با کمپرسور بیشتر آشنا شوید

کمپرسور ها تجهیزاتی مکانیکی هستند جز ماشین آلات دوار و انرژی دهنده به سیال برای کاهش حجم گاز و  افزایش فشار آن هستند. کمپرسور ها بر اساس کاربرد انواع مختلفی دارند و با سیال ها گازی متفاوتی کار میکنند.  به طول کلی به دو دسته دینامیکی و جا به جایی مثبت تقسیم می شوند.

کمپرسور ها در صنایعی نظیر پتروشیمی، فولاد، هوافضا و … کارایی دارند. با شرکت پاژ صنعت سانا همراه شوید.

متراکم کننده یا compressor چیست؟

کمپرسور ها شبیه پمپ ها هستند که فشار روی سیال را افزایش میدهند و همچنین میتوانند سیال را از طریق مجاری جا به جا کنند. به دلیل تراکم پذیری گاز ها در مقابل مایعات که تقریبا تراکم ناپذیر هستند عملکرد کمپرسور ها باعث کاهش حجم گاز و افزایش چگالی آنها میشود. کمپرسور ها گازی برای کاربردهای مختلفی از جمله انتقال گاز طبیعی از طریق خط لوله؛ ذخیره سازی گازها در فشار مختلف، فشرده سازی هوای ورودی توربین ها گازی، انتقال دما در سیستم ها تبریدی و غیره دارند.

انواع کمپرسور

کمپرسور ها در طی زمان  و پیشرفت تکنولوژی انواع مختلفی پیدا کردند. ولی به طور کلی به دو دسته دینامیکی و جا به جایی مثبت دسته بندی می شوند. 

جا به جایی مثبت:

این دسته از کمپرسور ها از نوع رایج ترین انواع آن به شمار میروند. آنها حجمی از یک گاز را در یک محفظه وارد کرده و سپس با کاهش حجم محفظه باعث افزایش فشار گاز میشوند

دینامیکی:

کمپرسور های دینامیکی دارای کابردها خاص خود هستند که به طور عملکردی به دو دسته محوری و گریز از مرکز تقسیم میشوند. عملکرد آن بر اساس اصول اولیه ترمودینامیک است. در فرایند پلی تروپیک کار بر روی یک سیال انجام میشود تا فشار آن افزایش یابد.

انواع دسته بندی کمپرسور

کمپرسور های دینامیکی:

انتقال مومنتوم در این نمونه به صورت پیوسته بین سیال و ایمپلر در جریان است. در پی این انحنای مسیر حرکت سیال بر روی شاخصه ها ترمودینامیک کمپرسور تاثیر خواهد گذاشت. از مشخصه بارز این سیستم جریان پیوسته و بدون پالس ، پیروی از مقاومت مسیر در تولید دبی و حساسیت به تغییر جرم  مولکولی، در صورت تغییر ترکیبات گاز ورودی به مدار دستگاه ؛ از شاخصه های بارز کمپرسور دینامیکی شناخته می شود.

کمپرسور دینامیکی محوری axial:

جهت ورود خروج جریان در ایمپلر های جریان محوری در امتداد یکدیگر هستند و به موازات محور دوران می باشند. ای دسته از ایمپلر ها  بیشتر در ساختمان توربین های گازی ، پمپ خلا میکروتوربو مولوکولار و موتور های جت به صورت چند مرحله ای کاربرد دارند.

نمونه روتور جت شامل کمپرسور محوری و توربین گاز

 گریز از مرکز centrifugal:

در ایمپلر ها جریان شعاعی جهت ورود و خروج جریان از ایمپلر با همدیگر زاویه 90 درجه می سازند. کاربرد آن ها زمانی است که میزان دبی به هد کم باشد. ایمپلر های گریز از مرکز عموما ساختاری سه بعدی شامل هاب ، شراد و تیغه هستند. معمولا شراز برای افزایش مقوامت ایمپلر در ساختار آن استفاده می شود. اما به دلیل افزایش تمرکز تنش در لبه ها، استفاده از آنها در سرعت و دور بالا با محدودیت های رو به رو است از نمونه های کاربرد آنها در مدار های  تغذیه فشار بالا ، توربو شارژ خودرو و موتور های توربو شفت می باشد.

کمپرسور های جا به جای مثبت Positive Displacement

این مدل از کمپرسور ها بر اساس فشرده سازی با کاهش حجم گاز محصور در محفظه گاز را فشرده میکنند.  به طور کلی به دو دسته رفت و برگشتی و دوار تقسیم بندی می شوند.  هر کدام از این دسته بندی ها زیر شاخه و تایپ مخصوص به خود را دارا میباشند که در ادامه به آن می پردازیم:

کمپرسور رفت و برگشتی:

تک اثره:

در این نوع کمپرسور تک اثره single acting  به این معنا است که گاز در یک طرف پیستون قرار دارد و سمت دیگر متصل به میل لنگ متحرک آن است که با حرکت میل لنگ سبب حرکت پیستون و فشرده سازی هوای پشت آن می شود. این نوع از کمپرسور میتواند یک یا چند مرحله داشته باشد، معمولا با هوا خنک میشوند، بیشتر کمپرسور های  کارگاهی و معمول مورد استفاده از این نوع هستند.

شماتیک کمپرسور تک اثره

دو اثره:

کمپرسورهای رفت و برگشتی دو اثر دارای محفظه های فشاری در دو طرف پیستون هستند. در حرکت پایین، هوا در بالای پیستون به داخل کشیده می شود در حالی که هوا در سمت پایین فشرده می شود. در حرکت بالا، هوا به سمت پایین کشیده می شود در حالی که هوا در سمت بالا فشرده می شود. کمپرسورهای رفت و برگشتی دو اثر ممکن است یک یا چند مرحله داشته باشند و معمولاً با آب خنک می شوند. راندمان بار کامل معمولاً در این ماشین‌ها بسیار عالی است.

در ماشین های با تخلیه چند مرحله ای، در هر سیلندر چندین سوپاپ وجود دارد. سوپاپ ها به گونه ای جابجا می شوند که کنترل دریچه های خاص میزان سیلندر را که در آن فشرده سازی در آن اتفاق می افتد تغییر می دهد. تولیدکنندگان بسیار کمی هنوز کمپرسور رفت و برگشتی دو اثره را تولید می کنند زیرا تولید آن بسیار گران است، برای کنترل ارتعاش به پایه های خاصی نیاز دارد و نیاز به تعمیر و نگهداری گسترده مکرر دارد.

دیافراگمی:

یکی دلایل اصلی وجود کمپرسور های دیافراگمی ایجاد نشت بندی ایمن  و ایزوله کردن گاز تحت فشار از محطی پیرامون آن است. گاز های که نشت آن ها با برای جان انسان خطر ساز است یا برای محیط زیست، کمپرسور دیافراگمی دستگاهی است که برای فشرده کردن یا تحت فشار قرار دادن هوای اتمسفر برای ذخیره یا استفاده فوری با استفاده از جابجایی یک غشاء یا دیافراگم انعطاف پذیر طراحی شده است. این تعریف نسبتاً فنی به سادگی به این معنی است که کمپرسور دیافراگمی یک کمپرسور هوا است که به جای سیستم پیستونی از خم شدن یک غشای لاستیکی یا سیلیکونی برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌کند. کمپرسورهای هوای معمولی از آرایش پیستون و میل لنگ بسیار شبیه به آنچه در موتور خودرو یافت می شود برای فشرده سازی هوا استفاده می کنند.

شماتیک کمپرسور دیافراگمی

کمپرسور دیافراگمی

کمپرسور دوار:

در این نوع از کمپرسور های همه چیز بر اساس یک روتور شکل میگیرد. این نوع از آنها در عملکرد ویژگی ها مشترکی دارند اما وجه تمایز آنها دلیل بر پیدایش این نوع از کمپرسور ها است. نوع دوار آن در قیاس با رفت و برگشتی از نظر وزن سبک تر هستند، ارتعاش کمتری دارند ، به پایه ها سنیگین نیازی ندارند و پالس عملکردی در انها بسیار کمتر است یا وجود ندارد جریان خروجی پیوسته از مزایا بارز آنهاست.

طراحی کمپرسور های دوار با یکدیگر متفاوت است ولی همه آن ها از یک یا چند روتور تشکیل شده اند. اما طراحی روتور وجه تمایز تمام مدل ها با هم است. اغلب آنها از یک واحد روتور و دیواره عمل فشرده سازی را انجام میدهند. بسیاری از آنها به دور بالا نیازمندند، در ادامه به انواع مختلف کمپرسور های جا به جای مثبت دوار میپردازیم:

اسکرو SCREW:

در این نوع کمپرسور دو پیچه یا اسکرو به صورت نر و ماده به یک دیگر به صورت مستقیم یا غیر مستقیم درگیر هستند و گاز مورد نظر را فشرده میکنند. از موارد پر استفاده در صنعت هستند و یکی از بهترین جایگزین ها نوع پیستونی به شمار می آیند، عملکرد بدون پالس ، نویز و سر و صدای کمتر و همچنین لرزش کمتری دارند.

اسکرول SCROLL:

در کمپرسورهای اسکرول دو اسکرول بین برگی وجود دارد که برای پمپاژ، فشرده سازی یا فشار دادن سیالات مانند گازها و مایعات استفاده می شود.کمپرسور اسکرول دارای دو مارپیچ  است که یکی از آنها در حال حرکت است و دیگری به بدنه کمپرسور متصل یا ثابت است. اولین مارپیچ در یک مسیر کاملاً مشخص توسط مارچیپ متصل شده می چرخد. اسکرول چرخان به میل لنگ کمپرسور متصل می شود،از این نوع کمپرسور برای تبرید ، پمپ خلا، تهویه مطبوع کاربرد دارند.

کمپرسور اسکرول

شماتیک اسکرول

تیغه ای یا پره ای ROTARY VAN:

اصل کار کمپرسور پره ای مانند بسیاری از موتورهای انبساط هوای فشرده است.  پره ها معمولاً از آلیاژهای ریختگی خاص ساخته  و اکثر کمپرسورهای تیغه ای روغن کاری می شوند. روتور با پره های تیغه ای شکل شعاعی و متحرک به طور غیرعادی در محفظه استاتور نصب شده است. هنگام چرخش، پره ها با نیروی گریز از مرکز به دیواره استاتور فشار داده می شوند. هنگامی که فاصله بین روتور و استاتور افزایش می یابد، هوا به داخل مکیده می شود. هوا در کیسه های مختلف کمپرسور محبوس می شود و با چرخش حجم کاهش می یابد. هنگامی که پره از خروجی عبور می کند، هوا خارج می شود. یکی موارد استفاده در سرویس های هوا دهی است.

شماتیک کمپرسور تیغه ای

رینگ مایع LIQUID RING:

عملکرد کلی کمپرسور های رینگ مایع بسیار شبیه به مدل پره ای است. تفاوت آنها شکل پره ها که به صورت چرخان یک مایع را به هم میزنند و در اثر گردش و نیرو گریز از مرکز مایع به سمت دیواره حرکت میکند.  شکل خاص محفظه ای برای فشرده سازی گاز را میسازند و این حلقه مایع یک محیط اب بندی شده را در بین فضای گره ها ایجاد میکند.  جریان گاز از قسمت مرکز وارد فضای خالی بین پره ها شده و با گردش پره ها عملیات فشرده سازی انجام میشود برای درک بهتر به تصاویر دقت کنید:

کمپرسور رینگ مایع

رینگ مایع

لوب LOBE OR ROOTS:

در کمپرسورهای این گروه قطعات درگیر یا به اصطلاح گوشواره ها با اختلاف کمی از یکدیگر قرار داردند و در تماس با یکدیگر نیستند. ساختاری مشابه  اسکرو است، اما در این مدل پروفل مستقیم دارند. نام root نخستین باری توسط اولین تولید کننده ( برادران ماریون )  آن بر آن نهاده شده. عملکرد گوشواره ها به دلیل عدم تماس با یکدیگر نیازمند تامینگ گردش است. یک نمونه از کاربرد آنها سوپر شارژ های خودرو است، تعداد لوب ها در این کمپرسور ها میتواند دو یا سه یا بیشتر هم باشد.

لوب کمپرسور