5.2. Принцип действия компрессоров винтовой группы

Действие винтовых компрессоров заключается в следующем. Посредством системы привода, двигатель приводит в движение винтовую пару, в которую затем поступает уже очищенный воздух. Далее происходит смешивание воздуха с маслом, которое необходимо для создания между роторами масляного клина. При вращении роторов происходит уплотнение зазора между нами и корпусом, что приводит к сжиманию воздуха и повышению давления. Кроме того, в данном процессе масло также выполняет функцию смазывания рабочих механизмов компрессорной установки.

 

После сжатия, смесь из масла и воздуха поступает в специальную емкость, где воздух отделяется от масла, затем охлаждается и подается на выход компрессорного оборудования. После охлаждения масло проходит дополнительную фильтрацию, а затем вновь подается в блок с винтами.

Подобное устройство и принцип работы винтовых компрессоров обеспечивает наличие в оборудовании высоких рабочих и технических показателей, позволяющих значительно повысить эффективность работы и производительность установки. Благодаря этому винтовые компрессоры сегодня являются одними из наиболее часто используемых установок, которые могут применяться как в промышленном масштабе, так и на небольших производствах.

Установки винтового типа могут быть различны в зависимости от типа привода, использованию масла, количеству ступеней и другим параметрам, исходя из которых необходимо выбирать наиболее оптимальный тип установки.

5.3. Локомотивные винтовые компрессорные агрегаты оао «Транспневматика»

ОАО «Транспневматика» выпускает различные модификаций локомотивных винтовых компрессорных агрегатов производительностью от 1,7 м3/мин (АКВ 1,7/1,0), 3,2 м3/мин (АКРВ 3,2/ 10-1000У2М1, АКРВ 3,2/10-1000У2М2) до 4,5 м3/мин (АКВ 4,5/1,0). На все изделия была подготовлена и согласована документация, организовано производство, проведена сертификация, осуществлены испытания и передача образцов приемочным комиссиям. Сегодня агрегаты установлены и проходят эксплуатацию на грузовых, маневровых, промышленных, пассажирских локомотивах, машинах путевой техники.

Винтовой компрессорный агрегат АКРВ 3,2/10-1000У2М1: 1 — рама; 2 — электродвигатель привода компрессора; 3 — электродвигатель с вентилятором охлаждения холодильника; 4 — воздушный фильтр системы всасывания; 5 — масловоздушный сепаратор; 6 — система управления и контроля; 7 — винтовой компрессор

Наибольший интерес на данный период вызывает модификация винтового агрегата АКРВ 3,2/10-1000У2М1, с которой на ОАО «Транспневматика» начался новый этап в компрессоростро-ении. Первые агрегаты этой модификации для локомотивов были разработаны по техническим требованиям ОАО «Коломенский тепловозостроительный завод». Специалисты ОАО «Транспневматика», решая поставленную задачу, создавали не просто компрессор как источник сжатого воздуха, а компрессорный агрегат, в состав которого вошли винтовой компрессор, двигатель его привода, масловоздушный принудительно обдуваемый охладитель, система управления и контроля. Все это было скомпоновано на единой раме (см. рисунок).

Изготовленные компрессорные агрегаты АКРВ 3,2/10-1000У2М1 предназначались для установки на вновь созданные пассажирские электровозы ЭП2К. Новые изделия при активном участии сотрудников ОАО «ВНИКТИ» прошли предварительные испытания. Проверялась работа агрегатов в условиях окружающей среды, в климатических камерах холода и тепла при температурах от -55 до +65 °С, а также на стендах ОАО «ВНИКТИ» и ОАО «ВЭл-НИИ», чтобы определить стойкость конструкции к воздействию внешних механических факторов. Результаты испытаний подтвердили, что конструкция агрегата отвечает требованиям технического задания и ГОСТ 10393 «Компрессоры и агрегаты компрессорные для железнодорожного подвижного состава. ОТУ».

Начав в 2005 г. работы по созданию винтовых агрегатов, уже в конце 2007 г. после приемки комиссией ОАО «РЖД» и сертификации первая партия из десяти агрегатов АКРВ 3,2/10-1000У2М1 была поставлена ОАО ХК «Коломенский завод» и установлена на электровозы ЭП2К для проведения эксплуатационных испытаний. А уже на сегодняшний день в депо Барабинск Западно-Сибирской дороги и депо Санкт-Петербург-Пассажирский-Московский Октябрьской дороги используются более 90 агрегатов.

Электровозы работают с графиковыми пассажирскими поездами на маршрутах Барабинск — Новосибирск, Барабинск — Омск (протяженность участка 300 км), Барабинск — Челябинск (протяженность участка 1200 км), Санкт-Петербург— Москва. Суммарная наработка электровозов составляет более 2,5 млн. км пробега. Среднемесячные пробеги электровозов — около 10000 км. Максимальная наработка многих агрегатов — более 350 тыс. км пробега локомотивов.

Эксплуатационные испытания агрегатов проводились в рамках программы, согласованной с ОАО «РЖД». В период испытаний, составляющий гарантийный срок службы изделия (три года), проводили мониторинг основных характеристик, возможности обслуживания и ремонта в условиях ремонтного депо, заданных параметров надежности, периодичности и объемов регламентных работ. С этой целью в эксплуатационные депо регулярно выезжали специалисты ОАО «Транспневматика» и сотрудники ОАО «ВНИКТИ».

В период эксплуатационных испытаний специалисты предприятия-изготовителя регулярно проводили техническое обслуживание агрегатов, которое включало осмотр внешнего вида, продувку всасывающих воздушных фильтров, замену этих, а также масляных фильтров, контроль уровня и загрязненности масла. При этом не требовался демонтаж агрегатов, а периодичность работ была «привязана» к плановым видам технического обслуживания локомотивов.

Стоимость сменных комплектующих для одного агрегата в гарантийный период (три года) составляет 2,5 тыс. руб. Снятие агрегата с локомотива, замена подшипников запланированы при капитальном ремонте электровоза через 2400 тыс. км его пробега. Особо следует отметить, что за три года эксплуатации винтовых агрегатов масло в винтовые компрессоры не доливали. Проводимые раз в полгода отборы масла для анализа показывают незначительные изменения его свойств. Это и предопределило будущий регламент смены масла — один раз в четыре года.

Таким образом, задачи, которые ставились программой эксплуатационных испытаний, в полном объеме были выполнены. Для подведения итогов была организована работа приемочной комиссии ОАО «РЖД». Специалисты ОАО «ВНИКТИ» обобщили результаты испытаний, которые приемочная комиссия признала положительными, а агрегаты АКРВ 3,2/10-1000У2М1 рекомендовала к серийному производству.

В целом компрессорные агрегаты показывают надежную работу. В первую зиму эксплуатации были случаи замерзания воздушной части холодильников. Причина — выпадение конденсата в трубопроводе между агрегатом и блоком осушки сжатого воздуха (БОСВ), затем его стекание в холодильник и замерзание. Здесь сказалось отсутствие опыта компоновки воздушного трубопровода от винтового компрессора до ресивера, имеющего на порядок ниже температуру нагнетания по сравнению с поршневым компрессором. Не предусмотрели также, что блок БОСВ должен быть расположен рядом с агрегатом.

Совместно со специалистами ОАО ХК «Коломенский завод» проблему удалось решить, изменив расположение участка трубопровода от агрегата до блока осушки, сделав его обогреваемым и применив обводную магистраль. Дополнительно в ходе проведения испытаний винтового компрессора были определены режимы его работы, которые выражаются в следующих цифрах: продолжительность работы — 34,6 с, продолжительность стоянки — 224,4 с, продолжительность включения — 13,4 %, количество пусков в час — 14.

Конструктивное исполнение винтовых агрегатов позволяет исключить ряд проблем, которые присущи поршневым компрессорам: уменьшить массо-габаритные размеры, улучшить виброшумовые характеристики, в разы сократить расход масла на унос и снизить температуру нагнетаемого воздуха. При этом обеспечиваются продолжительный режим непрерывной работы агрегатов, более равномерная, без пульсаций подача сжатого воздуха. Исключаются самодействующие клапаны, уменьшаются утечки воздуха и удельное потребление энергии на кубический метр сжатого воздуха.

Применение на подвижном составе винтовых агрегатов с температурой нагнетаемого воздуха, превышающей на 15 °С окружающую температуру, позволило в их составе использовать блоки подготовки сжатого воздуха. Кроме того, в состав агрегатов включены системы управления и диагностики. Эксплуатационные свойства винтовых агрегатов по отношению к поршневым компрессорам характеризуются меньшими затратами на их обслуживание как в гарантийный период (три года), так и на весь срок службы — 40 лет. При этом увеличиваются межремонтные сроки.

На основе опыта трехлетней эксплуатации появилась необходимость корректировки РЭ на агрегаты в части увеличения межремонтных сроков, исключения ряда работ из регламента обслуживания. Уже сегодня с уверенностью можно сказать, что применение винтовых агрегатов на локомотивах доказало свою состоятельность, возможность эксплуатации и обслуживания. ткрыТое акционерное общество «Транспневматика» вложило большие материальные затраты в создание конструкций винтовых компрессорных агрегатов, подготовку их производства. Учитывая это, а также свою заинтересованность в дальнейшем продвижении нового изделия на локомотивы, его эффективности, устойчивой и надежной работе, принято решение и далее активно сопровождать эксплуатацию агрегатов. Намечено выполнение следующих задач:

- продолжить регулярное обучение персонала депо обслуживанию винтовых агрегатов с учетом особенностей устройства, разработать каталог ЗИП, обучающие плакаты, ремонтную документацию;

- специалистам сервисной службы предприятия и далее выезжать при любых фактах сбоя в работе агрегатов для анализа причин и принятия срочных мер, чтобы ускорить их восстановление и ввод в эксплуатацию;

- поддерживать неснижаемые комплекты ЗИП в депо, в которых эксплуатируются агрегаты, для организации необходимой замены в гарантийный период;

- после завершения гарантийного срока сервисной службой предприятия продолжать наблюдение за работой агрегатов с целью сбора статистических данных для реального формирования требований обслуживания нового изделия в послегарантийный период.

Чтобы осуществлять обслуживание агрегатов в послегарантийный период, ОАО «Транспневматика» заключит соответствующие договора со службой ООО «ТМХ-Сервис». Для этого разработаны обоснованные регламенты, изготовлены и поставлены в депо необходимое стендовое испытательное оборудование, оснастка.

Несмотря на огромную работу, связанную с созданием и вводом в эксплуатацию винтовых компрессоров, которым ОАО «Транспневматика» готово осуществлять гарантийное и послегарантийное обслуживание, до настоящего времени остается нерешенным вопрос о расширении области применения агрегатов, поэтому программа их выпуска на сегодня очень мала.

Агрегат компрессорный винтовой АКВ 4,5/1,0

Агрегат компрессорный предназначен для питания сжатым воздухом тормозных систем и пневматических приборов тепловозов.

Область применения: тепловозы 2ТЭ25, ТЭ25, ТЭМ10.

Допускается применение в других отраслях, если условия эксплуатации не противоречат оговоренным в технических условиях и в руководстве по эксплуатации.

Техническая характеристика:

Производительность, м 3 /мин	4.5
Давление нагнетания, избыточное, МПа	1.0
Мощность приводного электродвигателя, кВт	37

Изменение производительности достигается комплектацией различными приводными двигателями.

Преимущества по сравнению с поршневыми компрессорами: высокая надежность и долговечность, значительно меньший шум и вибрация, меньший вес и габариты при одинаковой производительности.

Агрегат компрессорный винтовой АКВ 3,2/1,0

Агрегат компрессорный предназначен для питания сжатым воздухом тормозных систем и пневматических приборов тепловозов и электровозов.

Область применения: тепловоз ТЭП70, 2ТЭ70, ТЭП70БС, электровоз ЭП2К

Допускается применение в других отраслях, если условия эксплуатации не противоречат оговоренным в технических условиях и в руководстве по эксплуатации данного агрегата.

Техническая характеристика:

Производительность, м 3 /мин	3,2
Давление нагнетания, избыточное, МПа	1.0
Мощность приводного электродвигателя, кВт	25

Изменение производительности достигается комплектацией различными приводными двигателями.

Преимущества по сравнению с поршневыми компрессорами: высокая надежность и долговечность, значительно меньший шум и вибрация, меньший вес и габариты при одинаковой производительности.