Сжатие газов с помощью промышленных компрессоров с пневмо- и пневмогидроприводами - это современный и удобный в управлении технологический процесс. Особенно полно преимущества такой технологии раскрываются при ком-примировании горючих газов и при применении во взрывопожароопасных зонах. Это перекачивание широко распространённых горючих газов: водорода, метана, природного газа, синтез газа, окиси углерода, а так же применение дожимающих компрессоров на нефтехимических производствах. Главным преимуществом таких машин с точки зрения обеспечения промышленной безопасности является полное отсутствие, как электродвигателя, так и других электротехнических систем, включая контрольно-измерительные приборы и компоненты. Принцип работы поршневых компрессоров с пневматическим приводом (бустеров) основан на динамическом равновесии системы: поршень пневматического привода - поршень бустера. Силовой привод и управление построены исключительно на применении энергии сжатого воздуха. В последнее время эта технология становится все более востребованной. Поршневые дожимающие компрессоры с пневмоприводом широко применяются при решении задач, связанных с очень высокими давлениями и с относительно небольшими расходами газов.

Имеется два типа воздушных бустеров (усилителей). Односторонние одноступенчатые типа АВ и одноступенчатые двойного действия (двухсторонние) типа ABD применяются чаще всего для повышения давления сетевого воздуха. Сетевой воздух является одновременно источником энергии для пневмопривода и перекачиваемой средой. Максимальное рабочее давление - 59 бар. При нормальном кратковременном режиме работы привод должен быть осмотрен и смазан после 500000 циклов. Усилитель (воздушный бустер) не должен работать с частотой более 40 циклов в минуту.

Типичные области применения воздушных усилителей:

• Пневмоцилиндры и натяжители роликов, производство машин и оборудования на воздушных прессах;
• Пополнение и поддержание давления в пневмосистемах;
• Открытие пружинных тормозов;
• Пополнение шин высокого давления;
• Приводы пневмоклапанов;
• Увеличение максимального крутящего момента пневмоинструмента;
• Приводы воздушных стартеров различных систем;
• Пневматические испытания оборудования на прочность и герметичность;
• Настройка предохранительных клапанов, регуляторов давления.

Одноступенчатые односторонние бустеры серии GB - это самые экономичные из газовых бустеров SC Hydraulic. Они идеально подходят для применений, где не требуются большие объемы, например, для испытания малых сосудов и других компонентов технологических систем (клапаны, фитинги, регуляторы) работающих под давлением. Доступно три передаточных соотношения 15, 30 и 75. Максимальное рабочее давление равно произведению передаточного соотношения на давление управляющего воздуха и может достигать для модели GB-75 значения 760 бар. Рекомендуемый диапазон изменения давления управляющего воздуха от 2 до 8 бар при максимально допустимом значении 10.5 бар. Причем управляющий воздух используется не только как источник энергии, но и как охлаждающая среда для отвода из системы тепла адиабатического сжатия.

Серия газовых бустеров с двойным поршнем GB-D имеет близкие характеристики с бустерами типа GB, однако двойной поршень позволяет достигать на выходе вдвое больших значений макси-мального давления. Для модели GB-D75 это 1400 бар.

Одноступенчатые двухсторонние газовые бустеры типа GBD снабжены двумя газовыми дожимающими цилиндрами, работающими в противофазе и приводимыми в действие одним пневмоцилиндром. Такая конструкция позволяет снизить пульсации давления, вдвое увеличить производительность и использовать для сжатия давление исходного газа. Давление подачи при этом добавляется к максимальному усилию развиваемому управляющим воздухом.

Одноступенчатые бустеры двойного действия с двойным поршнем типа GBD-D сочетают в себе преимущества всех перечисленных ранее одноступенчатых моделей. Они обеспечивают высокое давление при высокой производительности и равномерности работы. Максимальное рабочее давление GBD-D75 1725 бар.

Двухступенчатые двухсторонние (тандемные) дожимающие бустеры типа GBT отличаются тем, что давление сжимаемого газа более эффективно используется в процессе сжатия. Диаметр плунжера первой ступени компрессора больше диаметра плунжера второй ступени. Максимальное рабочее давление определяется произведением давления управляющего воздуха на передаточное соотношение второй ступени и произведением давления исходного газа на отношение передаточных соотношений второй и первой ступеней.

Двухступенчатые двухсторонние (тандемные) бустеры с двойным поршнем типа GBT-D обеспечивают максимальную производительность при максимальных рабочих давлениях. Максимальное рабочее давление дожимающих компрессоров моделей GBT-D15/75 и GBT-D30/75 составляет 1725 бар.

На базе газовых бустеров SC Hydraulic и High Pressure Equipment Company (HiP) и с применением блоков подготовки воздуха и вентилей высокого давления ведущих американских производителей компания «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F) разрабатывает и изготавливает компрессорные дожимающие установки с рабочим давлением до 4100 бар. Стандартные компоненты в бустерной системе - это входные газовый и воздушные фильтры, воздушный запорный клапан, воздушный фильтр-регулятор, пневматический привод, манометры на входе и выходе. Входные присоединения для подачи воздуха, газа и выпуска газа устанавливаются на несущую раму. Размер рамы в зависимости от типа бустера может быть в пределах от 800 до 1200 мм. Производительность компрессора и максимальное давление сжатия легко поддаются регулировке с помощью регулирования расхода и давления управляющего воздуха, причем управление может осуществляться дистанционно. Есть возможность применения для управления бустеров i/p преобразователей. Это становиться особенно удобным при необходимости проведения длительных циклических испытаний по заранее заданной программе с применением компьютерного управления.

Каждый бустерная установка может быть оснащен дополнительно следующими средствами безопасности: предохранительным клапаном и пилотным выключателем, который обеспечивает автоматическое выключение или включение бустера при достижении заранее заданного давления сжимаемого газа. Пилотный выключатель - комбинация регулируемого реле давления и пневмораспределителя позволяет предусмотреть автоматизацию процесса без привлечения внешних контрольно-измерительных электрических систем.

Когда требуется испытательное давление более 1725 бар, применяются бустер-ные системы с пневмогидравлическим приводом. В таких системах рекомендуется последовательная установка бустера GBD-D75, GBT-D15/75 или GBT-D30/75 SC Hydraulic с газовым бустером GB-60 HiP на максимальное рабочее давление 60000 psi (4100 бар) с гидроприводом и передаточным соотношением 30. Гидравлический привод в свою очередь приводится в движение пневмогидравлическим насосом высокого давления SC Hydraulic.

Предлагаются стандартное, водородное и кислородное исполнения. Стандартное исполнение применяется на воздухе, азоте, аргоне и других газах. Для водорода нельзя применять стандартное исполнение вследствие его повышенной опасности и текучести. Компания SC Hydraulic предлагает специальные водородные исполнения минимизирующие риск утечки через уплотнения. Следует так же учитывать водородное охрупчивание материалов и при интенсивной работе менять проточную часть компрессора каждые 7-8 лет. При работе с такими текучими газами как гелий для минимизации потерь так же рекомендуется применение водородного исполнения бустеров. Для работы с кислородом все компоненты бустера и бустерной системы тщательно обезжириваются. Не допускается работа с кислородом при давлениях выше 400 бар, так как при таком давлении кислорода нержавеющая сталь становится горючим материалом. Для работы с особо чистыми газами или для медицинских применений рекомендуется использовать кислородные исполнения бустеров. При работе с синтез-газом необходимо в обязательном порядке предусмотреть установку перед бустером механических фильтров тонкой очистки, чтобы защитить бустер от абразивов - продуктов реакции и катализаторов.

Чаще всего газовые бустерные системы применяются для повышения давления баллонных газов. Например, водород закачивается из 40 литрового баллона в 3 или 5 литровый с рабочим давлением 300 или 400 бар, а затем применяется в исследовательских стендах высокого давления для изучения высокотемпературных каталитических процессов органического синтеза. Воздух закачивается в баллоны для спасателей или аквалангистов. Компримированные воздух и азот широко применяются для пневматических испытаний систем, сосудов и трубопроводов на прочность или для заполнения пневматических аккумуляторов высокого давления. Сжатый гелий и аргон применяются для инновационных криодеструкционных медицинских применений.

В данной статье рассмотренные только некоторые аспекты работы с компрессорами высокого давления. Каждый компрессорная установка высокого или сверхвысокого давления и каждая технологическая задача, связанная с высоким давлением газов, имеют свои особенности. При работе с высоким давлением всегда целесообразно использовать накопленный инженерный опыт.