Средства генерации сжатого воздуха на сортировочных горках
В.А. КОБЗЕВ, главный специалист ПКТБ ЦШ доктор техн. наук
На сети дорог находятся в эксплуатации 80 горочных, а также 30 объединенных узловых компрессорных станций, обеспечивающих генерацию сжатого воздуха для пневматических вагонных замедлителей, пневмообдувки стрелочных переводов и для других потребителей. Парк установленных компрессоров состоит в основном из разнообразных машин поршневого (85 %) и винтового (15 %) типов. Почти половина всех эксплуатируемых компрессоров (48 %) работают более 16 лет. Назначенный ресурс их механической части использован на 130-170 %.
Так как компрессоры не считают основным технологическим оборудованием, при оснащении сортировочных горок современной техникой инвестиции в реконструкцию компрессорных станции вкладывают далеко не в первую очередь. Причиной этого являются длительный срок службы и высокая ремонтопригодность компрессорных систем. Поршневые компрессоры хотя и требуют частого обслуживания, но просты в ремонте и могут работать десятилетиями.
Возможно из-за этого консервативен подход к решению проблемы генерации сжатого воздуха. Тем не менее правильный выбор основного и вспомогательного оборудования компрессорных станций и качество сжатого воздуха решающим образом определяют безопасность, надежность и эффективность функционирования тормозной горочной техники и, в конечном итоге, безопасность формирования составов на сортировочных станциях.
На сети дорог эксплуатируются в основном компрессоры объемного типа. Объемный компрессор -это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объем периодически и попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора. В соответствии с формой рабочих органов и способом изменения объема рабочих камер такие компрессоры подразделяются на поршневые и роторные.
Наиболее распространены и многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам поршневые компрессоры, в которых воздух сжимается перемещением поршня, совершающего возвратно-поступательное движение. Достоинство этих машин - достаточно высокая экономичность (малый удельный расход электроэнергии), недостатки - большая материалоемкость, необходимость сооружения фундамента, высокий уровень шума и вибрации, применение водяного охлаждения.
Поршневые компрессорные машины были разработаны много лет назад и морально устарели. Новые модели таких компрессоров - это, как правило, всего лишь модификации старых. Поршневые компрессоры в сравнении с винтовыми неконкурентоспособны, однако на многих сортировочных станциях по разным причинам пока не спешат отказываться от них.
Винтовые компрессоры - это машины, рабочими органами которых являются роторы с нарезанными на них винтовыми зубьями. Наибольшее распространение получили двухроторные машины. Роторы вращаются в корпусе цилиндрической формы.
При выборе компрессорного оборудования на станциях руководствуются таким параметром, как энергопотребление. Энергопотребление аналогичных по своим характеристикам винтового и поршневого компрессоров различается незначительно. Это объясняется тем, что поставщики электрооборудования ежегодно предлагают все более совершенные и новые комплектующие, способствующие энергосбережению. Используя винтовой компрессор, например с воздушным охлаждением, можно получить компактную компрессорную станцию контейнерного типа требуемой производительности. Для генерации сжатого воздуха при помощи поршневых компрессоров необходима сложная и громоздкая система водяного охлаждения.
Значительным недостатком поршневого компрессора является то, что для его установки требуется специальный фундамент. Это также связано с существенными дополнительными затратами. При установке винтового компрессора сооружать фундамент не надо, необходима только ровная площадка.
Винтовые компрессоры по сравнению с поршневыми имеют меньшую массу и габариты, а также быстроходность, малую металлоемкость. У них ниже шумность в работе и практически отсутствует вибрация. При этом просты и удобны в обслуживании и эксплуатации. В винтовых компрессорах можно автоматизировать весь технологический процесс генерации сжатого воздуха.
Стоимость этих компрессоров несколько выше, чем поршневых машин, однако при интенсивной эксплуатации с учетом всех эксплуатационных расходов разница в цене быстро окупается.
При простоях оборудования из-за ремонтов компрессора имеются значительные финансовые потери, иногда превышающие его стоимость. Поэтому необходимо, чтобы надежность компрессоров была высокой. Это характерно для винтовых компрессоров, так как они имеют гораздо меньшее количество деталей, чем поршневые, а также небольшое количество подвижных частей. У них нет клапанов и поршневых колец, которые являются наиболее быстроизнашиваемыми деталями.
Современные стационарные винтовые компрессорные установки поставляют в моноблочном бесфундаментном исполнении, укомплектованными и испытанными, т. е. полностью готовыми к эксплуатации.
Конструкция стационарных современных винтовых компрессоров 21ВВ20 и ДЭН-160ШМ показана на рис. 1.
Как известно, стандартные технические решения станционных компрессорных прошлого века - это централизованное воздухоснабже-ние с использованием стационарных компрессорных и разветвленных пневмосетей. Недостатки при снабжении воздухом станционных потребителей очевидны. Главные из них - сооружение громоздких зданий компрессорных станций с системой электроснабжения, водяного охлаждения поршневых компрессоров, разветвленная пневмосеть и неизбежные при этом потери энергоемкости, использование воздушных ресиверов большой емкости, а также необходимость их регистрации в органах Госгортехнадзора. Кроме этого, имеются шум и вибрации компрессорного оборудования, в трубопроводах конденсируется влага, а в зимнее время образуются ледяные пробки.
Сейчас устанавливают устройства генерации сжатого воздуха в непосредственной близости к потребителю, применяют неподнадзорные воздушные ресиверы, регулируют производительность воздушных компрессоров и др.
Децентрализация компрессорной системы осуществляется благодаря использованию многофункциональных модульных компрессорных установок контейнерного типа, в которых размещаются система подготовки сжатого воздуха и современные винтовые компрессоры последнего поколения. Последние разработаны для круглосуточной работы при температуре окружающего воздуха от -40 до +40°С. Дополнительно каждый блок-контейнер комплектуют осветительными при-
борами, системой отопления с элек-троотопителями, а также пожарно-охранной сигнализацией. Такой блок-контейнер представляет собой автономную компрессорную станцию, для которой необходимы всего лишь горизонтальная площадка и подключение к электросети 380 В достаточной мощности.
Блок-контейнеры можно устанавливать непосредственно рядом с потребителями и, как следствие, отказаться от транспортировки сжатого воздуха на большие расстояния. В результате существенно снизятся утечки сжатого воздуха из пневмосети.
Общий вид и компоновка оборудования в блок-контейнере показаны на рис. 2 и 3.
В качестве примера в таблице приведены основные эксплуатационно-технические показатели блок-контейнеров производства Челябинского компрессорного завода. Расчеты показывают, что при внедрении таких блок-контейнеров инвестиции в оборудование компрессорного хозяйства в зависимости от местных условий снижаются в 2,0-2,5 раза, а эксплуатационные расходы на генерацию сжатого воздуха - в 1,6-1,8 раза по сравнению с традиционными установками стационарного типа. Это свидетельствует об очевидных достоинствах использования новых технических решений и средств генерации сжатого воздуха на сортировочных горках.
