Винтовые компрессоры

Водозаполненные винтовые компрессоры

Охлаждение сжатого воздука в водозаполненных компрессорах производится охлаждающей жидкостью непосредственно в камере сжатия между винтами. Охлаждающая жидкость (обычно используется масло) циркулирует в замкнутом контуре между резервуаром (1) , охладителем (2) и винтовым блоком (3), где перед сжатием смешивается с воздухом. Таким образом, независимо от нагрузки и давления, рабочая температура компрессора поддерживается на уровне около 80°C

Сразу после сжатия охлаждающая жидкость отделяется от сжатого воздуха в маслоотделителе (4), а затем сжатый воздух проходит через вторичный охладитель (5) и поступает в воздушный ресивер.

Область применения

Винтовые компрессоры подходят как для непрерывной работы,так и для работы с перерывами. Оптимальная цена владения складывается при непрерывной работе с высоким уровнем нагрузки (до 100%). Благодаря современным технологиям, таким, как частотнорегулируемый привод, энергопотребление винтового компрессора при низких или изменяющихся объемах производимого сжатого воздуха может быть значительно снижено по сравнению с моделями прошлых лет. В тех отраслях промышленности, где рабочее давление достигает 1 300 кПа, а производительность - 30 м3 /мин, в настоящее время доминируют одноступенчатые винтовые водозаполненные компрессоры.

Сухие компрессоры

Сухие или “безмасляные” винтовые компрессоры работают без использования охлаждения камеры сжатия, таким образом, даже при рабочем давлении 300 кПа, температура компрессора составляет примерно 200°C. Поэтому для обеспечения принятого в промышленности типичного давления воздуха около 700 кПа, безмасляный компрессор производит сжатие воздуха в два этапа, охлаждая сжатый воздух между ступенями сжатия

Компрессоры  с частотным приводом

Выгодно для вашего кошелька и полезно для окружающей среды.

Покупка нового компрессора - это достаточно затратное вложение не только для малых, но и для крупных компаний. Однако, с учетом всего срока службы компрессора, эти затраты более чем оправданы. Примерно 75% от общей стоимости владения составляют затраты на электроэнергию. Поэтому, учитывая интере сы своих клиентов, раздумывающих о покупке нового компрессора, мы постарались свести энергопотребление к минимуму.

Область применения

В этой главе описывается стратегия разумной экономии, достигаемая за счет минимизации энергопотребления. Во-первых, это ничуть не сложнее, чем подобрать подходящий инструмент для выполнения конкретных работ. Статистика показывает, что зачастую компании приобретают слишком мощный компрессор - из-за непонимания фактического расхода сжатого воздуха либо плохого знания оптимальных для ваших задач технологий построения воздушной магистрали. Выбрать наиболее подходящую модель компрессора можно разными способами. Например, вы можете провести замер реального расхода сжатого воздуха и смоделировать потенциальную экономию электроэнергии на базе значения. Выбрать компрессор также можно при помощи некоторых сложных бизнес-инструментов или просто исходя из практического опыта. Если вы замерили расход и провели грамотное моделирование на основании своего опыта использования компрессоров, то наибольший потенциал экономии электроэнергии вы получите при замене обычного компрессора с постоянным заданным давлением на модель с частотнорегулируемым приводом. Посмотрите на иллюстрацию ниже. Вверху показана схема работы компрессора с постоянным заданным давлением в режиме нагнетания / разгрузки воздушной магистрали. В режиме нагнетания давления такой компрессор работает на 100% своей мощности, повышая давление до тех пор, пока оно не достигнет максимального значения, после чего компрессор переходит в режим разгрузки перед отключением через заданное время, пока компрессорный блок не достигнет минимального значения давления. Далее описанная процедура запускается на следующий цикл. Такая работа компрессора характеризуется неоправданно высокой выходной мощностью, а следовательно, и более высокими затратами электроэнергии. Компрессор с частотно-регулируемым приводом работает по другому принципу, характеризующимся более низкими значениями максимальной мощности и более плавным графиком создаваемого давления, отображенном в нижней части иллюстрации. Причина, по которой график работы компрессора с частотно-регулируемым приводом выглядит иначе, заключается в том, что, в зависимости от расхода сжатого воздуха в данный момент времени, его мощность соответственно изменяется. Данный принцип реализован с использованием датчика давления, передающим показания о текущем давлении сжатого воздуха контроллеру. Контроллер управляет инвертором, который регулирует частоту вращения двигателя в зависимости от текущих значений давления. В результате эта технология не только значительно снижает вред, наносимый окружающей среде, но также экономит ваши расходы на электроэнергию.

Работа в режиме нагнетания/разгрузки

Примеры потенциальной экономии

По сравнению с традиционными компрессорами, модель с частотно-регулируемым приводом экономит в среднем от 25 до 35% затрат на электроэнергию. Возможно, на первый взгляд это не кажется такой уж значительной экономией, однако приведенная ниже таблица с реальными показателями для двух типов компрессоров наглядно демонстрирует сумму потенциальной экономии при выборе компрессора с частотным приводом. Обратите внимание, что важна не столько низкая цена при покупке, сколько низкая стоимость владения компрессором. Поэтому компрессор с частотно-регулируемым приводом очевидно является экономически более целесообразным приобретением. Рассмотрим это на конкретных примерах.

Базовые характеристики компрессора:

• Время нагнетания - время эффективной работы компрессора, затрачиваемое им на сжатие воздуха.
• Время разгрузки - время, в течение которого двигатель компрессора работает, не производя при этом сжатый воздух.
• Временной промежуток до отключения двигателя в том случае, когда нагнетание сжатого воздуха уже не требуется. Именно это время мы хотим свести к минимуму.  

Компрессор 1 - это обычный компрессор, работающий в режиме нагнетания / разгрузки воздушной магистрали в соответствии с импульсным графиком. Данный компрессор оснащен электродвигателем мощностью 22 кВт, таким образом в режиме нагнетания он потребляет 22 кВт, а в режиме холостого хода - 12 кВт. За год наработка компрессора 1 составляет 6 000 часов, из которых 3 000 часов он работает в режиме разгрузки, то есть двигатель работает, но не производит сжатый воздух. Такие показатели имеют на практике широкое распространение во многих крупных и малых компаниях.

Эксплуатационные расходы на работу по нагнетанию, за год

 
Эксплуатационные расходы на работу по разгрузке, за год


Компрессор 2 - это компрессор с частотно-регулируемым приводом и двигателем аналогичной мощности в 22 кВт. Компрессоры данного типа адаптируются к требованиям потребления сжатого воздуха и используют в среднем около 65-70% своей максимальной мощности, если компрессор подобран правильно. Средняя мощность в данном случае составляет около 15,5 кВт.
Однако при этом время работы компрессора с частотно-регулируемым приводом принципиально отличается. Для выработки такого же объема сжатого воздуха, на который у 1-го компрессора уходит 3 000 часов, компрессор с частотным приводом должен работать при 70%-ной мощности около 4 500 часов. Но вот в чем заключается принципиальная разница: в течение оставшихся 1 500 часов компрессор с частотным приводом не расходует электроэнергию. Другими словами, когда подача сжатого воздуха не требуется, компрессор с частотным приводом работает на минимальных оборотах (в течение определенного периода времени, прежде чем он отключится), что экономит 1 500 часов потребления электроэнергии и позволяет существенно снизить ваши расходы.

Эксплуатационые расходы за год

Итоговая экономия электроэнергии

Резюме

Суммарная стоимость энергопотребления за один год для компрессора 1 составит 10 200 евро, а для компрессора 2 - 6 975 евро. Разница затрат на электроэнергию составляет:
€ 10,200 - € 6,975 = € 3,225/год
или € 3,225 / € 10,200 = 31% экономии на электроэнергии в год.
За 1-2 года эксплуатации компрессора с частотно-регулируемым приводом экономия на стоимости электроэнергии может оказаться еще больше. Кроме того, не стоит забывать о том количестве углеродного загрязнения, которое позволяет уменьшить технология частотно- регулируемого привода. Если в аналогичном примере вы рассмотрите компрессоры мощностью 75 кВт, то соответствующая экономия будет еще больше.


Рекуперация энергии при использовании водозаполненных винтовых компрессоров
Компрессоры используются для обеспечения определенных производственных систем энергией в виде сжатого воздуха. При сжатии воздуха в компрессоре энергия преобразуется в тепло. Эта тепловая энергия равна энергии, подаваемой на двигатель компрессора. Некоторое количество тепловой энергии передается сжатому воздуху, что проявляется в виде повышения температуры исходящего из компрессора воздуха. Небольшая часть тепловой энергии рассеивается корпусом компрессора, но основная ее часть, примерно 90% выделяемой тепловой энергии, может быть использована для рекуперации, тем самым значительно повышая экономичность содержания компрессорной установки.

Система рекуперации тепла

Водозаполненные винтовые компрессоры, рассматриваемые в этой главе, оснащаются двумя теплообменниками, предназначенными для отвода вырабатываемого тепла. Примерно 10% производимой тепловой энергии забирает теплообменник, служащий для охлаждения производимого компрессором нагретого сжатого воздуха, а порядка 80% тепловой энергии охлаждается теплообменником в контуре циркуляции охлаждающей жидкости винтового блока. В качестве носителя тепловой энергии может использоваться воздух или вода.

Контур водяной рекуперации тепла

Данный вариант рекуперации тепла может представлять интерес в том случае, если существует возможность использовать горячую воду из контура циркуляции охлаждающей жидкости для решения потребительских задач: в бойлерах, в системе отопления помещения или нагрева воды для иных технических нужд. Контур с охлаждающей жидкостью (водой) подключается к компрессору с воздушным охлаждением последовательно с обычной системой теплообмена, которая в этом случае действует как резервный или дублирующий охладитель. В основном охлаждение происходит в контуре циркуляции охлаждающей жидкости (воды), где температура воды может достигать порядка 70°C.
Этим методом может быть использовано около 80% тепловой энергии, вырабатываемой компрессором

Воздушная система рекуперации тепла

Простой и недорогой метод, который в большинстве случаев организации компрессорных помещений обеспечивает быстрое возмещение инвестиционных затрат.
Зимой теплый воздух из воздуховода компрессора подается в соседнее помещение по воздуховоду. Воздух из этой камеры возвращается в воздуховод компрессора через клапан.
В летнее время охлаждающий воздух подается через клапан из внешней среды, а затем выводится обратно наружу по воздуховоду, который затем закрывается клапаном для рекуперации тепла в соседнем помещении. В совмещенных системах рекуперации тепла от двух компрессоров в одном помещении в воздуховоде каждого из двух компрессоров установлен клапан, положение которого зависит от режима работы двигателя компрессора.
Таким образом, если двигатель компрессора работает на холостом ходу, горячий воздух не попадает в его систему воздушного охлаждения.