وبلاگ blog" name="description" />, Weblog, Daily, Writing, PersianBlog, persianweblog , Blog , Persian , Iran , Iranian, Farsi, Weblogs, Blogs, وبلاگ, يادداشت روزانه, پرشين بلاگ , وبلاگ فارسی , وبلاگ ایرانی , وب نوشت " name="keywords" /> <-BlogTitle->
 

<-blogTitle->

<-BlogDescription->

<-PostTitle->
ساعت <-PostTime-> روز <-PostDate->  کلمات کلیدی: <-TagName->
<-PostContent->
لینک دائم لینک دائم   لینک دائم نظر شما (<-count->)   لینک دائم نویسنده: <-PostAuthor->  
← صفحه بعد صفحه قبل →
 
<-PageContent->

 
 
 
 
donestani.persianblog.irبه این وبلاگ علمی سر بزنید دریافت کد خداحافظی

کُمپرِسورها یا فشارنده‌ها می‌توانند برای فشرده کردن گاز یا مایعات به کار رود. البته در حالت دوم به آن پمپ می‌گویند. در برخی دستگاه‌ها و ماشین‌آلات کمپرسورها وسایلی هستند که توسط آنها هوا فشرده شده و سپس به سمت قسمت احتراق فرستاده می‌شود.

کمپرسورها یکی دیگر از انواع تجهیزات متحرک دوار مورد استفاده در صنایع فرآیندی هستند.ازکمپرسورها برای فشرده کردن گازها استفاده می‌شود. در حقیقت کمپرسورها وسایلی هستند که با صرف انرﮊی مکانیکی فراوانی، گاز را با سرعت به درون خود مکیده و سپس آنرا فشرده می سازند. در اثر این عملیات، دمای گازی که فشرده می‌شود (فشار آن افزایش می‌یابد) نیز افزایش می‌یابد. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسورها را از یک سیسنم خنک کننده عبور می‌دهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی باز گردد. انواع گوناگونی از کمپرسور وجود دارد که برای مصارف صنعتی و خانگی طراحی شده اند.بد نیست بدانید که حتی پمپ آکواریوم که برای وارد کردن هوا به آکواریوم ماهی‌ها استفاده می‌شود نیز یک نوع فشرده‌ساز (کمپرسور) است.

کمپرسورها به طور عمومی دارای دو نوع ديناميكي (Dynamic) و جابجايي مثبت (Positive Displacement) هستند:

کمپرسورهای ديناميكي خود به دو نوع جريان محوری و جريان شعاعی تقسیم می‏شوند:

  • کمپرسور جريان محوری گاز را از میان پره‌هایخود عبور داده و در راستاني محور شفت كمپرسور به سمت عقب می‌راند. اين نوع كمپرسور داراي دبي زياد و قدرت تراكم كم است.
  • کمپرسور جريان شعاعی (گریز از مرکز)داراي پره هاي خميده تري بوده و گاز ورودي را در جهت شعاع پره ها (با زاويه نسبت به محور شفت) خارج مي كند. اين نوع كمپرسور داراي قدرت تراكم بيشتري نسبت به نوع جريان محوري مي باشد.

از کمپرسورهای ديناميك در فشارهای با نرخ پایین و دبي هاي بالاتر استفاده می‏شود.

کمپرسورهای جابجايي مثبت خود داراي دو نوع دوار (Rotary) و رفت و برگشتي (Reciprocating) هستند و قدرت تراكم آنها نسبت به نوع ديناميك بيشتر است. البته دبي اين كمپرسورها به مراتب كمتر از نوع ديناميك مي باشد.

نیروی محرکه کمپرسورها بسته به قدرت آنها می‏تواند الکتروموتور(برقی) یا توربین(Turbo Compressor) باشد.

کمپرسورهای سانترفیوژ

در اين كمپرسورها افزايش فشار گاز بر اثرافزايش سرعت آن صورت مي گيرد. به اين صورت كه سرعت گاز بر اثر حركت پروانه (Impeller )  زياد شده پس از آن سرعت گاز با برخورد با پخش كننده ها كاهش پيدا مي كند و در عوض فشارش بالا مي رود.
 


شكل 2 - نحوه حركت گاز توسط پروانه كمپرسور

كمپرسورهاي سانتريفوژ دقيقاً مانند پمپهاي سانتريفوژ تشكيل شده اند از يك پروانه كه داخل پوسته اي مي چرخد. اساس كار اين كمپرسورها بر پايه نيروي گريز از مركز طراحي شده است. دركمپرسورهاي سانتريفوژ فاصله بين پوسته و پروانه خيلي كم است. بنابراين جنس محور كمپرسور بايد از فلز يا آلياژي باشد كه در دورهاي بالا حداقل انحنا را داشته باشد تا پروانه با پوسته تماس پيدا نكند. همچنين گاز ورودي به كمپرسور بايد كاملاً خشك باشد و هيچ مايعي به همراه نداشته باشد . براي همين، قبل از هر كمپرسور يك مخزن آبگير ( Knock Drum out) قرار مي دهند تا اگر احياناً قطرات مايعي در گاز موجود است توسط اين مخازن گرفته شود. چون قطرات مايع به پره هاي كمپرسور ضربه وارد كرده و آسيب مي رساند.
اگر فشار خيلي بالا مد نظر باشد، بايد از كمپرسورهاي سانتريفوژ چند مرحله اي استفاده كرد به خاطر اينكه با افزايش فشار گاز دماي آن نيز زياد مي شود و اين افزايش دما اگر از حد معيني بيشتر شود باعث آسيب رساندن به قطعات كمپرسور و اختلال در سيستم مي شود. همچنين ممكن است با افزايش فشار، قسمتي از گاز تبديل به مايع شود و اين قطرات مايع ايجاد شده در گاز باعث از بين بردن پره هاي كمپرسور مي شود. به دلايل ذكر شده از كمپرسورهاي چند مرحله اي استفاده مي شود. به اين ترتيب كه پس از هر مرحله فشردگي، گاز را خنك كرده و مايع احتمالي در آن را توسط intercooler به وسيله مخازني در بين راه گرفته سپس گاز خشك (بدون مايع) و خشك شده را به مرحله دوم مي فرستند و به اين ترتيب مي توان پس از چند مرحله فشردن به فشار نسبتاً بالايي دست يافت.
 


شكل 3 - نماي داخلي كمپرسور سانتريفوژ 4 مرحله اي

مزاياي كمپرسورهاي سانتريفوژ

كمپرسورهاي سانتريفوژ نياز به تعميركمتري دارند و مي توانند مدت زيادي را بدون وقفه در سيستم كار كنند. علاوه برآن، اين كمپرسورها اندازه كوچكتري نسبت به كمپرسورهاي رفت و برگشتي د ارند . زيرسازي كمپرسورهاي سانتريفوژ كوچكتر از انواع ديگراست و نياز به آب يا روغن خنك كننده ندارد چون به طور كلي محفظه اين نوع كمپرسورها با هوا خنك مي شود. جريان خروجي از اين نوع كمپرسورها يكنواخت است و ضربه اي به بخش تخليه كمپرسور وارد نمي كند. مزيت ديگري كه اين نوع كمپرسورها دارند اين است كه استهلاك كمتري نسبت به انواع ديگر دارند و اين به خاطر كم بودن قطعات متحرك اين كمپرسور است .

معايب كمپرسورهاي سانتريفوژ


كاركرد اين كمپرسورها وابستگي شديد به وزن مخصوص، جرم مولكولي و نسبت Cp/Cv گاز ورودي دارد. كاهش وزن مخصوص و وزن مولكولي گاز باعث افزايش توان مصرفي كمپرسور خواهد شد ، همچنين متراكم كردن گازهاي با وزن مولكولي كم باعث افزايش تعداد مراحل در اين كمپرسورها مي شود . با وجود مزايايي كه كمپرسورهاي سانتريفوژي نسبت به كمپرسورهاي رفت و برگشتي دارند، داراي راندمان كمتري نسبت به آنها هستند. موتورهاي محرك كمپرسورها به دو صورت الكتريكي و توربيني است اما باتوجه به سرعت زياد كمپرسورهاي سانتريفوژي اگر براي اين نوع كمپرسورها از موتورهاي الكتريكي استفاده شود، براي تغيير سرعت دوران براي گازهاي متفاوت نياز به جعبه دنده مي باشد كه اين امر احتمال لرزش و ارتعاش را بالا مي برد و باعث افزايش هزينه هاي تعميرات و استهلاك خواهد شد. در نتيجه كنترل جريان در اين كمپرسورها با سهولت كمتري انجام مي شود.

کمپرسور پیستونی
Reciprocating Compressor

مروزه در صنعت تبرید بیشتر از کمپرسورهای پیستونی استفاده می شود . در این نوع کمپرسور ها نیز از حرکت رفت و آمدی پیستون سیال را متراکم می نمائیم .
این نوع کمپرسور اغلب در سیستم تبرید مورد استفاده قرار می گیرد و ممکن است قدرت آنها از چند دهم اسب تا چند صدم اسب خواهد بود و می توان از یک سیلندر ویا چند سیلندر تشکیل شده باشد . سرعت دورانی محور کمپرسور ممکن است از ۲ تا ۶ ( r . s -۱ ) تغییر نماید . در کمپرسور ها ممکن است موتور و کمپرسور از هم جدا بوده که کمپرسور های باز نامیده می شوند . ( Hermiticaly Compressor ) خواهیم داشت که بیشتر در یخچالهای منزل که موتور کوچکی دارند از این نوع کمپرسورها استفاده می شود .
کمپرسورهای باز با قدرت های بالا غالباً افقی بوده و ممکن است دو عمله نیز باشند . در حالی که کمپرسورهای بسته معمولاً عمودی و یک مرحله می باشند .

 

تقسیم بندی کمپرسورهای پیستونی :
الف) از نظر قدرت برودتی به شرح زیر تقسیم بندی می شوند :
۱) ریز ـ تا۵/ ۳ kw/h ) ۳۰۰ کیلو کالری در ساعت)
۲) کوچک ـ از۵ / ۳ تا ۲۳ kw/h ) ۳ تا ۲۰ هزار کیلو کالری در ساعت )
۳) متوسط ـ از ۲۳ تا ۱۰۵ kw/h ) ۲۰ تا ۹۰ هزار کیلو کالری در ساعت )
۴) بزرگ ـ بیش از ۱۰۵ kw/h ( بیش از ۹۰ هزار کیلو کالری در ساعت)
ب) از نظر مراحل تراکم به کمپرسورهای یک مرحله ای وکمپرسورهای دو یا سه مرحله ای .
ج) از نظر تعداد حفره کارگر به حرکت ساده به طوری که مبرد فقط در یک طرف پیستون متراکم می شود و حرکت دوبل که مبرد به نوبت در هر دو طرف پیستون متراکم می شود .
د) از نظر سیلندر به تک سیلندر و چند سیلندر .
و) از نظر قرار گرفتن محور سیلندرها به افقی و قائم و زاویه ( V شکل و مایل)
ر) از نظر ساختمان سیلندر و کارتر به ترکیبی و انفرادی .
م) از نظر مکانیزم میل لنگ و شاتون به بدون واسطه ( معمولی ) و با واسطه .
hvacr.persianblog.ir 

● اجزاء کمپرسور پیستونی تناوبی :
▪ کارتر
در کمپرسورهای قائم و V شکل کارتر یک قسمت اسسی برای اتصال قسمتهای مختلف است و ضمناً نیروی ایجاد شده را تحمل می کند لذا باید سخت و مقاوم باشد .
کارتر های بسته تحت فشار مکش بوده و مکانیزم میل لنگ و شاتون و روغن کاری در آن قرار می گیرد و برای کنترل سطح روغن شیشه روغن نما و برای دسترسی به مکانیزم میل لنگ و شاتون و پمپ روغن درپوشهای حفره ای و جنبی وجود دارد . در کمپرسورهای کوچک معمولاً یک درپوش حفره ای وجود دارد , به فلانژ بالائی کارتر سیلندر متصل می گــردد . در کمپرسور های متوسط بزرگ کارتر و سیلندر با هم ریخته می شوند .
این امر باعث کم شدن تعداد برجستگی ها و هرمتیک بودن کمپرسور و درست قرار گرفتن محور سیلندر ها نسبت به محور درز ( سوراخ ) زیر یاطاقان میل لنگ می شود .
کارتر کمپرسور معمولاً از چدن ریخته شده بوده و در کمپرسور های کوچک از آلیاژ آلومینیوم می باشد.
▪ سیلندرها :
در کمپرسورهای عمود ( قائم ) و V شکل بدون واسطه بصورت مجموعه دو سیلندر یا بصورت مجموع سیلندرها می سازند . در سیستم کارتر و داخلی پرس می شود که باعث کم شدن خورندگی و ساده شدن تعمیرات می گردد و در صورت سائیده شدن قابل تعویض هستند . مجموعه سیلندرها دارای کانال مکش و رانش مشترک می باشند . تحولات در داخل سیلندر عبارت است از مکش و ترا رانش مرد اس و بدنه سیلندر نیروهای فشار گاز و فشردگی رینگها و نیروی نرمال مکانیزم میل لنگ و شاتون را تحمل می کند .
▪ پیستون:
در کمپرسورهای عمودی وV و VV شکل بدون واسطه پیستون های تخت عبــوری بکــار می رود . ولی در کمپرسورهای غیر مستقیم الجریان ساده تر و غیر عبوری می باشد . در پیستون های عبوری که فرم کشیده تری دارند و سوپاپ مکش روی آن قرار دارد کانالی وجود دارد که از طریق این کانال بخار مبرد از لوله مکش به سوپاپ مکش هدایت شده . در کمپرسورهای اتصال مستقیم با اتصال پیستون به شاتون به وسیله اشپیل های شناور پیستونی (۳ گژنپین ) انجام می گیرد .
پیستون بدون رینگ معمولاً از چدن یا فولاد با کربنیک پائین ساخته می شود . پیستون کمپرسورهای افقی از چدن یا فولاد با تسمه های بابیتی در قسمت پائین می باشد . مهره و پیستون از جنس فولاد است . در پیستون های تخت لوله ای سوراخ های زیر گژنپین باید در یک راستا و عمود بر محور پیستون باشد . ( برای اینکه در جمع کردن پیستون با شاتون پیستون نسبت به محور سیلندر کج نباشد . در پیستون های دیسکی سوراخ زیر میله باید در یک راستای سطح خارجی پیستون وسطح نگهدارنده لوله عمود بر محور پیستون باشد. شیارهای رینگ ها باید موازی هم بوده و سطوح خارجی آنها عمود بر پیستون باشد . مفصل اتصال پیستون و شاتون ( دسته پیستون ) کاملاً شناور و آزاد است و می تواند در داخل بوش شاتون و بوشهای بدنه پیستون آزادانه بچرخد .

 

 
▪ رینگ های پیستون :
برای جلوگیری از نفوذ گاز متراکم شده به کارتر از رینگ های فشار( کمپرسی) و همچنین جلوگیری از خروج روغن از آن از رینگ های روغن استفاده می شود که در شیارهای مخصوص روی پیستون سوار می شوند . رینگ ها باید حتی الامکان کیپ شیار و در عین حال مانع حرکت آزاد پیستون در سیلندر نشوند . تعداد رینگهای آب بندی بستگی به دور کمپرسور دارد .
▪ واسطه ( کریسکف):
واسطه برای اتصال رابط و شاتون بکار می رود و یک حرکت متناوب مستقـــیم الخط را طی می کند .
▪ شاتون :
شاتون برای اتصال میل لنگ به پیستون یا به واسطه بکار می رود و جنس آن فولاد و بعضی اوقات چدن تشکیل شده از میله با دو سر که یکی از آنها اتصال ثابت دارد و دیگری مجزا یا جدا شونده است . 

 


▪ میل لنگ :
این قسمت کمپرسور یکی از مهم ترین اجزاء می باشد و باید خیلی سخت و محکم و در سطح اتصال آن نباید در شرایط مختلف خورندگی ایجاد شود . میل لنگ یک محور چرخنده است که در حرکت دورانی الکتروموتور را توسط شاتون به حرکت متناوبی پیستون در داخل سیلندر تبدیل می کند .

 


▪ چرخ طیّار :
چرخ طیار را روی میل لنگ بر خار نشانده و با مهره محکم می کنند . در زمانی که برای انتقال انرژی از الکتروموتور به میل لنگ از تسمه استفاده می شود .

 

کاسه نمد :
برای محکم نمودن میل لنگ و آب بندی خروجی آن از بدنه کارتر در کمپرسورهای اتصال مستقیم از کاسه نمد استفاده می شود . درست کارکردن کاسه نمد باعث آب بندی بودن کمپرسور و در نتیجه کار صحیح کمپرسور می شود .
کاسه نمها را می توان به دو گروه تقسیم کرد:
۱) کاسه نمد کمپرسورهای اتصال مستقیم با حلقه های اصطکاک , آب بندی بین حلقه ها در اثر ارتجاع فنر یا سیلیفون یا دیافراگم و همچنین به کمک وان روغنی که ایجاد سیفون هیدرولیکی می نماید می باشد . به گروه اول می توان کاسه نمد سیلیفونی و فنری را نسبت داد .
۲) کاسه نمد کمپرسورهای اتصال غیرمستقیم دارای خانه های زیاد با حلقه های برجسته فلزی یا مسطح با قشر فلوئور است . کاسه نمد سیلیفونی با گشتاور ( کوپل) اصطحکاک برتری .
فولاد تا سالهای اخیر در کمپرسورهای کوچک فریونی با میل لنگ به قطر تا ۴۰ میلی متر مورد استفاده قرار می گرفت. کاسه نمد فنری ـ کار کمتر در تهیه ، معتبر در کار ، مونتاژ ساده و کار ساده تر مزایای کاسه نمدهای فنری با سیفون روغنی است .
بهترین نوع کاسه نمد فنری با کوپل یا چفت های حلقه ای می باشد که یکی از گرافیت مخصوص و دیگری از فولاد سخت می شوند .
▪ سوپاپ های مکش و رانش کمپرسور :
در کمپرسورهای مبرد این نوع سوپاپ ها خودکار است و بر اثر اختلاف فشار در دو طرفه صفحه سوپاپ بازشده و در اثر ارتجاع فنر صفحه بسته می شود . مورد استفاده بیشتر را نوع نواری ( صفحه های باریک ) ارتجاعی بدون فنر دو طرفه دارد که یک آب بندی قابل اطمینان را بوجود آورده و مقطع عبور زیادی را ایجاد می نمایند . صفحات این نوع سوپاپ ها از صفحات باریک فولادی که خاصیت ارتجاعی دارند و به ضخامت۲/ ۰ تا ۱ میــلی متر هستــند تهیــه می شوند و فرم صفحات مختلف است . اجزاء اساسی هر سوپاپ عبارتند از صفحه سوپاپ , پایه ( نشیمنگاه) که صفحه روی آن می نشیند و مقطع عبور و بست را تشکیل می دهند و محدود کننده صفحات روی پایه . در بعضی از سوپاپ ها صفحه سوپاپ به وسیله فنر به پایه فشرده می شود . و در کمپرسورهای فریونی غیر مستقیم الجریان سوپاپ های مکش و رانش در قسمت فوقانی سیلندر ( تخته سوپاپ ) واقع هستند
▪ سوپاپ محافظ :
برا ی حفاظت کمپرسور از سانحه در مواقع ازدیاد سریع فشار رانش از سوپاپ محافظ استفاده می شود . ازدیاد سریع فشار رانش ممکن است بخاطر نبودن آب در کندانسور یا بسته بودن شیر رانش در زمان روشن کردن کمپرسور بوجود بیاید .
در زمان کار کمپرسور سوپاپ محافظ باید بسته باشد و وقتی فشار از حد مجاز در سیلندر تجاوز کرد آن باز شده و قسمت رانش را با قسمت مکش کمپرسور مرتبط می کند . فشار باز شدن سوپاپ محافظ بستگی به اختلاف فشار محاسبه ای ( Pk - Po ) دارد که معمولاً برای آمونیاک و فریون ۲۲ حدود۲ / ۱ مگا پاسکال یا ۱۲ کیلو گرم بر سانتی متر مربع و برای فریون ۱۲ حدود۸/ ۰ مگا پاسکال می باشد که باز شـدن ســـوپاپ محافــظ در اختلاف فــشر۶/ ۱ ( آمونیاک و فریون ۲۲ ) و یک مگا پاسکال برای فریون ۱۲ تنظیم می شود .
▪ بای پاس (میان بر) :
دو نوع میان بر وجود دارد :
برای کم کردن قدرت مصرفی در استارت کمپرسورهای متوسط و بزرگ از میان بر استارت استفاده می شود و قسمت رانش را به قسمت مکش متصل می کند و در نتیجه در زمان استارت نیروی وارد بر پیستون حذف می شود یعنی کمپرسور در خلاص کار می کند و قدرت فقط برای حرکت کمپرسور و جبران نیروی انرسی و مقاومت مصرف می گردد .
میان بر گاز ممکن است دستی یا اتوماتیک باشد که در این صورت برای باز شدن از یک شیر برقی (سلونوئید) استفاده می شود و بسته شدن از طریق ضربان رله زمانی وقتی الکتروموتور دور کافی را بدست می آورد صورت می پذیرد .
در میان بر دستی زمان استارت کمپرسور شیرهای رانش و مکش هر دو بسته هستند در حالی که در میان بر اتوماتیک هر دو باز بوده و در لوله برگشت یک سوپاپ برگــشت بکار می رود. در کمپرسورهای کوچک و متوسط تا قدرت ۲۰ کیلو وات معمولاً از میان بر استارت استفاده نمی شود و الکتروموتور آنها با گشتاور استارت بیشتری انتخاب می گردد . در کمپرسور های بزرگ برای تغییر بازده برودتی از میان بر تنظیم استفاده می شود و بطور دستی یا اتوماتیک قسمت سیلندر به قسمت مکش متصل می گردد و بدین ترتیب بازده برودتی حدود ۴۰ الی ۶۰ درصد کاهش می یابد .
● سیستم روغن کاری :
روغن کاری گرم شدن و خورندگی قسمت های متحرک کمپرسور را کم کرده و انرژی مصرفی برای مقاومت را تقلیل می دهد . همچنین باعث آب بندی بیشتر کاسه نمد , رینگ ها و سوپاپ ها می گردد . در کمپرسور های مبرد از روغن های مخصوص طبیعی و مصنوعی استفاده می گردد و برای مبردهای مختلف روغن های متفاوتی بکار می رود .( با عددی که نشان دهنده غلظت روغن است) روغن کاری کمپرسورها به دو طریق فشاری یک پمپ کوچک روغن را تحت فشار به یاطاقانها ثابت متحرک می رساند . پمپ های مورد استفاده چرخ دنده ای یا پروانه ای و یا پیستونی می باشند که یک سوپاپ آزاد کننده فشار در مسیر پمپ سوار می شود تا از تمرکز فشار زیاد بر روی پمپ جلوگیری بعمل آورد . نیروی لازم برای کار پمپ از گردش میل لنگ تأمین می گردد که در پمپ های پیستونی شناور انتهای میل لنگ یک بادامک یا برجستگی خارج از مرکز خواهد داشت و در پمپ چرخ دنده ای سر میل لنگ نیز چرخ دنده ای برای چرخش پمپ دارد و در پمپ های پروانه ای انتهای میل لنگ دارای یک وسیله گرداننده پره ای می باشد .
در قسمت مکش پمپ یک فیلتر قرار می گیرد . توری در ارتفاع ۱۰ تا ۱۵ میلی متر از کف کارتر قرار گرفته و تعداد خانه های ( شبکه های توری) فیلتر بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ عدد در یک سانتی متر مربع می باشد . در قسمت رانش پمپ روغن کمپرسورهای متوسط و بزرگ یک فیلتر صفحه ای شکافدار توری ریز قرار می گیرد که با کمک آنها وقتی محور بطور دستی می گردد متناوباً تمیز می شود . فاصله بین صفحات۰۳/ ۰ تا۱/ ۰ میلی متر است . فشار روغن از طریق سوپاپ مخصوص کنترل می شود و در صورت افزایش فشار باز شده و روغن از قسمت رانش پمپ به کارتر می ریزد . معمولاً فشار روغن بین۶/ ۰ تا ۲ اتمسفر بیش از فشار در کارتر است و هر چقدر فشار روغن زیاد باشد مقدار روغن خروجی از کمپرسور نیز زیادتر می گردد . وقتی از یاطاقانهای لغزنده استفاده می شود معمولاً تمام روغن از پمپ به یاطاقان فرستاده شده و از طریق کانال های مخصوص در میل لنگ به یاطاقان شاتون و همچنین کاســه نمد می رود . وقتی میل لنگ با یاطاقان نوسانی استفاده می شود , روغن به کاسه نمد داده شده و از شیار میل لنگ به قسمت های دیگر روانه می گردد . کمپرسور ها معمولاً دارای کلید اطمینان روغن هستند که به فشار روغن کار می کند و هر زمان که فشار روغن به دلیل خرابی سیستم افت کند موتور را از کار می اندازد و کمپرسور خاموش می شود . در سیستم روغن کاری به طریق پاشش کارتر تا نیمه های یاطاقان اصلی پر از روغن می شود و زمانی که میل لنگ می چرخد ته شاتون ( قسمت خمیده ) وارد روغن شده و با گردش میل لنگ روغن را به قسمت انتهای سیلندر و پیستون می پاشد . گاهی قسمت انتهای شاتون در اتصال به میل لنگ دارای محفظه ای است که در ورود به روغن پر شده و وارد یاطاقان می شود . سیستم روغن کاری پاششی معمولاً در کمپرسور های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد .
در بعضی از کمپرسور ها برای سیستم روغن کاری خنک کننده آبی یا هوائی بصورت کوئل در نظر می گیرند . در کمپرسور های معمولی مخزن روغن همان کارتر کمپرسور است ولی در کمپرسورهای واسطه ای مخزن روغن مخصوصی در نظر گرفته میشود.
در کمپرسور هرمتیک از روغن کاری فشاری استفاده می شود .
● سیستم خنک کنندة کمپرسور :
کمپرسورها به دو علت اساسی خنک می شوند که یکی اصطکاک بین قطعات متحرک و دیگری افزایش درجه حرارت ناشی از تراکم بخار است . خنک کردن کمپرسور به منظور جلوگیری از کاهش کارآیی کمپرسور و همچنین نگهداری کیفیت روغن و روغن کاری است .
روغنی که برای روغن کاری به گردش در می آید وسیله خوبی برای جـــذب و دفع گرمــا می باشد و به همین جهت در بعضی از کمپرسورها خنک کننده مخصوص بــرای روغن بکار می رود و در بعضی از کمپرسورها سطح خارجی را پره دار می سازند تا سطح تبادل حرارتی آنرا با هوا زیاد کنند و در بعضی انواع نیز از یک موتور و پنکه جهت عبور هوا بر روی کمپرسور و خنک کردن آن استفاده می شود .
در سیستم هائی که تقطیر مبرد به وسیله آب خنک کننده برج است , کمپرسور نیز با آب خنک می شود . برای گردش آب لوله با محفظه ای در قسمت مجاور بالای سیلندر در نظر گرفته می شود که به کیسه خنک کننده معروف است . کمپرسور های هرمتیک ( بسته ) که موتور و کمپرسور در یک پوسته قرار دارند بیشتر در معرض داغی قرار دارند و معمولاً با عبور دادن بخار قسمت مکش کمپرسور با اطراف موتور گرمای آنرا می گیرند .

 

گردآورنده : مهندس سعید میرزایی

منبع :   shakhta.ir

راندمان سيستم هاي كمپرسور

كمپرسورها بعد از پمپ ها، دومين تجهيزات مصرف كننده انرژي در صنايع مختلف مي باشند (با مصرف 16 درصد برق موتورهاي صنعتي توسط كمپرسورهاي هوا و 7 درصد آن توسط كمپرسورهاي سيستم هاي تبريد) و نيز دومين جايگاه در پتانسيل كاهش مصرف انرژي را نيز به خود اختصاص مي دهند (به طور متوسط 17.1 درصد)

نکات کلی در مورد کمپرسور - انوا ع آن - کاربردکمپرسور
چرا کاهش مصرف انرژی در کمپرسورها حائز اهمیت است؟
کاهش مصرف انرژی به چه معناست؟
کاهش مصرف انرژی باعث چه میزان صرفه جویی اقتصادی در سال می شود؟
اینها همگی سئوالاتی هستند که برای هر فردی در نگاه اول به موضوع پروژه ممکن است پیش بیاید. امید است که در پایان بتوانیم به پاسخ این سئوالات برسیم.
کمپرسورها:
تقریباً 10 درصد مصرف الکتریسیته صنعتی در کمپرسورهای هوا است. بسیاری از کارخانه ها به یک کمپرسور هوا برای به حرکت در آوردن ابزارهایی از قبیل دریل های با سرعت بالا، چکش های نیوماتیکی و... نیاز دارند.
اجزای سیستم هوای فشرده:
***** ورودی :برای جداکردن ذرات ریز از هوای ورودی به کمپرسور به کار می رود
کمپرسور : هوا را به یک حجم کوچک متراکم می کند و باعث افزایش فشار می شود.
موتور: برای به حرکت درآوردن کمپرسور به کار می رود.
کنترلر کمپرسور: خروجی کمپرسور را هدایت می کند. کنترلرهای پیشرفته شامل حفاظت ماشین و مدیریت اطلاعات نیز هستند.
After cooler : همانطور که می دانیم تراکم باعث گرم و مرطوب شدن هوا می گردد . After cooler باعث کاهش دمای خروجی از کمپرسور می شود. با سرد شدن هوا رطوبت مایع شده و از هوا خارج می شود.
جداکننده: مایع را از هوای فشرده خارج می کند.
دریافت کننده : هوای فشرده را ذخیره می کند و باعث حفظ یک جریان مداوم به سیستم می شود.
***** خط هوا: ذرات جامد و مایع را از جریان هوای فشرده جدا می کند *****ها می توانند در سرتاسر سیستم به کار روند.
خشک کننده : باعث حذف هر گونه رطوبت باقی مانده در هوای فشرده از طریق چگالنده یا خشک کننده می شود. چگالنده هوا را سرد می کند به طوریکه بخارآب به مایع تبدیل شده و از هوا خارج می شود؛ خشک کننده ها پودرها یا ژلهایی هستند که رطوبت را جذب می کنند.
خط لوله توزیع: اجزاء سیستم را به یکدیگر متصل می کند هوا را از لوله اصلی (header) به زیر شاخه ها توزیع می کند.
تنظیم کننده ی فشار : فشار و جریان را در نقاط استفاده کنترل می کند.
انتخاب نوع کمپرسور:
اولین قدم در صرفه جویی انرژي انتخاب درست نوع کمپرسور با توجه به کارکرد مورد نیاز است.
انواع کمپرسورها: انواع مختلفی از کمپرسورها وجود دارند که ازتکنولوژی های متفاوتی برای تولید هوا استفاده می کنند؛ توضیح مختصری در مورد کمپرسورهایی که به طور معمول در صنعت استفاده می شود در زیر داده شده است.
کمپرسورهای رفت و برگشتی: کمپرسورهای رفت و برگشتی از طریق حركت یک پیستون در یک سیلندر کار می کند. فشار می تواند در یک یا هر دو پیستون وجود داشته باشد. برای حجمهای زیادی از هوای فشرده آنها معمولاً برای خرید یا نصب بسیار گران هستند و به نگهداری بیشتری نیاز دارند. اگرچه در ظرفیتهای کم ممکن است کمترین قیمت را داشته باشند، به خاطر اندازه بزرگ و ارتعاشات زیادی که به وجود می آورند به فنداسیونهای بزرگی نیاز دارند؛ بنابراین در جاهایی که انتشار صوت اهمیت دارد ؛ قابل استفاده نیستند. با این وجود آنها دارای بالاترین کارایی انرژی چه در حالت بار کامل و چه در حالت Partload می باشند.
کمپرسورهای پره دار: کمپرسورهای پره دار یک روتور با پره های فلزی که در داخل یک محفظه خروج از مرکز است، دارند. وقتی که روتور می چرخد، این پره ها بسته های هوایی را که متراکم می شوند شکل می دهند، تا از دریچه روجی ارج شوند. این اصل کاری بطور گسترده در موتورهای هوا به کار می رود.
کمپرسورهای مارپیچ با تزریق روغن: کمپرسورهای دوار (screw) ؛ دو پیچ مارپیچ دندانه دار را که در دو جهت مخالف می چرخند، برای تراکم هوا به کار می برند. برای حجم های زیادی از هوای فشرده ، این کمپرسورها اغلب ارزانترین نوع کمپرسور از نظر نصب هستند. برای تضمین ماکزیمم بازده کمپرسورهای screw ، باید اندازه ي مناسب این نوع کمپرسور را به کار برد و در حالت part-load از سیستمهای کنترل داخلی و خارجی مناسب استفاده کرد؛ خروجی متغیر و محرکهای با سرعت متغیر نیز معمولاً برای بیشتر آنها موجود است.
کمپرسورهای مارپیچ بدون تزریق روغن:
مزایایی مشابه کمپرسورهای مارپیچ با تزریق روغن دارند اما هوا را در دو مرحله متراکم می کنند. در مرحله عبور هوا از کمپرسور هیچ گونه روغنی در تماس با هوا نیست. کمپرسورهای مارپیچ تزریق آب هنگامی که هوای بدون روغن نیاز است؛ نیز موجود می باشند.
کمپرسورهای گریز از مرکز: کمپرسورهای گریز از مرکز از پیشران های دوار با سرعت بالا برای شتاب دادن به هوا استفاده می کنند، برای رسیدن به فشار کاری چند مرحله ای ، رانش مورد نیاز است ؛ هزینه نصب این کمپرسورها پایین است اما قیمت بسیار بالایی دارند و این قیمت بالا به خاطر دقت بالای آنها می باشد؛ بازده آنها معمولاً زیر 60 درصد است.
کمپرسورهای Scroll : این نوع کمپرسورها برای تراکم هوای بدون روغن در ظرفیتهای پایین مناسب هستند.
- کمپرسورهای دندانه دار دوار: این نوع کمپرسورها، ویژگی های کمپرسورهای مارپیچ بدون تزریق روغن را دارند. اما در ظرفیتهای هوای کم بهینه هستند.


شکل های زیر کاربرد کمپرسورها را تحت شرایط باری مختلف نشان می دهند


کمپرسورهای رفت و برگشتی معمولاً در کاربردهای کوچک که تقاضای کوتاه مدت و متناوب وجود دارد به کار می رود مانند یک فروشگاه لاستیک.


کمپرسورهای مارپیچ بهترین گزینه برای کاربردهایی است که یک تقاضای ثابت برای هوای فشرده شده وجود دارد مانند یک خط تولید پیوسته



برای وضعیتهایی که یک بار ثابت با نوسانات موردی در تقاضای سیستم وجود دارد بهترین راه استفاده از یک سیستم کمپرسور مارپیچ برای بار پایه base loadبه همراه یک واحد آماده به کار Stand –byاست که تقاضای ناگهانی در سیستم را جبران کند


برخی از ویژگیهای اصلی انواع کمپرسورهای هوا در زیر آمده است:
الف) کمپرسورهای رفت و برگشتی
1- مصرف انرژِی پایین
2- مناسب برای فشارهای بالا
3- تنظیم آسان
4- قابل حمل و فشرده برای بارهای کوچک
5- نیروهای نوسانی
6- دمای پایانی بالا
7- هزینه ی نگهداری بالا
8- پر سروصدا
9- نسبتاً گران برای خروجی های زیاد
ب) کمپرسورهای پره دار
1- ساختار ساده
2- بی سرو صدا
3- کوچک و فشرده
4- محدوده ی ظرفیت محدود
5- ضایعات روغن در هوای خروجی
ج) کمپرسورهای مارپیچ ( تزریق روغن)
1- بی سرو صدا و عملکرد ساده
2- دمای نهایی پایین تر
3- کاربرد آسان در بازیافت گرما
4- کوچک و فشرده
5- بدون ضایعات روغن در هوای خروجی
6- برخورد با هوا
د) کمپرسورهای گریز از مرکز:
1- مصرف انرژی کم برای ظرفیت های بالا
2- بی سروصدا
3- کنترل ظرفیت خروجی
4- حساس به آلودگی هوا
5- نسبتاً گران
6- کارایی انرژی بالا
ه) کمپرسورهای Scroll :
1- بدون ضایعات روغن در هوا
2- کارایی انرژی بالا
و) کمپرسورهای دندانه دار دوار:
1- بدون ضایعات روغن در هوا
2- کارایی انرژی بالا در ظرفیت های کم
اندازه ی سیستم:
در طراحی یک سیستم کمپرسور هوا، اندازه سیستم بسیار مهم است زیرا کمپرسورهای هوای Over sized بسیار ناکارآمد هستند. که اين موضوع به این خاطر است که بیشتر سیستمها، در حالت PartLoad انرژی بیشتری درواحد حجم هوای تولید شده مصرف می کنند. معمولاً بازده کمپرسورهای هوا با افزایش سایز زیاد می شود اما به علت بازده کمتر سیستمهای PartLoad معمولاً به جای اینکه یک کمپرسور بزرگ را در حالت Part – Load به کار ببرند؛ ترجیح می دهند که یک کمپرسور کوچکتر به صورت بار کامل که بازده بیشتری دارد را به کار ببرند.
اندازه ی یک کمپرسور معمولاً با در نظر گرفتن کلیه بارهای منفرد بر روی کمپرسور ، خروجی ثابت سیستم و به کار بردن ضرایبی برای خروجی هوای ناگهانی تعیین می شود. ظرفیت کلی سیستم بر پایه ی دانش دقیق از تجهیزات یا شرایط سيستم در نظر گرفته مي شود. اگر ظرفيت سيستم كم حدس زده شده باشد، كمپرسور کوچک خواهد بود و قادر به تأمین فشار لازم در سیستم نیست؛ برعکس اگر مصرف هوای کلی سیستم بسیار بالا حدس زده شود، هزينه ي سیستم زیاد
می شود، اما بازده سیستم کمتر خواهد بود.
در سیستمهای موجود تقاضای فعلی سیستم به دقت کنترل و سنجیده شده و از آن در تعیین اندازه ی یک کمپرسور جایگزین استفاده می شود. با وجود اینکه کمپرسورهای مدرن قابلیت اطمینان بسیار بالایی دارند اما واحدهای Stand _ by باید به دقت و با بررسی کامل در نظر گرفته شود و از روی حدس نباشد. بهتر آن است که یک کمپرسور آماده به کار در اندازه ی بزرگترین کمپرسور موجود در سیستم وجود داشته باشد. اگر چه می توان با در نظر گرفتن یک کمپرسور آماده بکار کوچکتر هزینه ها را کاهش داد. برای اطمینان از کارایی انرژی در هنگام انتخاب کمپرسور طراح باید ار پیش بینی دلخواه یا بیش از حد در خروجی کمپرسور اجتناب کند. اگرچه هنگام نصب یک کمپرسور جدید افزایش در تقاضای آینده ی سیستم برای خرید یک کمپرسور اضافی باید محاسبه شود. افزایش ظرفیت یک کمپرسور هیچ گونه مشکلی را ایجاد نمی کند به شرط اینکه بقیه ی سیستم بر طبق آن نصب شده باشد

کیفیت هوای خروجی:

کیفیت هوای متراکم تولید شده توسط یک سیستم می تواند از هوای کارخانه ای تا هوای تنفسی با کیفیت بالا تغییر کند. برای کاربردهای مختلف سطوح متفاوتی از کیفیت هوا وجود دارد. جدول زیر بیانگر انواع کیفیت هوای فشرده و کاربردهای آن می باشد:


جدول کیفیت هوا

میزان خشکی و سطح آلایندگی دو فاکتور کلیدی مهم برای تمایز هوای با کیفیت پایین از هوای با کیفیت بالا است.

هر چه کیفیت هوای خروجی بالاتر باشد هزینه های بیشتری برای تولید آن باید پرداخت. هوای با کیفیت بالاتر معمولاً به تجهیزاتی اضافی برای تولید نیاز دارد که نه تنها باعث افزایش هزینه ی اولیه سیستم شده بلکه هزینه های نگهداری و مصرف انرژی سیستم را نیز بالاتر می برد. بنابراین در طراحی یک سیستم کیفیت هوای مورد نیاز مهم است. از نظر بین المللی استانداردهایی وجود دارند که کیفیت هوا در آن کاملاً مشخص است از قبیل استاندارد 8573  ISO که در زیر آمده است:

  

 در هنگام انتخاب یک کمپرسور بررسی هایی برای سطح کیفیت هوای مورد نیاز باید انجام شود. اگر هوای بدون روغن مورد نیاز است، باید از کمپرسورهای بدون تزریق روغن و یا کمپرسورهای تزریق روغن که تجهیزات جداسازی و فیلترهای مختلف دارند استفاده شود. کمپرسورهای بدون تزریق روغن معمولاً هزینه ی نصب و نگهداری بالاتری درند. کمپرسورهای با تزریق روغن اگرچه هزینه اولیه ی کمتری دارند اما هزینه های نگهداری و انرژی ناشی از تجهیزات اضافی از قبیل فیلترها و تجهیزات جداسازی بیشتری دارند. بنابراین باید بررسی دقیق قبل از انتخاب یک کمپرسور با تزریق روغن یا کمپرسور بدون تزریق روغن انجام شود.

در زیر برخی از ویژگیهای این نوع کمپرسور به اختصار آمده است:

کمپرسورهای با تزریق روغن

1- سرمایه ی اولیه ی پایین تر

2- تجهیزات ساده

3- در این نوع کمپرسورها روغن اثر خنک کنندگی مهمی دارد.

4- سرعتها و ودماهای پایین تر

5- نگهداری فیلترها و بررسی تغییرات روغن

6- به علت افت فشار هزینه تصفیه ی هوای بالاتری دارند.

 

کمپرسورهای بدون تزریق روغن:

1- به فیلترهای کمتر و بررسی تغییرات روغن کمتری نیاز دارند.

2- عمر کاری طولانی تر

3- برای تولید محصولات حساس مانند مواد غذایی و دارویی استفاده

 می شود.

4- سرمایه ی اولیه بالاتر

5- ساختار پیچیده تر

6- برای رسیدن به فشارهای بالا نیازمند تراکم چند مرحله ای است.

7- هزینه های سرویس روزمره ی معمولاً بالا

علاوه بر انتخاب نوع مناسب کمپرسور و کیفیت هوا، روشهایی بهینه برای کاهش آلایندگی باید انجام داد. یک کمپرسور هوا، همراه هوا، بخار آب ، آلودگی اتمسفری و آشغال را نیز می مکد. در حین فرآیند تراکم حجم هوا کاهش م یابد و باعث افزایش سطح آلاینده ها می شود . علاوه بر آن آلودگیهای دیگری از قبیل بخارهای روغن و ذرات جزئی با توجه به نوع کمپرسور ممکن است در حین فرآیند تراکم به هوا اضافه شود. بنابرای با توجه به تجمع آلاینده ها ، هوای فشرده شده بندرت بدون عمل تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد. تجهیزات بسیار گسترده ای از فیلترها و خشک کننده ها برای بهبود کیفیت هوا موجود هستند. با وجود این باید در انتخاب، نصب و نگهداری دقیق تجهیزات تصفیه دقت کرد تا هزینه های انرژی هوای تصفیه شده به حداقل کاهش یابد.

کاهش دمای ورودی به کمپرسور:

تجربه نشان داده است که استفاده از هوای سردتر بیردن از کارخانه به جای هوای داخل می تواند تا شش درصد باعث صرفه جویی در توان کمپرسور شود یک روش بسیار آسان برای صرفه جویی در هزینه های هوای فشرده این است که هوای سرد خارج از کارخانه را توسط مجراهایی مستقیماً به داخل کمپرسور هدایت کنند. اگر از یک منبع خشک و خنک گرفته شود سیستم بطور بهینه تری کار خواهد کرد. جدول زیر میزان صرفه جویی ناشی از کاهش دمای ورودی از 24 به 18 درجه ی سانتیگراد را برای یک کمپرسور 110 کیلووات نشان می دهد.

جدول کاهش دما

افت فشار و کنترل فشار سیستم:

افت فشار ، میزان کاهش فشار هوا در نقطه ی مورد استفاده نسبت به خروجی کمپرسور است. افت فشار هنگامی که هوای فشرده از سیستم توزیع عبور می کند اتفاق می افتد. در یک سیستم با طراحی مناسب افت فشار باید کمتر از 10 درصد فشار خروجی از کمپرسور باشد که از مخزن دریافت کننده تا نقطه ی مورد استفاده اندازه گیری می شود.

افت فشار بیش از حد ، منجر به عملکرد ضعیف سیستم و مصرف انرژی بالاتر می شود. هر گونه محدودیت جریان در سیستم باعث فشار کاری بالاتر از حد نیاز شده و بنابراین باعث افزایش مصرف انرژی می شود. کم کردن این اختلاف فشار در هر قسمتی از سیستم قسمت مهمی از کار ما برای بهره وری سیستم است. افت فشار در جریان بالادست کمپرسور باعث فشار تراکمی بالاتر کمپرسور برای رسیدن به تنظیمات کنترلی می شود.قسمتهایی که با بیشترین مشکل روبرو می شوند شامل After cooler ، جداکننده های روغن و شیرهای اطمینان است . این افزایش فشار مخصوص که به علت مقاومت در برابر جریان است می تواند باعث افزایش مصرف انرژی کمپرسور شود به طوری که هر Psi 2 اختلاف فشار باعث افزایش یک درصدی مصرف انرژی کمپرسور خواهد شد. افت فشار در سیستم توزیع ، لوله ها و اتصالات باعث فشار کاری پایین تر در نقاط استفاده می شود قبل از افزایش ظرفیت سیستم یا افزایش فشار سیستم باید میزان افت فشار در سیستم را به حداقل رساند. زیرا افزایش فشار خروجی کمپرسور یا افزایش فشار کمپرسور باعث افزایش مصرف انرژی می شود.

چه چیزی باعث افت فشار می شود؟

هر گونه مانع، محدودیت یا زبری در سیستم باعث مقاومت نسبت به جریان هوا شده و بنابراین باعث افت فشار در سیستم می شود در سیستم توزیع بیشترین مقدار افت فشار معمولاً در نقاط استفاده یافت می شود که شامل لوله ها و اتصالات دارای نشتی و اندازه ی کوچکتر از حد معمول ، فیلترهای ، تنظیم کننده ها ، روان سازها ، و ناپیوستگیها است. در قسمت ذخیره سیستم بیشترین افت فشار مربوط به جداکننده های هوا یا روغن ، Aftercooler  ، جداکننده های رطوبت ، خشک کننده ها ، فیلترها است. بیشترین میزان افت فشار هنگامی اتفاق می فتد که نرخ  جریان هوا و دما  بالا است. اجزای سیستم باید براساس این شرایط انتخاب شوند و کارخانه ی سازنده ی هر جزء باید اطلاعات مربوط به افت فشار را تحت این شرایط تهیه کند. در موقع انتخاب این فیلترها باید به خاطر داشت که آنها بعد از مدتی کثیف خواهند شد . مشخصات میزان کثیفی تحت شرایط مختلف کاری یکی از معیارهای مهم برای انتخاب فیلترها است . مصرف کننده هایی که میزان قابل توجهی از تجهیزات را خریداری می کنند باید با کارخانه ی سازنده مشاوره کننده تا مطمئن شوند که محصولات آنها در هنگام انتخاب فشار یا شرایط دیگر نیز به خوبی کار می کند.

کم کردن افت فشار:

کم کردن افت فشار نیازمن طراحی درست سیستم و همچنین نگهداری مناسب از  سیستم است . اجزایی که با هوا برخورد دارند از قبیل  Aftercooler  ، جداکننهدهای رطوبت ، خشک کنده ها و فیلترها باید به گونه ای انتخاب شئند که کمترین میزان افت فشار را تحت شرایط کاری ماکزیمم داشته باشند. بعد از نصب روشهایی مناسب برای نگهداری از آنها باید انجام شود. سایر روشها برای کاهش افت فشار به صورت زیر است:

1- سیستم توزیع باید به صورت مناسب طراحی شود

2- تجهیزات خشک کننده و فیلترهای هوا باید به گونه ای عمل کنند که اثرات رطوبت از قبیل خوردگی را کاهش دهند.

3- Aftercooler  ها ، جداکننده ها ، خشک کننده ها و فیلترها باید به گونه ای انتخاب شوند که کمترین میزان افت فشار را تحت شرایط کاری داشته باشند.

4- کاهش مسافتی که هوا در درون سیستمهای توزیع طی می کند.

5- تنظیم کننده های فشار ، روان سازها ، لوله ها و اتصالات باید به گونه ای انتخاب شوند که بهترین عملکرد را در کمترین اختلاف فشار داشته باشند.

کنترل فشار سیستم:

بسیاری از کمپرسورهای هوای کارخانه ها با فشار خروجی psig 100 در هنگام Full  Load و با فشار  psig110 یا بالاتر تحت شرایط بدون بار کار می کنند. بسیاری از ماشین آلات یا ابزارها می توانند در نقطه ی کاری psig 80 و یا پایین تر عمل کنند. اگر فشار خروجی کمپرسور هوا را بتوان کاهش داد می توان باعث صرفه جویی قابل توجهی در انرژی شد. فشار بخش فوقانی کمپدسور می تواند به یک محدوده ی فشار کمتر محدود شودکه باعث حفظ کمپرسور از نوسانات شدید بار می شود . کاهش و کنترل فشار سیستم در قسمت پایین دست جریان می تواند تا میزان 10 درصد و یا بیشتر منجر به کاهش مصرف انرژی شود اگرچه فشار خروجی کمپرسور تغییری نکرده است.

کاهش فشار سیستم می تواند اثری دیگری در بهبودعملکرد کلی سیستم داشته باشد و آن کم کردن نرخ نشتی ها است همچنین باعث کم شدن تنشهای وارد بر اجزای تجهیزات کاری می شود.

 کم کردن فشار کاری سیستم ممکن است نیازمند اصلاحاتی برای سایر اجزای سیستم از قبیل تنظیم کننده های فشار ، فیلترها و ... باشد. در کم کردن فشار متوسط سیستم باید احتیاط کرد زیرا تغییرات زیاد در خروجی ممکن است باعث قرار گرفتن فشار نقطه ی کاری زیر شرایط مینیمم شود . جدول زیر میزان صدفه جویی انرژی سالیانه ناشی از کم کردن فشار از 800 به 700 کیلو پاسکال را برای یک کمپرسور 75 کیلو واتی نشان می دهد.

 

برای کاربردهایی که میزان قابل توجهی از هوای فشرده مورد نیاز است تجهیزات باید به گونه ای انتخاب شوند که در کمترین سطح فشار کار کنند. هزینه های اضافی از قبیل سیلندرهای هوای بزرگ معمولاً به سرعت از صرفه جویی در انرژی قابل جبران هستند. مهندسان تولید اغلب تجهیزات را به گونه ای مشخص می کنند تا در فشار متوسط سیستم کار کند . این کار منجر به هزینه های کاری بالاتر در سیستم می شود . اگر در یک کاربرد مخصوص نیاز به فشار بالاتری است به جای بالا بردن فشار کاری کلی سیستم بهتر آن است که این کاربرد تصحیح یا جایگزین شود.

نگهداری سیستمهای هوای فشرده برای ماکزیمم عملکرد:

شبیه همه تجهیزات الکترومکان ، سیستمای هوی فشرده نیازمند نگهداری هوای متناوب هستند تا در یک بازده ماکزیمم کار کنند. نگهداری نا مناسب می تواند تأثیر مهمی در مصرف انرژی از طریق بازده فشاری کمتر ، نشتی هوا یا تغیرات فشار داشته باشد. علاوه بر آن می تواند باعث دمای کاری بالاتر ، کنترل رطوبت ضعیف تر و همچنین آلودگی بیش از حد شود . بیشتر مشکلات توسط تنظیمات ساده ، تمیز کردن ، جایگزینی قطعات و یا حذف شرایط معکوس می تواند حل شود. نگهداری سیستم هوای فشرده شبیه کاری است که بر روی ماشینها انجام می شود. فیلترهای و مایعات جایگزین می شوند، آب سرد بررسی می شود ، تسمه ها تنظیم می شوند و نشتی ها مشخص و تعمیر می شوند.

تمامی تجهیزات در سیستمهای هوای فشرده باید با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده نگهداری شوند. کارخانه های سازنده ، بازرسی نگهداری و پیش بینی خدمات را ارائه می دهند که باید به دقت دنبال شوند. در بسیاری از موارد از دیدگاه اقتصادی و کارایی بهتر آن است که تجهیزات در فاصله ی زمانی کمتری نسبت به فاصله زمانی توصیه شده توسط کارخانه سازنده که در درجه اول برای حفظ تجهیزات مشخص شده است بررسی می شوند.

چک لیست نگهداری کلی :

- کارتریج فیلتر ورودی:  بازرسی ، تمیز کردن و یا جایگزینی آن طبق توصیه ی کارخانه ی سازنده در اغلب موارد به شرایط کاری بستگی دارد فیلترهای کثیف مصرف انرژی را افزایش می دهند.

- سطح روغن کمپرسور : بررسی روزانه ، پر کردن و یا جایگزین آن طبق توصیه ی کارخانه ی سازنده ، فیلتر روغن باید با توجه به توصیه ی کارخانه ی سازنده عوض شود.

- جداکننده های روغن هوا ( کمپرسورهای Screw با تزریق روغن ) با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده و یا وقتی که افت فشار از psid 10 تجاوز کند.

- انتخاب روغن یا روان ساز : با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید روان ساز موتور الکتریکی را انتخاب کرد.

 - شرایط تسمه ها  : تسمه ها باید از نظر پوشش چک شود و میزان کشش آنها با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید تنظیم شود.

- دمای کاری : دمای کاری باید بررسی شود تا از حد معمول تجاوز نکند.

- فیلترهای خط هوا: هنگامی که افت فشار از 2 تا 3 ، pisd  تجاوز می کند اجزای انتقالی روغن و یا ذرات بسیار ریز باید جایگزین شود.

تمامی اجزا حداقل سالی یک بار بدون توجه به افت فشار باید بازرسی شوند.

- سیستم سرد کننده ی آب: برای سیستمهای سرد کننده ی آب ، کیفیت آب

 ( بخصوص PH و ذرات جامد محلول در آّب ) ، جریان ، دما ، فیلترها و مبدلهای حرارتی با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید چک شود

- نشتی های سیستم: خطوط توزیع ( بخصوص اتصالات) ، لیست ها و گیره ها ، شیرها و لوله ها و شیلنگ ها ، ناپیوستیها ، تنظیم کننده ها ، فیلترها ، روان سازها و اتصالات نسبی برای نشتی باید بررسی شود.

- تمیزی سیستم : سیستم برای نشتی و تمیزی کمپرسور و روان ساز موتور بررسی شود.

یک روش برای فهمیدن این که آیا سیستم به خوبی نگهداری شده است و بخوبی کار می کند این است که بطور متناوب سیستم را با دنبال کردن توان ، فشار و جریان بسنجیم . اگر مصرف توان در یک فشار و نرخ جریان مشخص بالا برد بازده سیستم روبه کاهش است . این روش سنجش همچنین این امکان را می دهد که بفهمیم آیا کمپرسور با تمام ظرفیت مشغول کار است و یا خیر. و اینکه آیا ظرفیت آن گذشت زمان روبه کاهش است یا خیر.

نکات نگهداری برای اجزای سیستم هوای فشرده در زیر بررسی شده است:

بسته ی کمپرسور :

قسمتهای اصلی یک مجموعه ی کمپرسور که به نگهداری نیاز دارند شامل کمپرسور ، سطوح مبدلهای حرارتی ، جداکننده های روغن هوا، روان سازها فیلترهای روغن و فیلترهای هوای خروجی هستند.

سطوح کمپرسور باید تمیز نگه داشته شوند زیرا اگر کثیف باشند بازده کمپرسور پایین خواهد آمد. فنها و پمپهای آب نیز باید بررسی شوند تا اطمینان حاصل شود که در نقطه ی کار ماکزیمم هستند. جداکننده های روغن هوا در یک کمپرسور screw  دوار که با روغن سرد می شود در شرایط Full Load زمانی که نو هستند افت فشاری برابر psid 3-2 را ایجاد می کنند. راهنمای نگهداری به ما پیشنهاد می دهد که افت فشاری برابر psid 10 در جداکننده ها ایجاد شد باید آنها را تعویض کرد.

در بسیاری از موارد بهتر است تا زمان تعویض زودتر باشد مخصوصاً اگر بهای برق مصرفی زیاد باشد.

روغنها و روانسازهای کمپرسور همچنین فیلترهای روغن باید براساس توصیه های کارخانه ی سازنده تعویض شوند در غیر این صورت روغنها ممکن است اثر خوردگی داشته باشد که باعث کاهش بازده کمپرسور و کل تجهیزات می شود. در کمپرسورهای دوار تزریق روغن برای روغنکاری یاتاقانها و سطوح دوار بکار برده می شود. یک روان ساز همچنین بیشتر حرارت ناشی از تراکم را جابجا می کند. فقط روانسازی که مورد تأیید کارخانه سازنده کمپرسور است باید استفاده شود.

فیلترهای ورودی و خروجی باید تمیز نگه داشته شوند. یک فیلتر کثیف باعث کاهش کارایی و ظرفیت یک کمپرسور می شود فیلترها باید با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده نگهداری شوند.

- محرک کمپرسور

اگر موتور الکتریکی ک یک کمپرسور را به حرکت در می آورد به طور صحیح نگهداری نشود نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی خواهد شد بلکه باعث کاهش عمر مفید کمپرسور نیز می شود.

روغن کاری موتور و تمیز کردن آن دو جنبه ی مهم نگهداری موتور است.

1- روغنکاری :

روغنکاری بیش از حد می تواند به همان اندازه مضر باشد که روغنکاری کم مضر است و یک دلیل اصلی برای خرابی زودرس موتور می باشد.

موتورها باید به توصیه های کارخانه ی سازنده روغنکاری شوند. که با توجه به سرعت موتور و میزان کارکرد آن در طول سال می تواند از هر دو ماه تا ه 18 ماه باشد. در مورد موتورها با اتصالات گریسی یاتاقانی اولین ق در روغنکاری برداشتن درپوش موتور و تمیز کردن اتصالات گریسی است. گریسهای تازه با کیفیت بالا باید جایگزین شود. قبل از اینکه درپوش موتور دوباره نصب شود موتور تقریباً باید برای یک ساعت کار کند تا گریسهای اضافه از روی موتور چکه کند بدون اینکه برروی سیم پیچ موتور چکه کند و باعث آسیب آن شود.

2- تمیز کردن:

از آنجا که گرما باید از موتور منتقل شود بنابراین باید تمامی مجراهای هوا را تمیز کرد و هرگونه مانعی را برطرف کرد. در موتورها پره های خنک کننده باید از گرد وغبار پاک شوند. خنک کردن ضعیف موتور باعث افزایش دمای موتور و مقاومت سیم پیچ شده در نتیجه باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش عمر مفید موتور می شود.

تسمه ها:

تسمه ها فقط نیاز به نگهداری تناوبی دارند . تسمه های تنگ باعث اصطکاک بیش از حد و تسمه های شل می تواند باعث لغزش و اتلاف انرژی شود. تسمه ها باید بعد از هر 400 ساعت کاری تنظیم شوند.

کنترل سیستم هوای فشرده:

کنترل سیستم هواي فشره ، ورودی سیستم هوای فشرده را با خروجی سیستم هماهنگ می کند ( اگرچه در واقعیت همیشه ممکن نیست) و یکی از عوامل تعیین کننده در کارایی انرژی سیستم است. کنترل صحیح برای عملکرد بهینه ی سیستم و کارایی بالاتر لازم است. علاوه براین هدف از هر گونه استراتژی کنترلی خاموش کردن کمپرسورهای اضافی و یا تأخیر در کار کرد آنها می باشد تمامی واحد ها باید به صورت Full Load  کار کنند جزء یک واحد که برای ایجاد تعادل بکار می رود.

سیستمهای کمپرسوری معمولاً از چندین کمپرسور تشکیل شده است ظرفیت کلی این ماشینها طوری تنظیم شده است تا نیاز هوای ماکزیمم را تأمین کند. سیستمهای هوای فشرده معمولاًٌ طوری طراحی شده اند که در یک محدوده ی فشار ثابت عمل کنند و یک حجم متغیر از هوا را منتقل کنند. فشار سیستم کنترل و تنظیم شده تا به یک سطح از پیش تعیین شده برسد و سیستم کنترلی خروجی کمپرسور را کاهش می دهد. وقتی که فشار به یک سطح کمتر افت کند خروجی کمپرسور افزایش می یابد. اختلاف میان این دو سطح فشار محدوده ی کنترل نامیده می شود. محدوده ی کنترل با توجه به میزان تقاضا از سیستم هوا می تواند بین psi 20 -2 باشد. در گذشته کنترلر کمپرسورها کند و غیر دقیق بودند که منجر به محدوه ی کنترلی وسیع تر و نوسانات فشار زیادتر در سیستم می شد. به دلیل این نوسانات شدید ، نقطه ی تنظیم فشار کمپرسور ها طوری تنظیم می شد که فشار را در محدوده ای بالاتر از حد نیاز حفظ می کرد. به طوری که هیچ گاه نوسانات پایین تر از شرایط مینیمم در سیستم نمی رفت. امروزه سیستمهای کنترلی بسیار دقیق با محدوده ی کنترلی کمتر باعث کاهش در نقطه ی تنظیم فشار سیستم شده است. این مزیت در شکل زیر نشان داده شده است که در آن سیستم کنترل دقیق یک فشار متوسط کمتری را حفظ می کند . بدون اینکه پایین تر از شرایط مینیمم در سیستم برود. هر psi 2 کاهش فشار  تقریباً موجب یک درصد کاهش مصرف انرژی می شود.

 

تغییرات کمتر فشار نه تنها باعث کاهش مصرف انرژی شده است بلکه باعث کاهش اثرات منفی بر روی کیفیت محصول نیز می شود.

هنگام پایین آوردن فشار متوسط سیستم باید احتیاط کرد زیرا تغییرات ناگهانی در تقاضای سیستم ممکن است سبب افت فشار به زیر شرایط مینیمم شود که باعث عملکرد نادرست تجهیزات می شود. با سازگاری دقیق کنترلر سیستم و ظرفیت ذخیره ی سیستم این مشکل قابل حل است. سیستمهای هوای کمی هستند که در تمامی لحظات به صورت Full Load  کار می کنند. بنابراین عملکرد  part load   بحرانی است که با توجه به استراتژی کنترل و نوع کمپرسور قابل کنترل است .

کنترل سیستم:

نوع کنترلی که برای یک سیستم مشخص بکار برده می شود با توجه به نوع کمپرسور و میزان تقاضا از سیستم تعیین می شود. اگر یک سیستم تنها یک کمپرسور با خروجی ثابت نسبت به زمان داشته باشد یک کنترل ساده ممکن است مناسب باشد از سوی دیگر یک سیستم پیچیده با چندین کمپرسور دارای خروجی متغیر و تعداد زیادی مصرف کننده به یک استراتژی کنترل پیشرفته تری نیاز دارد. در هر حالت در انتخاب سیستم کنترلی بررسی بسیار دقیقی باید صورت گیرد زیرا یکی از عواملی است که تأثیر بسیار زیادی بر روی بازده و عملکرد سیستم دارد.

انواع کنترل کمپرسورها:

در طی سالهای گذشته کارخانه های سازنده ي کمپرسوراستراتژیهای کنترلی گوناگونی را به کار برده اند. کنترلهایی ازقبیل Start / Stop و یا

Load/Unload که به منظور کاهش در میزان خروجی هوا ،افزایش فشار خروجی کمپرسور از طریق خاموش کردن کمپرسسورها و یا بدون بار کردن آنها زمانی که هیچ گونه هوایی را منتقل نمی کند به کار می روند، کنترلهای تنظیمی و کنترلهای چند مرحله ای که به کمپرسور این امکان را می دهد که به صورت Part – Load کار کند و مقدار هوای کمتری را منتقل کند. در زیر انواع این کنترلها را شرح می دهیم:

1-کنترل  Start / Stop یاOFF/ ON:

 این نوع کنترل، ساده ترین نوع کنترل است ومی تواند برای هردونوع کمپرسورهای رفت وبرگشتی و کمپرسورهای Screw دوار به کار رود. موتوری

که کمپرسور را به حرکت در می آورد با توجه فشار خروجی کمپرسور روشن یا خاموش می شود. این نوع از کنترل نباید برای کاربردهایی که سیکل های پی در پی دارند به کار برده شود زیرا استارتهای مکرر سبب گرم شدن بیش از حد موتور می شود و هزینه ی نگهداری از کمپرسور افزایش می یابد این روش کنترلی معمولاً فقط برای کاربردهایی که سیکل کاری خیلی کمی دارند به کار برده می شود.

2- کنترل Load / unload  :

 این نوع کنترل همچنین به «کنترل سرعت ثابت » نیز معروف است . در این نوع کنترل موتور به طور پیوسته کار می کند اما هنگامی که فشار خروجی کافی است کمپرسور را بی بار می کند. کارخانه های سازد ی مپرسور روشها مختلفی را برای بدون بار کردن یک کمپرسور به کار می برند. یک کمپرسور Screw دوار در حالت بی باری35 -15 درصد یک کمپرسور Full – Load  توان

مصرف می کند در حالی که هیچ گونه کار مفیدی انجام نمی دهد . بدین خاطر بعضی روشهای کنترل Load / unload   می تواند غیر بهینه باشد.

3- کنترل تنظیمی ( اختناقی ) یا تنظیم شیر ورودی:

کنترل تنظیم ( اختناقی ) به خروجی کمپرسور این امکان را می دهد تا با توجه به شرایط جریان تغییر کند . اختناق معمولاً با بستن شیر ورودی انجام شده و بدین طریق هوای ورودی به کمپرسور محدود می شود .

این روش کنترلی برای کمپرسورهای Screw دوار و گریز از مرکز به کار می رود. این روش کنترلی وقتی برای کمپرسورهای رفت و برگشتی به کار رود یک وسیله ی غیر بهینه است اما وقتی برای کمپرسورهای گریز از مرکز

 به کاررود نتایج بهینه تری بدست می آید مخصوصاً اگر هوای ورودی توسط

 پره های راهنما در جهت ورودی کمپرسور هدایت شود.

4- کنترل چند مرحله ای:

بعضی از کمپرسورها طوری طراحی شده اند که در دو یا چند حالت بارگذاری ناقص عمل می کنند. با چنین روش کنترلی فشار خروجی می تواند به دقت کنترل شود بدن اینکه کمپرسور مرتباً روشن و خاموش یا باردار و بدون بار شود. کمپرسورهای رفت و برگشتی با کنترل دو مرحله ای  Load / unload) یا  (Start / Stop ، سه مرحله ای ( %100،  %50 ، % 0 ) یا پنج مرحله ای  (%100،  %75 ، %50 ، % 25 ، %0) طراح شده اند. این روشهای کنترلی معمولاً رابطه ای مستقیمی را بین توان مصرفی موتور و ظرفیت بارگذاری نشان می دهند.

برخی از کمپرسورهای Screw دوار می توانند نسبت حجم تراکمشان را با استفاده از شیرهای لغزشی یا چرخشی تغییر دهند که معمولاً همراه ب شیرهای تنظیم ورودی به کار می روند تا کنترل فشار دقیق تری را در حالت Part – Load تأمین کنند.

5- محرکهای با سرعت یا فرکانس متغیر (VFD یا VSD )

سابقاً استفاده از محرکهای با فرکانس متغیر برای کمپرسورهای هوای صنعتی به دلیل قیمت اولیه ی بالای VFD ها کم بود زیرا قیمت بالای آنها نمی توانست میزان صرفه جویی ناشی از کاربرد سایر روشهای کنترلی را توجیه کند اما امروزه استفاده از آنها بسیار افزایش یافته است کمپرسورهای با سرعت متغیر دو مزیت بسیار مهم دارند:

1- استفاده از آنها باعث بهبود کارایی انرژی یا بازده می شود. تقریباً یک رابطه ی خطی بین توان مصرف شده و هوای منتقل شده وجود دارد.

 2- کنترل دقیق تر فشار خروجی علاوه بر سایر مزایای عملکردی که باعث صرفه جویی انرژی به میزان 4-2 درصدی نسبت به کنترل on / off یا Start / Stop می شود.

 

نصب بیش از یک کمپرسور :

در کاربردهای با بیش از یک کمپرسور تنها به یک کمپرسور VSD نیاز است. کمپرسورهای با سرعت ثابت ( که در حالت Full Load ارزان تر و بهینه تر هستند) برای تأمین یک بار پایه به کار می روند، سپس با به کار بردن کمپرسورهای VSD میزان تغییرات در خروجی تنظیم می شود.

در یک بررسی صورت گرفته در سیستم هوای فشرده ، میزان هوای فشرده مورد نیاز چیزی بین خروجی 2 یا 3 کمپرسور بوده است . 2 تا از این کمپرسورهای با سرعت ثابت هنگامی که فشار سیستم زیر barg 6 برسد باردار می شوند و وقتی فشار بیشتر از barg  4.6 شود بدون بار می شوند. کمپرسور سومی هم به عنوان کمپرسور آماده به کار « Stand by » وجود دارد . کمپرسور VSD طوری تنظیم شده است که فشار کاری مورد نیاز سیستم یعنی barg 6.5 را حفظ کند بنابراین کمپرسورهای با سرعت ثابت بطور پیوسته در حالت    FullLoad کار می کنند کمپرسور VSD نقش تنظیم کننده را دارد. در کاربردهایی که خروجی هوا بسیار متغیر است یک کنترلر بسیار دقیق در سیستم باید نصب شود تا کمپرسورهای با سرعت ثابت بیشتری را مرتباً در سیستم قرار دهد و یا اینکه از سیستم خارج کند تا محدوده ی تنظیمی VSD را حفظ کند.

عملکرد کنترل و تنظیم مستقل :

یک مورد عمل کنترل و تنظیم مستقل در زیر انجام شده است تا میزان

صرفه جویی و ویژگیهای کاری ناشی از استفاده ی کمپرسورهای VSD را نمایش دهد:

1- تست عملکرد و کارایی هر کمپرسور.

2- اندازه گیری  هوای خروجی و میزان مصرف الکتریسیته در یک دوره ی دو هفته ای.

  نمودارهای مربوط به عملکرد کمپرسور در شکل قبل نشان داده شده بود. این نمودارها نشان دادند كه کمپرسورهای با سرعت ثابت قبل معیوب بوده اند و تنها به میزان %82 توان خود، هوا را منتقل می کردند ( یعنی scfm 78 کسری در فشار کاری سیستم) همچنین این کنترل و تنظیم تأیید کرد که دو کمپرسور با سرعت ثابت به طور پیوسته در حالت ظرفیت کامل کار می کنند تا یک بار پایه را تأمین کند در حالیکه VSD نقش یک تنظیم کننده را دارد. شکل زیر توان الکتریکی مصرفی کمپرسور با سرعت متغیر وتغییرات در خروجی هوای سیستم را نشان می دهد:

 

در طی دو هفته بررسی ، بار متوسط بر روی کمپرسور VSD ، scfm 313

( 79 درصد ظرفیت کامل) بوده است . این میزان بار به علت خروجی پایین کمپرسورهای با سرعت معیوب بسیار بالاست که با تعمیر کمپرسورهای با سرعت ثابت به scfm 235 ( 59 درصد ظرفیت کامل) رسید.

میزان صرفه جویی:

استفاده از کمپرسورهای VSD با توجه به عملکرد پایین کمپرسورهای با سرعت ثابت معیوب در مثال بالا حدود  31200 در الکتریسیته صرفه جویی داشته است. ( نسبت به یک کمپرسور با سرعت ثابت با تنظیم ظرفیت On /of ) . این صرفه جویی انرژی معادل 1750 دلار در سال صرفه جویی ارزی داشته است که با در نظر گرفتن قیمت ماکزیمم 6000 دلار برای یک VSD دوره ی بازگشت 4-3 ساله دارد. اگر تمام کمپرسورهای هوا با سرعت ثابت به طور صحیح کار  می کردند آنگاه میزان صرفه جویی انرژی سالیانه به بیش از kwh 83100 می رسید که معادل با 3530 دلار در سال است که باعث کاهش دوره ی بازگشت به 7.1 سال می شد.

نتیجه گیری:

بررسیهای بالا نشان می دهد که صرفه جویی اقتصادی ناشی از نصب یک کمپرسور VSD بطور فوق العاده ای تحت تأثیر بار متوسط بر روی آن است. همانطور که قبلاً نشان داده شد هرچه متوسط بار کمتر باشد صرفه جویی نسبت به کمپرسورهای با سرعت ثابت بیشتر خواهد بود. بنابراین کمپرسورهای VSD بیشتر در جاهایی به کار می روند که گاهی اوقات تقاضای ناگهانی در خروجی هوا وجود دارد اما بار متوسط سیستم بسیار کمتر باشد. همچنین VSD ها دارای انعطاف پذیری برای تقاضای هوای خروجی در آینده هستند بدون اینکه موجب کارایی کمتر تحت شرایط بار کم که معمولاً در سیستمهای بزرگ اتفاق می افتد شوند. تحت شرایط مناسب دوره ی بازگشت یک کمپرسور VSD می تواند زیر 2 سال باشد. همچنین VSD ها به هیچ گونه نگهداری اضافه تری نسبت به کمپرسورهای با سرعت ثابت نیاز ندارند.

نشتی های سیستم هوای فشرده:

نشتی ها می توانند یک منبع مهم اتلاف انرژی در سیستم هوای فشرده صنعتی باشند که بعضی اوقات 30-20 درصد خروجی کمپرسور را تلف می کنند. سیستمی که به خوبی نگهداری نشده باشد می تواند نرخ نشتی تا 20 درصد ظرفیت کل تولید هوای فشرده داشته باشد از سوی دیگر کشف و تعمیر نشتی ها می تواند نشتی ها را به کمتر از 10 درصد خروجی کمپرسور کاهش دهد. علاوه بر اتلاف انرژی نشتی ها می توانند منجر به سایر افت های کاری نیز شود. نشتی ها موجب افت در فشار سیستم می شوند و بازده کاری را کاهش می دهد و بر تولید اثری معکوس می گذارد. علاوه بر آن نشتی ها باعث می شود تا تجهیزات به طور مداوم کار کنند و عمر تقریباً همه ی اجزاء سیستم را کم می کند ( که شامل بسته ی کمپرسور نیز می شود.) افزایش زمان کارکرد تجهیزات همچنین باعث افزایش هزینه های نگهداری نیز می شود در نتیجه نشتی ها باعث افزایش غیر ضروری ظرفیت کمپرسور خواهد شد. جدول زیر میزان نشتی هوا برای قطر سوراخ معادل و انرژی و هزینه ی تلف شده را نشان می دهد.

 

جدول نشتی

نشتی ها می توانند در هر قسمتی از سیستم اتفاق بیفتد مهمترین قسمتهایی که

 می تواند دچار مشکل شود عبارت است از :

1- کوپلینگ ها ، لوله ها و اتصالات

2- تنظیم کننده های فشار

3- شیرها و زانويي ها

4- ناپیوستگی ها و درز رزوه ها

تخمین میزان نشتی:

برای کمپرسورهایی که از کنترل Start-Stop استفاده می کنند یک راه ساده برای تخمین میزان نشتی در سیستم وجود دارد. در این روش کمپرسور هنگامی که هیچ گونه تقاضا از سیستم وجود ندارد ( تمام تجهیزات استفاده کننده ی هوا خاموش باشد) شروع به کار می کند. اندازه گیری هایی برای تعیین زمان متوسط باردار و بدون بار کردن کمپرسور صورت می گیرد از آنجا که نشتی ها سبب افت فشار در سیستم می شوند باعث می شود تا کمپرسور یک چرخه ی روشن و خاموش را طی کند. درصد کل نشتی می تواند بصورت زیر محاسبه شود:

[100 ( ( T+tT)] = درصد نشتی

که در آن :

T : زمان باردارشدن (دقیقه)      t : زمان بی بار شدن ( دقیقه) است.

نشتی ها بر حسب درصد افت ظرفیت کمپرسور بیان خواهند شد.

درصد افت ناشی از نشتی ها در یک سیستم باید کمتر از 10 درصد باشد سیستمهای با نگهداری ضعیف افت هايی تا میزان 30-20 درصد توان کمپرسور دارند. نشتی ها در سیستم می تواند توسط روشهای کنترلی دیگر تخمین زده شوند. این روشها نیازمند تخمین از حجم کلی سیستم است که شامل دریافت کننده های هوای ثانویه ی جریان پایین دست ، شاه لوله ها و لوله ها می باشد ( حجم بر حسب 3ftاست. ) سیستم شروع به کار می کند و به فشار کاری نرمال آورده می شود.
 (P1)سپس اندازه گیریها در زمان T که در آن سیستم به فشار پایین تر P2 افت می کند انجام می پذیرد سپس نشتی ها با توجه به رابطه ی زیر محاسبه می شود:

25.1 × [ ( 7.14 × T / (P2P1 ) × V ] = ( فوت مکعب بر دقیقه ) نشتی

که در آن V برحسب فوت مکعب ، P1 و P2 بر حسب Psig  و T بر حسب دقیقه است.

ضریب 25.1 در فرمول بالا نشتی ها را به فشار نرمال تصحیح می کند.

کشف نشتی ها:

از آنجا که نشتی های هوا تقریباً غیر قابل دیدن هستند برای کشف محل آنها از روشهای دیگری باید استفاده کرد. بهترین راه برای کشف نشتی ها استفاده از آشکارساز فراصوتی ( ultrasonic  acoustic  detector ) است که صداهای هیس هیس با فرکانس بالای ناشی از نشتی ها را تشخیص می دهد این دستگاه قابل حمل از میکروفن های جهت دار،تقویت کننده ( amplifier ) و فیلترهای صوتی تشکیل شده است و معمولاً یک نمایشگر و یا یک هدفون گوشی برای کشف

 نشتی ها دارند نمونه ای از این دستگاه در شکل زیر نشان داده شده است.

 

آشکار ساز فراصوتی

یک روش ساده تر به کاربردن کف صابون برای حدس زدن نواحی دارای نشتی است این روش اگرچه قابل اطمینان است ولی بسیار وقت گیر است.

چگونه نشتی ها را تعمیر کنیم؟

نشتی ها اغلب در اتصالات اتفاق می افتند.متوقف کردن نشتی ها می تواند به سادگی تنگ کردن یک اتصال و یا به پیچیدگی جایگزینی تجهیزات معیوب از قبیل کوپلینگ ها ( بوش ها) ، اتصالات ، لوله ها شیلنگ ها ، ناودانها و زانویی ها باشد. در بیشتر موارد نشتی ها به علت کاربرد نادرست درزگیر دندانه ها یا

 رزوه ها است. انتخاب اتصالات ، ناپیوستگیها و لوله های با کیفیت بالا و نصب صحیح آنها با درزگیرهای مناسب می تواند باعث کاهش نشتی ها شود.

تجهیزات بدون عملکرد نیز می تواند یک منبع مهم برای نشتی باشد تجهیزاتی که دیگر از آنها استفاده نمی شود باید توسط یک شیر در سیستم توزیع ایزوله شوند. یک روش دیگر برای کاهش نشتی ها کم کردن فشار هوای خروجی سیستم است کم کردن اختلاف فشار موجب کاهش نرخ جریان از یک اوریفیس یا روزنه      می شود بنابراین کم کردن فشار سیستم سبب کاهش نرخ نشتی ها خواهد شد. هنگامی که نشتی ها تعمیر شد سیستم کنترل کپرسور باید مجدداً ارزیابی شود تا پتانسیل های کلی برای صرفه جویی در انرژی درک شود.

برنامه ی پیشگیری از نشتی ها:

برنامه ی پیشگیری از نشتی ها باید به عنوان قسمتی از برنامه ی کلی بهبود عملکرد سیستم هوای فشرده در نظر گرفته شود وقتی که نشتی ها پیدا و تعمیر شد سیستم باید دوباره ارزیابی شود.

اقتصاد سیستم هوای فشرده ( هزینه های الکتریکی):

هزینه های الکتریکی بیشترین هزینه ها در یک سیستم هوای فشرده می باشد. هزینه ی اولیه برای یک کمپرسور hp 100 بين 30000 تا 50000 دلاراست كه به نوع كمپرسور  و کارخانه ی سازنده بستگی دارد در حالیکه هزینه های الکتریکی برای همان سیستم ممکن است به 50000 دلار در سال نیز برسد . علاوه بر اینها هزینه های نگهداری سالیانه ی سیستم نیز ممکن است 10 و یا بیشتر از 10 درصد هزینه ی اولیه ی سیستم باشد.

 محاسبه هزینه های الکتریکی :

الف ) عملکرد Full – Load :

1- محاسبه ی ساده : اطلاعات زیر برای محاسبه ی سریع هزینه های الکتریکی برای یک کمپرسور که تحت شرایط Full –Load کار می کند لازم است

(a توان نامی موتور کمپرسور (bhp)

(b بازده نامی موتور ( یا یک  بازده ي حدس زده شده)

(c ساعات کارکرد سالیانه ( hrs / year )

(d قیمت الکتریسیته ($ / kwh)

هزینه ی سالیانه الکتریسیته می تواند بصورت زیر محاسبه شود:

 

در بالا فرض شده است موتور الکتریکی که کمپرسور را به حرکت در می آورد دارای بازده 90 درصد است ( 90 در ضریب  ) که یک فرض منطقی برای یک سیستم مدرن بیش از hp 50 است. با توجه به اینکه از سال 1997 به بعد سطح بازده موتورها روبه افزایش است  موتورهای جدیدتر می توانند حتی بازدهی بیشتر از این هم داشته باشند.

2- محاسبه با اندازه گیری ولتاژ و آمپر:

یک روش دقیق تر برای تعیین مصرف الکتریسیته و هزینه های الکتریکی

 اندازه گیری ولتاژ و آمپر Full – Load است . توان bhp موتور و بازده برای این محاسبات لازم نیست اگرچه ضریب توان PF که  توسط كارخانه ي سازنده ي موتور مشخص مي شودمورد نياز است. محاسبات به اين صورت است كه آمپر            Full-load را مي گيرد و آن را به KW بار كامل تبديل مي كند. سپس آن را در ساعات كاري و قيمت الكتريسيته ضرب مي كند. محاسبات در زير نشان داده شده است.

 

ب) عملكرد Part-load

          اگر يك سيستم هواي فشرده بعضي از اوقات تحت حالت   Full-load  كار كند ويك سيستم كنترل مناسب داشته باشد هزينه ي الكتريكي كمتر از حالتي خواهد بود كه كمپرسور در تمام ساعت هاي كاري در حالت  Full-load  كار كند. شكل قبل تخمين درصد زماني كه كمپرسور درحالت Full-load كار مي كند و اضافه كردن اين درصد به عنوان يك ضريب در معادله را بيان كرد. محاسبات را براي درصد زماني كه كمپرسور در حالت بي باري و يا Part-load كار مي كند تكرار مي كنيم ضريبي براي جبران بار كاهش داده شده بر روي موتور در نظر

 مي گيريم (0.2 تا 0.3 يك حدس خوب براي عملكرد بدون بار كمپرسورهاي

   screw دوار و 10. تا 150. برای کمپرسورهای رفت و برگشتی است ضریب 30. در معادله ی بعدی به کار رفته است) با جمع کردن این دو هزینه ی انرژی کلی بدست می آید. برای محاسبه ی دقیق تر هزینه های انرژی کمپرسورهایی که در حالت part – load کار می کنند، عددی به نام عدد ردیف

«  Tier Number» تعریف می کنیم که بیانگر درصد زمانی کارکرد دردرصدهای مختلف بار است. اطلاعات کارخانه ی سازنده برای مصرف انرژی در درصدهای مختلف مورد نیاز است

 

شکل عملکرد partload

به خاطر داشته باشید که محاسبات یک تقریب خوب از مصرف انرژی را نشان می دهند نه یک عدد دقیق.

هزینه های تقاضا و فشار :

تولید هوای با فشار بالا نسبت به هوای با فشار پایین تر گران تر است . برای یک سیستم که تحت فشار تقریباً psig 100 کار می کند به ازای هر psi 2 افزایش فشار کارکرد سیستم هزینه های الکتریکی یک درصد افزایش خواهد یافت.

 در سیستم شرح داده شده در اولین مثال ، افزایش فشار از psig 100 به psig 110 باعث افزایش هزینه های انرژی به میزان 5 درصد یا 1800 دلار در سال خواهد شد.

صرفه جویی ناشی از عملکرد:

به علت هزینه ی اولیه ی نسبتاً پایین کمپرسورها در مقایسه با هزینه های الکتریکی، خریداران به هنگام تصمیم گیری در مورد سیستم هوای فشرده باید تحلیل هزینه ی دراز مدت را به کار ببرند. علاوه بر آن یک سیستم هوای فشرده بهینه سیستمی نیست که فقط یک موتور با کارایی بالا و یا کمپرسور با طراحی عالی داشته باشد بلکه کارایی کل سیستم نقشي کلیدی در بیشترین مقدار

 صرفه جویی دارد. اغلب خریداران فقط قیمت اولیه را در نظر می گیرند و ارزانترین سیستم هوای فشرده را انتاب می کنند یعنی کارایی سیستم را نادیده

 می گیرند. برای داشتن یک سیستم با کارایی بالا یک طراحی و تحلیل دقیق نیاز است. بسیاری از استفاده کنندگان سیستمهای هوای فشرده این عوامل را در نظر نمی گیرند و فکر می کنند که در هزینه ها صرفه جویی کرده اند در حالیکه در دراز مدت پول خیلی بیشتری برای هزینه های انرژی و نگهداری پرداخته اند. برای سیستمی که دستخوش اصلاحات متعددی شده و به خوبی نگهداری شده است اغلب صرفه جویی انرژی بین 20 تا 50 درصد و حتی بیشتر بدست می آید برای سیستم hp 100 که قبلاً شرح داده شد این به معنای صرفه جویی سالیانه ی 7 تا 18 هزار دلار است.

سیستمهای بزرگتر میزان صرفه جویی انرژی بیشتری خواهند داشت. برای رسیدن به قتصاد بهینه ی سیستمهای هوای فشرده ، استفاده کنندگان سیستمهای هوای فشرده باید تجهیزات را بر پایه ی اقتصاد دراز مدت ، اجزای با سایز مناسب ، خاموش کردن کمپرسورهای اضافی ، به کار بردن روشهای کنترل و ذخیره ی مناسب و نگهداری و کارکرد اجزا برای ماکزیمم عملکرد بنا کنند.

بازیافت گرما:

93-80 درصد انرژی الکتریکی مصرف شده توسط کمپرسورهای هوای صنعتی به حرارت تبدیل می شود. در بسیاری از موارد يك واحد بازیافت گرما با طراحی مناسب می تواند 90-50 درصد این انرژی گرمایی موجود را بازیافت کند و آن را به کار مفید برای گرم کردن آب یا هوا تبدیل کند. استفاده های معمول از حرارت بازیافت شده شامل گرم کردن فضاهای اضافی ، گرم کردن فرآیندهای صنعتی ، گرم کردن آب ، گرم کردن هوا و پیش گرم کردن آب در بویلر است. گرمای بازیافت شده از یک سیستم هوای فشرده معمولاً آنقدر گرم نیست که بتواند مستقیماً بخار تولید کند. سیستمهای بازیافت حرارت برای هر دو نوع کمپرسورهای

-cooled  airو Water-cooled موجود هستند.

بازیافت گرما در کمپرسورهای Screw دوار Air-cooled   :

1-گرم کردن هوا :

 کمپرسورهای Screw دوار Air-cooled در بازیافت گرما برای گرم کردن فضا یا سایر استفاده های هوای گرم به خوبی جواب می دهند. هوای اتمسفری محیط با عبور از میان After cooler و سردکننده ي روغن سیستم ، گرم خواهد شد. هوای اتمسفری حرارت را از هوای فشرده شده و از روغنی که برای خنک کاری کمپرسورها استفاده شده است جذب می کند. از آنجا که  بسته ی کمپرسور معمولاً در محفظه ای که شامل مبدلهای حرارتی و فن ها است قرار می گیرد بنابراین تنها اصلاحی که سیستم نیاز دارد اضافه کردن یک مجرا و یک فن برای هدایت سیال در مجراها و حذف فشار برگشتی بر روی فن خنک کننده کمپرسور است. این سیستم بازیافت گرما می تواند توسط یک هواکش لولایی ساده تنظیم شود. در تابستان که به هوای گرم نیازی نیست حرارت می تواند به محیط خارج هدایت شود. هواکش همچنین می تواند بصورت ترموستانی تنظیم شود تا یک دمای ثابت را برای محیط تأمین کند. این هوا می تواند برای گرم کردن فضا ، خشک کردن صنعتی ، پیش گرم کردن هوای مکش شده در مشعل های روغن و یا هر کاربرد دیگری که به هوای گرم نیاز دارد استفاده شود.

اگر هوای ورودی به کمپرسور از بیرون نباشد و گرمای بازیافت شده در فضای دیگری به کار برده شود فشار استاتیکی در داخل محفظه ی کمپرسور کم شده و بازده کمپرسور کاهش می یابد . اگر از هوای بیرون استفاده می شود مقداری هوای برگشتی مورد نیاز است تا از آسیب رسیدن به کمپرسور در دمای زیر صفر درجه جلوگیری کند.

2- گرم کردن آب :

با به کار بردن یک مبدل حرارتی این امکان وجود دارد که حرارت اضافی خنک کننده های روغن که در بسته ی کمپرسورهای Screw دوار Water – cooler و یا بسته ی کمپرسورهای رفت و برگشتی Water - cooler وجود دارد را گرفته و آب گرم تولید کند. با توجه به طراحی مبدل های حرارتی آب تولید شده می تواند آب آشامیدنی و یا آب غیر قابل شرب ( آب خاکستری ) باشد. وقتی که نیازی به آب گرم نیست روغن به مسیر استاندارد خنک کننده ي روغن فرستاده می شود.

 آب گرم تولیدی می تواند در سیستمهای بویلر ، سیستمهای حرارت مرکزی ، فرآیندهای تمیزکاری صنعتی ، عملیات روکش کاری فلزات ، پمپهای حرارتی ، خشک شویی و یا سایر کاربردهایی که آب گرم مورد نیاز است به کار برده شود. مبدل های حرارتی همچنین می توانند بطور همزمان هوای گرم و آب گرم تولید کنند و این امکان را به کاربر می دهند تا نسبت هوای گرم و آب گرم را تغییر دهند.

بازيافت گرما دركمپرسورهاي Water-cooled:

بازیافت گرما در کمپرسورهای  Water – cooler متداول نیست زیرا یک

 مرحله ی اضافی تبادل گرما مورد نیاز است و دمای حرارت موجود پایین است. بازده بازیافت در این حالت معمولاً 60-50 درصد است.

محاسبات صرفه جویی در مصرف انرژی:

هنگام محاسبه ی صرفه جویی انرژی و مدت زمان بازگشت سرمایه برای واحدهای بازیافت نکته ای که حائز اهمیت است این است که بازیافت گرما با سوختی که هم اکنون برای تولید انرژی استفاده می شود ( که ممکن است یک سوخت فسیلی ارزان قیمت مانند گاز طبیعی باشد) مقایسه شود. محاسبات زیر میزان صرفه جویی در انرژی و هزینه ی سالیانه سیستم بازیافت گرما را برای یک کمپرسور Screw دوارAir-cooled را نشان می دهد . در کاربردهایی که heater موجود بازدهی کمتر از 85 درصد دارد متناسب با آن  صرفه جویی بیشتری دیده خواهد شد

 

 

محمد علی شیرازی کارشناس مکانیک (گرایش تاسیسات) 

منبع : پایگاه اینترنتی مهندسی مکانیک ایران

          و دیگر سایت ها




:: برچسب‌ها: انواع کمپرسور, کمپرسور های مختلف, کاربرد کمپرسور, کمپرسور ها
ن : ع غ
ت : ۱۳٩٠/٦/٢۳
نظرات ()
 
جهت اطلاع از تنظیمات و ویــــرایش این قالب اینجا را کلیک کنید.

.:: کلیک کنید ::.