Сравнительная характеристика: поршневой или винтовой компрессор?

Оборудование для получения сжатого воздуха нашло широкое применение в современной промышленности. Сжатый воздух  используется как источник энергии, средство для транспортировки, упаковки, привода механизмов, среда для очистки (продувки). Этот универсальный и довольно доступный вид энергии является достаточно энергоёмким и дорогим.

На большинстве промышленных предприятий системы обеспечения сжатым воздухом не являются основным технологическим оборудованием, и их реконструкция далеко не всегда рассматривается руководством в качестве одной из приоритетных задач технического перевооружения.

Между тем, сжатый воздух, необходимый для работы различных механизмов, обходится предприятиям довольно дорого (как носитель энергии он в несколько раз дороже электричества), и снижение затрат на его производство напрямую влияет на себестоимость и конкурентоспособность продукции.  Можно даже выразить себестоимость 1м3 сжатого воздуха, получаемого на выходе компрессора.

Во многих печатных изданиях ведутся споры по выбору, предпочтению компрессорных агрегатов одного типа другим. Ведут постоянную борьбу за «место под солнцем» поршневые и винтовые компрессорные агрегаты.

Множество статей, публикаций посвящено этому вопросу, зачастую можно встретить прямо противоположные мнения. Так, например, в опубликованной статье в журнале «Техномир» №2 за 2002г., посвященной сравнительному анализу удобства в эксплуатации поршневых и винтовых воздушных компрессоров общего назначения и её стоимости в условиях российских предприятий, авторы П.И.Пластинин и Э.Б.Мазурин выступают в пользу поршневых компрессорных агрегатов. Но на данный момент результаты их исследований можно подвергнуть сомнению.

Всё чаще встречаются статьи, согласно которым поршневое оборудование всё больше уступает место своим «винтовым конкурентам». Следует учесть, что за последние пару лет несколько снизились цены на винтовые компрессорные агрегаты. Так же необходимо иметь в виду, что на российском рынке появились производители компрессорного оборудования, активно осваивающие данное направление по выпуску винтовых агрегатов. Правда, совокупным изготовлением занимаются лишь единицы, в основном продукция собирается на основе винтовых блоков зарубежных производителей.

Некоторые используют технологию моноблочной сборки, занимаясь «отвёрточным» бизнесом. Ввиду повышения спроса на «винты», снизились цены на винтовое компрессорное  оборудование в целом, что дало возможность среднему потребителю ориентироваться на данный вид продукции, обновляя устаревший парк поршневого оборудования на более совершенные винтовые агрегаты.

На время публикации статьи в «Техномире» была иная ситуация на российском рынке: цены на поршневые компрессорные агрегаты были значительно ниже винтовых аналогов. Сейчас у отдельных производителей компрессорного оборудования прослеживается обратная тенденция. Для наглядного примера ниже приведены сравнения стоимости жизненного цикла маслозаполненных поршневого АВШ 6/8 и винтового «Атланта-45» компрессоров производства ОАО «Уральского компрессорного завода». Получаемые характеристики сжатого воздуха оборудования находятся в одном диапазоне:

Стоимость 1 куб.м сжатого воздуха, полученного на выходе АВШ 6/8 стоит на  67% больше, чем «Атланта-45». Это один из главных критериев, важных для потребителя, на основании которого формируется себестоимость самого изделия, для которого необходимо данное количество сжатого воздуха.

В проведённом экономическом анализе не учтены затраты, связанные с установкой на фундамент поршневого компрессорного оборудования. Винтовой компрессор может быть смонтирован на единой раме со всем необходимым дополнительным оборудованием (концевой охладитель, влагосепаратор, осушка, фильтры, система управления) закрытый шумозаглушающим кожухом. Такой компрессор практически не требует затрат на монтаж и не требует установки в отдельном помещении.

Как видно из расчетов, основную долю затрат составляют расходы на электроэнергию. И в зависимости от этого могут существенно измениться суммарные накопленные расходы при смене тарифа на электроэнергию. В данном анализе использован средний показатель, характерный для Урала 0,86 руб./кВт·ч.. Но данный тариф колеблется в зависимости от региона, в некоторых он достигает 1,5 руб./кВт·ч.  В этом случае экономии электроэнергии тем более имеет смысл, так как в связи с этим изменением суммарные накопленный эксплуатационные расходы повысятся в среднем на  32%.  Так же в расчете не учтено возможное подорожание электроэнергии с течением времени.

Расчеты не учитывают накапливаемый износ винтовой пары, которые ухудшает характеристики компрессора с течением времени. Блок можно эксплуатировать и по истечении 40 000 часов, но показатели не будут удовлетворять потребностям потребителя.

Указанные в статье П.И.Пластинина и Э.Б.Мазурина преимущества поршневых компрессорных агрегатов на сегодняшний день не являются актуальными, винтовые аналоги всё больше вытесняют их в данном диапазоне получаемых характеристик производительности и давления  оборудования, правда, поршневые компрессора всё ещё целесообразнее использовать при потребности в больших производительностях.

Предъявляемые к винтовым компрессорам недостатки, в последние 3 года превратились в достоинства ввиду непрерывного усовершенствования конструкции, нахождения более рациональных  технических решений:

• Применение качественных и менее дорогих смазочных материалов;
• Более длительный срок непрерывной работы до текущего, среднего и  капитального ремонтов;
• Меньшие шумовые характеристики;
• Более низкая стоимость некоторого диапазона получаемых характеристик оборудования;
• Лучшие энергетические показатели на номинальном режиме.

Некоторые из перечисленных факторов привели к удешевлению винтовых агрегатов и уменьшению затрат, связанных с эксплуатацией на всё время работы оборудования.

А ставки, сделанные на увеличение межсервисного интервала, дают реальную экономию средств на эксплуатацию. Этот ресурс повышен ввиду отсутствия клапанов и трущихся деталей в полости сжатия. Винты компрессора не соприкасаются и не изнашиваются на протяжении всего срока службы машины — между ними образуется масляный клин, тонкая пленка, исключающая трение. Небольшой износ винтов возможен только в момент пуска, когда их поверхности соприкасаются, а масляный клин еще не сформирован. В поршневых же машинах износ поршневых колец и клапанов происходит постоянно. Современный винтовой компрессор требует в среднем всего одного обслуживания в год, что позволяет полностью отказаться от выделенного персонала и сосредоточиться на основном технологическом процессе.

Следует так же отметить, что в рассмотренных моделях не установлен регулятор производительности. Наиболее прогрессивная на сегодняшний день система регулирования производительности – «частотный привод», когда производительность компрессора изменяется частотой вращения двигателя. Компрессоры с таким регулятором имеют цену на 30-40% выше. Результаты исследований, проведённых институтом Лаборелек в Бельгии, показали, что средневзвешенный процент экономии электроэнергии от применения частотного привода составил 35%.

С учетом стоимости электроэнергии на Урале эта дополнительная экономия позволит окупить стоимость регулятора за 1,5 года при трёхсменной, за 2,2 года при двухсменной работе компрессора.

Следовательно, для повышения уровня технического оснащения, выхода на более высокий уровень производства, для поднятия имиджа продукции и предприятия в целом, необходимо рассмотреть как вариант выпуск серии «Атлантов» с регулятором производительности.