Компрессоры Ростов. Ротационные компрессоры для железнодорожного транспорта.

      Выработка сжатого воздуха поршневыми компрессорами неэкономична ввиду больших расходов на эксплуатацию и техническое обслуживание. Помимо высокого потребления энергии при мощности 75- 140 кВт для нормальной работы поршневых компрессоров требуются вода для охлаждения, смазочные материалы, обслуживающий персонал, а также дополнительное оборудование, такое, как воздухоохладители и воздухоосушители, маслоотделители и фильтры. Указанные факторы делают мероприятия по совершенствованию поршневых компрессоров, по своему существу не соответствующих современным требованиям, неэффективными.

      Эксплуатирующийся на сети БДЖ тяговый и моторвагонный подвижной состав в значительной части имеет большой возраст и малый остаточный ресурс. На нем также установлены поршневые компрессоры, не укомплектованные устройствами для охлаждения выходящего сжатого воздуха. Когда эти компрессоры проектировали и начали изготавливать, они имели относительно современную конструкцию и удовлетворительные характеристики, но к настоящему времени устарели. Охлаждение воздуха происходит в главном резервуаре, где также осаждается основная часть водомасляного конденсата, который периодически вручную спускается локомотивной бригадой. Однако ввиду неполной очистки воздуха от конденсата содержащаяся в нем влага обусловливает отмеченные отрицательные процессы- коррозию трубопроводов и замерзание в зимнее время, из-за чего нарушается работа тормозного оборудования и, как следствие, возникает угроза безопасности движения поездов.

      Вместе с тем на подвижном составе как новой постройки, так и при модернизации старого стали внедрять современные компрессоры, перспективные с технической, экономической и эксплуатационной точки зрения. Их применение позволит во многом устранить указанные проблемы. В частности, на БДЖ замена компрессоров считается одним из важных элементов планируемой модернизации локомотивов серий 07, 44, 45 и 46, которая позволит увеличить срок их службы и улучшить технико-эксплуатационные характеристики. В качестве наиболее реальной альтернативы старым поршневым компрессорам рассматриваются компрессоры ротационные (винтовые).

      Достоинства ротационных компрессоров

      Ротационные компрессоры представляют собой одну из разновидностей турбинных машин. Сжатие воздуха в них осуществляется двумя совместно работающими винтовыми роторами с разным числом ниток навивки (2+2, 2+4, 3+3, 4+4, 4+5, 4+6 и т. п. в зависимости от конструкции, определяемой требуемой производительностью). Для повышения давления сжатого воздуха на выходе компрессора можно последовательно монтировать две и более пары роторов. Принцип работы компрессора заключается в сочетании ускорения потока воздуха в междуроторном пространстве с направлением его в зону зацепления винтовых навивок, где объем междуроторного пространства минимальный. В этой зоне расположено выходное (нагнетательное) отверстие компрессора. Устранение утечек воздуха в процессе сжатия и, соответственно, повышение КПД достигаются путем максимально возможного уменьшения зазоров между рабочими поверхностями навивок роторов, а также между поверхностями этих навивок и внутренних стенок корпуса, в котором помещены роторы. В то же время вращающиеся роторы не имеют контакта ни между собой, ни между собой и корпусом, что сводит к минимуму износ движущихся деталей. Синхронизация вращения роторов осуществляется с помощью зубчатых колес, установленных на их осях.

      По мере совершенствования конструкций ротационных компрессоров их характеристики по производительности, надежности и сроку службы постоянно улучшаются. Изготавливаемые промышленностью ротационные компрессоры имеют производительность до 400 м3/мин при давлении до 15 бар. Можно подобрать ротационные компрессоры с такими параметрами, которые позволят с успехом заменить ими поршневые компрессоры, применяемые на железнодорожном транспорте.

      Основные преимущества ротационных компрессоров перед поршневыми заключаются в следующем:

      Устранены свойственные поршневым компрессорам кинематические звенья с возвратно-поступательным движением (поршни, шатуны), благодаря чему уменьшается уровень излучаемого шума и вибраций.

      Благодаря иному принципу сжатия в меньшей степени повышается температура воздуха на выходе компрессора по отношению к окружающей среде.

      Более низкая температура рабочего процесса упрощает охлаждение компрессора и сжатого воздуха. Охлаждение достигается за счет масляной среды в уплотнениях пространства между навивками винтовых роторов, а выделяемое тепло отводится с помощью воздушных или водовоздушных теплообменников по замкнутому циклу.

      Упрощение процесса охлаждения облегчает последующую обработку сжатого воздуха перед подачей конечным потребителям- очистку от твердых включений, масла и, самое главное, воды и водяного пара. Тем самым достигается соответствие качества воздуха, необходимого для устойчивой работы пневматического оборудования, требованиям указанного выше стандарта.

      За счет применения замкнутого цикла оборота охлаждающей воды в теплообменниках устраняется загрязнение окружающей среды выделениями конденсата и отработанной жидкости.

      При прочих равных условиях, в том числе при одинаковых производительности и давлении, ротационные компрессоры имеют существенно меньшее удельное (на единицу объема вырабатываемого сжатого воздуха) потребление электроэнергии. Кроме того, у них лучшие массогабаритные характеристики, что делает их оптимальными для размещения в стесненных условиях на подвижном составе разных типов.

      Благоприятный температурный режим и принцип сжатия воздуха с меньшими динамическими нагрузками дают возможность ротационным компрессорам работать практически без перерыва (поршневые компрессоры могут работать под нагрузкой примерно в течение 40 % бюджета времени, а остальное время они должны простаивать или работать на холостом ходу для охлаждения). Это позволяет им постоянно находиться в готовности подачи необходимого количества сжатого воздуха в любое время.

      Более простая конструкция ротационных компрессоров (отсутствие деталей шатунно-поршневой группы, коленчатых валов, клапанов) облегчает техническое обслуживание и ремонт, благодаря чему коэффициент их полезного использования времени существенно выше. Современным ротационным компрессорам дается гарантия безотказной работы в течение до 30 тыс. ч при условии соблюдения рекомендованной компанией-поставщиком периодичности технического обслуживания и ремонта, а также замены масла, фильтров и других расходных материалов и изделий.

      Ротационные компрессоры для железнодорожного транспорта

      Указанные достоинства подкрепляют стремление администраций многих железных дорог к расширению применения ротационных компрессоров, особенно на подвижном составе, когда требуется получение больших количеств сжатого воздуха нужного качества при отсутствии свободного пространства для размещения компрессора и другого сопутствующего оборудования для подготовки воздуха, при том что число потребителей сжатого воздуха по мере развития механизмов и устройств с пневматическим приводом постоянно растет. На железных дорогах таких стран, как Франция, Германия, Швеция, Швейцария, Бельгия, Австрия, Италия, ротационные компрессоры считаются наиболее перспективными.

      К увеличению потребностей железных дорог в ротационных компрессорах готовы основные компании-изготовители. Knorr Bremse, Atlas Copco, Gardner Denver предлагают компрессоры с нужными рабочими и эксплуатационно-экономическими характеристиками, гарантией надежности, готовности к работе и длительного срока службы, а также послепродажным и послегарантийным сервисом.

      Примером ротационного компрессора для установки на подвижном составе может служить компрессор типа SL20-5 компании Knorr Bremse.

      Он имеет производительность 700- 2000л/мин при давлении 10 бар ичастоте вращения 1000- 3500об/мин. На основе опыта передовых в техническом отношении железных дорог некоторых стран болгарские специалисты полагают, что при заказе нового и подготовке к модернизации эксплуатируемого подвижного состава для БДЖ целесообразно формулировать технические требования не только к компрессорам (имея в виду преимущественно ротационные) и сопутствующему им пневматическому оборудованию, но и к самому подвижному составу, чтобы характеристики его узлов и механизмов с пневматическим приводом в большей степени соответствовали характеристикам новых установок для выработки сжатого воздуха.

      На рынке имеются также ротационные компрессоры, подходящие для стационарных установок на железнодорожном транспорте. Одной из компаний- изготовителей надежных, долговечных и обладающих благоприятными технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками компрессоров является американская Gardner Denver, основанная в 1859 г. После объединения с аналогичной по производственному профилю финской компанией Tamrotor она стала крупнейшим поставщиком компрессорного оборудования в Европе, имея предприятия в Финляндии, Франции, Германии и Великобритании.

      Одной из последних разработок Gardner Denver является семейство ротационных компрессоров нового поколения Enduro. Эти компрессоры выпускаются с широким диапазоном по производительности, их отличает повышенный на 10- 15 % КПД. При их проектировании особое внимание было уделено герметизации конструкции для сведения к минимуму утечек воздуха, а также максимально возможному уменьшению зазоров между парами винтовых роторов с измененным профилем навивок и корпусом для повышения эффективности сжатия воздуха. Корпус компрессора изготовлен из литого чугуна. По-новому решена система отделения масла. Снижен уровень шума при работе компрессора.

      Установка работает следующим образом. Воздух из окружающей среды через воздухозаборник попадает в фильтр 1 и затем направляется в компрессор Enduro 2, в корпус которого для уплотнения рабочего пространства между винтовыми роторами впрыскивается масло. Привод вращения роторов осуществляется от электродвигателя 3 через ременную передачу. Натяжение ремня с использованием собственной массы двигателя регулируется автоматическим устройством 4. Сжатый воздух в смеси с некоторым количеством масла из рабочего пространства подается в блок обработки воздуха 5, где происходит первичное отделение масла за счет резкого изменения направления потока воздушно-масляной смеси в сторону маслоуловителя. Во второй ступени очистки воздуха от масла применен циклонный маслоотделитель 6, в третьей, последней ступени- масляный сепаратор 7. Выделенное из воздуха масло стекает непосредственно в специальный поддон или предварительно клапаном термостата 8 направляется в маслоохладитель 9. Из поддона масло через фильтр 10 вновь подается в рабочее пространство компрессора. Очищенный от масла воздух проходит через вторичный охладитель 11, в котором из него выделяется вода за счет конденсации. Скопившийся конденсат спускается автоматически с определенной периодичностью, задаваемой таймером. При надобности чистый сжатый воздух может быть дополнительно осушен, а тепло, отходящее от охлаждающих устройств, утилизировано. Компактное исполнение и массогабаритные параметры установки позволяют, в частности, монтировать ее на стене производственного здания, не занимая площади пола.

      Производственная гамма Gardner Denver включает ротационные компрессоры производительностью 0,83- 73,5 м3/мин при давлении 7,5- 13 бар и потребляемой мощности 5- 500 кВт. Компрессоры рассчитаны на круглосуточную работу со 100 %-ной нагрузкой. Работа компрессоров максимально автоматизирована. Режимы работы задаются с пульта управления и контролируются с помощью дисплея, на который в цифровом виде выводятся все основные параметры (подача сжатого воздуха, его температура, температура электродвигателя привода, точка росы, наработка в часах и т. п.), а также информация от системы технической диагностики. Уровень излучаемого шума находится в пределах 62- 78дБ. В нормальной эксплуатации уход за компрессором сводится к замене фильтрующих элементов через 6000 ч работы и доливу масла при необходимости. При гарантийном сроке службы 30 тыс. ч зарегистрированы случаи работы отдельных компрессоров в течение 150 тыс. ч без замены основных деталей и узлов.

      Охлаждение компрессоров может быть воздушным или водяным. При высокой (десятки и сотни киловатт) потребляемой мощности предусмотрена возможность использования выделяющегося при работе компрессора тепла для иных нужд, например отопления. Из сжатого воздуха, очищенного от масла и твердых включений (до 2 мг/м3), можно дополнительно выделять оставшиеся воду и водяные пары с помощью встроенных или установленных на выходе компрессора воздухоосушителей рефрижераторного (до точки росы 3 °С) или абсорбционного (до еще более низкой точки росы) типа.

      С компрессорами Gardner Denver поставляется аппаратура системы автоматического управления VS, обеспечивающей регулирование частоты вращения винтовых роторов в зависимости от условий работы. Так, один и тот же компрессор можно настроить на производительность от 1 до 30м3/мин при давлении от 3 до 13бар без ухудшения технико-экономических показателей.

      Предусмотрены три режима работы компрессоров, автоматически задаваемые системой управления из расчета сведения к минимуму износа деталей, узлов и экономии электроэнергии:

при интенсивном заборе сжатого воздуха потребителями компрессор работает непрерывно;
при уменьшении потребления сжатого воздуха компрессор переводится на холостой ход по достижении максимального давления;
если в течение 2 мин забора сжатого воздуха нет, компрессор по достижении максимального давления отключается и вновь включается, когда давление снижается до заданного уровня.
такая система управления позволяет уменьшить на 20- 25 % потребление электроэнергии.

Перспективы применения компрессоров

     Результаты исследований показали, что для БДЖ применение ротационных компрессоров на подвижном составе и в стационарных установках на сортировочных станциях, производственных и ремонтно-эксплуатационных предприятиях экономически выгодно. Согласно расчетам, за счет экономии затрат на техническое обслуживание и ремонт одного поршневого компрессора в течение года можно приобрести ротационный компрессор такой же производительности, у которого эксплуатационные расходы не превышают 5 % стоимости.

      Ротационные компрессоры уже используются на многих промышленных предприятиях Болгарии. Среди них есть и заводы железнодорожной промышленности: "Трансвагон" в Бургасе, завод тормозного оборудования в Первомае. Началось применение ротационных компрессоров в установках для выработки сжатого воздуха и на предприятиях системы БДЖ, в частности в вагонном и рефрижераторном депо в Подуяне, вагонном депо в Варне, локомотивном депо в Русе. Планируется оснастить ими компрессорные установки сортировочных станций в Пловдиве и Русе.

      На подвижном составе БДЖ ротационные компрессоры еще не используются, но очевидна ориентация на их применение в перспективе. Этому будут способствовать технические, эксплуатационные и экономические преимущества ротационных компрессоров перед поршневыми, а также достигаемое с их помощью улучшение ситуации с безопасностью движения поездов за счет повышения надежности и эксплуатационной готовности пневматического и в первую очередь тормозного оборудования.

источник: не указан