افزایش راندمان در کمپرسورهای هوای فشرده
امروزه یکی از ارزان‌ترین، راحت‌ترین و در دسترس‌ترین انرژی‌های جهان، انرژی هوای فشرده است که بشر همواره به دنبال استفاده از این نوع انرژی جهت استفاده در صنایع مختلف تولیدی اعم از صنایع غذایی – پتروشیمی – پالایشگاه‌ها – فولاد – داروسازی – خودروسازی – صنایع دفاعی و … بوده است.
به دلیل اهمیت کاهش هزینه‌ها در تولید و نقش بسزای آن در رقابت بین شرکت‌ها و حتی در بین کشورهای تولیدکننده، ضروری است از انرژی‌هایی که مصرف اصلی کارخانه‌جات می‌باشد استفاده کنیم که اولاً ارزان‌قیمت و به‌راحتی قابل دسترس باشد.
ثانیاً از نظر سرعت عمل کاری و مهم‌تر از همه، از نظر راندمان کاری بتواند برای یک شرکت مقرون‌به‌صرفه باشد.
راندمان نشان‌دهنده جلوگیری از هدر رفتن مواد – سرمایه – زمان – انرژی در انجام کارها است.
راندمان معمولاً به‌صورت نسبت خروجی مفید به ورودی کل تعریف و محاسبه می‌شود.
کمپرسور:
یک ماشینی است که کار اصلی آن متراکم ساختن سیال هوا را به عهده دارد طوری که هوا را در یک یا چند مرحله متراکم ساخته و در یک مخزن که اصطلاحاً رسپتور تانک (receiver tank) نیز می‌گویند، ذخیره می‌شود. هوای فشرده پس از فیلتر شدن (حذف بخار روغن و رطوبت هوا) توسط مدار لوله‌کشی شده به سمت تولید هدایت می‌شود.
تکنولوژی هوای فشرده
هوای فشرده یک منبع انرژی پنوماتیکی است که مانند انرژی الکتریکی و هیدرولیکی در بخش‌های مختلف تولید، اکثر صنایع کاربرد دارد. علاوه بر آن کاربردهای دیگری نیز مانند تولید بطری‌های پلاستیکی (PET)، راه‌اندازی تجهیزات دوار صنعتی، تست سیستم‌های تجهیزات پنوماتیکی و... را شامل می‌شود.
کلیه تجهیزاتی که با مصرف این صورت از انرژی کار می‌کنند، به نوعی از طریق چرخش محور تجهیزات دوار نامیده می‌شوند مانند موتورهای احتراقی، پمپ‌ها، الکتروموتورها و کمپرسورها.
معرفی انواع کمپرسور و عملکرد آن‌ها
دسته‌بندی کمپرسورها
کمپرسورها (فشرده کننده‌ها) نوعی از تجهیزات هستند که برای فشرده‌سازی، جریان انداختن و افزایش فشار گاز یا هوا استفاده می‌شوند. کمپرسورها را می‌توان به شکل زیر دسته‌بندی کرد:
کمپرسورها (Compressors)
دنیای ما بدون کمپرسورها برای کاربردهای صنعتی قابل تصور نیست. از آنجایی که در هنگام فشرده‌سازی، برخی قطعات داخلی کمپرسورها با یکدیگر تماس دارند، استفاده از روغن ضروری است. در موارد حساس مانند صنایع غذایی یا دارویی، باید از کمپرسورهای بدون روغن (Oil-Free) استفاده شود.
کمپرسورهای خشک
این کمپرسورها با حذف کامل مواد روان‌کننده طراحی می‌شوند. هزینه تعمیرات بالا و کیفیت پایین‌تر خروجی باعث شده تنها در برخی کاربردهای خاص مورد استفاده قرار بگیرند.
کمپرسورهای Screw
در این کمپرسورها، گاز بین دو روتور مارپیچ گیر افتاده و با دوران آن‌ها، فشار گاز افزایش می‌یابد. این طراحی عملکرد پیوسته، صدای کم و راندمان بالا دارد.
طرز کار کمپرسور Screw
مراحل کار شامل ورود هوا، فشرده‌سازی تدریجی آن در میان مارپیچ‌ها، عبور از سیستم خنک‌کاری، و ورود به مخزن ذخیره است. روغن و آب نیز از طریق سپراتور جدا شده و هوای خشک به سیستم تحویل داده می‌شود.
در این کمپرسورها، فشار طراحی معمولاً بالاتر از 13 بار بوده و دبی آن تا 500 مترمکعب بر دقیقه می‌رسد. مدل‌های TCP و S & TCP از متداول‌ترین‌ها هستند.
بوسترها:
همان‌طور که اشاره شد فشار هوای تولیدی کمپرسورهای اسکرو حداکثر تا 13 بار است که این مقدار فشار در اکثر صنایع مطلوب است. در بعضی صنایع مانند تولید بطری‌ها و ظروف پلاستیکی (پت) نیاز به فشار تا 40 بار می‌باشد که برای این منظور از بوستر استفاده می‌شود.
به‌جای طراحی سیستم‌های بزرگ و کامل با فشار بالای مورد نظر در صنایع مذکور، افزایش فشار هوای فشار پایین تا سطح فشار مورد نیاز مناسب‌ترین راه‌حل بوده و بوسترها بدین منظور طراحی و ساخته می‌شوند.
بوستر در حقیقت یک نوع از کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی است که توسط الکتروموتور، پیستون‌ها در داخل سیلندر به حرکت درمی‌آیند و نحوه عملکرد آن به این صورت می‌باشد که هوای کم‌فشار تولیدشده در کمپرسورهای اسکرو به داخل محفظه تراکم بالای پیستون‌ها هدایت‌شده و با کاهش حجم آن، فشار افزایش می‌یابد و پس از خنک‌کاری، به مخزن ذخیره فشار بالا هدایت می‌شود.
شایان ذکر است هوادهی (دبی) بوسترها در مقادیر کم مورد نیاز است و از این نظر استفاده از بوستر کاملاً اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه است. (رجوع شود به کاتالوگ بوسترها)
کمپرسورهای فشار قوی:
کمپرسورهای فشار قوی از نوع کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی پیستونی دو مرحله‌ای بوده که در پیستون‌های مرحله اول، هوای فشار کم تولید و به بالای پیستون‌های مرحله دوم ارسال می‌شود و با حرکت پیستون‌ها، حجم هوای مذکور کاهش و فشار آن افزایش می‌یابد. دبی این کمپرسورها نیز در مقادیر کم بوده و جهت راه‌اندازی تجهیزات دوار سنگین و مخصوصاً تجهیزات صنایع دریایی کاملاً مفید و اقتصادی است. (رجوع شود به کاتالوگ کمپرسور پیستونی فشار قوی)
درایرها (Dryers) خشک‌کن‌ها:
از آنجایی که هوای محیط مرطوب و غبارآلود بوده و رطوبت پس از فشرده‌سازی به‌صورت بخار آب درمی‌آید و در مواقع مصرف ممکن است مشکل ایجاد نماید، از وسایلی به نام درایرها و تله آب‌گیرها و میکروفیلترها استفاده می‌شود.
تله آب‌گیر و درایر بعد از مخزن هوای فشرده به‌همراه میکروفیلترها کار گذاشته می‌شود و وظیفه این دستگاه‌ها گرفتن بخار و رطوبت هوای فشرده‌شده و تخلیه آن به بیرون است.
جهت گرفتن غبار هوای فشرده از Dust filter (فیلتر غبارگیر) استفاده می‌شود.
شایان ذکر است در مصارف عمومی (General applications) که بخار و گردوغبار موجود مشکل ایجاد ننماید، می‌توان مستقیماً از مخزن استفاده نمود.
معمولاً میزان فشار لازم در صنایع مختلف 7–13 بار می‌باشد که عمده صنایع مختلف از فشار کاری 7 بار یا 8 بار استفاده می‌کنند.
دسته‌بندی کمپرسورها:
کمپرسورها از نظر نوع در گروه‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- کمپرسورهای جابجایی مثبت:
- کمپرسور پیستونی
- کمپرسور اسکرو
- کمپرسورهای گریز از مرکز:
- کمپرسورهای توربینی
کاربرد کمپرسورها در صنایع مختلف
کلاً در انتخاب کمپرسور به دو مورد فشار کاری و حجم هوای فشرده بایستی توجه کرد.
معمولاً در صنایع کوچک از کمپرسورهای پیستونی استفاده می‌شود.
این نوع کمپرسورها معمولاً تا فشار کاری 8 بار و حجم هوای تا 1500 لیتر بر دقیقه کار می‌کنند.
الکتروموتور مورداستفاده‌شده در این کمپرسورها معمولاً بین 1.5kW تا 7.5kW است.
در مصارف کم‌فشار معمولاً از الکتروموتور با توان‌های 5.5kW الی 7.5kW استفاده می‌شود.
نمایی از کمپرسور اسکرو:
سیستم اسکرو:
این طراحی باعث تولید جریان پیوسته و بدون ضربان شده و برای مصارف حساس مناسب است.
مدل‌های کمپرسور اسکرو در فضای بسته:
نمای داخلی کابین کمپرسورهای اسکرو که به‌صورت کوپل مستقیم به موتور متصل شده‌اند.