آشنایی کامل با اجزای کمپرسور و کاربردهای آن

کمپرسورها (compressor) تجهیزات مکانیکی نسبتا پیچیده ای هستند که با هدف فشرده سازی هوا یا هر سیال دیگری به کار می روند. تنوع کمپرسورهایی که در کاربردهای مختلف استفاده می شوند، بسیار زیاد است.

در این مقاله، قصد آشنایی با اجزای کمپرسورهای متداول و همچنین کاربردهای آن ها را داریم. اگر شما نیز به دنبال انتخاب یک نوع کمپرسور از میان مدل های متعدد بازار هستید و یا به دنبال اطلاعات بیشتری در رابطه با اجزای کمپرسور خود می گردید، با ما همراه باشید.

انواع و دسته‌بندی کمپرسورها

به طور کلی، کمپرسورها به دو نوع جابجایی مثبت و دوار تقسیم می شوند. کمپرسورهای جابجایی مثبت با استفاده از حبس کردن و کاهش فضای گاز، آن را فشرده می کنند اما کمپرسورهای دوار، از حرکت دورانی و افزایش سرعت و سپس تبدیل سرعت به فشار، برای رسیدن به هدف خود، بهره می برند.

کمپرسورهای جابجایی مثبت در کاربردهای کوچک و متوسط استفاده شده و می توانند دبی پایین و فشار بالا ایجاد کنند. کمپرسورهای اسکرو، تیغه ای و پیستونی مهم ترین کمپرسورهای جابجایی مثبت اند.

در مقابل، کمپرسورهای دوار مانند کمپرسور محوری و کمپرسور گریز از مرکز معمولا برای کاربردهای بزرگ و متوسط استفاده شده و دبی بالایی تولید می کنند.

اجزای کمپرسور اسکرو و کاربردهای آن

کمپرسورهای اسکرو (screw type compressor) دارای دو روتور مارپیچ درهم قفل شده هستند که با چرخش در خلاف جهت همدیگر، هوا یا هر گاز دیگری را فشرده می کنند.

فضای خالی بین مارپیچ ها به گونه ای طراحی شده است که از ورودی به خروجی، کاهش می یابد و به همین دلیل هر چه به سمت خروجی پیش می رویم، حجم هوا کاهش یافته و فشرده تر می شود.

کمپرسور اسکرو معمولا در کاربردهایی استفاده می شود که نیاز به هوای فشرده برای دستگاه های صنعتی وجود داشته باشد. این کمپرسورها برای کاربردهایی که نیاز به هوای فشرده پیوسته وجود دارد، مناسب ترند.

مهم ترین اجزای این کمپرسور عبارت اند از:

روتورها

روتورها دو قطعه مارپیچ هستند که با حرکت دورانی خود، وظیفه اصلی کمپرسور اسکرو را انجام می دهند. با روشن شدن کمپرسور، روتورها شروع به دوران کرده و این حرکت باعث مکش هوا از سمت ورودی می شود.

حرکت روتورها به وسیله موتور و با استفاده از قطعه هایی مانند تسمه ها، یاتاقان ها و چرخ دنده ها انجام پذیر است.

یاتاقان ها

یاتاقان ها به کاهش اصطکاک، بالانس حرکت قطعات و تنظیم دمای کمپرسور کمک می کنند. همچنین از یاتاقان های محوری و شعاعی به ترتیب برای تحمل بارهای محوری و شعاعی استفاده می شود.

شیر مکش

شیر مکش با استفاده از برنامه از پیش تعیین شده، باز و بسته می شود و استفاده از آن برای عملکرد صحیح و بازده بالاتر کمپرسور، ضروری است.

شیر تخلیه

شیر تخلیه در انتهای کمپرسور قرار گرفته و ایمنی دستگاه و خروج یکنواخت هوای فشرده شده را تضمین می کند.

موتور کمپرسور

موتور کمپرسور که معمولا در کاربردهای با ظرفیت پایین و متوسط از نوع الکتروموتورها است، نیروی لازم برای فشرده سازی گاز را تامین می کند. ( درباره الکتروموتور کمپرسور باد و وظیفه آن بیشتر بدانید. )

واشرها و هوابندی ها

استفاده از واشرها و هوابندی ها برای جلوگیری از نشتی هوا ضروری است. این قطعات در بین یاتاقان ها و هوای فشرده قرار گرفته و از نشتی هوا جلوگیری می کنند.

بدنه

بدنه کمپرسور اسکرو باید همانند روتورها، تلرانس بسیار پایینی داشته باشد تا هوا با محبوس شدن بین آن و روتورها، فشرده شود. همچنین تمام قطعات در بدنه قرار می گیرند. وجود یک بدنه مقاوم و باکیفیت، برای تضمین سلامت و طول عمر دستگاه، ضروری است.

اجزای کمپرسور گریز از مرکز و کاربردهای آن

کمپرسورهای گریز از مرکز (centrifugal compressors) برخلاف کمپرسورهای جابجایی مثبت که با حبس و فشرده کردن گاز، آن را متراکم می کنند، از حرکت دورانی پیوسته برای رسیدن به فشار بالا استفاده می کنند.

در این کمپرسورها، هوا پس از ورود، به سمت پروانه حرکت کرده و در این بخش، سرعت آن افزایش می یابد. پس از آن، هوا با سرعت بالا در بخش دیفیوزر به هوایی با سرعت پایین تر و فشار بالاتر تبدیل می شود.

کمپرسورهای گریز از مرکز می توانند دبی بالایی تولید کنند اما توانایی رسیدن به فشار بالا در مقایسه با کمپرسورهای جابجایی مثبت را ندارند. توربوشارژرها و کمپرسورهای صنعتی جزو مهم ترین کاربردهای این کمپرسورها هستند. در ادامه، اجزای کمپرسور گریز از مرکز را مرور می کنیم.

پروانه

پروانه یا ایمپلر (Impeller) بخش اصلی کمپرسور گریز از مرکز است که از چندین پره ی متصل به یک قطعه تشکیل شده است. سرعت پره ها با افزایش شعاع، افزایش می یابد و هوایی که در انتهای پره ها از پروانه جدا می شود، سرعت بالایی دارد.

دیفیوزر

دیفیوزر (diffuser) پس از پروانه قرار گرفته و این بخش از اجزای کمپرسور، یک راه باریک برای هواست. وظیفه این بخش، تبدیل بخشی از انرژی جنبشی به فشار استاتیکی است.

حلزونی

حلزونی پس از دیفیوزر قرار گرفته و وظیفه آن، جمع آوری و هدایت هوای فشرده شده به سمت خروجی است.

شفت

شفتی که به پروانه متصل است، وظیفه انتقال توان از موتور به کمپرسور را دارد.

اجزای کمپرسور تیغه ای و کاربردهای آن

کمپرسور تیغه ای دورانی (rotary vane compressor) نیز جزو کمپرسورهایی است که استفاده زیادی در کاربردهایی مانند کشاورزی، صنایع انرژی، صنایع غذایی و نوشیدنی و صنایع پزشکی دارند. این کمپرسور از روتور، تیغه ها و بدنه تشکیل شده است. در ادامه اجزای کمپرسور تیغه ای و عملکرد آن ها را بررسی می کنیم.

روتور

روتور کمپروسور تیغه ای یک قطعه دایره شکل است که در درون محفظه، دوران می کند. روتور دقیقا در مرکز کمپرسور قرار نداشته و مقداری با مرکز آن فاصله دارد تا در هنگام دوران، همراه با تیغه ها، فرایند تراکم هوا را تکمیل کند.

تیغه ها

تیغه ها به نحوی طراحی شده اند که همیشه به بدنه چشبیده اند اما می توانند به صورت شعاعی حرکت کنند. هوا در بین تیغه ها محبوس شده و این امکان را به وجود آورند که هوای محبوس، فشرده شود.

آرایش روتور و تیغه ها به نحوی است که فضای هوا در ورودی، زیاد و در خروجی، کم باشد. بنابراین، روتور با کمک تیغه ها، هوا را در قسمت خروجی متراکم کرده و به بیرون هدایت می کند.

اجزای کمپرسور رفت و برگشتی یا پیستونی و کاربردهای آن

کمپرسور رفت و برگشتی (reciprocating compressor) یا کمپرسور پیستونی (piston compressor) از محبوب ترین و متداول ترین کمپرسورهای موجود است که سابقه استفاده طولانی در انواع صنایع را دارد. این کمپرسور در انواع سیستم های تبرید، پالایشگاه ها، فرایندهای گاز طبیعی، و صنایع شیمیایی استفاده می شود.

اجزای کمپرسور پیستونی مطابق با شکل زیر عبارت اند از:

میل لنگ

این قسمت از کمپرسور رفت و برگشتی بخشی است که نیروهای دینامیکی را بالانس کرده و همچنین توان را از موتور به میله رابط منتقل می کند.

سیلندر

محفظه ای است که هوا درون آن حبس می شود. ممکن است در کمپرسورهای پیستونی با ظرفیت بالا، تا 6 سیلندر نیز موجود باشد.

میله رابط

این میله به همراه میل لنگ، حرکت دورانی موتور را به حرکت رفت و برگشتی برای پیستون تبدیل می کنند.

پیستون

پیستون، قطعه متحرکی است که وظیفه اصلی را در کمپرسور رفت و برگشتی انجام می دهد. این قطعه، هوا را در داخل سیلندر، فشرده کرده و همچنین، مکیدن هوا نیز توسط آن انجام می شود. در اطراف پیستون، حلقه هایی وجود دارند که وظیفه هوابندی را برعهده دارند تا هوای با فشار بالا، نتواند از محفظه فرار کند.