کمپرسورها 1

چرا کاهش مصرف انرژی در کمپرسورها حائز اهمیت است؟

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.

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.

فیلتر 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.

دریافت کننده : هوای فشرده را ذخیره می کند و باعث حفظ یک جریان مداوم به سیستم می شود.

فیلتر خط هوا: ذرات جامد و مایع را از جریان هوای فشرده جدا می کند فیلترها 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 Part –load 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 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:

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 Part – Load 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 Part – Load 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

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

محمد علی شیرازی کارشناس مکانیک (گرایش تاسیسات)