. Потери возникают в трубах, фильтрах, осушителях, арматуре и соединениях.

Поэтому рассчитывать нужно всю систему:

компрессор → подготовка воздуха → магистраль → локальная арматура → потребитель.

Если давление возле компрессора нормальное, а в конце цеха его не хватает, причина может быть вовсе не в производительности компрессора. Иногда проблема решается изменением пневмосети.

Зачем нужен ресивер

Ресивер — это ёмкость для сжатого воздуха. Иногда его воспринимают как простой бак рядом с компрессором, хотя роль у него значительно важнее.

Когда расход воздуха на предприятии меняется, ресивер сглаживает кратковременные пики. Если потребитель на несколько секунд запросил больше воздуха, чем обычно, часть необходимого объёма поступает из ресивера.

Он также уменьшает частоту переключений компрессора между режимами работы и помогает стабилизировать давление.

Однако ресивер не исправит ситуацию, когда производительность компрессора систематически ниже среднего потребления. Запас воздуха в ёмкости закончится, и давление всё равно начнёт снижаться.

Поэтому объём ресивера подбирают вместе с компрессором и характером нагрузки.

Откуда в сжатом воздухе берётся вода

Даже если компрессор забирает визуально сухой воздух, в нём присутствует водяной пар.

Во время сжатия воздух нагревается. Затем он проходит по системе, охлаждается, и часть содержащейся влаги превращается в конденсат.

В результате вода может появляться в ресивере, трубопроводах и непосредственно возле оборудования.

Это не обязательно означает неисправность компрессора. Это нормальное физическое явление, которое нужно учитывать при проектировании пневмосистемы.

Избыток влаги способен вызывать коррозию, ухудшать работу пневмоавтоматики и создавать проблемы с технологическими процессами. Поэтому конденсат удаляют, а при необходимости устанавливают осушитель.

Осушитель нужен не всегда одинаковый

Требования к сухости воздуха зависят от производства.

Если воздух используется для грубой продувки оборудования, одни требования. Если он работает в точной пневмоавтоматике при низкой температуре окружающей среды — совсем другие.

Один из распространённых вариантов для промышленной компрессорной станции — рефрижераторный осушитель. Воздух охлаждается, водяной пар конденсируется, после чего влага удаляется.

Для процессов, где требуется более низкая точка росы, применяются другие технологии, в том числе адсорбционные осушители.

Подбирать осушитель только по диаметру подключения не стоит. Он должен пропускать необходимый объём воздуха при фактических давлении, температуре и условиях эксплуатации.

Что делают фильтры

После компрессора в воздухе могут находиться твёрдые частицы, аэрозоли масла и влага. Состав зависит от типа установки и условий работы.

Фильтры устанавливаются ступенчато в зависимости от требуемого качества воздуха. Чем выше степень очистки, тем больше внимания приходится уделять состоянию фильтрующих элементов.

Забитый фильтр создаёт дополнительное сопротивление. Компрессор обеспечивает необходимое давление до фильтра, а потребитель получает заметно меньше.

Поэтому при жалобе на снижение давления проверять следует не только сам компрессор, но и оборудование подготовки воздуха.

Почему размер труб имеет значение

Пневматическая магистраль иногда проектируется по остаточному принципу: компрессор уже куплен, а дальше воздух разводят трубой, которую удобнее смонтировать.

При небольшом диаметре скорость воздуха увеличивается и растут потери давления. Особенно заметно это на длинных участках, при большом количестве поворотов и местных сопротивлений.

В результате компрессор приходится настраивать на более высокое давление лишь для того, чтобы компенсировать потери в сети.

Для нового производства параметры магистралей рациональнее определить ещё при проектировании. На стороне компрессора это может позволить обойтись без искусственного повышения рабочего давления и связанных с ним дополнительных расходов.

Частотное регулирование: когда оно полезно

Потребление воздуха редко остаётся абсолютно постоянным.

Предположим, в начале смены работает одна линия, затем запускается вторая, а часть оборудования периодически останавливается. Если компрессор рассчитан на максимальный расход, значительную часть времени он может работать с неполной нагрузкой.

Один из способов подстроить производительность под текущую потребность — частотное регулирование электродвигателя.

Компрессор изменяет частоту вращения и, соответственно, количество производимого воздуха. Это особенно интересно для предприятий с заметно меняющимся расходом.

Но частотный привод тоже не является универсальным ответом. Если нагрузка практически постоянная и близка к номинальной, экономический эффект может оказаться другим. Сначала нужно посмотреть профиль потребления воздуха за смену.

Один большой компрессор или несколько

Для предприятия с серьёзным расходом воздуха иногда выгоднее установить не одну машину, а несколько компрессоров.

Причина не только в резервировании.

Представим производство, которому днём требуется большой объём воздуха, а ночью работает только часть оборудования. Один крупный компрессор ночью может оказаться сильно недогруженным. При нескольких установках часть машин можно остановить.

Кроме того, наличие резервного компрессора снижает зависимость всего предприятия от одной единицы оборудования.

Количество и производительность установок выбирают по графику потребления и допустимости остановки производства. На непрерывном предприятии резерв часто имеет значительно большую ценность, чем на участке, который без серьёзных последствий можно остановить на несколько часов.

Где ставить компрессор

Компрессору нужен воздух для работы и охлаждения. Поэтому небольшое закрытое помещение без нормальной вентиляции — не лучший вариант.

Если тепло не отводится, температура в компрессорной постепенно растёт. Вместе с ней ухудшаются условия работы двигателя, системы охлаждения и масла.

Есть и обратная проблема — низкая температура, особенно при размещении оборудования в неотапливаемом помещении.

При выборе места установки учитывают возможность вентиляции, температуру зимой и летом, запылённость, доступ для технического обслуживания и расстояние до основных потребителей.

Оставить вокруг компрессора пространство для обслуживания гораздо проще на этапе монтажа, чем разбирать соседнее оборудование при первой серьёзной сервисной операции.

Почему компрессор начал работать почти без остановки

Если раньше оборудование периодически переходило в разгруженный режим или останавливалось, а теперь работает постоянно, причин может быть несколько.

Самая очевидная — на производстве появился дополнительный потребитель. Но нередко воздух расходуется там, где он вообще не нужен: через негерметичные соединения, повреждённые шланги, арматуру или старые участки магистрали.

Одна маленькая утечка кажется несущественной. Десятки таких точек превращаются в постоянного потребителя, который работает круглосуточно.

Есть и другие причины: загрязнение воздушного фильтра, неисправность клапанов, проблемы с системой регулирования или снижение производительности компрессорного блока.

Поэтому прежде чем покупать более мощную установку, полезно разобраться, куда уходит существующий воздух.

Обслуживание компрессорного оборудования

У компрессора нет задачи проработать до первой поломки. У него есть регламент.

В маслозаполненной винтовой установке контролируют состояние масла, воздушного и масляного фильтров, сепаратора, ремней или муфты, системы охлаждения. Периодичность конкретных операций определяется производителем.

Особенно тяжёлыми могут быть условия на предприятиях с большим количеством пыли. Загрязнённый радиатор хуже отводит тепло, а забитый входной фильтр увеличивает сопротивление на всасывании.

RUSTECH оказывает сервисное обслуживание оборудования; на странице услуги указаны профилактические осмотры, ремонт, поставка запчастей и модернизация оборудования.

Почему расходники нельзя менять «когда появится проблема»

Фильтр или сепаратор может выглядеть рабочим и при этом уже создавать чрезмерное сопротивление.

В результате компрессор начинает тратить больше энергии, растёт температура, а производительность установки может снижаться.

Экономия на расходном элементе в такой ситуации превращается в дополнительные часы работы оборудования.

То же относится к маслу. Оно не только смазывает узлы маслозаполненного компрессора, но и участвует в охлаждении и уплотнении винтового блока. Использовать масло дольше установленного срока только потому, что компрессор пока продолжает работать, — сомнительная стратегия.

Для ремонта и планового обслуживания компания осуществляет поставку комплектующих и запасных частей. RUSTECH указывает, что поддерживает запас востребованных позиций и подбирает комплектующие с участием инженеров.

Как выбрать промышленный компрессор

До запроса коммерческого предложения полезно собрать исходные данные. Это намного эффективнее, чем начинать разговор с мощности двигателя.

Понадобятся:

• требуемый расход воздуха и список основных потребителей;
• рабочее давление самого требовательного оборудования;
• режим работы — несколько часов в день, одна смена или круглосуточно;
• требования к чистоте и влажности воздуха;
• условия в месте установки;
• наличие или параметры существующей пневмосети;
• планы по подключению нового оборудования;
• необходимость резервирования.

После этого можно выбирать тип компрессора, его производительность, ресивер и систему подготовки воздуха.

Если точного расхода нет, лучше сначала его определить или оценить по существующему оборудованию. Покупка компрессора с большим запасом кажется безопасным решением, но может привести к лишним капитальным и эксплуатационным расходам.

Компрессор стоит выбирать как часть системы

Хорошая компрессорная — это не самая мощная машина из доступных. Это система, которая обеспечивает нужное количество воздуха требуемого качества при нормальном рабочем давлении.

Иногда для этого нужен один винтовой компрессор. Иногда разумнее поставить две установки разной производительности. Где-то потребуется осушитель и несколько ступеней фильтрации, а в другом цехе достаточно более простой схемы.

Поэтому выбор начинается с потребителей, а не с каталога компрессоров.

Если известны расход воздуха, давление, режим работы и условия эксплуатации, подобрать оборудование уже значительно проще. Если исходных данных недостаточно, их имеет смысл собрать до покупки — это дешевле, чем после запуска переделывать компрессорную или пневмосеть.

---

FAQ

Чем винтовой компрессор отличается от поршневого?

В винтовом компрессоре воздух сжимается между вращающимися роторами, а в поршневом — за счёт движения поршня в цилиндре. Винтовые установки обычно выбирают для продолжительной производственной нагрузки, поршневые — для менее интенсивной или периодической работы.

Что лучше: масляный или безмасляный компрессор?

Зависит от требований к качеству воздуха. Для большинства общепромышленных задач подходит маслозаполненный винтовой компрессор с соответствующей системой подготовки воздуха. Безмасляная технология нужна прежде всего там, где попадание масла в технологический процесс недопустимо.

Как определить необходимую производительность компрессора?

Нужно оценить реальный расход всех потребителей с учётом режима и одновременности их работы, а затем предусмотреть разумный резерв. Простое сложение максимального расхода всех устройств часто завышает необходимую производительность.

Нужен ли компрессору ресивер?

В большинстве промышленных систем ресивер полезен: он создаёт запас сжатого воздуха, сглаживает кратковременные пики потребления и помогает стабилизировать работу системы. Необходимый объём зависит от производительности установки и характера нагрузки.

Зачем ставить осушитель после компрессора?

При охлаждении сжатого воздуха из него выделяется влага. Осушитель снижает содержание водяного пара и помогает защитить пневмосеть и оборудование от конденсата.

Почему падает давление в пневмосети?

Причиной не всегда является компрессор. Давление может теряться из-за утечек, недостаточного диаметра труб, загрязнённых фильтров, большого количества местных сопротивлений или слишком большого расхода потребителей.

Что выгоднее — один компрессор или два?

При стабильном расходе может быть достаточно одной правильно подобранной установки. При переменной нагрузке или когда остановка производства недопустима, несколько компрессоров дают больше возможностей для регулирования производительности и резервирования.