Воздушные компрессоры BOGE

Место воздушного компрессора в составе азотной/кислородной станции

Генераторы азота и кислорода, предлагаемые нашей компанией, производят эти газы из сжатого воздуха (напомним, что азот составляет примерно 78% объема атмосферного воздуха, а кислород - порядка 20,8%; третий по содержанию газ - это аргон). Сжатый воздух, в свою очередь, производится из атмосферного воздуха, для чего используется воздушный компресссор.

Когда мы подготавливаем технико-коммерческое предложение о поставке генератора газа, или просто обсуждаем с потенциальным заказчиком возможности для производства газа, мы принимаем во внимание наличие на производстве заказчика сжатого воздуха с требующимся давлением и в требующемся количестве. Если сжатый воздух для работы азотной или кислородной установки есть, необходимость в приобретении воздушного компрессора отсутствует - хотя, в некоторых случаях лучше иметь для снабжения азотной/кислородной установки сжатым воздухом отдельный, выделенный компрессор.

Если же компрессора, производящего сжатый воздух требуемыми объемным расходом и рабочим давлением, на производстве нет, то при организации линии выработки азота или кислорода не обойтись без приобретения нового компрессора. О тех воздушных компрессорах BOGE Kompressoren (Германия), которыми мы комплектуем наши линии производства азота и кислорода, мы рассказываем ниже.

Какие бывают воздушные компрессоры? И какие использовать в составе газовых линий?

Воздушные компрессоры бывают многих типов - при этом, не все они оптимальны для использования в составе станций производства азота и кислорода. Ниже мы кратко рассказываем о принципе работы, некоторых особенностях и приспособленности для работы в составе азотных и кислородных линий воздушных компрессоров винтового и поршневого типов - самых распространенных. Кроме них, бывают также воздушные компрессоры роторно-пластинчатого, спирального, центробежного и других типов - все они, по разным причинам, мало пригодны для применения в качестве источника сжатого воздуха для снабжения кислородных и азотных установок.

Роторы винтового блока
(маслозаполненного)

Винтовой компрессор - это объемный компрессор, сжимающий воздух при вращении двух не соприкасающихся между собой роторов. Воздух попадает в камеру сжатия, объем которой при вращении роторов постепенно уменьшается - а значит, растет давления замкнутого в этой камере воздуха. При этом, винтовые воздушные компрессоры бывают маслозаполненными, в которых зазор между кромками поверхностей роторов уплотняется компрессорным маслом, отводящим от винтового блока также и тепло, и безмасляными со специальным покрытием поверхностей точно подогнанных роторов, в которых масло поступает только на подшипники винтового блока, «отгороженные» от рабочей части роторов как обычными, так и специальными лабиринтными уплотнениями.

Маслозаполненный винтовой компрессор имеет относительно высокий КПД, хорошо приспособлен для меняющегося потребления воздуха (всегда имеет возможность холостого хода плюс, при оснащении частотным преобразователем скорости вращения электродвигателя или системой дросселирования всасывания, имеет и возможность снижения своей производительности). Ресурс до капитального ремонта современных винтовых компрессоров европейских производлителей составляет порядка 40000 часов (примерно 5 лет почти непрерывной работы) - при этом, и сам «капитальный ремонт» не слишком затратен - большинство производителей, и наш германский партнер BOGE Kompressoren в том числе, рекомендуют относительно несложную и недорогую процедуру замены сальников и подшипников винтового блока. Плавновое обслуживание масляных винтовых компрессоров несложно и относительно недорого.

Безмасляный винтовой компрессор сначительно дороже аналогичного по производительности маслозаполненного - примерно в 2 раза. В плановом обслуживании, безмасляный компрессор не сложнее маслозаполненного и даже, обычно, несколько дешевле (за счет отсутствия необходимости замены масляных сепараторов и некоторых других частей); однако, безмасляные винтовые компрессоры значительно сложнее по конструкции, и значительно «прихотливее» маслозаполненных. В целом, у безмасляных винтовых компрессоров есть только одно преимущество - отсутствие в вырабатываемом ими сжатом воздухе компресорного масла; ради этого преимущества их и используют в некоторых отдельных областях применения.

Обычно мы комплектуем наши линии именно винтовыми компрессорами, причем маслозаполненными, так как для снабжения сжатым воздухом установок для производства азота и кислорода безмасляный компрессор не нужен (он не вреден, но просто излишен). Масло, которое остается в сжатом воздухе, выходящем из компрессора, в достаточной степени удаляется из него фильтрами сжатого воздуха, а частично, попутно с влагой, и рефрижераторным осушителем (если используется он, а не адсорбционный осушитель). Для дополнительной очистки можно использовать угольный адсорбер - даже в максимальной комплектации, система ступенчатой очистки сжатого воздуха от масла обойдется, в конечном итоге, дешевле, чем безмасляный компрессор (мы знаем, что многие поставщики безмасляных компрессоров скажут Вам обратное, но, на практике, это именно так). Тем не менее, мы всегда учитываем предпочтения заказчика и, конечно, даже при расхождении нашей и заказчика точек зрения, всегда, при отсутствии технических «противопоказаний», выполняем его пожелания - поэтому, конечно, по желанию заказчика мы можем укомплектовать линию безмасляным компрессором BOGE, вырабатывающим изначально свободный от компрессорного масла сжатый воздух.

Поршневой компрессор

Поршневой компрессор имеет простой и понятный даже далекому от техники человеку принцип работы: вращение от приводного электродвигателя, через шатуны и, иногда, также крейцкопфы, трансформируется в возвратно-поступательное движение поршней (обратно принципу работы поршневого автомобильного двигателя внутреннего сгорания). На головке цилиндра установлены клапаны всасывания/нагнетания: клапан всасывания пропускает воздух внутрь цилиндра при ходе поршня «вниз», а клапан нагнетания выпускает воздух из цилиндра, когда поршень движется «вверх» и давит на воздух. Клапаны обычно смонтированы на одной так называемой клапанной плите.

Поршневые компрессоры, как и винтовые, бывают маслосмазываемыми и безмасляными - причем, масла или может не быть нигде в компрессоре, или же оно все же может быть в картере, но отделено от камеры сжатия специальными уплотнениями (которые, впрочем, всегда изнашиваются и, в один не очень прекрасный день, начинают пропускать масло в сжатый воздух).

Как бы то ни было, поршневые компрессоры обычно мало подходят для использования в качестве производителя «сырья» для работы генераторов азота и кислорода - прежде всего потому, что они мало приспособлены для длительной непрерывной работы, которая часто требуется от компрессора в составе линии производства газа. Отсутствие режима холостого хода, регулирования производительности, низкое качество сжатого воздуха (после масляных поршневых компрессоров всегда много масла), низкая износостойкость при длительной постоянной работе также не увеличивают их привлекательность для интересного нам использования. Мы очень редко комплектуем наши станции поршневыми воздушными компрессорами - как маслосмазываемыми, так и безмасляными.

Итак, в большинстве случаев наш выбор для производства сжатого воздуха, идущего на снабжение генератора азота или кислорода - это маслозаполненный винтовой компрессор, с установленной после него соответствующей системой очистки и осушения сжатого воздуха.

Компания BOGE и ее воздушные компрессоры

Компрессор BOGE тип CLD10-350 (на ресивере, с осушителем)

Итак, по причинам, описанным в предидущем разделе, мы комплектуем наши азотные и кислородные линии маслозаполненными винтовыми воздушными компрессорами. Компрессоры, которые мы предлагаем, производятся одним из старейших, известнейших и крупнейших европейских производителей компрессоров - компанией BOGE Kompressoren (Германия). Основанная в 1907 году инженером Отто Бóге, компания BOGE производит винтовые маслозаполненные, винтовые безмасляные и поршневые, как маслосмазываемые, так и безмасляные, воздушные компрессоры. Из преимуществ компрессоров BOGE можно отметить, прежде всего:

 Высокое качество и надежность. Все компрессоры BOGE изготавливаются на заводе в г. Билефельд, Германия, с соблюдением всех европейских стандартов и норм. Как части собственного изготовления, так и комплектующие стороннего производства отличаются высоким качеством материалов и изготовления, а каждый компрессор проходит тщательные заводские испытания. Мы работали и с компрессорами других производителей и, исходя из имеющегося у нас опыта работы можем отметить, что вероятность возникновения неполадок в работе оборудования BOGE очень низка.

 Экономичность. Компрессор BOGE вырабатывает сжатый воздух, затрачивая на производство одного и того же его объема меньше электроэнергии, чем компрессоры многих других производителей. Заводские стендовые испытания, подтвержденные и независимой экспертизой, показали, что потребление электроэнергии на единицу объема производимого сжатого воздуха у винтовых компрессоров BOGE серий CL, С и S является одним из самых низких в отрасли.

 Удобство эксплуатации и современное управление. Все предлагаемые нами винтовые компрессоры серий C, CL и S оснащены современными микропроцессорными системами управления с пользовательским интерфейсом на основе жидкокристаллического дисплея и клавиатуры управления. Информация о параметрах работы компрессора (давлении на выходе, давлении во внутреннем объеме, температуре конца сжатия) передается блоку управления электронными датчиками и отображается на дисплее. Система управления определяет множество отклонений и ошибок в работе, анализируя сочетания параметров и текущего режима работы, и автоматически принимает решение об отключении компрессора в случае определения критической неисправности. Ведутся электронные счетчики наработки - как прямого отсчета, так и обратного до следующего планового обслуживания. Существует возможность подключения компрессора к системам удаленного мониторинга работы, в том числе и через сеть Интернет.

 Удобство обслуживания. Компрессоры BOGE обслуживать просто и удобно. Множество «мелких» конструктивных особенностей, от автоматической (без необходимости выравнивания шкивоф) системы натяжения ремней (конечно, только в компрессорах с ременным приводом), до внешних сепараторных картриджей с резьбовым присоединением, делают замену частей в рамках планового обслуживания максимально несложной. Все запасные части, включая даже и такие не подлежащие плановой замене и имеющие чрезвычайно малую вероятность выхода из строя, как блоки управления, лопасти вентилятора или предохранительные клапаны, постоянно имеются у нас в наличии - и в случае возникновения неполадки в компрессоре, мы сможем быстро выехать на место установки и восстановить его работоспособность - как в течение гарантийного срока, так и после истечения его.

 Отсутствие шлангов. Шланги в компрессорах - это всегда «слабое звено». В компрессорах BOGE серий C, CL и S все внутренние соединения выполнены стальными трубками с компенсационными соединениями, и имеется только 1 шланг на выходе сжатого воздуха.

 Прямой привод или удобная система натяжения. Прямой привод через демпфирующую муфту используется в компрессорах серий CL и SL. Клиноременный привод используется в сериях C и S. Каждый, кто занимался с обслуживанием компрессоров, наверняка знаком со сложностями, возникающими при замене ремней в компрессорах большинства производителей - выставление соосности шкивоф и правильного натяжения трудоемко, неудобно и не всегда дает нужный результат. В компрессорах BOGE серий C и S используется принципиально другая система полностью автоматического натяжения, имеющая название GM Drive® - шкивы не могут сместиться, а натяжение устанавливается автоматически, компенсационной пружиной. При замене ремней нужно натянуть 1 гайку, снять ремни (если старые ремни целы, конечно), установить новые, и отпустить гайку обратно. Мы можем заверить, что система натяжения GM Drive® действительно работает, и работает идеально.

 Высокое качество сжатого воздуха. Под качеством сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором, понимают содержание в нем компрессорного масла и его температуру. Чем меньше масла и чем ниже температура - тем лучше, так как и то, и другое упрощает дальнейшую очистку и осушение сжатого воздуха. Благодаря продуманной и сконструированной с запасом системе сепарации остаточное содержание масла на выходе винтовых компрессоров BOGE не превышает 1...3 мг/м³, а благодаря полноразмерным, изготовленным с запасом теплообменникам температура сжатого воздуха на выходе компрессора превышает температуру всасывания только на 8...11°C.

Компрессор BOGE тип S20-2. Справа - воздушный ресивер и адсорбционный осушитель.

Серия CL

Компрессоры серии CL - это воздушные маслозаполненные винтовые компрессоры с воздушным охлаждением, прямым приводом, размещаемые на горизонтальном воздушном ресивере. CL можно оснастить, еще при заказе на заводе в Германии, холодильным осушителем сжатого воздуха - тогда, модель будет иметь название "CLD". Серия CL очень удобна для использования как источник сжатого воздуха для небольших генераторов азота и кислорода - в рамках одного установочного модуля можно получить компрессор + воздушный ресивер + осушитель. Будучи дооснащенным фильтрами сжатого воздуха, компрессорная установка CL представляет собой законченную систему снабжения генератора сжатым воздухом.

Компрессор BOGE тип C 15 LR.
На ресивере установлен конденсатоотводчик Bekomat.

			C_LR: компрессор на ресивере					C_LDR: компрессор на ресивере + осушитель)
кВт	бар	м³/ч	Тип	Ресивер, л	Размеры, мм	Масса, кг	Присоед.	Тип	Ресивер, л	Размеры, мм	Масса, кг	Присоед.
2,2	10	14,4	C 3 LR	90	1130x490x920	155	G½"	C 3 LDR	270	1700x590x1130	225	G½"
3	10 13	20,4 14,0	C 4 LR			160 165		C 4 LDR			230 250
4	10	32,7	C 5 LR			175		C 5 LDR			245
5,5	10 13	43,6 31,5	C 7 LR			180 185		C 7 LDR			250 270
7,5	8 10	66,0 63,6	C 10 LR	350	1730x620x1230	370	G1"	C 10 LDR	350	1815x620x1282	400	G1"
11	8 10	106,2 102,0	C 15 LR			410		C 15 LDR			440
15	8 10	136,8 134,4	C 20 LR			430		C 20 LDR			460

Серия S

Серия S представлена компрессорами средней и высокой производительности, производимыми компанией BOGE с середины 1990-х годов; разумеется, за эти годы в компрессоры вносились многочисленные усовершенствования, в том числе и относительно используемых систем управления. S - это одноступенчатые маслозаполненные винтовые воздушные компрессоры с клиноременным приводом от элетродвигателя (через не нуждающуюся в настройке систему автоматического натяжения ремней GM-Drive®). В компрессорах серии S может использоваться как воздушное (в большей части случаев это более удобно), так и водяное охлаждение сжатого воздуха и компрессорного масла. Эти компрессоры всегда размещаются в шумопоглощающем кожухе на виброопорах; версий с размещением на воздушном ресивере в серии S нет - конечно, мы комплектуем их ресиверами, но в виде отдельных установочных модулей.

Компрессоры серии S удобны для снабжения сжатым воздухом линий производства азота и кислорода, рассчитанных на среднюю и высокую производительность.

Компрессор S100-2

			S: компрессор					SD: компрессор с осушителем
кВт	бар	м³/ч	Тип	Вентилятор, кВт	Размеры, мм	Масса, кг	Присоед.	Тип	Размеры, мм	Масса, кг	Присоед.
22	8	232,80	S31-2	0,55	1620x960x1450	740	G 11/4	Встроенного осушителя нет. Устанавливается отдельный осушитель.
	10	198,00
	13	160,20
30	8	310,20	S40-2	1,1		740		SD40-2	1620х960х1950	835	G11/4
	10	277,80
	13	229,20
37	8	381,00	S50-2			760		SD50-2		870
	10	346,80
	13	297,00
45	8	420,00	S60-2			840		SD60-2		950
	10	380,40
	13	321,60
45	8	462,00	S61-2	1,5	2000x1065x1450	1100	G 11/2	SD61-2	2000х1065х1950	1250	G11/2
	10	415,20
	13	352,20
55	8	559,80	S75-2	2,2		1180		SD75-2		1350
	10	498,00
	13	426,60
65	8	648,00	S90-2			1250		SD90-2		1425
	10	579,00
	13	507,00
75	8	726,00	S100-2			1140		SD100-2		1335
	10	630,00
	13	552,00
75	8	786,00	S101		2365x1335x1750	1960	G 21/2	SD101	2365х1335х2250	2135	G21/2
	10	684,00
	13	588,00
90	8	942,00	S125	4		1980		SD125		2155
	10	822,00
	13	720,00
110	8	1104,00	S150			2040		SD150		2220
	10	978,00
	13	852,00
110	8	1164,00	S151		2265x1585x2005	3100	DN 80	Встроенного осушителя нет. Устанавливается отдельный осушитель.
	10	1020,00
	13	864,00
132	8	1398,00	S180			3400
	10	1248,00
	13	1068,00
160	8	1674,00	S220			3400
	10	1506,00
	13	1302,00
200	8	2082,00	S271	5,5	3100x1910x2145	4500	DN 100
	10	1830,00
	13	1482,00
250	8	2448,00	S341	7,5		5000
	10	2226,00
	13	1902,00

Производительность указана приведенной к условиям всасывания (+20°C и 1 бар абс.), в соответствии с требованиями стандарта ISO 1217, Приложение C.

Указаны габариты и масса компрессоров серии S/SD со стандартной шумоизоляцией. При установке дополнительного модуля поглощения шума на выходе воздуха охлаждения, высота и масса компрессоров увеличатся.

Все компрессоры с постоянной производительностью комплектуются электродвигателями 400В±10%˜50Гц. Некоторые компрессоры с переменной производительностью, в целях достижения большей эффективности работы, комплектуются электродвигателями, рассчитанными на подачу тока с частотой до 60Гц, при сохранении входной частоты частотного преобразователя и компрессора в целом на уровне 50Гц. Дополнительная информация - по запросу.

Компрессоры с переменной производительностью: нужны ли они в выработке азота и кислорода?

Обычные винтовые компрессоры работают в некотором диапазоне давлений: в память блока управления компрессора закладывается 2 уровня давления, так называемые p_min давления включения и p_max давление выключения. Компрессор определяет давление в сети сжатого воздуха по установленному после обратного клапана компрессора датчику давления; когда давление падает до уровня p_min, компрессор включается и начинает вырабатывать сжатый воздух. Когда, в результате закачивания вырабатываемого сжатого воздуха в сеть, давление в ней поднимается до уровня p_max, компрессор переходит в режим холостого хода, закрывая свой клапан всасывания. В режиме холостого хода, приводной электродвигатель компрессора работает, валы винтовой пары проворачиваются, но воздух не поступает в винтовую пару - по компрессору лишь циркулирует масло. Когда давление опять падает до уровня p_min, клапан всасывания открывается, и компрессор опять начинает производить сжатый воздух. Время, в течение которого компрессор работает в режиме холостого хода, закладывается в память системы управления; по истечении этого времени, ради экономия электроэнергии и снижения износа компрессора, приводной электродвигатель обесточивается (обычно, блок управления позволяет задать компрессору и неограниченный по времени режим холостого хода - тогда, приводной электродвигатель не обесточивается даже при неопределенно долгой работе компрессора на холостом ходу).

Кроме обычных компрессоров, работающих по описанной выше схеме, существуют и винтовые компрессоры, оснащенные той или иной системой плавного или ступенчатого регулирования производительности. Наиболее распространены 2 способа, оба которые позволяют плавно регулировать объем производимого сжатого воздуха: 1) с помощью дросселирования заслонки клапана всасывания, и 2) с помощью частотного преобразователя скорости вращения приводного электродвигателя. Плавное регулирование производительности имеет 2 основных преимущества: снижение потребления электроэнергии при частичной загрузке компрессора, и уменьшение частоты перехода компрессора между режимом холостого хода и загруженным режимом (переходы между режимами увеличивают износ и потому нежелательны).

Нужен ли этот компрессор BOGE SF101 с переменной производительностью
именно в составе линии производства азота или кислорода?

Однако, специфика использования воздушных компрессоров в качестве источника сжатого воздуха для снабжения им установок по выработке азота и кислорода часто не позволяет преимуществам регулирования производительности проявиться в полной мере. Происходит это по следующей причине:

Все современные генераторы азота и кислорода имеют возможность подстраивания своей производительности к потреблению газа. Однако, реализуется это подстраивание путем временной остановки генератора, которая происходит, если давление газа на его выходе вырастает до определенного уровня (и, как правило, алгоритм также ждет, не начнет ли оно падать опять). То есть, генератор азота/кислорода в штатном режиме работы или потребляет номинальное количество сжатого воздуха в единицу времени, или (в режиме простоя) не потребляет его совсем. В последнем же случае, компрессор, будь то с обычным регулированием по p_min/p_max или с переменной производительностью, довольно быстро или перейдет на холостой ход, или, при соответствующих настройках, остановится.

Возможен, впрочем, и третий вариант развития ситуации: давление газа на выходе генератора выросло до уровня, свидетельствующего об отсутствии или значительном снижении разбора (потребления) газа, но возможность остановки у генератора отключена в настройках его блока управления. Тогда, потребление сжатого воздуха генератором уменьшится - по-прежнему будет проводиться циклическая регенерация адсорберов (и на нее будет тратиться газ, производимый из сжатого воздуха), но выход газа к потребителю прекратится, когда давление на выходе выходного редуктора давления генератора сравняется с тем давлением газа, которое генератор может максимально обеспечивать - в результате, сжатый воздух будет поступать в адсорберы генератора в немного меньшем объеме (в том объеме, который будет затрачиваться на производство газа для регенерации адсорберов). В этом случае, действительно, компрессор с переменной производительностью снизит выработку сжатого воздуха, и потребление им электроэнергии уменьшится. Однако, ввиду того, что, например, соотношение «сжатый воздух/азот» у генераторов для выработки азота разной чистоты составляет от примерно 2:1 до 11:1, а соотношение «сжатый воздух/кислород» всегда еще выше (от 14:1 до 17:1), то основная часть сжатого воздуха, потребляемого генератором, выбрасывается обратно в атмосферу в ходе регенерации, происходящей независимо от потребления газа - поэтому, «гонять» генератор при отсутствии потребления газа является обычно непозволительной роскошью даже и при сниженном потреблении сжатого воздуха.

Конечно, совсем в другом свете выглядит использование компрессоров с переменной производительность, если они используются в составе линии выработки азота или кислорода с несколькими генераторами газа.

Как бы то ни было, мы, конечно, можем предложить и компрессоры с переменной производительностью, в том числе и частотным регулированием скорости вращения приводного электродвигателя. Многие компрессоры BOGE серий C, CL и S изготавливаются в версиях с преобразователем частоты. Разумеется, мы будем рады (и даже считаем это нашей обязанностью) проконсультировать Вас относительно технической и экономической оправданности частотного регулирования в каждом конкретном случае использования компрессора для снабжения сжатым воздухом установок производства азота и кислорода.

Сжатый воздух произведен. Что с ним делать дальше?

Во-первых, для нормальной работы как компрессора, так и генератора газа необходим некоторый запас сжатого воздуха. Этот запас выполняет несколько функций, две главные из которых, это сглаживание режима работы компрессора (уменьшение количества переходов его в режим холостого хода и обратно) и гарантированное снабжение генератора газа сжатым воздухом с нужной скоростью, то есть исключение просадок давления на входе в генератор, которые могут повлечь за собой нарушение прохождения циклов работы. Для создания запаса сжатого воздуха, используются также, разумеется, предлагаемые нами воздушные ресиверы, как окрашенные, так и гальванически оцинкованные, и как российского, так и европейского производства.

Во-вторых, выработанные компрессором сжатый воздух нельзя подавать на вход азотной/ксилородной установки без дополнительной очистки. Сжатый воздух, покидающий винтовой компрессор (мы имеем в виду маслозаполненный винтовой компрессор), хотя и прошел в его встроенном маслосепараторе некоторую очистку, но, все равно, все еще сильно загрязнен компрессорным маслом и пылью, а также имеет 100% относительную влажность (то есть максимально, насколько это возможно, насыщен вапоризованной влагой) и даже содержит в себе значительное количество жидкой воды, сконденсировавшейся при охлаждении сжатого воздуха в воздушном охладителе компрессора. Для того, чтобы очистить сжатый воздух от жидкой и парообразной влаги, используются осушители сжатого воздуха, а для того, чтобы очисткить его от пыли и масла - фильтры сжатого воздуха.