Выбор компрессорного оборудования

При выборе компрессорного оборудования определяющими являются такие факторы как; объемный расход сжатого воздуха, необходимое давление, требования к качеству воздуха.

Объёмный расход сжатого воздуха

При расчёте потребности в объёмном расходе сжатого воздуха применяется следующая последовательность действий:

определение расхода воздуха оборудованием при условии непрерывной эксплуатации,
корректировка этого значения с учетом среднего времени работы оборудования,
учет коэффициента синхронности работы,
учет износа инструмента,
учет возможности роста количества потребителей сжатого воздуха.

При расчёте потребности в сжатом воздухе для вновь приобретаемого оборудования, потребность в сжатом воздухе определяется по паспортным данным, если оборудование подержанное то применяется коэффициент учитывающий его износ. Среднее время работы пневмоинструментов работающих не непрерывно, а по мере необходимости (пневмодрели, пневмогайковёрты и т.д. и т.п.), при приблизительном расчёте можно принять в 20-60% от общего рабочего времени. Также очевидно что одновременная работа всего оборудования маловероятна поэтому необходимое количество сжатого воздуха можно уменьшить, ориентировочный коэффициент синхронности составляет примерно для двух потребителей - 0,95, для пяти - 0,84, для десяти - 0,7, для пятнадцати - 0,66.

Если применяется изношенный инструмент воздуха потребляется больше на 5-10%, потребителям при расчетах необходимо также учесть, что даже в совершенно новой пневмораспределительной сети утечки воздуха существуют, рекомендуется увеличить расчетные цифры на 5% - для новой сети и на 25% - для изношенной.

Что же касается роста количества потребителей сжатого воздуха то это зависит от перспективных планов развития того или иного предприятия, хотя зачастую количество пневмопотребителей растёт быстрее чем предполагалось ранее.

При выборе воздушного компрессора сегодня приходится выбирать не только между поставщиками, но и между различными технологиями сжатия воздуха.

Существует несколько различных типов компрессоров, по принципу действия они делятся на две большие группы:

компрессоры объёмного действия;
компрессоры динамического действия.

К компрессорам объёмного действия относятся поршневые, мембранные компрессора, а также семейство роторных компрессоров, в которое входят винтовые, спиральные, пластинчатые, зубчатые и другие типы компрессоров, относительно редко применяющиеся при производстве сжатого воздуха.

К компрессорам динамического действия относятся турбокомпрессоры и струйные компрессоры. Турбокомпрессоры, в свою очередь, делятся на две больших группы – центробежные компрессоры и осевые.

Поршневые компрессоры являются самыми распространенными в странах СНГ среди установленных компрессоров с производительностью до 100 м³/мин. Эти компрессоры были основным типом воздушных компрессоров (за исключением центробежных производительностью от 100 м³/мин) производимых в СССР. Винтовые компрессоры, не рассматривались как серьезная альтернатива в силу технологической сложности производства и ориентирования экономики на предприятия-гиганты с потреблением сжатого воздуха значительно превосходящими 100 м³/мин.

Основными достоинствами поршневых компрессоров являются относительная простота производства и высокая ремонтопригодность. Во время обслуживания, промышленный поршневой компрессор «обновляется», и единственная часть, которая обычно не заменяется – несущая рама. Все остальное: поршневые кольца, клапаны, поршни, цилиндры и даже двигатель может быть заменено. Основной недостаток поршневых компрессоров - необходимость в частом обслуживании и ремонте. На больших предприятиях для обслуживания поршневых компрессоров были созданы специальные службы, доходящие до 100 и более человек, на небольших предприятиях персонала может быть намного меньше но наличие оператора и дежурного персонала – необходимый минимум. Кроме того, стоимость обслуживания таких компрессоров довольно высока т.к. для их обслуживания необходим квалифицированный персонал и само обслуживание очень трудоемко. Но самое главный недостаток - межсервисный интервал не превышает 500 рабочих часов, в отличие от компрессоров динамического действия, когда ремонт турбокомпрессоров не требуется значительно дольше. На многих промышленных предприятиях, использующих и по сей день такие компрессоры на один работающий приходится один резервный или (и) находящийся в состоянии ремонта поршневой компрессор.

Кроме этого для промышленных поршневых компрессоров производительностью 5 и более м3/мин появляется необходимость установки на фундаменте в отдельно стоящем помещении. Это обусловлено большим уровнем шума и вибраций.

Стоит отметить, что для давлений выше 20-30 бар поршневые компрессоры все еще незаменимы и широко используются до сих пор.

А также, на сегодняшний день, для производительностей менее 200 л/мин поршневые компрессоры все еще эффективнее и гораздо дешевле в изготовлении, чем компрессоры других технологий сжатия. В этом диапазоне производительностей можно встретить мембранные компрессоры, которые применяются, когда нужно обеспечить чистый безмасляный воздух, например в медицине. Однако из-за короткого межсервисного интервала и низкой надежности они уступают место на рынке современным высокотехнологичным безмасляным поршневым компрессорам.

В настоящее время винтовые компрессоры являются самыми массовыми на зарубежных предприятиях с потреблением от1 до 100 м³/мин давлением от 1 до 13 атмосфер. Винтовая технология сжатия была научно обоснована и просчитана в 1934 г. шведским профессором Альфом Люсхольмом, но технологическая возможность изготовления винтов появилась только в начале пятидесятых годов.

Современный винтовой компрессор требует в среднем всего одного обслуживания в год, что позволяет полностью отказаться от выделенного персонала и сосредоточиться на основном технологическом процессе.

Один из современных вариантов компоновки – винтовой компрессор, смонтированный 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 для большинства винтовых компрессоров не требуется установка в отдельном помещении.

Так как, уровень шума и габариты таких винтовых компрессоров невелики появилась реальная возможность их установки вблизи точки потребления, что снижает потери в воздушных сетях в среднем на 30%. Для поршневых же компрессоров, особенно для моделей с производительностью более 2 м³/мин установка вблизи точки потребления в большинстве случаев невозможна из-за высокого уровня шума и вибраций.

Применение высокоэффективных теплообменников воздух-воздух позволило отказаться от водяного охлаждения винтовых компрессоров до 250 кВт установленной мощности. Это еще один аргумент в пользу современных винтовых компрессоров – ведь система оборотной воды для охлаждения стоит недешево как в момент покупки, так и в эксплуатации.

Самый большой вклад в повышение энергоэффективности компрессоров внесли системы регулирования производительности. Современные компрессоры одного производителя вне зависимости от технологии сжатия имеют близкую (±10%) энергоэффективность при работе на полную нагрузку. Однако большинство предприятий потребляет сжатый воздух неравномерно и наиболее энергоэффективный компрессор на практике это компрессор с лучшей системой регулирования производительности.

Исследования, проведённые за рубежом показали, что только 10% промышленных предприятий потребляют воздух равномерно, но и на этих предприятиях компрессоры не работают на 100% нагрузки, т.к. постоянное потребление находится на уровне 60-80% от их максимальной производительности. Эти данные еще раз показывают насколько важно оборудовать компрессор энергоэффективной системой регулирования.

Эффективные системы регулирования – еще одна характерная особенность винтовых компрессоров. Наиболее прогрессивная из используемых на сегодняшний день систем регулирования производительности – «частотный привод», когда производительность компрессора изменяется частотой вращения двигателя.

Результаты зарубежных исследований показали, что средневзвешенный процент экономии электроэнергии от применения частотного привода составил 35%. В настоящее время в развитых странах, где государство поддерживает капиталовложения в энергосберегающие технологии до 50% винтовых компрессоров мощностью от 30 до 90 кВт поставляются с частотным приводом. Для России «эпоха» дешёвых энергоносителей похоже тоже заканчивается навсегда и вопросы энергосбережения при подборе оборудования выходят на одно из первых мест.

Все вышеперечисленные факторы позволили винтовым компрессорам утвердиться и на российском рынке. Как и за рубежом, сейчас найдется мало предприятий, приобретающих новый поршневой компрессор с производительностью более 2 м3/мин на стандартное промышленное давление.

Пластинчатые компрессоры в настоящее время практически не выпускаются. В мире осталось всего несколько фирм, выпускающих такие компрессоры. Достоинство таких компрессоров – компактность и относительная простота изготовления по сравнению со спиральными и винтовыми компресорами, а по сравнению с поршневыми – отсутствие вибраций и больший межсервисный интервал. Недостатки – высокий унос масла и низкая надежность компрессорного элемента – пластины под действием изгибающих сил быстро изнашиваются или ломаются. Развитие винтовых технологий практически вытеснило пластинчатые компрессоры с рынка.

Если предприятию необходим безмасляный воздух одним из вариантов, может быть приобретение спиральных и зубчатых компрессоров. С производительностью от 200 до 1500 л/мин спиральные компрессоры являются самыми экономичными производителями сжатого воздуха. Для меньших производительностей используются поршневые, а для больших – зубчатые компрессоры.

Если потребление воздуха более 100-150 м³/мин и потребление воздуха постоянно или существенно больше, чем 150 м³/мин (обычно исчисляемое в десятках тысяч кубометров в час) эффективным решением может стать центробежный компрессор (турбокомпрессор).

Центробежные компрессоры производства мировых лидеров отличают надежность и высокий межсервисный интервал, когда не требуется ремонт турбокомпрессора. В то же время, более сложный монтаж и требования к установке, низкая глубина регулирования производительности накладывают значительные ограничения на сферы применения турбокомпрессоров. Такие компрессоры особенно интересны когда потребление сжатого воздуха носит массовый (не объемный) характер – химические технологии, разделение воздуха. Для таких предприятий важна масса сжимаемого воздуха, а так же постоянное потребление при непрерывном цикле.

Если на промышленных предприятиях потребление носит объемный характер (важен фактический объем воздуха в рабочем пневмоцилиндре, а не его масса) выгоднее применить машины объемного сжатия - несколько винтовых компрессоров или для постоянного потребления – центробежный, а в качестве «регулирующего» – винтовой компрессор.

Таким образом производительность и необходимое качество воздуха в настоящее время практически однозначно определяют технологию сжатия, в приведенной ниже таблице сведены воедино области применения основных типов компрессоров.

Величина производительности	Тип компрессора
	безмасляные	маслосмазываемые
меньше 0,2 м³/мин	поршневые, мембранные	поршневые
от 0,2 м³/мин до 1,5 м³/мин	спиральные (для длительной работы), поршневые	спиральные, поршневые, винтовые (от 0,8 м³/мин).
от 1,5 м³/мин до 6-8 м³/мин	зубчатые	винтовые
от 8 м³/мин до 60 м³/мин	винтовые	винтовые
от 60 м³/мин до 120 м³/мин		винтовые, центробежные (для пост. потребит.)
от 120 м³/мин до 150 м³/мин		винтовые, центробежные
св. 150 м³/мин		центробежные

Как видно из таблицы, некоторая неоднозначность присутствует только в диапазоне от 60 до 150 м³/мин, в данном диапазоне идет борьба между компаниями производящими преимущественно винтовые компрессоры ( в основном европейские) и компаниями производящими преимущественно центробежные компрессоры ( в основном американские). Выше приведённые рассуждения справедливы для диапазона давлений до 10 – 15 бар.

Для диапазона средних давлений - от 16 до 40 бар, в основном используются двух- или трехступенчатые поршневые машины, а для большой производительности - двухступенчатые винтовые. Эти компрессоры применяются в производстве пластмассовых изделий (РЕТ-индустрии), для испытаний оборудования и т. д.

Диапазон высоких давлений - до 400 бар - занят преимущественно многоступенчатыми поршневыми компрессорами и турбокомпрессорами (для очень большой производительности). Высокое давление необходимо для гидро- и других электростанций, прокатных станов, нефтяной и газовой промышленности, в авиационной и судостроительной отраслях, а также применяется и в военно-морском флоте.

При подборе компрессора по давлению не стоит ориентироваться на удовлетворение потребностей одного относительно "высокобарного" потребителя, если кроме него имеется достаточно большое количество потребителей на более низкое давление так как, каждый избыточный 1 бар давления нагнетания увеличивает удельные энергозатраты на 6-8%. Большинство фирм выпускают компрессоры с фиксированным значением максимального давления, и при настройке компрессора на большее давление уменьшается его производительность. Поэтому при ориентация всей компрессорной станции на удовлетворение потребностей одного "высокобарного" потребителя может привести к ухудшению эффективности работы компрессоров до 35%!

Качество получаемого воздуха также является немаловажным фактором при определении затрат на; создание или реконструкцию пневмосистем потребителя, сумма затрат на подготовку сжатого воздуха может доходить до 20% от затрат на его производство. Очевидно что чем выше класс требуемого воздуха тем больше эти затраты.

При сжатии воздуха компрессор всасывает все примеси: пыль, влагу, пары масла, химикатов и т. д. несмотря на фильтры, встраиваемые на входе компрессора, и при сжатии воздуха «концентрирует» их, поэтому в пневмосистеме, как правило, присутствуют сепараторы, конденсатоотводчики, осушители, различные фильтры.

Самую серьезную проблему представляет влажность, не только сама по себе, а еще и потому, что в воде растворяются практически все примеси, содержащиеся в воздухе.

Получившаяся в результате этого растворения агрессивная смесь вызывает коррозию в компрессоре и трубопроводах, окисляющиеся частицы и продукты коррозии переносятся к оборудованию, потребляющему сжатый воздух, вызывая его преждевременный износ.

Вода присутствует в воздухе в жидкой и газообразной фазах, т. е. в виде капель сконденсированной воды и водяного пара. Отделение капельной влаги происходит в циклонном сепараторе, установленном на выходе компрессора. Сжатый воздух с капельками воды попадает в циклон, где он вовлекается во вращательное движение высокой скорости. Под воздействием мощных центробежных сил капельки жидкости оседают на стенках сепаратора и стекают в коллектор. Коллектор оборудуется конденсатоотводчиком.

Появление конденсата связано и с утечками воздуха: из компрессора, ресивера, осушителя и фильтров. Для слива конденсата применяют различные устройства: ручные, поплавковые, таймерные и электронные. Основным преимуществом электронных систем является то, что благодаря встроенной системе измерения уровня жидкости в приемной камере они не допускают ни малейшей потери сжатого воздуха, открывая клапан только для слива жидкости.

Кроме воды из жидких примесей в сжатом воздухе вырабатываемом маслосмазываемыми компрессорами (а таких большинство), обязательно присутсвует масло в капельном виде . Это масло неизбежно загрязняет отводимый конденсат.

Экологические нормы постоянно ужесточаются, поэтому для отчистки конденсата от масла применяются водо-масляные сепараторы для обработки конденсата перед сбросом его в канализацию. В их работу заложено три принципа: флотация, абсорбция и мембранная фильтрация.

В простых системах конденсат сбрасывается во флотационную камеру, где отделяется крупнокапельное масло, далее он проходит сквозь волокнистый материал, поглощающий частички масляной эмульсии, и окончательно очищается в угольном отделении, такая система требует периодической смены пакетов-картриджей с волокнистым материалом и активированным углем.

В более дорогих системах после флотации окончательная очистка производится высоконапорной микрофильтрацией через пористую керамическую мембрану.

Значительная часть воды в сжатом воздухе присутствует в газообразном виде (водяной пар), в самом компрессоре эта вода как правило не конденсируется из-за высокой температуры, получаемого сжатого воздуха, но по мере распространения по пневмосетям воздух охлаждается, водяной пар, содержашийся в нём переходит в жидкую фазу и выпадает в виде конденсата, со всеми вытекающими из этого отрицательными последствиями. Водяной пар удаляется из воздуха с помощью специальных устройств – осушителей.

Существует несколько различных технологий осушения воздуха:

осушка охлаждением;
осушка путём дополнительного сжатия;
осушка с использованием абсорбционных осушителей;
сушка с использованием адсорбционных осушителей;
осушка с использованием мембранных осушителей.

Осушка охлаждением - наиболее широко применяемый в промышленности и наиболее экономичный тип осушителя. Стоимость такого осушителя в диапазоне производительностей от 3 до 20 м³/мин составляет примерно 15-20% от стоимости компрессорного оборудования. Сжатый воздух охлаждается хладагентом, а выпавший конденсат отводится, при этом достигается точка росы + 3°С.

Другой метод осушки заключается в дополнительном сжатии воздуха. В этом случае воздух сжимается до гораздо большего давления, чем необходимо для работы образуется конденсат, который отводится через специальный клапан. Затем воздух расширяется до рабочего давления. С помощью данной методики возможно достичь точки росы -60°С. Однако этот процесс очень дорогой. Если окружающая температура или область применения требует низких значений точки росы от 0° до -70°С, следует применять сорбционные или мембранные осушители. В этом случае стоимость осушки в общем процессе подготовки воздуха достигает 50%.

В абсорбционном осушителе пары воды химически поглощаются агентом, который в процессе осушки растворяется. Агентом является соль на основе NaCl. В ходе процесса происходит расход агента: 1 кг соли поглощает примерно 13 кг водяного конденсата. Это означает, что соль нужно регулярно пополнять. Самой низкой точкой росы, которую можно достичь таким способом, является -15°С. Используются и другие осушительные агенты, в том числе: глицерин, серную кислоту, обезвоженный мел, и т. п.. Оперативные расходы довольно высокие, из-за чего этот метод на практике применяется очень редко.

В адсорбционном осушителе молекулы газа или пара притягиваются молекулярными силами адсорбента. Осушительным агентом является специальный гель (например, селикогель), который адсорбирует влагу. После каждого рабочего цикла требуется восстановление свойств агента, для этого используются два контейнера - один для осушки, другой для регенерации. Восстановление может быть холодным или горячим. Осушители с холодным восстановлением стоят дешевле, но более дороги в эксплуатации.

Мембранный осушитель состоит из пучка полых волокон, которые открыты для водяных паров. Осушаемый воздух обтекает эти волокна. Осушка происходит за счет разницы давления между влажным воздухом внутри волокон и сухого воздуха, протекающего в обратном направлении Для управления обратной продувкой не потребляется электрическая энергия, что позволяет использовать такие осушители во взрывоопасных средах. Одно из главных отличий от других осушителей заключается в следующем: мембранный осушитель в определенной пропорции уменьшает влажность воздуха, тогда как рефрижераторный и адсорбционные осушители понижают точку росы.

Недостатком мембранных осушителей является их низкая пропускная способность, и, как следствие, высокая стоимость.

Наиболее распространёнными являются рефрижераторный и адсорбционные осушители.

Рефрижераторные осушители, как правило, полностью собраны и укомплектованы их изготовителем. Существуют рефрижераторные осушители различных размеров, отличающиеся мощностью, объемным расходом, температурой точки конденсации влаги. Диапазон производительности по объемному расходу таких осушителей лежит в пределах от 10 до 25000 куб. м/час и более. При увеличении объемного расхода увеличивается потребность в мощности встроенной холодильной машины.

Основные параметры, которые учитывают при выборе рефрижераторного осушителя, таковы: объемный расход воздуха, давление на входе, температура на входе, температура на выходе, точка росы под давлением, температура окружающей среды/хладагента, потребляемая мощность, перепад давления.

При отрицательных температурах (если температура окружающей среды ниже температуры замерзания воды) для надежной защиты от замерзания трубопроводов и клапанов целесообразно использовать адсорбционный осушитель. А при очень высокой температуре окружающей среды сжатый воздух перед входом в рефрижератор необходимо охлаждать в теплообменниках воздух/воздух или вода/ воздух. Потому что с ростом температуры сжатого воздуха на входе и с ростом температуры хладагента потребляется больше энергии. Меньше энергии осушитель потребляет с ростом рабочего давления и при повышении точки росы. При более низкой точке росы влаги конденсируется больше.

Адсорбционные осушители различаются по способу регенерации адсорбента.

Конструкция осушителей с холодной регенерацией более надежна и проста, и они могут быть спроектированы для достижения более низких (до -80°С) значений точки росы, чем осушители, использующие для восстановления адсорбента горячий воздух. В осушителях с холодным восстановлением используется часть осушенного воздуха, от 14 до 25 %, в зависимости от требуемой точки росы, поэтому они нуждаются в большом объеме сжатого воздуха, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. К сказанному можно добавить, что потери сжатого воздуха на регенерацию адсорбента - величина довольно постоянная, но ее доля в общем объеме потребляемой энергии может меняться, и весьма существенно. Обычно на регенерацию адсорбента расходуется около 15% от номинальной производительности осушителя с холодной регенерацией. При оптимальной загрузке компрессора потери составят эти 15% от всей потребляемой энергии. Если же общая потребность в сжатом воздухе снизилась вдвое-втрое, то доля потерь составит уже 30-45%. Поэтому целесообразно выключать осушитель (точнее - остановить смену циклов) при остановках компрессора или при его работе в режиме холостого хода, чтобы реализовать подобный режим осушителю необходим блок управления.

Есть две разновидности блоков управления: осуществляющие управление включением-выключением в функции времени, и путём контроля точки росы. Первые включают осушитель только тогда, когда компрессор работает с нагрузкой. Вторые регулируют работу осушителя на основе контроля точки росы. Они совершеннее таймерных блоков, но и более дорогие.

При горячей регенерации через адсорбент пропускается нагретый до высокой температуры воздух. Адсорбционные осушители с горячей регенерацией, как правило, имеют собственную регенерационную систему, поэтому для них не нужен дополнительный воздух от компрессора. При этом процессе, в зависимости от типа адсорбента, необходима температура от +150 до +300 °С.

В осушителях с холодной регенерацией в качестве адсорбента используется алюмогель или активированная глина, с горячей - применяют силикаты, силикагель или двуокись кремния.

Следует заметить, что способность поглощать влагу адсорбентом, резко падает с увеличением температуры. Например, при одном и том же расходе сжатого воздуха размер осушителя, рассчитанного на входную температуру +45°С, примерно в два раза больше и соответственно дороже, чем на температуру в +35°С. Поэтому после компрессора рекомендуется ставить дополнительный охладитель.

Адсорбент может выдержать от 2000 до 4000 циклов регенерации, промежуток времени между автоматическими циклами регенерации составляет от 4 до 8 часов. На способность адсорбента поглощать влагу влияют следующие факторы: окисление, вызывающее утрату влагопоглощающих свойств; уменьшение поверхности гранул адсорбента; загрязнение их масляными частицами.

Если сравнивать вышеприведённые типы адсорбционных осушителей по экономическим показателям, то при больших расходах сжатого воздуха (начиная с 700-1000 куб. м/мин) эксплуатация адсорбционных осушителей с горячей регенерацией более выгодна.

При проектировании осушительной системы для определения необходимой точки росы полезно учитывать минимальную температуру окружающей среды, в которой будет находиться линия сжатого воздуха. Если температура точки росы будет всего на несколько градусов ниже минимальной температуры окружающего воздуха, то образование конденсата в оборудовании будет затруднено или исключено. Но достижение слишком низкой температуры точки росы ведет к повышенным затратам и не всегда оправдано экономически. Как правило средства выделенные на закупку оборудования небезграничны поэтому необходим тщательный подход к расчету осушителя, например может оказаться, что точка росы даже в +3°С избыточна, и для оборудования достаточно +10°С. В этом случае поток сжатого воздуха через осушитель с рабочей точкой росы +3°С можно увеличить на 70%, а при точке росы на выходе +15°С производительность этого осушителя возрастает более чем в два раза. При этом стоимость самого осушителя не меняется.

При проектировании пневмосистем с рефрижераторными осушителями следует иметь также в виду, что высокая температура в компрессорной станции может быть причиной более низкой их производительности, чем заявленная изготовителем оборудования.

При выборе адсорбционного осушителя учитывают следующие эксплуатационные параметры: точку росы под давлением, максимальную температура сжатого воздуха на входе, максимальный объемный расход сжатого воздуха и минимальное рабочее давление.

Чем ниже необходимая точка росы под давлением, тем больше энергии требуется для ее достижения. Стоимость этой энергии в основном и определяет стоимость осушки. Для большинства технологических процессов и оборудования точки росы -25°С более чем достаточно. Более того - вполне приемлема температура и +(2…3)°С. Но осушка при такой температуре обычно применяется в том случае, если компрессор находится относительно недалеко от пневмопотребляющего оборудования. Если же говорить о протяжённых пневмолиниях - неотъемлемой составляющей многих предприятий, то для них предпочтительнее иметь более низкие температуры точки росы. Иначе резко возрастает вероятность коррозии в пневмопроводах и оборудовании.

Температура сжатого воздуха на входе в осушитель также имеет большое значение, возрастание температуры с +35 °С до +45 °С - всего на 10 градусов - приводит к увеличению влаги в сжатом воздухе на целых 70%.

Максимальный объемный расход сжатого воздуха который осушитель может «пропустить через себя», иначе говоря, пропускная способность, влияет на уровень потерь давления в осушителе. При выборе слишком маленького осушителя появляются потери давления при больших потоках сжатого воздуха. Что же касается рабочего давления, то существует такая зависимость: при меньшем давлении необходим больший осушитель, и наоборот.

Кроме «жидких» примесей в воздухе может находится и большое количество различных механических частиц различных размеров, главным образом это пылевые частицы. Некоторые из них связываются или даже растворяются в воде и масле и удаляются вместе с конденсатом, другие необходимо удалять путём фильтрации.

Фильтры используемые в технологии сжатого воздуха могут классифицироваться по назначению; всасывающий фильтр, промежуточной фильтрации, адсорбционной фильтрации паров масла, по способу фильтрации; электрический сепаратор, фильтрующие поверхности, мембранный фильтр; пористый фильтр, по тонкости фильтрации.

Для фильтрации сжатого воздуха преимущественно используются два типа фильтрации; поверхностная фильтрация и пористая фильтрация. При поверхностной фильтрации – если загрязняющие частицы больше чем поры, то они задерживаются на поверхности фильтрующего материала. При пористой фильтрации в качестве фильтрующего материала используется специальный материал, состоящий из сплетения очень тонких волокон. Этот фильтрующий материал из-за сочетания нескольких механизмов фильтрации (самоочищение, адсорбцию, электростатический разряд, диффузия, низкий уровень рассеяния, связывание частиц «ван-дер-ваальсовыми» силами) позволяет задерживать загрязняющие частицы, значительно меньшие, чем расстояние между волокнами.

В большинстве типов фильтров, работающих под давлением сочетание поверхностной и пористой фильтрации очень эффективно.

Объёмные расходы для фильтров, приводящиеся в документации производителей, всегда соответствует определённому давлению. При изменении рабочего давления максимальный объёмный расход воздуха через фильтр может измениться. Это изменение может быть определено при помощи коэффициентов пересчёта, обычно их приводят в документации производителей.

Кроме этого существует зависимость количества частиц масла проходящих через фильтр от температуры. Например: при температуре +30°С, количество частиц масла, проходящих через фильтр, увеличивается в 5 раз по сравнению с температурой +20°С, а при температуре +40°С - в 10 раз. Поэтому микро и субмикрофильтры выгоднее устанавливать в местах, где температура сжатого воздуха максимально низкая.

В общем случае различные технологии, оборудование, инструменты требуют воздуха различного давления и различного качества. Если ориентироваться на выработку воздуха максимально-требуемого давления и качества для всех имеющихся потребителей, то есть серьёзный риск создать дорогую и неэффективную пневмосистему, так как каждый избыточный 1 бар давления нагнетания увеличивает удельные энергозатраты на 6-8%, да и затраты на подготовку воздуха увеличиваются пропорционально увеличению его качества.

Существуют два принципиально разных варианта решения этой проблемы:

Проведение частичной децентрализации системы – для потребителей сжатого воздуха, отличающихся своими требованиями к давлению или качеству воздуха от остального оборудования устанавливается отдельный компрессор, например высокобарный или работающий по безмасляной технологии. Очевидно что этот путь наиболее целесообразен если количество таких потребителей относительно невелико от общего количества потребителей сжатого воздуха.

Создание пневмосетей из двух или более линий – в одну линию можно объединить потребителей с примерно одинаковыми требованиями к качеству воздуха и с требуемыми давлениями не отличающимся более чем на один бар. Данный вариант экономически эффективен если поток более низкого качества (здесь имеется в виду и давление, и степень очистки сжатого воздуха) составляет более 15% от общего потока. Если же меньше 15%, то разделение линий не всегда оправдано экономически.

В заключении считаю необходимым упомянуть о таком необходимом элементе пневмосетей как ресивер.

Машины и инструменты потребляющие сжатый воздух требуют постоянного давления для безотказной эксплуатации. Это достигается, в том числе, и при использовании правильно подобранных ресиверов сжатого воздуха. Ресиверы выполняют следующие функции:

Накопление сжатого воздуха – компрессор постепенно накапливает объём сжатого воздуха в ресивере, это компенсирует переменный расход сжатого воздуха в линии, т. о. снижается число циклов включения/отключения компрессора.

Демпфирование пульсаций – объёмные компрессоры, особенно поршневые, вызывают пульсации потока сжатого воздуха, которые демпфируются объёмом ресивера.

Удаление конденсата – вследствие охлаждения сжатого воздуха на стенках ресивера образуется конденсат, который накапливается в его нижней части и может быть затем удалён.
Определение объёма ресивера производится по следующей формуле:

где:
V – объём ресивера сжатого воздуха в м3,
Vэ – объёмный расход в м3/час,
Pа - атмосферное давление в барах,
Z – частота включений (в час),
Δр – перепад давлений в барах.

Или по более простой эмпирической формуле:
V = (2…9)√Q;
где:
Q – производительность компрессора в м3/с.

В случае, если ресивер выбирается из какой-либо стандартной линейки и объёма рассчитанного ресивера в этой линейке не существует, выбирается ближайший больший по объёму ресивер.

Если имеются большие перепады в расходе сжатого воздуха, когда в течение коротких промежутков времени разбор воздуха потребителей значительно превышает производительность компрессора, необходимо выбирать ресивер большего объёма.