Воздушные компрессоры являются «универсальным источником энергии» в промышленности и применяются практически повсеместно — от пневматического инструмента и распылительной окраски до химической, медицинской и электронной промышленности. Согласно статистическим данным, потребление электроэнергии воздушными компрессорами составляет более 6 % общего объема производства электроэнергии в стране. Правильный выбор оборудования напрямую влияет на энергозатраты предприятия. Как же разобраться в поршневых, винтовых и центробежных моделях и сделать правильный выбор?
Распространенные воздушные компрессоры делятся на четыре основные категории. Поршневые компрессоры сжимают воздух за счет возвратно-поступательного движения поршня; они обеспечивают широкий диапазон давлений и подходят для периодических процессов с высоким давлением и малым расходом. Винтовые компрессоры сжимают воздух за счет зацепления двух винтовых роторов; они отличаются компактной конструкцией и плавной работой и являются основным промышленным типом. Центробежные компрессоры преобразуют кинетическую энергию в энергию давления с помощью высокоскоростных рабочих колес; они обеспечивают большой расход и высокую эффективность при крупномасштабном непрерывном воздухоснабжении. Спиральные компрессоры сжимают воздух за счет относительного движения спиралей; они характеризуются низким уровнем шума и вибрации и применяются преимущественно в малых прецизионных установках.
По принципу действия воздушные компрессоры делятся на объемные и динамические. К объемным относятся поршневые, винтовые и спиральные компрессоры, которые повышают давление путем уменьшения объема замкнутой камеры. К динамическим, представленным центробежными компрессорами, относятся машины, которые сначала сообщают газу кинетическую энергию высокой скорости, а затем замедляют его в диффузоре для повышения давления. Каждый тип имеет свои области применения; ни один из них не является абсолютно превосходящим.
Что касается применения, в обрабатывающей промышленности сжатый воздух используется для привода пневматического инструмента, автоматизированных производственных линий, пескоструйной обработки и распылительной окраски. В строительстве и горной промышленности применяются отбойные молотки, бурильные установки и оборудование для торкретирования бетона. В медицинской и пищевой промышленности требуется безмасляный сжатый воздух для систем дыхания, фармацевтического производства и упаковки пищевых продуктов. В электронной и полупроводниковой промышленности используется сжатый воздух высокой чистоты. В текстильной и химической промышленности он применяется в качестве воздуха для контрольно-измерительных приборов и технологического воздуха. Различные области существенно различаются по требованиям к давлению, расходу и качеству воздуха.
При выборе следует учитывать пять ключевых факторов. Производительность по расходу воздуха должна определяться исходя из суммарного потребления воздуха одновременно работающим оборудованием с необходимым запасом. Давление нагнетания следует выбирать по максимальному требуемому давлению, чтобы избежать завышения типоразмера. Необходимо уточнить требования к качеству воздуха, в том числе требуется ли безмасляный воздух и необходима ли очистка от влаги, масла и твердых частиц. Что касается энергопотребления и эффективности, следует обращать внимание на удельную мощность, то есть кВт/(м³/мин); частотно-регулируемые агрегаты с постоянными магнитами обеспечивают значительную экономию энергии. Также следует учитывать уровень шума и условия установки; для помещений предпочтительны малошумные агрегаты, а в специальных условиях требуется взрывозащищенное и коррозионностойкое исполнение.
В части технического обслуживания необходимо ежедневно проверять уровень масла, сливать конденсат и прослушивать оборудование на наличие посторонних шумов. Следует регулярно заменять фильтрующий элемент воздушного фильтра, масляный фильтр и маслоотделительный элемент, а также проверять натяжение ремней и чистоту охладителя. Типовые неисправности, такие как повышенная температура нагнетания, недостаточное давление масла, снижение производительности и вибрация агрегата, чаще всего связаны с засорением фильтрующих элементов, старением масла и недостаточным охлаждением. Своевременное профилактическое обслуживание позволяет сократить потери от простоев.
Что касается технологических тенденций, все более широкое распространение получает технология частотного регулирования с постоянными магнитами, которая автоматически изменяет частоту вращения в зависимости от потребления воздуха и обеспечивает экономию энергии до 20–30 %. Растет спрос на безмасляные компрессоры для удовлетворения требований высокой чистоты в медицинской, пищевой, электронной и других отраслях. Рекуперация тепла позволяет использовать тепло сжатия для отопления или нагрева воды, дополнительно повышая общую энергоэффективность.
В целом не существует универсального ответа на вопрос о выборе воздушного компрессора. Комплексная оценка с учетом потребления воздуха, давления, качества воздуха, энергоэффективности и условий установки, а также надлежащее техническое обслуживание в процессе эксплуатации — правильный выбор оборудования является первым шагом предприятия к экономии энергии и снижению затрат.
