Как выбрать давление компрессора 7–16 бар | Kraftmachine

Как выбрать давление компрессора для производства: сравниваем 7, 8, 10, 13-16 бар Разбираем как лишнее давление увеличивает расход электроэнергии и затраты

Как выбрать давление компрессора: 7, 8, 10, 13 или 16 бар

Давление компрессора — один из основных параметров, от которого зависит работа пневматического оборудования и расход электроэнергии предприятия. Выбирать компрессор с максимальным давлением «с запасом» не всегда правильно: если производству достаточно 7–8 бар, постоянная работа на 10 бар приводит к дополнительным затратам. При этом слишком низкое давление может стать причиной нестабильной работы оборудования. В статье разберём, когда требуется 7, 8, 10, 13 или 16 бар и сколько может стоить каждый лишний бар давления.

Что такое рабочее давление компрессора

Рабочее давление компрессора показывает, до какого давления оборудование сжимает воздух и подаёт его в пневмосистему. В промышленности этот параметр обычно указывается в барах: например, 7, 8, 10, 13 или 16 бар.

При этом давление непосредственно на выходе из компрессора и давление у конечного потребителя могут отличаться. Воздух проходит через ресивер, осушитель, магистральные фильтры, трубопроводы, запорную арматуру и другие элементы, каждый из которых создаёт определённое сопротивление.

Поэтому при подборе оборудования необходимо учитывать не только паспортное давление станка или пневмоинструмента, но и потери давления между компрессором и потребителем.

Например, если оборудованию необходимо стабильное давление 6,5 бар, это не означает, что компрессор обязательно должен постоянно работать на 10 бар. При правильно рассчитанной пневмосистеме может быть достаточно компрессора с рабочим давлением 7–8 бар.

Подробнее о причинах падения давления можно прочитать в статье «Почему падает давление в пневмосистеме: причины и способы устранения».

Как давление компрессора влияет на работу пневмосистемы

Компрессор должен создать давление, достаточное для работы самого требовательного потребителя с учётом потерь в системе. Если давление недостаточно, пневмоинструмент теряет мощность, исполнительные механизмы работают медленнее, а технологическое оборудование может выдавать ошибку или останавливаться.

Однако повышение давления не является правильным способом компенсации любых проблем пневмосистемы. Если давление падает из-за загрязнённого фильтра, малого диаметра трубопровода, утечек или неправильно подобранного осушителя, увеличение уставки компрессора только маскирует проблему и повышает расход электроэнергии.

Чем выше конечное давление сжатия, тем больше энергии требуется компрессору для производства того же объёма сжатого воздуха. В качестве практического ориентира можно принимать увеличение энергопотребления примерно на 5–8% на каждый дополнительный бар, однако точное значение зависит от конструкции компрессора и режима работы.

Кроме того, повышение давления увеличивает расход воздуха через утечки и нерегулируемые потребители. Поэтому фактические дополнительные затраты предприятия могут быть выше, чем только увеличение мощности самого компрессора.

Какие параметры учитывать при выборе давления компрессора

Перед выбором компрессора необходимо определить несколько параметров.

Требуемое давление оборудования.
В первую очередь следует проверить техническую документацию всех потребителей сжатого воздуха. Определяющим является оборудование, которому требуется самое высокое рабочее давление.

Потери давления в трубопроводе.
На них влияют длина магистрали, внутренний диаметр трубы, расход воздуха, количество поворотов, тройников, кранов и других элементов.

Потери на подготовке воздуха.
Фильтры, осушители, сепараторы и другая система подготовки создают дополнительное сопротивление. По мере загрязнения фильтрующих элементов перепад давления может увеличиваться.

Расход сжатого воздуха.
Компрессор должен обеспечивать одновременно требуемое давление и производительность. Высокое давление не компенсирует недостаточную производительность компрессора.

Режим потребления.
Необходимо учитывать пики нагрузки, количество одновременно работающего оборудования и изменение расхода воздуха в течение смены.

Подробнее о работе системы можно узнать в статье «Как работает пневмосистема и от чего зависит давление воздуха».

Сколько стоит каждый лишний бар давления

Рассмотрим условный промышленный компрессор мощностью 75 кВт, который работает 8 000 часов в год. Стоимость электроэнергии для примера примем равной 8 руб./кВт·ч.

Годовые затраты на электроэнергию без учёта режимов разгрузки составят:

75 кВт × 8 000 ч × 8 руб. = 4 800 000 руб. в год.

Если избыточное давление увеличивает энергопотребление ориентировочно на 5–8% на каждый дополнительный бар, стоимость одного лишнего бара для такого компрессора составит:

4 800 000 × 5% = 240 000 руб. в год.

или при 8%:

4 800 000 × 8% = 384 000 руб. в год.

Таким образом, один лишний бар давления может обходиться компрессору мощностью 75 кВт примерно в 240 000–384 000 рублей в год только за счёт дополнительного потребления электроэнергии.

Условный расчёт:

*Расчёт является ориентировочным. Фактическое энергопотребление зависит от модели компрессора, рабочего диапазона, производительности, типа регулирования и режима нагрузки.

И это ещё не вся возможная экономия. При увеличении давления возрастает расход воздуха через утечки, открытые сопла и некоторые пневматические потребители. Поэтому устранение лишнего давления одновременно с устранением утечек может дать более заметный результат.

Подробнее о расчёте затрат можно прочитать в статье «Как рассчитать стоимость 1 м³ сжатого воздуха».

Для чего применяются компрессоры на 7, 8, 10, 13 и 16 бар

Выбор давления определяется не отраслью как таковой, а требованиями конкретного технологического оборудования. На одном предприятии могут одновременно использоваться потребители на 6 и 15 бар.

Компрессоры 7 бар

Давление 7 бар подходит для систем, где конечным потребителям обычно требуется около 5,5–6,5 бар и пневмолиния имеет небольшие потери давления.

Такое давление может использоваться для:

• пневматического инструмента;

• приводов и пневмоцилиндров;

• упаковочного оборудования;

• обдува;

• общепромышленных пневматических систем.

Если всем потребителям достаточно 6 бар, нет смысла постоянно поддерживать в общей магистрали 9–10 бар.

Компрессоры 8 бар

8 бар — один из наиболее распространённых вариантов для промышленной пневмосистемы. Он позволяет обеспечить стандартных потребителей сжатого воздуха и оставить разумный запас на потери давления в подготовке воздуха и трубопроводах.

Компрессоры 8 бар широко применяются в:

• машиностроении;

• металлообработке;

• производственных линиях;

• пищевой промышленности;

• деревообработке;

• упаковочном производстве;

• ремонтных предприятиях.

Для большинства стандартных производственных задач именно диапазон 7–8 бар следует рассматривать в первую очередь.

Компрессоры 10 бар

Давление 10 бар требуется, если технологическое оборудование рассчитано на более высокое давление либо потребителям необходимо стабильно получать около 8–9 бар.

При этом выбирать компрессор 10 бар только потому, что на удалённом участке предприятия падает давление, неправильно. Сначала необходимо проверить диаметр трубопровода, состояние фильтров, утечки и пропускную способность системы.

В каталоге Kraftmachine представлены винтовые маслозаполненные компрессоры различных производительностей и рабочих давлений.

Компрессоры 13 бар

Компрессоры на 13 бар применяются для технологического оборудования, которому стандартных 7–10 бар уже недостаточно.

Такое давление может потребоваться:

• отдельным металлообрабатывающим станкам;

• системам интенсивного обдува;

• технологическим установкам;

• специализированному пневматическому оборудованию;

• отдельным процессам лазерной обработки;

• системам, где потребителю необходимо давление порядка 11–12 бар.

Выбирать 13 бар следует только при наличии реального потребителя такого давления. Например, в каталоге Kraftmachine имеются установки с рабочим давлением 13 бар, включая модели со встроенной подготовкой воздуха.

Компрессоры 16 бар

Давление 16 бар относится уже к повышенному рабочему давлению и применяется для специализированных технологических процессов.

Это могут быть:

• отдельные установки лазерной резки;

• испытательное оборудование;

• специализированные производственные линии;

• некоторые процессы металлообработки;

• нефтегазовое оборудование;

• технологические процессы с повышенными требованиями к давлению.

Для таких задач Kraftmachine имеет отдельную категорию компрессоров с давлением 16 бар.

Преимущества и недостатки повышенного давления компрессора

Повышенное давление действительно необходимо в ряде технологических процессов, однако создавать его без необходимости экономически невыгодно.

Плюсы:

• возможность подключать оборудование с повышенными требованиями к давлению;

• наличие необходимого технологического давления непосредственно у потребителя;

• возможность компенсировать допустимые расчётные потери в системе;

• стабильная работа специализированных производственных установок.

Минусы:

• увеличивается энергопотребление компрессора;

• повышается стоимость производства 1 м³ сжатого воздуха;

• увеличивается расход воздуха через утечки;

• возрастает нагрузка на трубопроводы, соединения и арматуру;

• оборудование и система подготовки воздуха должны быть рассчитаны на соответствующее давление;

• использование высокого давления во всей сети ради одного потребителя часто оказывается экономически невыгодным.

Если, например, всему предприятию требуется 7–8 бар и только одному станку необходимо 16 бар, стоит рассмотреть отдельную линию или локальное повышение давления вместо эксплуатации всей компрессорной станции на 16 бар.

Как выбрать давление компрессора для производства

Начинать подбор необходимо не с компрессора, а с потребителей сжатого воздуха. Составьте перечень оборудования и определите для каждого потребителя требуемое давление и расход воздуха.

Далее необходимо определить наиболее требовательный участок и рассчитать потери давления от компрессорной станции до этой точки.

Упрощённо расчёт можно представить следующим образом:

Давление компрессора = давление у потребителя + потери в системе + небольшой рабочий запас.

Например, станку требуется 6,5 бар.

Потери составляют:

• фильтры и осушитель — 0,3 бар;

• трубопровод — 0,2 бар;

• арматура и соединения — 0,1 бар.

Получаем:

6,5 + 0,3 + 0,2 + 0,1 = 7,1 бар.

В такой ситуации компрессор на 8 бар является логичным выбором. Устанавливать компрессор на 10 или 13 бар только ради дополнительного запаса не требуется.

Другой пример: если технологическому оборудованию необходимо стабильно получать 11,5–12 бар, стандартного компрессора на 10 бар уже недостаточно. Тогда следует рассматривать установку на 13 бар.

Если только одному небольшому участку требуется существенно более высокое давление, имеет смысл рассмотреть локальную систему дожима. Kraftmachine также предлагает дожимные поршневые бустеры для задач, где требуется давление выше стандартного диапазона 7–10 бар.

Перед покупкой также рекомендуется провести аудит системы сжатого воздуха. Измерения фактического расхода и давления помогают определить, действительно ли предприятию требуется повышение давления или причина проблемы заключается в утечках и потерях пневмосистемы.

Заключение

Давление компрессора необходимо выбирать по требованиям оборудования, а не по принципу «чем больше запас, тем лучше». Для большинства стандартных пневмосистем достаточно 7–8 бар, 10 бар выбирают для оборудования с повышенными требованиями, а 13 и 16 бар применяют в специализированных технологических процессах.

Каждый лишний бар означает дополнительные расходы на электроэнергию. Поэтому правильно рассчитанная пневмосистема с минимально необходимым давлением позволяет не только обеспечить стабильную работу производства, но и значительно снизить эксплуатационные затраты компрессорной станции.

Подобрать оборудование по требуемой производительности и рабочему давлению можно в каталоге компрессорного оборудования Kraftmachine.