انواع کمپرسور هوای فشرده: کدام یک برای پروژه شما مناسب است؟

کمپرسور هوای فشرده از ضروری ترین وسایلی است که در بخش های ساختمانی یافت می شوند؛ زیرا می توانند به عنوان منبع تغذیه برای ابزارهای برقی مورد استفاده قرار گیرند. انواع مختلفی از کمپرسورهای هوا وجود دارند که هریک دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. کمپرسورهای هوا بر اساس مکانیزم داخلی خود به دو صورت جابجایی مثبت(positive displacement) یا جابجایی پویا(dynamic displacement) طبقه بندی می شوند. چهار نوع رایج ترین کمپرسور هوا که در ادامه این مطلب مشاهده خواهید کرد، عبارت اند از:

• کمپرسور روتاری اسکرو(Rotary Screw Compressor)
• کمپرسور هوای رفت و برگشتی(Reciprocating Air Compressor)
• کمپرسور محوری(Axial Compressor)
• کمپرسور گریز از مرکز(Centrifugal Compressor)

ما در ادامه، مواردی را که هر کدام از این کمپرسور ها برای آن ها بهتر استفاده می شود را به شما می گوییم؛ بنابراین می توانید تصمیم آگاهانه ای برای پروژه خود بگیرید.

کمپرسور های جابجایی مثبت(positive displacement)

کمپرسور های جابجایی مثبت شامل انواع مختلفی از کمپرسور های هوا است که از طریق جابجایی هوا نیرو تولید می کنند. کمپرسور های هوا در این دسته با مکانیزم های داخلی مختلف کار می کنند، اما اصل کار برای هر یک از آن ها یکسان است. حفره ای در داخل دستگاه، هوای خارج شده را ذخیره می کند و سپس به آرامی حفره را فشرده می کند تا فشار هوا و انرژی بالقوه را افزایش دهد.

کمپرسور های روتاری اسکرو

 

یکی از انواع رایج کمپرسور های جابجایی مثبت، کمپرسور های روتاری اسکرو اند. این کمرپسور ها از ساده ترین انواع کمپرسورهای هوایی هستند که می توان از آن ها براحتی نگهداری کرد؛ زیرا مجهز به سیستم خنک کننده داخلی هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری زیادی ندارند. آن ها معمولاً ماشین های بزرگ و با اندازه صنعتی هستند که می توانند با روغن چرب شوند یا بدون روغن کار کنند.

کمپرسور های هوای فشرده روتاری اسکرو، با استفاده از دو روتور داخلی که در جهت مخالف می چرخند، انرژی تولید می کنند. هوا بین دو روتور مخالف گیر کرده و فشار داخل محفظه را افزایش می دهد. به دلیل سیستم خنک کننده داخلی، این کمپرسور های هوا برای استفاده مداوم طراحی شده اند و قدرت آن ها از ۵ اسب بخار تا ۳۵۰ اسب بخار است.

اساس کار کمپرسور های روتاری اسکرو

 

1. یک ولوِ بازشو گاز را به داخل محفظه کمپرسور می کشد. دو روتور اسکرو در محفظه قرار دارند. هنگامی که دستگاه روشن است، آن ها با سرعت زیاد می چرخند.
2. هنگامی که پروانه ها می چرخند، هوا را در حفره های بین روتور ها به دام می اندازند و جدا می کنند و در نتیجه هوا را از محفظه پایین می برند.
3. اندازه محفظه کاهش می یابد و از ولو بازشو دور می شود. با کاهش حجم، فشار افزایش می یابد.
4. فشار ایجاد می شود و بنابراین هوا متراکم می شود.
5. فشار هوا باعث باز شدن دریچه تخلیه کمپرسور می شود و این باعث می شود هوای تحت فشار وارد مخزن نگهدارنده دیگر شود.
6. هوا فشرده شده و می توان آن را به تجهیزات پایین دست مانند درایر ها و سپراتور های روغن یا آب برای خشک شدن و حذف آلودگی منتقل کرد.

مزایای کمپرسور های هوای اسکرو چیست؟

کمپرسور های اسکرو به عنوان فناوری انتخابی در طیف گسترده ای از برنامه ها، چیز های زیادی برای ارائه به مشتریان دارند:

عملکرد مداوم:

با قابلیت جریان مداوم هوا و فشار، نیازی به خاموش و روشن شدن ندارند. این بدان معناست که می توانند به طور مداوم با وقفه کم یا بدون وقفه کار کنند.

نگهداری آسان:

با قطعات متحرک و تماس بسیار کم، ساییدگی و پارگی به حداقل می رسد. فواصل طولانی سرویس، هزینه های نگهداری را کاهش می دهد و هرگونه بررسی و تعمیر معمول را سریع، آسان و بدون دردسر می کند.

عملکرد قدرتمند:

کمپرسور های روتاری اسکرو می توانند در شرایط چالش برانگیز کار کنند؛ زیرا دارای جریان هوا با سرعت بالا هستند و می توانند در دمای شدید کار کنند. این بدان معناست که می توانند ابزار های پنوماتیک و تجهیزات سنگین را به راحتی و به طور کارآمد اجرا کنند.

صرفه جویی در مصرف انرژی:

این ماشین های با دوام با گذراندن زمان ، گرمای کمتری تولید کرده و انرژی بیشتری را نسبت به سایر مدل ها ذخیره می کنند. این ویژگی های طراحی بدین معناست که با گذشت زمان، ظرفیت را از دست می دهند و هزینه عمر کمپرسور را پایین نگه می دارند.

سر و صدای کم:

عملکرد بی سر و صدا به دلیل اندازه کوچک واحد ها و عدم وجود قطعات متحرک است که آن ها را برای نصب در مکان های مختلف مناسب می کند.

کمپرسور های رفت و برگشتی

 

یکی دیگر از انواع محبوب کمپرسور های جابجایی مثبت(positive displacement)، کمپرسور رفت و برگشتی است. این کمپرسور ها معمولاً در محل های کار کوچک تر مانند گاراژ ها و پروژه های خانگی استفاده می شوند. برخلاف کمپرسور روتاری اسکرو ، کمپرسور رفت و برگشتی برای استفاده مداوم طراحی نشده است. کمپرسور هوای فشرده رفت و برگشتی دارای قطعات متحرک بیشتری نسبت به کمپرسور روتاری اسکرو می باشد و این قطعات برای حرکت روان تر روغن کاری می شوند.

این نوع از کمپرسورهای هوا از طریق پیستون در داخل سیلندر کار می کنند که هوا را فشرده و جابجا می کند تا فشار ایجاد کند. کمپرسور های هوای رفت و برگشتی می توانند در تغییرات تک یا چند مرحله ای وجود داشته باشند که بر دامنه فشار آن ها می تواند تأثیر بگذارد.

هنگامی که به قدرت بیشتری نیاز دارید، کمپرسور چند مرحله ای راهی است که باید در پیش بگیرید. در حالی که کمپرسور های تک مرحله ای، کار را برای پروژه های کوچک تر مانند نجاری و فلز کاری انجام می دهند، کمپرسور های چند مرحله ای نیروی مورد نیاز برای ساخت و ساز های عظیم مانند مونتاژ و نگهداری خودرو را تأمین می کنند. کمپرسورهای رفت و برگشتی چند مرحله ای می توانند حداکثر تا ۳۰ اسب بخار قدرت داشته باشند.

اساس کار کمپرسور هوای رفت و برگشتی

این نوع کمپرسور از موتور الکتریکی، موتور های دیزل و یا گاز استفاده می کند.

• با روشن شدن برق، موتور الکتریکی شروع به چرخش می کند و میل لنگ متصل به آن را می چرخاند. پیستون شروع به حرکت در داخل سیلندر می کند.
• با حرکت پیستون به سمت پایین (به سمت BDC) ، هوا از اتمسفر(هوای آزاد) وارد محفظه استوانه می شود.
• پیستون پس از رسیدن به BDC شروع به حرکت به سمت بالا (یعنی به سمت TDC) می کند، فشرده سازی هوا شروع شده و فشار در آن شروع به افزایش می کند.
• هنگامی که فشار داخل سیلندر از فشار دریچه تخلیه بیشتر می شود، شیر تخلیه باز می شود و هوای فشرده به مخزن ذخیره هوا منتقل می شود و از آنجا برای کار استفاده می شود.

کمپرسور های داینامیک هوای فشرده

 

کمپرسور های داینامیکی هوای فشرده با وارد کردن هوا با پره های سریع چرخان و سپس فشرده کردن هوا برای ایجاد فشار، نیروی خود را تولید می کنند. سپس انرژی جنبشی به صورت ایستا(ثابت) در کمپرسور ذخیره می شود.

کمپرسور های محوری هوای فشرده

 

کمپرسور های محوری هوای فشرده معمولاً در پروژه های ساختمانی استفاده نمی شوند، بلکه در موتور های پر سرعت کشتی ها یا هواپیماها یافت می شوند. آنها دارای راندمان بالایی هستند اما بسیار گران تر از سایر انواع کمپرسور های هوای فشرده هستند و می توانند تا هزاران اسب بخار قدرت داشته باشند. به همین دلیل آن ها عمدتا برای تحقیقات هوا فضا اختصاص داده شده اند.

اساس کار کمپرسور محوری هوای فشرده

جزئیات کار بسیار پیچیده هستند؛ زیرا هندسه تیغه و جریان های حاصل از آن بصورت سه بعدی و ناپایدار هستند و می توانند اثرات چسبناکی و تراکم پذیری مهمی داشته باشند. هر تیغه روی روتور یا استاتور تغییرات فشاری را شبیه به ایرفویل پروانه چرخان(spinning propeller) ایجاد می کند. اما برخلاف تیغه ملخ(propeller blade)، تیغه های کمپرسور محوری نزدیک به هم هستند که جریان اطراف هر تیغه را به طور جدی تغییر می دهد.

تیغه های کمپرسور بطور مداوم از پره های بالا دست عبور می کنند که تغییرات ناپایدار جریان را ایجاد می کند. طراحان کمپرسور برای تعیین عملکرد یک کمپرسور محوری، باید به آزمایش تونل باد و مدل های محاسباتی پیچیده تکیه کنند.

عملکرد با نسبت فشار در CPR کمپرسور، سرعت چرخش شفت لازم برای افزایش فشار و یک عامل کارایی مشخص می شود که نشان می دهد چقدر کار اضافی نسبت به یک کمپرسور ایده آل مورد نیاز است.

کمپرسورهای گریز از مرکز

 

کمپرسورهای گریز از مرکز هوای ورودی را از طریق یک دیفیوزر کُند و خنک می کنند تا انرژی بالقوه را افزایش دهند. به دلیل فرآیند فشرده سازی چند فاز، کمپرسور های گریز از مرکز هوای فشرده قادر به تولید مقدار زیادی انرژی در یک دستگاه نسبتاً کوچک هستند.

آن ها نسبت به روتاری اسکرو یا کمپرسور های رفت و برگشتی، نیاز به نگهداری کمتری دارند و برخی از انواع آن ها می توانند هوای فشرده عاری از روغن(oil-free air) تولید کنند. آن ها معمولاً برای ساخت و ساز های سخت تر مانند کارخانه های شیمیایی یا مراکز تولید فولاد استفاده می شوند؛ زیرا می توانند به قدرت حدود ۱۰۰۰ اسب بخار برسند.

اساس کار کمپرسور گریز از مرکز

هوا با پره های شعاعی به مرکز پروانه چرخشی کشیده می شود و با نیروی گریز از مرکز به سمت مرکز رانده می شود. این حرکت شعاعی هوا منجر به افزایش فشار و تولید انرژی جنبشی می شود. قبل از اینکه هوا به مرکز پروانه هدایت شود، انرژی جنبشی نیز با عبور از دیفیوزر و ولتاژ، دارای فشار بیشتری می شود.

هر مرحله، بخشی از افزایش فشار کلی واحد کمپرسور را شامل می شود. بسته به فشار مورد نیاز برای کاربر، تعدادی از مراحل را می توان در یک سری ترتیب داد تا به فشار بیشتری برسیم. این نوع کاربرد چند مرحله ای اغلب در صنایع نفت و گاز استفاده می شود. به طور متناوب، در تصفیه خانه های فاضلاب، از فشار های کم و برنامه های تک مرحله ای برای دستیابی به نسبت فشار مطلوب استفاده می شود.

در پیکر بندی های مدرن کمپرسورهای گریز از مرکز، از موتور های الکتریکی با سرعت بسیار بالا برای حرکت پروانه ها استفاده می شود. این باعث می شود که یک کمپرسور جمع و جور بدون گیربکس و سیستم روغنکاری کار کند؛ بنابراین بدون روغن است و برای کاربرد هایی که به ۱۰۰ درصد هوای بدون روغن نیاز دارند، مناسب است.

چگونه می توان انواع مناسب کمپرسور هوا را انتخاب کرد؟

 

علاوه بر مکانیزم های تولید برق و سطوح خروجی انرژی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، هنگام انتخاب انواع مناسب کمپرسورهای هوا فشرده، چندین عامل دیگر نیز باید در نظر گرفته شوند.

۱٫ کیفیت هوای کمپرسور های بدون روغن(Oil-Free Compressors) را در نظر بگیرید.

در محیط های تولیدی پاک، استفاده از کمپرسور های هوای فشرده دارای روغن می تواند مشکل ایجاد کند. اکثر کمپرسور های هوای فشرده برای روغن کاری مکانیسم های داخلی به روغن تکیه می کنند. بخارات روغن ممکن است هوا را آلوده کنند که می تواند به محصولات یا فرآیندهای تولید آسیب برساند. با استفاده از کمپرسور هوای فشرده بدون روغن(oil-free air compressor)، این خطر تا حد زیادی کاهش می یابد.

اگر چه کمپرسورهای بدون روغن به طور کلی گران تر هستند، اما تنها گزینه برای تأسیساتی هستند که تولید پاک و بدون آلودگی را تضمین می کنند. ممکن است هنوز روغن برای روانکاری دستگاه لازم باشد، اما عملکرد داخلی کمپرسور های بدون روغن حاوی مکانیزم آب بندی متفاوتی است تا اطمینان حاصل شود که هیچ روغن وارد کمپرسور نمی شود. علاوه بر هوای پاک، کمپرسورهای بدون روغن اغلب هزینه های کمتری دارند؛ زیرا قطعات آن نیازی به تعویض مکرر ندارند.

۲٫ از انرژی به نحو احسن استفاده کنید.

اگر در حال کار روی یک پروژه عمرانی طولانی هستید، دریافت کم مصرف ترین کمپرسور هوا می تواند در دراز مدت هزینه اضافی داشته باشد. در زیر تعدادی از انواع کمپرسور های هوا که از نظر مصرف انرژی کارآمد هستند، آورده شده است.

۲٫۱٫ کمپرسور های سرعت ثابت در مقابل کمپرسورهای سرعت متغیر(Fixed Speed Compressors vs Variable Speed Compressors)

کمپرسور های سرعت متغیر (VSD) با افزایش یا کاهش خروجی هوا، در مصرف انرژی و پول صرفه جویی می کنند. در طرف مقابل، موتور های کمپرسور های سرعت ثابت، دائماً با سرعت یکسان کار می کنند. این در حالتی که کمپرسور در حال استفاده است خوب است، اما با کند شدن سیستم، موتور به کار خود ادامه می دهد تا زمانی که دستگاه به طور کامل متوقف شود. انرژی در این دوره خنک کننده هدر می رود؛ زیرا کمپرسور هنوز در حال کار است، اما نیرویی تولید نمی شود.

۲٫۲٫ کمپرسورهای هوای گاز طبیعی(Natural Gas Air Compressors)

در برخی از صنایع صنعتی، کمپرسور گاز طبیعی به خوبی بر روی ابزار ها و تجهیزات کار می کند. به عنوان مثال، می توان به کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی، پالایشگاه های نفت و تاسیسات تولیدی اشاره کرد. این واحد ها به جای گازوئیل یا برق، از گاز طبیعی استفاده می کنند. کمپرسور های هوای فشرده گاز طبیعی اغلب کارآمد تر از سایر گزینه ها حتی در بار های جزئی عمل می کنند. آن ها همچنین قابلیت بازیابی حرارت بهتری نسبت به کمپرسورهای برقی دارند. اگر کارآیی و صرفه جویی در انرژی اهداف اصلی شما است، یک واحد گاز طبیعی ممکن است گزینه بهتری باشد.

۳٫ محدودیت های قابلیت حمل را در نظر بگیرید.

اگر کمپرسور هوای فشرده خود را در مکان های مختلفی حمل می کنید، یک واحد قابل حمل گزینه مناسبی است. واحد های کوچک و سبک وزن می توانند انرژی را در یک قالب و سیستم جمع و جور ارائه دهند. اگر چه آن ها به اندازه واحد های بزرگتر قوی نیستند، اما کمپرسور های قابل حمل می توانند برای پروژه های ساختمانی کوچک تر ایده آل باشند. برخی از واحد ها را حتی می توان به آداپتور برق خودرو وصل کرد تا انرژی لازم برای وسیله نقاشی با برس بادی یا باد کردن لاستیک تامین شود!

۴٫ ویژگی های اضافی مورد نیاز را تعیین کنید.

انواع افزودنی ها و ویژگی های اضافی وجود دارد که می توانید با انواع مختلف کمپرسور هوا استفاده کنید. به عنوان مثال، چند اتصال دهنده یا شلنگ هوا به شما امکان می دهد چندین ابزار را به کمپرسور هوا متصل کنید؛ بنابراین هنگام تغییر مداوم وظایف، مجبور به قطع اتصالات نیستید. کمپرسور های هوای فشرده با افزودنی های حفاظتی حرارتی، حرارت داخلی را کنترل کرده و در صورت بارگیری بیش از حد دستگاه، از آسیب رسیدن به موتور جلوگیری می کنند.

برخی از کمپرسور های هوای فشرده، به جای درایو های مستقیم، دارای سیستم کار با تسمه هستند که عملکرد آرام تری را امکان پذیر می کند. اگر فکر می کنید به هر یک از این ویژگی های اضافی نیاز دارید، باید مطمئن شوید که انواع کمپرسور های هوایی که انتخاب می کنید با این ابزارها سازگار باشند.

 

برای مشاوره و خرید تماس بگیرید