راهنمای تخصصی انتخاب کمپرسور مناسب برای کارکردهای مختلف

پیش‌تر در مقاله کمپرسور، انواع و کارکرد آن با انواع کمپرسورها آشنا شده‌اید و نحوه کارکرد آن‌ها و تفاوت‌هایی که باهم دارند و همچنین کسب‌وکارهایی که از آن‌ها استفاده می‌کنند را شناختید. در این مقاله عواملی که برای انتخاب کمپرسور باید در نظر بگیرید، به‌طور کامل و شامل و کاربردی بیان‌شده است. معیارهای کاربردی برای انتخاب کمپرسور مناسب چیست؟ صاحبان صنایع چه عواملی را باید در انتخاب خود دخالت دهند؟

بیشتر بخوانید: معرفی کامل انواع کمپرسور و کاربرد هر یک از آنها

معیارهای کاربردی انتخاب کمپرسور مناسب

بسیاری از صاحبان کسب‌وکار در انتخاب کمپرسور هوا برای مصارف عمومی فروشگاه، به‌طورکلی به یک کمپرسور پیستون یا یک کمپرسور پیچ مارپیچ یا اسکرو بسنده می‌کنند. کمپرسورهای پیستون نسبت به کمپرسورهای اسکرو ارزان‌قیمت‌تر هستند، به تعمیر و نگهداری کمتری احتیاج دارند و در شرایط کار کثیف به‌خوبی دوام می‌آورند، بااین‌حال، آن‌ها بسیار پرسروصداتر از کمپرسورهای پیچ هستند. کمپرسورهای پیستون همچنین مستعد نفوذ روغن به داخل هوای فشرده‌شده هستند، پدیده‌ای که به‌عنوان “انتقال” شناخته می‌شود.

به‌طورکلی می‌توان گفت کمپرسور پیستونی برای کاربردهای زیر مناسب است.

• کارگاه‌ها
• گاراژها و تعمیرگاه‌ها
• کسب‌وکارهای کوچک
• کارها ساختمانی و ساخت‌وساز

به‌عنوان‌مثال، یک فروشگاه رنگ‌کاری اتاق اتومبیل که به‌طور مداوم از هوا برای نقاشی استفاده می‌کند، ممکن است یک کمپرسور پیچ شعاعی انتخاب مناسبی برای آن باشد. یک کسب‌وکار عمومی تعمیر خودکار که استفاده کمتری از هوا و نگرانی کمتری برای تمیز بودن هوا دارد، ممکن است به استفاده از یک کمپرسور پیستون بسنده کند.

برای مرور کلی معیارهای انتخاب کمپرسور باید بدانید کمپرسورهای طبق موارد زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• نوع گازی که متراکم می‌کنند
• مکانیسم و اصول کارکرد و نحوه اعمال انرژی به سیال(دینامیکی-جابجایی مثبت)
• نوع انرژی مصرفی(برقی-بنزینی یا دیزلی)
• میزان دبی و فشار تولیدی(فشارمعمولی-فشارمتوسط-فشار قوی)
• نحوه انتقال قدرت به واحد هواساز(کوپل مستقیم-تسمه فولی)  
• وجود روغن یا عدم وجود روغن در کمپرسورها(اویل فری -اویل اینجکت)
• کمپرسورهای  دیگر(کمپرسورهای کمکی-تشدید کننده‌های فشار)

پس از معیارهای بالا، نکاتی که باید در هنگام انتخاب کمپرسور به آن‌ها دقت کنید، شامل موارد زیر هستند.

قابلیت حمل

یکی از مهم‌ترین معیارهای انتخاب، قابلیت حمل کمپرسور هوا است. کمپرسورهای دارای تنوع زیادی در ابعاد و اشکال هستند، معمولاً کمپرسورهای ثابت برای پارکینگ‌ها، تعمیرگاه‌ها و کارگاه‌های آموزشی به دلیل قابلیت اتصال به ابزارهای بادی مناسب هستند.

منبع تغذیه

منبع تغذیه کمپرسورهای هوا، الکتریکی و یا دیزلی است، که انواع دیزلی دارای عملکرد و قدرت بهتری هستند و از آن‌ها در صنایع سنگین و سایر صنایعی که به کیفیت بالاتری نیاز دارند، استفاده می‌شود، اما نکته مهم در مورد کمپرسورهای دیزلی این است که به سبب نوع سوخت، باید در فضای آزاد مستقر شوند. انواع برقی کمپرسور می‌توانند در فضاهای بسته و ساختمان‌ها نیز به کار برده شوند.

حجم مخزن

کمپرسورها می‌توانند بدون مخزن، مخزن کوچک و یا مخزن بزرگ باشند. در صنایعی که فشار بالایی از هوا برای مدت‌زمان طولانی نیاز دارند، از کمپرسور با حجم مخزن بزرگ استفاده می‌شود و همچنین در فشار کاری متناوب از کمپرسور با حجم مخزن کوچک استفاده می‌شود.

نوع پمپ

نوع پمپ کمپرسور می‌تواند بر شاخص عملکرد و بازدهی کمپرسور مؤثر باشد.

برخی از فاکتورهای انتخاب اضافی که باید موردتوجه قرار گیرد به شرح زیر است:

• مصرف روغن زیاد در مقابل روغن کم
• اندازه کمپرسور
• کیفیت هوا
• کنترل‌ها

روغن زیاد در مقابل روغن کم

روغن در عملکرد هر کمپرسور از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا در از بین بردن گرمای حاصل از فرآیند فشرده‌سازی مؤثر است و در بسیاری از انواع کمپرسورها، روغن یک پلمپ ایجاد می‌کند. در مورد کمپرسورهای پیستون، میلگردهای میل‌لنگ و گژن پین و دیواره‌های جانبی سیلندر را روغن‌کاری می‌کنند، مانند موتورهای پیستون، حلقه‌ها روی پیستون، آب‌بندی محفظه تراکم را کنترل کرده و عبور روغن را به داخل آن کنترل می‌کند. کمپرسورهای دوار پیچ روغن را درون بدنه کمپرسور تزریق می‌کنند؛ این تزریق، هر دو روتور غیر تماسی را مهروموم می‌کنند و گرمای حاصل از فرآیند فشرده‌سازی را از بین می‌برد. کمپرسورهای دوار به روغن تکیه می‌کنند تا فضای جزئی بین نوارهای پره و محل حفره را پر کنند. کمپرسورهای اسکرول معمولاً از روغن استفاده نمی‌کنند، بنابراین به‌عنوان کمپرسور با مصرف کم ‌روغن شناخته می‌شوند، البته ظرفیت آن‌ها تا حدودی محدود است. کمپرسورهای گریز از مرکز هیچ روغنی را به جریان فشرده‌سازی وارد نمی‌کنند، اما در لیگ دیگری متفاوت از برادران جابجایی مثبتشان هستند.

ایجاد کمپرسورهای بدون روغن

برای ایجاد کمپرسورهای بدون روغن، تولیدکنندگان به تعدادی از تاکتیک‌ها تکیه می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، کمپرسورهای پیستون می‌توانند مونتاژهای تک‌قطبی پیستونی را که از میل‌لنگ بر روی یاتاقان‌های غیرعادی سوار می‌شوند، به‌کارگیرند؛ همان‌طور که این پیستون‌ها در سیلندرها تلاقی می‌کنند، درون آن‌ها سنگ می‌ریزند و این طرح یاتاقان گژن پین را روی پیستون از بین می‌برد. کمپرسورهای پیستون همچنین از انواع مواد خود روان کننده برای حلقه‌های آب‌بندی و آستر سیلندر استفاده می‌کنند. سازندگان کمپرسور اسکرو شکاف‌های بین پیچ‌ها را محکم‌تر کرده و نیاز به درزگیر روغن را از بین می‌برند.

افزایش سایش، کنترل گرما، کاهش ظرفیت و نگهداری مکرر برخی از اشکالات مرتبط با کمپرسورهای هوا با روغن کمتر است. بدیهی است صنایع خاص با این مبادلات سازگار شده‌اند، زیرا هوای بدون روغن ضروری است.

اندازه کمپرسور

اگر تمام روز از مته سنگ استفاده می‌کنید، انتخاب کمپرسور ساده است، تعداد اپراتورهایی را که از کمپرسور استفاده می‌کنند محاسبه کنید، cfm ابزارهای آن‌ها را تعیین کنید و یک کمپرسور پیچ مارپیچ برای کارکرد مداوم بخرید که بتواند تقاضای 8 ساعت کار روی یک مخزن سوخت را برآورده کند؛ البته ممکن است محدودیت‌های زیست‌محیطی شامل معیارهای انتخاب شود.

اگر می‌خواهید هوای فشرده‌ای برای یک فروشگاه کوچک تهیه کنید، مسائل کمی پیچیده‌تر می‌شوند. ابزارهای تأمین هوا را بر اساس نوع استفاده از هم تفکیک می‌کنند، مانند متناوب، آچار خاردار، یا یک اسپری رنگ دائمی که البته می‌توان از نمودارهایی که برای کمک به تخمین مصرف انواع دستگاه‌ها توسط تولیدکنندگان تهیه می‌شود، استفاده کرد. پس از مشخص شدن این موارد، استفاده بر اساس میانگین و استفاده مداوم مشخص‌شده و می‌توان ظرفیت کلی کمپرسور هوا را به‌طور تقریبی تعیین کرد.

تعیین ظرفیت‌های کمپرسور

تعیین ظرفیت‌های کمپرسور برای تأسیسات تولید تقریباً به همان شیوه گفته‌شده انجام می‌شود. برای مثال، یک خط بسته‌بندی از هوای فشرده‌شده برای فعال کردن سیلندرها، دستگاه‌ها و غیره استفاده می‌کند، به‌طورمعمول، میزان مصرف برای ماشین‌های منفرد توسط تولیدکنندگان دستگاه، مشخص می‌شود، در غیر این صورت مصرف هوا سیلندر بر اساس قطر داخلی لوله، کوبش و رنج چرخه هر دستگاه هوای فعال تخمین زده می‌شود.

واحدهای تولیدی بسیار بزرگ و فرآیندها و تجهیزات آن‌ها به‌احتمال‌زیاد تقاضای میزان هوای فشرده‌شده به‌اندازه بزرگی واحد خود هستند که این هوا ممکن است توسط سیستم‌های ناقص و نامناسب ارائه شود. برای چنین واحدهای بزرگی، در دسترس بودن هوا در همه زمان‌ها و به‌طور مداوم، هزینه چندین سیستم هوای فشرده را برای جلوگیری از هزینه‌های توقف یا خاموش شدن خطوط، توجیه می‌کند، حتی واحدهای کوچک‌تر می‌تواند دچار برخی از انواع خرابی سیستم شوند و این سؤالی است که باید در تعیین اندازه یک سیستم تأمین هوای کوچک پرسیده شود، آیا عملیاتی که توسط یک کمپرسور کوچک (تعمیر و نگهداری کمتر، پیچیدگی کمتری) کافی است؟ یا مجموعه‌ای از کمپرسورهای کوچک (به‌منظور جلوگیری از خرابی) مناسب است؟

کیفیت هوا

یک کمپرسور هوا را از جو اطراف می‌گیرد و با فشرده‌سازی آن، گرما و گاهی اوقات روغن را به مخلوط اضافه می‌کند و اگر هوای ورودی خیلی خشک نباشد، رطوبت زیادی به وجود می‌آورد. برای برخی از کاربردها، این ترکیبات اضافی بر استفاده نهایی تأثیر نمی‌گذارد و تجهیزات بدون مشکل در عملکرد خوب کار می‌کنند. با فرایندهای پیچیده‌تر یا بحرانی‌تر شدن هوا، معمولاً ایده‌ها و اقدامات دیگری برای بهبود کیفیت هوای خروجی ایجاد می‌شود.

هوای فشرده معمولاً داغ است و اولین قدم برای کاهش این گرما، جمع‌آوری هوا در مخزن است. این مرحله نه‌تنها هوا را خنک می‌کند بلکه باعث می‌شود مقداری از رطوبت موجود در آن نیز متراکم شود. مخازن گیرنده کمپرسور هوا عموماً دارای دریچه‌های دستی یا اتوماتیک هستند که امکان تخلیه آب انباشته‌شده را دارند، با عبور هوا از طریق یک کانسیلر می‌توان گرمای بیشتری را از بین برد. برای افزایش رطوبت می‌توان خشک‌کن‌های خنک‌کننده و خشک‌کن‌های گیاهی را به لوله‌های منبع تغذیه اضافه کرد و سرانجام، فیلتر را می‌توان نصب کرد تا هرگونه روان کننده و همچنین هر ذره‌ای به‌دست‌آمده با هر نوع فیلتر، ‌واردشده از هوا تأمین شود.

هوای فشرده به‌طورمعمول در چند قطره توزیع می‌شود و در هر قطره، بهترین روش استاندارد نصب FRLs (فیلتر، تنظیم‌کننده، روان کننده) است که هوا را مطابق نیاز ابزار خاص تنظیم می‌کند، همچنین اجازه می‌دهد روغن‌کاری به هر وسیله‌ای که به آن نیاز داشته باشد جریان یابد.

کنترل‌ها

در مورد کنترل کمپرسور پیستون گزینه‌های زیادی وجود ندارد. کمپرسور مخزن را با آستانه‌های بالا و پایین تغذیه می‌کند، هنگامی‌که به قسمت تنظیم پایین رسید، کمپرسور روشن می‌شود و تا رسیدن به قسمت تنظیم بالا کار می‌کند. یکی از انواع این روش، با نام کنترل سرعت ثابت، به شما امکان می‌دهد تا کمپرسور پس از رسیدن به قسمت فوقانی، به مدت طولانی کار کند (در صورت تخلیه جو و استفاده از هوای ذخیره‌شده با سرعت بالاتر از حد معمول). این فرآیند باعث می‌شود تعداد عمل روشن شدن موتورها در دوره‌های کاری زیاد به حداقل برسد، یک سیستم کنترل دوگانه قابل انتخاب که معمولاً فقط در سیستم‌هایی با برد 10+ اسب بخار موجود است، به کاربر اجازه جابه‌جایی بین این دو حالت کنترل را می‌دهد.

کمپرسورهای مارپیچ (اسکرو) علاوه بر کنترل شروع یا توقف و کنترل سرعت ثابت، می‌توانند از کنترل بارگیری/ تخلیه، نوسان دریچه ورودی، شیر کشویی، کنترل دوگانه اتوماتیک، درایو سرعت متغیر، برای نصب‌های چند واحدی و توالی کمپرسور استفاده کنند. کنترل بارگیری/ تخلیه از دریچه‌ای در سمت تخلیه و دریچه‌ای در قسمت ورودی استفاده می‌کند که به ترتیب باز و بسته می‌شود تا جریان را از طریق سیستم کاهش دهد. (این یک سیستم بسیار متداول در کمپرسورهای پیچ با مصرف کمتر روغن است.)، نوسان دریچه ورودی از کنترل متناسب برای تنظیم جریان جرم هوا به کمپرسور استفاده می‌کند. کنترل دریچه کشویی به‌طور مؤثری طول پیچ‌ها را کوتاه می‌کند، شروع فشرده‌سازی را به تأخیر می‌اندازد و به بخشی از هوای ورودی اجازه می‌دهد تا در محفظه جریان پیدا کند و تقاضا بهتر پاسخ داده شود.

کنترل دوگانه اتوماتیک بسته به ویژگی تقاضا بین شروع/ توقف و کنترل سرعت ثابت تغییر می‌کند. درایو با سرعت متغیر با تغییر الکترونیکی فرکانس شکل موج AC که در حال چرخش موتور است، دور موتور روتور را کاهش یا افزایش می‌دهد. همچنین توالی کمپرسور اجازه می‌دهد تا بارگیری بین چندین کمپرسور توزیع شود، به‌عنوان‌مثال، یک واحد برای اجرای مداوم کنترل بارگیری و ایجاد تفاوت بین شروع کار دو واحد مختلف، از این توالی استفاده می‌کند تا خطای دوباره روشن شدن دستگاه را به حداقل برساند.

در انتخاب هر یک از این طرح‌های کنترل، معیار این است که بهترین تعادل بین تقاضای تأمین و هزینه سکون در مقابل هزینه سایش تجهیزات شتاب را برقرار کنید.

مشخصات عملکرد (PSI ، HP، SCFM)

شاخص عملکرد کمپرسور مهم‌ترین عاملی است که در خرید یک کمپرسور باید در نظر گرفت. رایج‌ترین واحد مقدار هوای تولیدشده توسط کمپرسور متر بر مکعب در دقیقه است که به‌صورت SCFM نمایش داده می‌شود. علاوه بر این ابزارهای جانبی متصل به کمپرسور نیز دارای شاخص عملکرد SCFM هستند. برای تعیین میزان کلی این شاخص، SCFM مناسب کلیه تجهیزات پنوماتیکی کمپرسور را باهم جمع و در عدد 5.1 ضرب کرده و عدد به‌دست‌آمده مقدار SCFM مناسب کمپرسور خواهد بود. بر روی برخی کمپرسورها واحدهای HP نوشته می‌شود، که بزرگ بودن مقدار آن نشانه قدرت بیشتر دستگاه است.

در انتخاب ماشین‌آلات کمپرسور، مشخصات عملکردی دارای سه پارامتر اصلی هستند که علاوه بر بسیاری از نکات ذکرشده در بالا، باید در نظر گرفته شوند. این مشخصات کمپرسور هوا شامل موارد زیر است:

• ظرفیت حجمی
• قابلیت فشار
• قدرت دستگاه

اگرچه کمپرسورها به‌طورمعمول توسط اسب بخار یا کیلووات ارزیابی می‌شوند، این اقدامات لزوماً هیچ نشانه‌ای از هزینه کارکرد تجهیزات را نشان نمی‌دهد؛ زیرا این امر به کارایی دستگاه، چرخه کاری آن و غیره بستگی دارد.

ظرفیت حجمی

ظرفیت حجمی تعیین می‌کند چه مقدار هوا را دستگاه می‌تواند در هر واحد زمانی تحویل دهد. فوت مکعب در هر دقیقه رایج‌ترین واحد برای این اندازه‌گیری است، اگرچه می‌تواند بین تولیدکنندگان متفاوت باشد. به نظر می‌رسد تلاش برای استانداردسازی این اقدام، به‌اصطلاح scfm، بستگی به معیارهایی دارد که شما از آن‌ها پیروی می‌کنید. موسسه هوای فشرده و گاز فشرده تعریف ISO از scfm را هوای خشک (رطوبت نسبی 0٪) در 14.5 psi و 68 درجه فارنهایت تصویب کرده است. cfm واقعی، از acfm، اندازه‌گیری دیگری از ظرفیت حجمی است که به مقدار هوای فشرده‌شده که خروجی کمپرسور تحویل می‌دهد، مربوط می‌شود و این مقدار همیشه از جابجایی دستگاه به دلیل تلفات ناشی از ضربه کمپرسور کمتر خواهد بود.

ظرفیت فشار

قابلیت فشار در psi تا حد زیادی به تجهیزاتی که هوای فشرده تولید می‌کنند، بستگی دارد. درحالی‌که بسیاری از ابزارهای هوایی به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که در فشارهای هوای فروشگاه معمولی فعالیت کنند، کاربردهای ویژه مانند استارت موتور نیاز به فشارهای بیشتری دارند. به‌عنوان‌مثال، در تعیین یک کمپرسور پیستون، یک خریدار یک واحد تک‌مرحله‌ای را پیدا می‌کند که فشار کافی که حدود 135 psi است را برای استفاده از ابزارهای روزمره فراهم می‌کند، اما می‌خواهد یک واحد دومرحله‌ای را برای کاربردهای خاص و با فشار بالاتر در نظر بگیرد.

قدرت دستگاه

قدرت لازم برای کمپرسور با توجه به ملاحظات حجم و فشار مشخص می‌شود. همچنین عوامل مختلفی ازجمله تلفات لوله‌ها، افت فشار از طریق خشک‌کن‌ها و فیلترها و غیره بر ظرفیت کمپرسورها تأثیر می‌گذارد. خریداران کمپرسور همچنین باید تصمیماتی در مورد راه‌اندازی مستقیم موتور، گاز موتور یا دیزل و غیره اتخاذ کنند.

تولیدکنندگان کمپرسور غالباً منحنی های عملکرد کمپرسور را ارائه می‌کنند تا مشخصات را برای ارزیابی عملکرد کمپرسور در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی امکان‌پذیر سازند. این امر به‌ویژه در مورد کمپرسورهای گریز از مرکز که مانند پمپ‌های گریز از مرکز می‌توانند اندازه بگیرند تا بسته به‌سرعت شافت و اندازه پروانه، حجم و فشارهای مختلفی را تحویل دهند، از اهمیت بسیاری برخوردار است.

استاندارد کمپرسور

API Standard 617, Axial and Centrifugal Compressors and Expander-compressors

API Standard 672, Packaged, Integrally Geared Centrifugal Air Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services

استاندارد آزمون غیر مخرب

ASME Section V, NDE / Nondestructive Examination

.ASME Section VIII, Rules for Construction of Pressure Vessels, Div. 1 and 2

ASTM A388/A388M, Standard Practice for Ultrasonic Examination of Steel Forgings

ASTM A435-435M, Standard Specification for Straight-Beam Ultrasonic Examination of Steel Plates

ASTM E709, Standard Guide for Magnetic Particle Testing

استاندارد بالانس

ISO 1940-1: 2003, Mechanical vibration – Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state – Part 1: Specification and verification of balance tolerances
API 684-1996 (Historical Edition), Tutorial on the API Standard Paragraphs Covering Rotor Dynamics and Balance (An Introduction to Lateral Critical and Train Torsional Analysis and Rotor Balancing)

استاندارد نصب

API RP 686: 1996, Recommended Practice for Machinery Installation and Installation Design

استاندارد تست کمپرسور

ASME PTC 10, Performance Test Code on Compressors and Exhausters

ISO 5389; 1st Ed.: 1992, Turbo compressors Performance Test Code

دانلود فایل مقاله: