Как рассчитать производительность винтового компрессора для предприятия

При выборе винтового компрессора многие предприятия в первую очередь обращают внимание на мощность двигателя — 11, 22, 37 или 55 кВт. Однако такой подход далеко не всегда приводит к правильному выбору оборудования. Два компрессора одинаковой мощности могут существенно отличаться по производительности, а компрессор с большим запасом по расходу воздуха способен увеличить эксплуатационные расходы вместо ожидаемого повышения надежности.

Главный параметр при подборе компрессора — не мощность двигателя, а производительность, то есть объем сжатого воздуха, который установка способна подать потребителям при заданном рабочем давлении.

Недостаточная производительность приводит к падению давления в пневмосети, нестабильной работе оборудования и снижению производительности предприятия. Избыточная — увеличивает капитальные затраты, расход электроэнергии и количество циклов разгрузки компрессора.

Именно поэтому расчет производительности является первым этапом проектирования любой компрессорной станции.

В этой статье рассмотрим, как определить необходимый расход сжатого воздуха, какие параметры необходимо учитывать при расчете и как подобрать винтовой компрессор, который будет эффективно работать в течение всего срока эксплуатации.

 

Производительность компрессора и расход воздуха — в чем разница

Очень часто понятия расход сжатого воздуха и производительность компрессора ошибочно считают одинаковыми. На практике между ними существует принципиальная разница.

Расход сжатого воздуха — это суммарная потребность всех потребителей предприятия. К ним относятся:

• станки;
• пневматический инструмент;
• линии упаковки;
• системы продувки;
• покрасочные камеры;
• пневмоцилиндры;
• другое оборудование, использующее сжатый воздух.

Производительность компрессора — это объем воздуха, который компрессор способен подать в пневмосистему за единицу времени при определенном рабочем давлении.

Обычно производительность измеряется в:

• м³/мин;
• л/мин;
• м³/ч.

Для промышленного оборудования наиболее распространенной единицей является м³/мин.

При выборе компрессора необходимо ориентироваться именно на производительность при требуемом рабочем давлении. Например, одна и та же модель может выдавать 6,5 м³/мин при 8 бар и только 5,8 м³/мин при 10 бар. Поэтому сравнивать компрессоры только по мощности двигателя или максимальной производительности некорректно.

 

Какие данные необходимы для расчета производительности компрессора

Перед подбором оборудования необходимо собрать исходные данные о работе предприятия.

В первую очередь следует определить:

• перечень всех потребителей сжатого воздуха;
• расход воздуха каждого потребителя;
• рабочее давление оборудования;
• количество одновременно работающих потребителей;
• режим эксплуатации оборудования;
• количество рабочих смен;
• перспективы увеличения производительности предприятия.

Чем точнее будут исходные данные, тем точнее окажется подбор компрессора.

На практике именно неполная информация чаще всего становится причиной приобретения оборудования с недостаточной или избыточной производительностью.

 

Шаг 1. Определите расход каждого потребителя

Первый этап расчета заключается в составлении перечня оборудования, подключенного к пневмосети.

Например:

 

Расход воздуха обычно указывается в технической документации оборудования.

Если паспортные данные отсутствуют, расход можно определить по информации производителя либо измерить непосредственно на предприятии.

Особенно важно использовать реальные показатели для оборудования с переменным режимом работы, поскольку паспортные значения часто отражают максимальное потребление, а не средний эксплуатационный режим.

 

Шаг 2. Учтите коэффициент одновременности

Следующая распространенная ошибка — простое суммирование расхода всех потребителей.

На практике далеко не все оборудование работает одновременно.

Например:

• часть станков находится в режиме ожидания;
• пневмоинструмент используется периодически;
• линии работают по сменному графику;
• продувка включается циклически.

Для учета реального режима работы применяют коэффициент одновременности.

Он показывает, какая часть оборудования одновременно потребляет сжатый воздух.

Для большинства производственных предприятий этот коэффициент находится в пределах 0,6–0,9, однако точное значение зависит от технологического процесса.

Использование коэффициента позволяет избежать существенного завышения расчетной производительности компрессора.

Шаг 3. Рассчитайте суммарный расход воздуха

После определения фактически одновременно работающих потребителей можно определить суммарную потребность предприятия.

Например:

 

Общий расход:

1,8 + 0,6 + 0,5 + 0,3 = 3,2 м³/мин

Полученное значение является базой для дальнейшего расчета производительности компрессора.

Формула расчета производительности компрессора

После определения фактического расхода воздуха необходимо предусмотреть резерв производительности.

На практике используется следующая зависимость:

Производительность компрессора = Расход воздуха × Коэффициент запаса

Обычно коэффициент запаса составляет 1,1–1,2, что соответствует резерву 10–20 %.

Такой запас позволяет компенсировать:

• небольшие утечки воздуха;
• сопротивление фильтров;
• падение давления в трубопроводах;
• кратковременные пики потребления;
• подключение нового оборудования в будущем.

Запас должен быть разумным. Чрезмерное увеличение производительности редко приносит пользу и чаще приводит к снижению общей энергоэффективности компрессорной станции.

 

Почему нельзя выбирать компрессор с большим запасом производительности

Распространено мнение, что компрессор лучше выбирать с максимально возможной производительностью «на вырост». На первый взгляд такое решение кажется логичным: дополнительный запас позволит подключить новое оборудование и исключит дефицит сжатого воздуха. На практике чрезмерная производительность часто становится причиной роста эксплуатационных расходов.

Когда фактическое потребление воздуха значительно ниже производительности компрессора, установка быстро создает необходимое давление в пневмосети и переходит в режим разгрузки. Несмотря на прекращение подачи воздуха, электродвигатель продолжает работать, а компрессор потребляет электроэнергию без выполнения полезной работы.

Чем больше разница между реальным расходом воздуха и производительностью компрессора, тем чаще происходят циклы «нагрузка — разгрузка». Это приводит к нескольким негативным последствиям:

• увеличивается расход электроэнергии;
• возрастает количество пусков и переключений режимов;
• ускоряется износ впускного клапана и элементов автоматики;
• сокращается ресурс отдельных узлов;
• увеличиваются затраты на техническое обслуживание.

Кроме того, более производительные модели стоят дороже не только при покупке. Как правило, возрастает стоимость запасных частей, расходных материалов и сервисного обслуживания.

Оптимальным считается подбор компрессора с резервом производительности 10–20 %. Такой запас позволяет компенсировать небольшие утечки воздуха, падение давления в системе, загрязнение фильтров и возможное подключение дополнительных потребителей без существенного снижения энергоэффективности.

Если же предприятие планирует значительное расширение производства в ближайшие годы, зачастую более рациональным решением становится установка второго компрессора или проектирование компрессорной станции с возможностью последующего наращивания мощности.

 

Типичные ошибки при расчете производительности компрессора

Ошибки на этапе расчета производительности могут привести как к недостатку сжатого воздуха, так и к существенным дополнительным затратам на протяжении всего срока эксплуатации оборудования.

 

Выбор компрессора по мощности двигателя

Мощность двигателя не определяет количество производимого сжатого воздуха. Компрессоры одинаковой мощности могут иметь различную производительность в зависимости от конструкции винтового блока, рабочего давления и эффективности привода.

 

Простое суммирование расхода всех потребителей

Не все оборудование работает одновременно. Без учета коэффициента одновременности расчетная производительность оказывается значительно завышенной.

 

Игнорирование рабочего давления

Производительность компрессора всегда указывается при определенном рабочем давлении. При увеличении давления объем подаваемого воздуха уменьшается, поэтому сравнивать модели необходимо при одинаковых условиях эксплуатации.

 

Отсутствие резерва производительности

Подбор оборудования точно под расчетный расход не оставляет запаса на утечки, загрязнение фильтров, кратковременные пики потребления и подключение новых потребителей.

 

Слишком большой запас

Не менее распространенная ошибка — приобретение компрессора с производительностью, значительно превышающей фактическую потребность предприятия. В результате оборудование работает преимущественно в режиме разгрузки, увеличивая энергопотребление и стоимость эксплуатации.

 

Игнорирование режима работы предприятия

Предприятия с постоянным расходом воздуха и производства с переменной нагрузкой предъявляют разные требования к компрессорному оборудованию. Без анализа графика потребления невозможно определить, будет ли эффективен компрессор с фиксированной производительностью или предпочтение следует отдать модели с частотным регулированием.

Расчет производительности — только первый этап выбора компрессора. Следующий шаг — определить оптимальную мощность двигателя с учетом требуемой производительности, рабочего давления и режима эксплуатации. О том, как правильно выбрать компрессор мощностью от 7,5 до 37 кВт, читайте в статье Как выбрать мощность винтового компрессора.

 

Практические рекомендации специалистов АКОВЕНТ

Правильный подбор винтового компрессора начинается не с выбора конкретной модели, а с анализа потребности предприятия в сжатом воздухе. Именно расчет производительности позволяет определить параметры оборудования, которое обеспечит стабильную работу производства и минимальную стоимость владения.

При расчете рекомендуется придерживаться нескольких принципов:

• учитывать фактическое потребление воздуха, а не только паспортные характеристики оборудования;
• анализировать количество одновременно работающих потребителей;
• закладывать разумный резерв производительности в пределах 10–20 %;
• учитывать рабочее давление и требования к качеству сжатого воздуха;
• оценивать перспективы расширения производства;
• при переменном расходе воздуха рассматривать применение компрессоров с частотным регулированием.

Если исходных данных недостаточно или расчет вызывает затруднения, специалисты АКОВЕНТ помогут определить необходимую производительность компрессора, подобрать оборудование с учетом особенностей технологического процесса и спроектировать компрессорную станцию, обеспечивающую надежную и энергоэффективную работу предприятия.

Грамотно выполненный расчет позволяет избежать как дефицита сжатого воздуха, так и неоправданных расходов на приобретение и эксплуатацию оборудования. Именно поэтому расчет производительности должен стать первым этапом при выборе любого промышленного винтового компрессора.

Получить профессиональную консультацию, подобрать оборудование и рассчитать стоимость проекта вы можете по телефону +7 (843) 280-01-01 , по электронной почте info@acovent.ru или оставив заявку на сайте acovent.ru.