В последнее время цены на рынке промышленных газов подвергаются значительным колебаниям. По данным издания «People’s Finance», с мая цены на аргон выросли более чем на 240%, что стало сокрушительным ударом для некоторых отраслей промышленности. Эти изменения цен на газ служат напоминанием для производственных компаний о том, что если производство в значительной степени зависит от внешних поставок газа, изменения цен, условий транспортировки и поставок могут повлиять на производственные затраты и графики поставок. Поэтому установка собственных двухшнековых компрессоров приобретает особую важность.

1. Что такое двухшнековый компрессор?

Термин “винтовой компрессор” обычно обозначает двухвинтовой компрессор. Внутри корпуса компрессора пара зацепляющихся спиральных роторов расположена параллельно.

Ротор с выпуклыми зубьями на внешней окружности шага выступает в качестве «мужского» ротора, а ротор с вогнутыми зубьями на внутренней окружности шага — в качестве «женского» ротора. Приводной механизм обычно приводит в движение «мужской» ротор, который, в свою очередь, приводит в движение «женский» ротор. Мужской ротор является ведущим, а женский — ведомым.

По сравнению с одноступенчатым сжатием, двухступенчатое сжатие предполагает использование дополнительного набора винтов с наружной и внутренней резьбой. Эти два набора винтов соединены последовательно, и всасываемый воздух сжимается поэтапно перед выпуском. Для получения более подробной информации см.: Что такое винтовой воздушный компрессор??

2. Почему компаниям необходимо самостоятельно производить сжатый воздух?

Цены на закупаемые газы, такие как азот и аргон, подвержены колебаниям, что затрудняет компаниям полный контроль над своими конечными затратами на газ.

В отличие от этого, эксплуатационные расходы на двухшнековые воздушные компрессоры, как правило, предсказуемы и зависят в основном от потребляемой мощности, количества часов работы, местных тарифов на электроэнергию и потребностей в техническом обслуживании. Компании могут рассчитать свои ежемесячные или годовые расходы на сжатый воздух.

Что ещё более важно, предприятиям не нужно ждать, пока поставщики доставят сжатый воздух. Пока система воздушных компрессоров, электроснабжение и трубопроводы находятся в рабочем состоянии, завод может обеспечивать непрерывную подачу воздуха в соответствии со своим производственным графиком.

3. Пример применения: модернизация системы подачи воздуха на заводе по производству автоматизированных компонентов

На заводе по производству автоматизированных компонентов, расположенном в США и специализирующемся на металлических деталях, в цехе установлено несколько автоматизированных производственных линий. Сжатый воздух в основном используется для работы цилиндров, зажима деталей, промывки манипуляторов и оборудования, а также на некоторых контрольных станциях.

В связи с ростом объёмов заказов на заводе было введено в эксплуатацию ещё несколько производственных линий. Производительность исходного воздушного компрессора постепенно стала недостаточной для удовлетворения спроса, особенно при одновременной работе нескольких рабочих мест, что часто приводило к падению давления в конце цеха.

Основные проблемы, с которыми сталкивается завод:

• Недостаточное давление в часы пиковой нагрузки;
• Частая загрузка и разгрузка воздушного компрессора;
• Взаимные помехи между различными производственными линиями;
• Конденсация на конце трубопроводов;
• Увеличение энергопотребления без соответствующего увеличения эффективной подачи воздуха;
• Необходимость приостановки работы некоторых производственных линий в случае отключения имеющегося оборудования.

Результаты испытаний по расходу воздуха показывают, что нормальное рабочее давление на заводе составляет примерно 8 бар, при этом средний расход воздуха составляет около 2,4 м³/мин, а пиковый расход приближается к 3,2 м³/мин. Производственные линии работают в две смены в сутки, при этом общее время работы составляет примерно 16 часов, а расход воздуха колеблется в зависимости от запуска и остановки оборудования.

4. Решение по конфигурации системы с двухвинтовым компрессором

С учетом среднего потребления воздуха на заводе и суточного пикового спроса компания UMWAir предоставила Встроенный воздушный компрессор Prime мощностью 22 кВт Решение. Данное оборудование объединяет двухшнековый компрессор, воздушный резервуар объемом 340 л, холодильный осушитель, прецизионный фильтр и систему автоматического слива в единый агрегат, обеспечивая непосредственную подачу стабильного, чистого и сухого сжатого воздуха на производственные линии. Функции каждого интегрированного модуля:

4.1 Двухшнековый компрессор с регулируемой частотой вращения мощностью 22 кВт

Регулирует подачу сжатого воздуха в соответствии с фактическим потреблением воздуха на производственной линии. При снижении потребности в воздухе оборудование может уменьшить частоту работы, что позволяет сократить потери энергии, вызванные частыми циклами нагрузки, разгрузки и работы в режиме холостого хода.

4.2 Воздушный резервуар объемом 340 л

Накапливает определённый объём сжатого воздуха для компенсации мгновенного спроса на воздух, возникающего при одновременном движении цилиндров, зажимов и манипуляторов, что способствует стабилизации работы системы.

Встроенный холодильный осушитель: охлаждает сжатый воздух и удаляет из него воду, что снижает попадание конденсата в пневматическое оборудование и производственные трубопроводы, а также уменьшает риск коррозии клапанов, выхода из строя цилиндров и скопления воды на выходе.

4.3 3/5-ступенчатый прецизионный фильтр

Высокоточный фильтр дополнительно снижает содержание влаги, масляного тумана и твердых частиц в сжатом воздухе, обеспечивая более чистый сжатый воздух для автоматизированного производственного оборудования. Конкретные стандарты фильтрации следует устанавливать в соответствии с рабочим давлением и технологическими требованиями.

4.4 Электронная система автоматического слива

Обеспечивает оперативный слив конденсата, образующегося во время работы системы, что сокращает необходимость ручного слива и предотвращает скопление воды в воздушном резервуаре и системе последующей очистки.

5. Практические улучшения, достигнутые благодаря модернизации

5.1 Более стабильное давление в периоды пикового потребления воздуха

Двухшнековые компрессоры можно настроить таким образом, чтобы обеспечить как умеренное, так и пиковое потребление воздуха на предприятии. Воздушный резервуар компенсирует кратковременные пики потребления, а компрессор с частотно-регулируемым приводом регулирует свою производительность в зависимости от давления в трубопроводе, что позволяет значительно снизить падение давления в моменты одновременного использования воздуха на производственной линии.

Стабильное давление способствует обеспечению скорости срабатывания цилиндров, эффективности зажима и соблюдению рабочего цикла автоматизированного оборудования, что позволяет сократить время простоя или предотвратить проблемы с качеством продукции, вызванные недостаточным давлением воздуха.

5.2 Повышение автономности при планировании подачи воздуха

Компания Factor может запускать или регулировать работу системы воздушных компрессоров в соответствии с производственными сменами, не ожидая поставок от внешних поставщиков. Для предприятий, которым необходимо работать в непрерывном режиме или временно увеличить количество смен, автономное обеспечение сжатым воздухом позволяет снизить влияние задержек с внешними поставками на производственные планы.

5.3 Удобство эксплуатации и технического обслуживания

Операторы не нуждаются в обширной профессиональной подготовке, что позволяет обеспечить работу оборудования в автоматическом режиме.

5.4 Оптимальный баланс мощности

Двухшнековые компрессоры не создают дисбалансных инерционных сил, что обеспечивает плавную работу на высоких оборотах и позволяет эксплуатировать их без фундамента. Благодаря компактным размерам, небольшому весу и незначительной занимаемой площади они особенно подходят для использования в качестве мобильных компрессоров.

6. Как выбрать подходящий двухшнековый воздушный компрессор?

При выборе двухшнекового компрессора компаниям следует не только сравнивать мощность и стоимость оборудования, но и уделить особое внимание проверке следующих параметров:

6.1 Пропускная способность

Производительность по нагнетанию — это “основной показатель” винтового компрессора, отражающий объем сжатого воздуха, который оборудование может подавать за единицу времени. Что касается производительности по нагнетанию, мы часто попадаем в ловушку заблуждения, считая, что “чем больше, тем лучше”, и при этом упускаем из виду рост затрат на электроэнергию.

Когда воздушный компрессор работает за пределами оптимального диапазона, его удельная мощность резко возрастает, что приводит к значительному увеличению энергопотребления. Например, компрессор с производительностью 10 м³/мин может фактически обеспечивать потребность всего в 6 м³/мин. Оборудование находится в “разгруженном” состоянии в течение длительных периодов времени, при этом коэффициент загрузки составляет всего 60%. Расчеты показывают, что в таких условиях только дополнительные затраты на электроэнергию могут достигать десятков тысяч юаней в год.

6.2 Давление на выходе

Речь идет о давлении газа, нагнетаемого компрессором. Многие пользователи считают, что “чем выше давление, тем лучше”, и выбирают уровень давления, превышающий их реальные потребности. Данные показывают, что с каждым увеличением давления воздушного компрессора на 1 бар энергопотребление возрастает примерно на 7%–10%, что приводит к дополнительным расходам на электроэнергию в размере десятков тысяч юаней в год. Ещё более серьёзной проблемой является то, что чрезмерно высокое давление ускоряет износ пневматических компонентов, что ведёт к увеличению затрат на техническое обслуживание оборудования.

6.3 Удельная мощность

Удельная мощность является основным показателем для оценки энергопотребления винтовых компрессоров; она отражает мощность, потребляемую компрессором для производства 1 м³/мин сжатого воздуха. По сравнению с объемом и давлением воздуха этот показатель носит относительно абстрактный характер, поэтому его часто упускают из виду.

Однако в связи с общенациональным призывом к энергосбережению и сокращению выбросов показатели энергоэффективности всё чаще становятся одним из ключевых критериев при выборе воздушных компрессоров. Чем ниже удельная мощность, тем выше энергоэффективность компрессора, и долгосрочная экономия может значительно превысить разницу в цене оборудования.

6.4 Техническое обслуживание и ремонт

Стоимость приобретения составляет лишь часть общих затрат на весь жизненный цикл оборудования. Также следует учитывать затраты на расходные материалы, простоту технического обслуживания, удаленный мониторинг, устранение неисправностей и решения по резервному оборудованию.

Заключение

Значительные колебания цен на промышленный газ свидетельствуют о том, что при разработке систем газоснабжения компаниям следует учитывать не только текущие закупочные цены, но и стабильность поставок, условия транспортировки, а также долгосрочные производственные риски.

Правильно сконфигурированная система двухшнековых компрессоров — это не просто отдельный воздушный компрессор, а комплекс, включающий в себя компрессор, накопительный резервуар, осушитель, фильтр, трубопроводы и систему управления. Только при выборе систем с учетом фактических потребностей предприятия в потреблении газа можно достичь баланса между эффективным производством, контролем энергопотребления и обеспечением возможности будущего расширения производственных мощностей.

Часто задаваемые вопросы

1. Каков срок службы двухшнекового компрессора?

При правильном подборе, соблюдении стандартизированного режима эксплуатации и регулярном техническом обслуживании промышленные двухшнековые воздушные компрессоры, как правило, могут прослужить много лет. Фактический срок службы зависит от времени работы, температуры окружающей среды, качества технического обслуживания и нагрузки на оборудование.

2. Где следует установить воздушный компрессор?

Рекомендуется выбрать хорошо проветриваемое, чистое и сухое место, которое легко обслуживать. Вокруг устройства следует обеспечить достаточное пространство для отвода тепла и проведения технического обслуживания; его следует защищать от воздействия высоких температур, пыли и коррозионных газов.

3. Где в системе сжатого воздуха имеются утечки?

Во время остановок оборудования можно отслеживать темпы падения давления в трубопроводе. Ультразвуковые детекторы утечек также можно использовать для проверки соединений, клапанов и шлангов. Регулярное устранение утечек помогает сократить потери энергии.