10 мифов о винтовых компрессорах

Мы продолжаем разговор о мифах, окружающих компрессорное оборудование. Тема сегодняшней публикации – винтовые компрессоры.

Миф первый: чем выше заявленный ресурс винтовой пары, тем компрессор лучше

Информация о ресурсе винтовой пары (или о ресурсе подшипников винтовой пары) в устах умелых продавцов винтовых компрессоров является одним из основных аргументов, характеризующих высокое качество (надежность) предлагаемой ими продукции. Действительно, заявления о ресурсе в 50000-100000 часов работы вызывают уважение. Иногда этот же аргумент имеет несколько иное звучание: «ресурс работы компрессоров серии … составляет более 70000 часов без капитального ремонта. Это означает, что Ваш компрессор будет непрерывно работать около 10 лет».
10 лет непрерывной работы, безусловно, серьезный результат. Но можно ли быть абсолютно уверенным в том, что компрессор на самом деле отработает 70000 часов? Давайте попробуем разобраться.



Прежде всего, отметим, что наработка в 70000 часов (а, может, даже и больше) возможна лишь в определенных условиях. Но ведь у каждого потребителя свои условия работы, зачастую, довольно сильно отличающиеся от «тепличных». Понятно, что при прочих равных условиях компрессор, установленный на фармацевтической фабрике, отработает гораздо больше, чем компрессор в цехе цементного завода. Не случайно чистота помещения, чистота компрессора, чистота воздуха, поступающего в компрессор – это важнейшие факторы, влияющие на продолжительность его работы. Другим немаловажным фактором является своевременно и квалифицированно проведенное техническое обслуживание.
Кстати, всем, кто говорит о ресурсе в десятки тысяч часов, можно задать вопрос о сроке гарантии на компрессор. Простейший математический расчет показывает, что при ежедневной круглосуточной работе в течение года компрессор отработает – 24 х 365 = 8760 часов. Поэтому если срок гарантии составляет всего 1 год, то в случае выхода компрессора из строя при наработке, превышающей 8760 часов, ремонтировать его придется уже за деньги.
Вот почему не стоит ориентироваться на заявления производителя о сроке службы винтового блока. Этот параметр попросту непроверяемый (при покупке компрессора, по крайней мере), потому что проверить его можно единственным способом – временем.

Миф второй: использование винтового блока известного производителя – залог высокой надежности винтового компрессора

Винтовой блок по праву считается «сердцем» компрессора. Известно, что в мире совсем немного производителей винтовых блоков. Поэтому большинство компаний, выпускающих компрессорную технику, используют «чужие» винтовые блоки на условиях аутсорсинга. И у потенциального покупателя часто создается впечатление о том, что если два компрессора разных производителей имеют одинаковое «сердце», то они имеют и примерно одинаковые эксплуатационные возможности.
Это серьезное заблуждение. Действительно, производители компрессоров всегда обращают особое внимание на использование высококачественных основных узлов изделия (в данном случае на винтовой блок). Конечно, винтовая пара является «сердцем» компрессора. Но это далеко не единственный элемент, влияющий на надежность всего компрессора в целом. Известная формула надежности гласит: «Надежность системы определяется надежностью ее самого слабого элемента». А слабым элементом обычно оказывается не винтовой блок, а какой-то другой элемент (электронный компонент компрессора, шланг, фильтр, реле и т.п.). Вот на них-то, в первую очередь, и экономят, чтобы удешевить продукцию.



В этой связи хочется привести один любопытный пример, о котором в свое время сообщалось в периодической печати. В сверхзвуковом реактивном англо-французском самолете «КОНКОРД» надежность основных бортовых систем выбрана таким образом, чтобы вероятность отказа с неопасными последствиями составляла не более 10-5, вероятность опасных отказов не более 10-7, а катастрофические поломки исчисляются вероятностью, меньшей 10-9. Иными словами, основное оборудование в самолетах рассчитано на очень высокую надежность. Однако, в 2000 г. «КОНКОРД» разбился, и причиной аварии, стал как раз незначительный эффект второстепенного узла.
Компрессор, конечно, не самолет. Но разве кому-то будет легче, если он выйдет из строя не из-за неисправности винтового блока, а по причине отказа небольшого электронного реле? Воздух-то он давать все равно не будет!

Миф третий: использование комплектующих компонентов известных производителей – залог высокой надежности винтового компрессора

Этот миф, в какой-то степени, является продолжением предыдущего. Сегодня ситуация на рынке такова, что наличие в комплектации компрессора компонентов, выпущенных под известными брендами, не всегда является гарантией надежности и качества.
Почему так? Как известно, большинство крупнейших мировых производителей уже переместило свое производство в Азию и, в первую очередь, в Китай. Конечно, продукция под маркой «made in China» не всегда является синонимом низкого качества. Но надежность производимого в Китае оборудования во многом зависит от уровня контроля со стороны головной компании. Если производство уже налажено и идет достаточно давно, то вполне возможно, что выпускается нормальная брендовая продукция. А вот на этапе запуска можно ждать самых неприятных сюрпризов.
Другая проблема китайского производства – это так называемые «серийные отказы». Довольно продолжительное время идет нормальная продукция, а потом вдруг неожиданно проявляется один и тот же серийный дефект.
Поэтому надежность компонентов компрессора сейчас зависит не только от бренда, но и от того, где они произведены. Одно дело, если это страны с многолетней, развитой культурой производства, и совсем другое, если это регионы, только начинающие свое восхождение к технологическим вершинам.

Миф четвертый: техническое обслуживание винтового компрессора заключается лишь в периодической замене расходных материалов

Лет десять назад, когда отечественный рынок стал активно наполняться винтовыми компрессорами, родился еще один миф. Говоря о преимуществах винтовых компрессоров перед поршневыми компрессорами, поставщики оборудования часто обращали внимание на то, что винтовые компрессоры гораздо проще в техническом обслуживании. А само техническое обслуживание винтового компрессора сводили лишь к периодической замене расходных материалов.



Это не совсем так. Ошибочно представлять техническое обслуживание винтового компрессора исключительно, как замену расходных материалов. Помимо замены масла и фильтров в него входит еще целый ряд операций. Вот лишь неполный их перечень:
- проверка крепления проводов к магнитным пускателям;
- проверка натяжения (замена) приводных ремней;
- проверка и протяжка резьбовых соединений;
- проверка состояния масляных прокладок;
- очистка радиатора;
- проверка всасывающего клапана;
- проверка термозащиты мотора;
- проверка термозащиты винтовой группы;
- смазка клапана минимального давления;
- замена подшипников и прокладок винтовой пары;
- замена подшипников электродвигателя.
Конечно, у всех этих операций разная периодичность проведения. Например, если резьбовые соединения нужно проверять и протягивать при каждом обслуживании (через 2500-3000 часов), то замена подшипников электродвигателя и винтовой пары проводится не ранее чем через 20000 часов работы.
Различные операции технического обслуживания требуют и разной квалификации обслуживающего персонала. Если заменить расходные материалы и подтянуть резьбовые соединения вполне по силам даже техническим специалистам среднего уровня, то заменить подшипники в винтовом блоке смогут далеко не все специалисты официальных сервисных центров поставщиков оборудования.
Поэтому техническое обслуживание винтового компрессора является целым комплексом мероприятий, проведение которых требует как времени, так и соответствующей квалификации обслуживающего персонала.

Миф пятый: использование безмасляного винтового компрессора – единственный способ получить сжатый воздух высокого качества

Существуют две полярные точки зрения на качество сжатого воздуха, производимого винтовыми компрессорами. Производители безмасляных винтовых компрессоров позиционируют их как единственное оборудование, позволяющее полностью исключить риск содержания даже минимального количества масла в сжатом воздухе при его использовании в тех отраслях промышленности, где требования к качеству воздуха особенно высоки.
Им оппонируют компании, не производящие безмасляные компрессоры. Они говорят о том, что даже безмасляный компрессор не в состоянии произвести 100% безмасляный воздух. Почему? Дело в том, что любой компрессор всасывает в себя атмосферный воздух, чистота которого зависит от условий всасывания. А условия всасывания часто таковы, что в воздухе присутствуют и пары масла, и различные углеводороды, и твердые частицы. Уже в атмосферном воздухе концентрация этих веществ бывает довольно высокой. При сжатии же она повышается еще в несколько раз! Поэтому сжатому воздуху после безмасляного компрессора, так же как и после маслонаполненного компрессора, необходима подготовка (осушка и очистка).
А если это так, то зачем тогда переплачивать за более дорогой безмасляный компрессор? Достаточно поставить маслонаполненный компрессор с качественной системой подготовки и получить высочайшее качество сжатого воздуха.



В общем, спорить на эту тему можно очень долго, но факт остается фактом: в любом случае, использование безмасляного винтового компрессора без системы подготовки воздуха недопустимо. Ведь отсутствие в сжатом воздухе масла совершенного не означает отсутствия твердых частиц и влаги. Поэтому как после маслонаполненных компрессоров, так и после безмасляных компрессоров, используется оборудование для подготовки сжатого воздуха, обеспечивающее примерно одинаковое его качество.
Современные системы подготовки позволяют понизить содержание масла в воздухе до величины, не превышающей 0,01 мг/м3, что соответствует 1 классу чистоты (ISO 8573-1).

Миф шестой: чем меньше удельные затраты на единицу произведенного сжатого воздуха, тем компрессор лучше

Можно ли сравнивать компрессоры лишь на основании их удельной мощности? Рассмотрим следующий пример. Допустим, что у нас имеются два компрессора с мощностью двигателя 7,5 кВт. Производительность первого компрессора 1 м3/мин, производительность второго компрессора 1,2 м3/мин. Какой компрессор эффективнее?
Величина удельной мощности компрессора определяется отношением номинальной мощности электродвигателя к его производительности. В нашем примере у первого компрессора она составит 7,5 кВт/м3, у второго 6,25 кВт/м3. Таким образом получается, что второй компрессор эффективнее, так его энергетические затраты на единицу произведенного сжатого воздуха ниже. Но так ли это?
Формально – да. Однако при сравнении винтовых компрессоров двух разных производителей, ориентироваться на заявленную продавцом производительность нужно очень осторожно.
Во-первых, существуют различные методики определения производительности компрессора. Поэтому при сравнении величин производительности, следует уточнить, по какой методике проводились измерения. Если выяснится, что использовались разные методики, то сравнивать удельную мощность этих компрессоров нельзя ни в коем случае: такое сравнение будет просто некорректным.
А во-вторых, даже если методики измерения совпадают, то удельная мощность не всегда является тем параметром, который позволяет дать точную оценку энергоэффективности компрессора. Концепция производства винтовых компрессоров практически у всех производителей предполагает использование одной и той же винтовой пары на моделях, имеющих разную мощность электродвигателя. Сделать это позволяет конструктивная особенность винтовой пары, допускающая широкую глубину регулировки ее частоты вращения. Поэтому при сравнении двух компрессоров, имеющих одинаковую мощность электродвигателя, но разную производительность, надо сравнивать не только удельную мощность, но и частоты вращения винтов в каждом из них.
При прочих равных условиях, чем быстрее вращается винтовая пара, тем больше ее износ, и тем сильнее она подвержена риску выхода из строя. Соответственно, тем быстрее придется покупать новый компрессор, затраты на приобретение которого вполне сопоставимы со стоимостью сэкономленной электроэнергии.
Таким образом, формально более высокий уровень энергоэффективности зачастую достигается за счет более интенсивной эксплуатации винтовой пары.

Миф седьмой: винтовые компрессоры в комплектации «все в одном» - оптимальное решение для промышленных предприятий

Поставщики оборудования настойчиво продвигают миф о том, что модульные компрессоры типа «все в одном» (у которых сам компрессорный агрегат, ресивер и оборудование для подготовки сжатого воздуха образуют единый блок) являются оптимальным решением для использования на промышленных предприятиях.
С точки зрения размещения и сервисного обслуживания, установка подобных компрессоров, действительно очень удобна. Но есть несколько важных нюансов, о которых продавцы предпочитают умалчивать.
Во-первых, цена. Осушители должны иметь специальное исполнение, чтобы их можно было бы встроить в единый модуль. Специальное исполнение всегда стоит денег. Если вы покупаете импортный компрессор, то доставка ресивера всегда «влетает в копеечку». Ведь фактически, приходится перевозить воздух, потому что сам по себе ресивер – это просто бочка для воздуха. И покупатель абсолютно ничего не потеряет, если закажете ресивер, например, из Белоруссии.
Во-вторых, качество воздуха, а точнее обеспечение температуры точки росы. Осушитель, устанавливаемый в компрессорную станцию «все в одном», имеет «стационарное» исполнение, и замене не подлежит. Выбор этого осушителя всегда осуществляется для номинальных рабочих условий: давление сжатого воздуха на входе в осушитель 7 бар; температура воздуха на выходе из компрессора 35°С; температура окружающей среды 25°С. И только при таких условиях будет обеспечена требуемая температура точки росы 3°С.
Но что произойдет, если рабочие условия изменятся? Например, если температура воздуха на выходе из компрессора составит 45°С, а температура окружающей среды 35°С? В этом случае температура точки росы будет уже не 3°С, а гораздо выше. Следовательно, качество осушки значительно понизится. Решением проблемы могло бы стать использование более мощного осушителя, но установить его в модульный компрессор невозможно.
А в-третьих, использование компрессоров типа «все в одном» не всегда позволяет обеспечить главный принцип подготовки сжатого воздуха: она должна осуществляться в непосредственной близости от потребителей.
Поэтому, если у покупателя есть возможность установить все элементы компрессорной станции по отдельности, то лучше так и сделать. Если же нет, то только в этом случае можно остановиться на приобретении моноблока.

Миф восьмой: чем мощнее компрессор, тем лучше

Причиной появления данного мифа стало непонимание принципиального отличия между выбором поршневого и винтового компрессора по производительности. Известно, что величина производительности поршневого компрессора на нагнетании должна превышать величину реальной потребности в сжатом воздухе на 15-20%. Можно сказать даже так: чем выше производительность поршневого компрессора по сравнению с расходом сжатого воздуха, тем лучше. В этом случае компрессор будет работать менее интенсивно, и иметь больше времени для охлаждения.
С винтовым компрессором ситуация несколько иная. Безусловно, производительность винтового компрессора точно так же должна превышать потребность в сжатом воздухе (на 10-15%). Но слишком большой «запас производительности» нежелателен. Более того, он даже вреден минимум по двум причинам.



Во-первых, надо учитывать специфику работы винтового компрессора. В отличие от поршневого компрессора, винтовой компрессор после набора максимального рабочего давления не отключается, а переходит в режим холостого хода. Этот режим является переходным и служит для перевода компрессора из рабочего режима в режим ожидания или полного выключения. В режиме холостого хода электродвигатель компрессора и винтовая группа продолжают работать, но без производства сжатого воздуха. Во время работы на холостом ходу электродвигатель продолжает потреблять электроэнергию (около 25-30% от своей номинальной мощности). Поэтому, чем выше «запас производительности» перед расходом воздуха, тем продолжительнее время работы компрессора в режиме холостого хода (соответственно, тем выше и энергопотребление).
А во-вторых, при незначительном потреблении сжатого воздуха велика вероятность того, что компрессор не будет выходить на оптимальный тепловой режим, при котором температура воздушно-масляной смеси (масла) составляет 80-90°C. Именно при такой температуре воздух способен удерживать в себе влагу, не позволяя ей конденсироваться во внутреннем контуре компрессора.
Если же температура масла будет ниже, то это может послужить причиной появления конденсата. В результате через 1,5-2 года работы, на винтах образуется ржавчина, и винтовая пара выходит из строя. (Решением как раз этой проблемы стал выпуск серии компрессоров NEW SILVER, у которых время прогрева/выхода на оптимальную рабочую температуру не превышает 4-х минут).
Подведем итог: винтовой компрессор выбирается для решения конкретной задачи в соответствии с реальной потребностью в сжатом воздухе. Если же винтовой компрессор выбирается с запасом, например, с учетом перспектив на дальнейшее расширение производства, то эти перспективы должны иметь вполне реальные сроки.

Миф девятый: использование компрессора с частотным приводом позволяет получить 30-50% экономию электроэнергии

Компрессоры с частотным приводом уже около десяти лет являются наиболее заметным товаром на рынке промышленного оборудования. Одним из главных преимуществ, которое сулит эксплуатация данного компрессора, является экономия электроэнергии, якобы составляющая 30-50%.
Так ли это, и почему на некоторых промышленных предприятиях результат использования «частотника» может оказаться гораздо ниже ожидаемого? Попробуем разобраться.
Говоря об экономии электроэнергии, большинство производителей компрессорной техники сознательно умалчивают о режимах эксплуатации оборудования. Понятно почему: одна из крупнейших компрессорных компаний провела исследования характера потребления сжатого воздуха на европейских промышленных предприятиях. В результате анализа все полученные данные были условно разбиты на три группы. Ниже, они приводятся в таблице.

Режим работы предприятия Экономия электроэнергии
Группа 1. 64% предприятий 3-х сменная работа, большое потребление в дневные смены, слабое потребление в выходные дни. 38%
Группа 2. 28% предприятий. 2-х сменная работа, нет потребления в выходные, потребление сильно меняется в течение дня. 29%
Группа 3. 8% предприятий. 2-х сменная работа, постоянное потребление на уровне 60% от максимальной производительности. 14%

Хорошо видно, что наибольший эффект при использовании «частотника» был получен на предприятиях, где потребление существенно меняется в течение дня. Там же, где оно более-менее постоянно, говорить о значительной экономии электроэнергии не приходится.

Миф десятый: использование компрессора с частотным приводом сегодня является основным способом экономии электроэнергии

В продолжение разговора о компрессорах с частотным приводом можно сказать, что их использование на производстве – далеко не единственный способ добиться экономии электроэнергии. Существуют и другие решения, нередко, гораздо более простые.
Прежде всего, это организация децентрализованной системы обеспечения сжатым воздухом. В этом случае вместо одного мощного компрессора, не всегда полностью загруженного, устанавливают несколько компрессоров с меньшей производительностью. Если каждому из них обеспечить загрузку на уровне не менее 80%, то это в значительной степени нивелирует многие преимущества «частотника».
Другой интересный вариант – использование нескольких винтовых компрессоров, объединенных в сеть с общим пультом управления. При пиковых нагрузках система компрессоров работает полностью, а при уменьшении потребления воздуха один или несколько компрессоров автоматически отключаются. Данное техническое решение также позволит получить реальную экономию электроэнергии.
Кроме того, установка, например, четырех обычных винтовых компрессоров, объединенных в систему с общим управлением, позволит обеспечить столь необходимый резерв сжатого воздуха на случай выхода из строя одного из компрессоров. Если это произойдет, то суммарная производительность оборудования уменьшится всего на 25%, в то время как выход из строя одного «частотника» полностью остановит все производство. А на некоторых предприятиях простой в течение даже одного дня принесет убытки, превышающие размер годовой экономии электроэнергии.
Кстати, в последнее время многие производители стали отказываться от использования общего пульта управления. Так в модельном ряду FIAC (серии ARBLOK) его функции стала выполнять панель Air Energy Control, установленная непосредственно на компрессорах.