Контроль общепромышленных сухих винтовых воздушных компрессоров

Контроль общепромышленных сухих винтовых воздушных компрессоров

Введение
Сухие винтовые воздушные компрессоры играют критически важную роль в многочисленных промышленных процессах, где требуется чистый сжатый воздух без примеси масла. Гарантия их надежной, эффективной и безопасной работы напрямую влияет на бесперебойность производства и качество выпускаемой продукции. Система регулярного контроля и испытаний таких компрессоров является неотъемлемой частью программы технического обслуживания и управления эффективностью предприятия.

1. Объекты испытаний
Основными объектами контроля и испытаний являются непосредственно общепромышленные сухие винтовые воздухонагнетатели, включая следующие ключевые компоненты и системы:

1. Блок компрессора (Air End): Сердце агрегата, где происходит сжатие воздуха. Контролируется состояние роторов, подшипников, уплотнений, зазоров, уровень вибрации и шума.
2. Приводная система: Электродвигатель, муфта (или ременная передача). Проверяется состояние двигателя (токи, вибрация, нагрев), выравненность валов, натяжение ремней (если применимо).
3. Система впуска воздуха: Воздушный фильтр, всасывающий клапан (если есть).
4. Система промежуточного и конечного охлаждения: Воздухо-воздушные или воздухо-жидкостные теплообменники (охладители). Контролируется эффективность теплоотдачи (температурные перепады).
5. Система управления и автоматики: Контроллер, датчики (давления, температуры), запорная и регулирующая арматура. Проверяется корректность показаний датчиков, логика работы контроллера, срабатывание защит.
6. Трубопроводы и арматура: Система подачи сжатого воздуха на выходе компрессора, включая запорные клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны. Проверяется герметичность.
7. Дренажная система: Автоматические или ручные клапаны для удаления конденсата из охладителей и ресиверов.

2. Область испытаний
Контроль охватывает основные эксплуатационные, энергетические и качественные характеристики компрессора:

1. Производительность (Подача): Измерение фактического объема сжатого воздуха, подаваемого компрессором за единицу времени (м³/мин, л/с), приведенного к условиям всасывания (давление, температура, влажность). Определение соответствия паспортным данным и потребностям системы.
2. Давление:
   • Максимальное рабочее давление.
   • Давление всасывания.
   • Перепад давления на всасывающем фильтре.
   • Перепад давления на охладителях (межступенчатый и конечный).
   • Герметичность системы (наличие утечек).
3. Температура:
   • Температура всасываемого воздуха.
   • Температура воздуха на выходе из ступеней сжатия.
   • Температура воздуха на выходе из охладителей (после каждой ступени охлаждения).
   • Температура подшипников и корпуса блока компрессора.
   • Температура обмоток и подшипников электродвигателя.
   • Температура масла в системе смазки и охлаждения (если применяется контур для охлаждения/смазки подшипников блока, изолированный от воздушной камеры).
4. Качество сжатого воздуха (основные параметры для сухих компрессоров):
   • Точка росы под давлением: Ключевой показатель для сухих компрессоров, определяющий содержание влаги в сжатом воздухе. Контролируется после охладителя и осушителя (если установлен).
   • Содержание масла (аэрозоли, пары): Хотя компрессор безмасляный, требуется контроль возможного загрязнения от смазки подшипников или из атмосферы.
   • Содержание твердых частиц (пыль).
5. Энергоэффективность (Удельная мощность): Измерение потребляемой электрической мощности и соотнесение ее с производимой производительностью (кВт/(м³/мин)), определение отклонений от номинальных или базовых значений.
6. Виброакустические параметры: Уровень вибрации на корпусе блока компрессора и подшипниковых узлах; уровень шума от компрессора.
7. Работоспособность систем управления и защиты: Проверка функционирования автоматики, аварийных отключений (по давлению, температуре, перегрузке двигателя).

3. Методы испытаний
Для контроля указанных параметров применяются стандартизированные методы:

1. Измерение производительности (Подачи):
   • Метод расходомера: Установка калиброванного расходомера (например, термоанемометрического, вихревого, ультразвукового) на выходе компрессора после охладителя и запорной арматуры. Результаты приводятся к условиям всасывания с использованием законов газодинамики.
   • Метод заполнения ресивера: Измерение времени, необходимого для заполнения калиброванного ресивера от начального до конечного давления. Расчет производительности по известному объему ресивера и времени заполнения. Требует учета начального и конечного давления, температуры воздуха в ресивере.
2. Измерение давления:
   • Использование калиброванных манометров (аналоговых или цифровых) с соответствующей шкалой и классом точности (обычно не ниже 0,4).
   • Использование датчиков давления с выводом данных на регистратор или контроллер (с предварительной верификацией их точности).
   • Проверка герметичности: Метод "пролива" мыльным раствором на соединениях при рабочем давлении; метод измерения падения давления в изолированной системе за определенное время.
3. Измерение температуры:
   • Контактными термометрами (термопарами, термосопротивлениями - RTD) с выводом на мультиметр или регистратор.
   • Бесконтактными пирометрами (для контроля поверхностных температур двигателя, корпуса).
4. Контроль качества воздуха:
   • Точка росы под давлением: Измерение с помощью портативного или стационарного гигрометра точки росы. Часто используются охлаждаемые зеркальные гигрометры или емкостные датчики с высокой точностью.
   • Содержание масла: Отбор проб сжатого воздуха через специальный пробоотборник и анализ с использованием инфракрасной спектроскопии, гравиметрического метода или чувствительных датчиков.
   • Содержание твердых частиц: Отбор проб на фильтрующие элементы с последующим гравиметрическим анализом или использование счетчиков частиц в потоке.
5. Измерение потребляемой мощности:
   • С помощью портативных или стационарных анализаторов сети (ваттметров), измеряющих активную мощность, потребляемую электродвигателем компрессора.
   • Расчет Удельной мощности: Уд. Мощность (кВт/(м³/мин)) = Потребляемая мощность (кВт) / Производительность (м³/мин).
6. Измерение вибрации:
   • С помощью переносных виброметров или виброанализаторов, оснащенных пьезоэлектрическими датчиками. Измерения проводятся в характерных точках (подшипники, корпус) в трех направлениях (вертикальном, горизонтальном, осевом) с оценкой скорости вибрации (мм/с) или виброускорения (м/с²).
7. Измерение уровня шума:
   • С помощью шумомера по стандартным методикам (определенное расстояние от корпуса компрессора, высота микрофона, фоновая коррекция).
8. Проверка систем управления:
   • Функциональное тестирование с имитацией аварийных ситуаций (повышение температуры, давления с помощью калибраторов давления/температуры), проверка срабатывания защитных реле и сигнализации. Проверка логики работы режимов (нагрузка/разгрузка/останов).

4. Испытательное оборудование
Для проведения комплексного контроля необходим набор специализированных приборов и устройств:

1. Расходомеры воздуха: Калиброванные ультразвуковые, термоанемометрические, вихревые или массовые расходомеры. Устройства для отбора проб воздуха (пробоотборные зонды и трубки).
2. Измерители давления: Калиброванные цифровые манометры/мановакуумметры с требуемым диапазоном и точностью; калибраторы давления; датчики давления для постоянного мониторинга или записи.
3. Измерители температуры: Цифровые термометры с комплектом термопар (K, T-типа) или термосопротивлений (Pt100); инфракрасные пирометры; регистраторы данных температуры.
4. Анализаторы качества воздуха:
   • Гигрометры точки росы под давлением (охлаждаемое зеркало, емкостные).
   • Анализаторы масла в сжатом воздухе (инфракрасные фотометры, гравиметрические пробоотборные комплексы).
   • Счетчики твердых частиц.
5. Измерители электрических параметров:
   • Анализаторы сети (ваттметры, анализаторы качества электроэнергии) для измерения напряжения, тока, активной, реактивной, полной мощности, коэффициента мощности.
   • Клещи токоизмерительные.
6. Виброаналитическое оборудование: Портативные виброметры/виброанализаторы с комплектом акселерометров и кабелей.
7. Шумомеры: Акустические измерители уровня звука с ветрозащитой, соответствующие классу точности 1 или 2.
8. Контрольно-поверочная аппаратура: Калибраторы температуры и давления для верификации датчиков компрессора и контрольных приборов.
9. Вспомогательное оборудование: Ресивер известного объема (для метода заполнения), манометрические краны/адаптеры, наборы для проверки герметичности (мыльный раствор), инструмент для монтажа датчиков.
10. Программное обеспечение: Для сбора данных с регистраторов, анализаторов сети, виброанализаторов, расчета показателей (производительности, удельной мощности).

Заключение
Регулярный и грамотно организованный контроль общепромышленных сухих винтовых воздушных компрессоров с использованием современных методов и оборудования позволяет:

• Обеспечить требуемое качество сжатого воздуха для процессов.
• Поддерживать высокую энергоэффективность и снижать эксплуатационные затраты.
• Своевременно выявлять развивающиеся дефекты и предотвращать дорогостоящие простои.
• Планировать техническое обслуживание на основе фактического состояния оборудования.
• Документировать соответствие параметров работы техническим требованиям.

Внедрение системы контроля является экономически обоснованной мерой, повышающей надежность и рентабельность систем сжатого воздуха на промышленных предприятиях любого масштаба. Протоколы испытаний служат важнейшей документальной базой для анализа трендов и принятия управленческих решений.