کمپرسور سانتریفیوژ چیست و اجزای کمپرسور سانتریفیوژ

آشنایی با کمپرسور سانتریفیوژ

کمپرسورها از جمله تجهیزات مورد استفاده در تجهزات مکانیکی مختلف از جمله چیلرها هستند. از همین رو می توان کمپرسورها را به انواع مختلفی تقسیم بندی کرد، که یکی از انواع آن نوع سانتریفیوژی است.

کمپرسور سانتریفیوژ دارای حداقل یک پروانه بوده که با اتصال به یک سیستم محرک از جمله الکتروموتورها با سرعت بالایی شروع به چرخش می کند. چرخش پروانه کمپرسور باعث می شود تا هوا یا مبرد گازی از قسمت مکش کمپرسور وارد شده، و از قسمت دهش با فشار بالا به بیرون انتقال دهد.

فرایند افزایش فشار در این کمپرسورها ناشی از ایجاد نیروی دینامیکی یا همان نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش پروانه کمپرسور ایجاد می شود.

ویژگی های کمپرسورهای سانتریفیوژ

کمپرسورهای سانتریفیوژ دارای مزایا و معایبی هستند که در ادامه به آن پرداخته می شود.

مزایا:

1. از کمپرسورهای سانتریفیوژ در چیلرهای با ظرفیت بالا و در حدود 300 تن به بالا استفاده می شود. به طور کلی چیلرهای سانتریفیوژ دارای ظرفیت 90 الی 2000 تن هستند.
2. بازدهی کمپرسورهای سانتریفیوژ خصوصا در بار کامل، بالا بوده و این موضوع به معنای کاهش هزینه های برق مصرفی است.
3. ابعاد و وزن کمپرسور سانتریفیوژ نسبت به کمپرسورهای جابجایی مثبت کمتر است.

معایب:

1. عیب اصلی کمپرسورهای سانتریفوژ، کاهش بازدهی و افت عملکرد آن در بارها و دبی های پایین است. از آن جا که این کمپرسور دارای عملکرد دینامیکی است، لذا کاهش جریان ورودی به کمپرسور موجب افت عملکرد هیدرولیکی آن می شود.
2. با توجه به بازدهی پایین آن در بارهای پایین، لذا از این کمرپسور معمولا به صورت دور ثابت و در حالت تمام بار (Full load) استفاده می شود.
3. فشار خروجی سیال در خروجی این کمپرسور نسبت به کمپرسورهای جابجایی مثبت به نسبت کمتر است. هرچند در برخی موارد از چندین کمپرسور سانتریفیوژ به صورت سری استفاده می شود تا فشار خروجی افزایش یابد.

با توجه به مزایا و معایب ذکر شده برای کمپرسورهای سانتریفیوژ، بنابراین از چیلرهای سانتریفیوژ در مواردی که نیاز به ظرفیت بالایی است، استفاده می شود. از جمله این موارد می توان به ساختمان های تجاری مانند مراکز خرید، هتل ها و کارخانه های صنعتی اشاره کرد.

همانطور که ذکر شد استفاده از چیلرهای سانتریفیوژ در ظرفیت های بالای 300 تن تبرید دارای صرفه اقتصادی بیشتری است. لذا انتخاب نوع چیلر به نیازهای اساسی هر پروژه بستگی دارد. مهم ترین علت استفاده از چیلرهای سانتریفیوژ (در ظرفیت های بالا) دارا بودن بازدهی بالای آن بوده و از طرفی فضای کمتری را اشغال خواهد کرد.

از همین رو استفاده از چیلرهای سانتریفیوژ یکی از گزینه های مناسب برای تامین سیستم برودتی ساختمان های بزرگ به شمار می رود.

انواع کمپرسورهای سانتریفیوژ

کمپرسورهای سانتریفیوژ را می توان از نظر تعداد پروانه محرک و نحوه قرار گیری آن ها به دو دسته تک مرحله ای و چند مرحله ای تقسیم بندی کرد. مسلما کمپرسورهای چند مرحله دارای توان بالاتری نسبت به نوع تک مرحله ای خواهند بود. در ادامه به توضیح هر یک پرداخته می شود:

• کمپرسور سانتریفیوژ تک مرحله ای

کمپرسورهای سانتریفیوژ تک مرحله ای (Single Stage) دارای یک پوسته و یک پروانه محرک هستند که به موتور محرک متصل می شود. فشار خروجی این کمپرسورها وابسته به شکل پروانه، محفظه، و همچنین سیال درون آن است؛ اما به طور کلی می توان حداکثر نسبت فشار تولیدی این کمپرسورها را تا 3.5 بار تخمین زد.

همچنین محدوده دبی این نوع کمپرسور سانتریفیوژ حدود 1700 الی 500000 متر مکعب بر ساعت متغیر است. کمپرسورهای تک مرحله ای را می توان به دو دسته Overhung و Integrally Geared تقسیم بندی کرد.

• کمپرسور تک مرحله ای Overhung :

  از این نوع کمپرسور برای فشارهای پایین و دبی های نسبتا بالا استفاده می شود. نسبت فشار و دبی این کمپرسورها به ترتیب 3.5 بار، و 50000 متر مکعب بر ساعت است. پروانه کمپرسور در این مدل، در انتهای شفت کمپرسور قرار گرفته و به صورت یک سرگیر دار با شفت موتور یک پارچه می شود، از این رو به آن کمپرسور سانتریفیوژ Overhung یا آویزان گفته می شود.

• کمپرسور تک مرحله ای Integrally Geared :

  این نوع کمپرسور نیز همانند قبل شامل یک پروانه می باشد، اما در این مدل همانطور که از نامش نیز مشخص است از یک جعبه دنده درونی (گیربکس) نیز استفاده می کند. این گیربکس از نوع افزاینده بوده و موجب می شود تا سرعت چرخش پروانه چندین برابر دور الکتروموتور متصل به آن شود. لذا از این کمپرسور در مواردی که نیاز به دبی های بسیار بالا (در محدوده 300000 متر مکعب در ساعت) است، استفاده می شود.

• کمپرسورهای سانتریفیوژ چند مرحله ای : کمپرسورهای سانتریفیوژ چند مرحله ای و یا چند طبقه ای (Multi Stage) زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که به ضریب فشار بالایی نیاز است. بنابراین برای دستیابی به فشارهای بالا در خروجی کمپرسورهای سانتریفیوژ از دو یا چند پروانه به صورت پشت سر هم استفاده می شود. به همین دلیل به آن کمپرسور چند مرحله ای گفته می شود. از آن جا که پروانه های این کمپرسور پشت سر هم قرار گرفته است، لذا سیال پر فشار خارج شده از پروانه اول وارد پروانه دوم شده و مجددا تحت فشار قرار می گیرد تا فشارش افزایش یابد.

با ادامه دادن این فرایند طی چندین مرحله می توان نهایتا به سیالی با فشار بسیار بیشتر از کمپرسور تک مرحله ای دست یافت. این نوع کمپرسورها را نیز می توان از نظر پوسته به دو دسته رایج پوسته با برش افقی و عمودی تقسیم بندی کرد.

• کمپرسور سانتریفیوژ چند مرحله ای با برش افقی پوسته : این مدل از کمپرسور نسبت به نوع دیگر آن دارای محبوبیت بیشتری است، چرا که به هنگام تعمیر و سرویس آن دارای سهولت بیشتری خواهد بود. همانطور که از نام آن مشخص است، پوسته استوانه ای این کمپرسور به صورت افقی و هم راستا با شفت کمپرسور به دو قسمت تقسیم شده و می توان تمامی مرحله های تراکم و پروانه های هر طبقه را مشاهده کرد. از موضوعات مهم در این نوع پوسته ها، آب بندی هر طبقه از پوسته است تا سیال هر طبقه به طبقه دیگر نفوذ نکند. قسمت بالایی و پایینی پوسته کمپرسور به کمک پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند.
• کمپرسور سانتریفیوژ چند مرحله ای با برش عمودی پوسته : در این نوع کمپرسورها بر خلاف نوع قبل، از برش عمودی پوسته (عمود بر شفت کمپرسور) استفاده شده و این نوع کمپرسورها به نوع Barrel نیز معروف هستند. از آنجا که در این نوع کمپرسور پوسته کمپرسور به قسمت جلویی و عقبی تقسیم می شود، لذا امکان نشت سیال از یک طبقه به طبقه دیگر کاهش می یابد، و همین موضوع باعث می شود تا این نوع کمپرسور برای فشارهای بالاتر مناسب گردد. اما در طرف مقابل، تعمیر و نگه داری آن دشوارتر خواهد بود.

مصرف انرژی کمپرسورهای سانتریفیوژ

همانطور که در ابتدای مطلب ذکر شد، بازدهی کمپرسورهای سانتریفیوژ در حالت کم باری افت می کند. این موضوع باعث می شود تا علاوه بر عملکرد ضعیف تر کمپرسور، میزان مصرف برق آن به نسبت افزایش یابد. ( برای آگاهی بیشتر درباره مصرف برق چیلر مقاله محاسبه مصرف برق چیلر تراکمی را بخوانید )

این موضوع در کمپرسورهای تک مرحله ای شدید تر است، اما با بهره گیری از کمپرسور دو یا چند مرحله ای، این موضوع تا حد زیادی بهبود می یابد. برای مثال اگر میزان مصرف برق یک چیلر با کمپرسور تک مرحله ای را به ازای هر تن تبرید در حالت کم باری حدود یک کیلو وات در نظر بگیریم، میزان مصرف برق برای همین شرایط اما با استفاده از کمپرسور دو مرحله ای در حدود 0.6 کیلو وات به ازای هر تن تبرید خواهد بود.

این موضوع نشان می دهد که استفاده از کمپرسورهای سانتریفیوژ چند مرحله باعث افزایش بازدهی چیلر در ظرفیت های پایین (کم باری) خواهد شد.

جمع بندی

کمپرسور سانتریفیوژ از جمله کمپرسورهای مورد استفاده در سیستم های تبرید و تهویه است. ( با سیکل تبرید بیشتر آشنا شوید ) ساختار و عملکرد این کمپرسور با سایر مپرسورهای تبرید متفاوت است.

در این کمپرسور از نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران پروانه با سرعت بالا استفاده شده تا گاز مبرد را درون سیکل جابجا کند. این کمپرسورها معمولا برای ظرفیت های بالای 300 تن تبرید مورد استفاده قرار گرفته و در این ظرفیت ها دارای بازدهی خوبی هستند.

به طور کلی می توان کمپرسورهای سانتریفیوژ را به دو دسته یک طبقه و چند طبقه تقسیم بندی کرد، که نوع چند طبقه آن برای ایجاد فشار بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کمپرسورهای سانتریفیوژ، می توانید با کارشناسان شرکت فراسرد توسط شماره تلفن 11-6693810-021 تماس حاصل فرمایید.

سوالات متداول کمپرسور سانتریفیوژ