کمپرسور اسکرو (گردان پیچشی) چیست؟ طرز کار آن چگونه است؟ از چه اجزایی تشکیل شده است؟ انواع کمپرسورهای اسکرو کدام هستند؟ جهت فهمیدن پاسخ این سوالات و کسب اطلاعات بیشتر درباره این نوع از کمپرسورها در ادامه این مطلب با ما همراه باشید.
کمپرسور اسکرو چیست؟
کمپرسور گردان پیچشی یا همان کمپرسور اسکرو ، نوعی کمپرسور با جابجایی مثبت (در فرآیند جابجایی مثبت چرخشی از عملکرد چرخ‌دنده‌ها برای انتقال سیالات استفاده می‌کنند، نه از حرکت رو به عقب و جلو که در موتور‌های رفت و برگشتی اتفاق می‌افتد.
عنصر دوار یک آب‌بندی مایع با محفظه پمپ ایجاد می‌کند و در ورودی پمپ مکش ایجاد می‌کند) است که از دو پیچ مارپیچ برای فشرده‌سازی گاز استفاده می‌کند. این نوع کمپرسور دارای دو پیچ مارپیچ مشبک (به نام روتور) برای فرآیند فشرده‌سازی است:
- روتور نر
- روتور ماده
روتورهای این کمپرسورها تلورانس بسیار کمی دارند. روتور شامل پره‌های زیادی است که با توجه به حرکت روتور می‌چرخند. این تیغه‌ها با هم در تماس نزدیک هستند و معمولاً فقط چند هزارم اینچ از هم فاصله دارند.
اثربخشی این مکانیسم به فاصله دقیق بین روتور و محفظه برای آب‌بندی حفره فشاری بستگی دارد. اما وجود مقداری نشتی اجتناب‌ناپذیر است و باید از سرعت چرخش بالا برای به حداقل رساندن نسبت بین نشتی و جریان موثر سیال استفاده کرد.
بیشتر بخوانید: مقایسه صفر تا صد کمپرسور اسکرال و اسکرو
در مقایسه با روت دمنده (root blower)، دو روتور جدیدترین نوع کمپرسور هوای اسکرو دارای طراحی های متفاوتی هستند. روتور نر دارای یک تیغه محدب است که با حفره مقعر روتور ماده مشبک می‌شود. روتور نر تعداد پره‌های کمتری نسبت به پره‌های روتور ماده دارد. به دلیل تعداد پره‌های کمتر، روتور نر سریع تر از روتور ماده می‌چرخد.
کمپرسورهای اسکرو بیشترین کاربرد را در سراسر جهان در صنایع مختلف دارند. این کمپرسورها جایگزین کمپرسورهای رفت و برگشتی معمولی می شوند که به مقادیر بیشتری از گاز فشرده نیاز دارند. این نوع کمپرسورها تلفات حجمی و مکانیکی ندارند و می‌توانند با سرعت بالای شفت کار کنند.
طرز کار کمپرسور اسکرو
یک کمپرسور اسکرو بر اساس مکانیسم جابجایی مثبت کار می‌کند. این دسته از کمپرسورها از دو روتور مارپیچ (روتور نر و ماده) برای فشرده سازی هوا یا گاز استفاده می کنند. این روتورها به گونه‌ای مش بندی (چفت و متصل به یکدیگر) می‌شوند که حفره مقعر روتور ماده با تیغه محدب روتور نر مش بندی می‌شود.
روتور ماده دارای تعداد پره‌های قابل توجهی نسبت به تیغه‌های روتور نر است. به همین دلیل، روتور مادگی با سرعت کمتری نسبت به روتور نر می‌چرخد. روتور نر با یک موتور الکتریکی از طریق یک شفت متصل می‌شود.
بیشتر بدانید: الکتروموتور کمپرسور باد چیست و وظیفه آن
در حین کار کمپرسور اسکرو ، روتور نر از طریق یک شفت از موتور الکتریکی نیرو می‌گیرد. همان طور که روتور نر از موتور الکتریکی نیرو دریافت می‌کند، شروع به چرخش می‌کند و همچنین روتور ماده را می‌چرخاند.
هنگامی که این دو روتور مشبک شروع به چرخش می‌کنند، یک حفره در انتهای مکش کمپرسور ایجاد می‌شود. با توجه به این حفره، اختلاف فشار بین دو طرف خارجی و داخلی کمپرسور ایجاد می‌شود. به دلیل این اختلاف فشار، کمپرسور هوا را از بیرون به داخل کمپرسور مکش می‌کند. این هوا بین پره‌های روتور ماده و نر محبوس می شود به این دلیل که کمپرسور راهی برای حرکت مستقیم هوا از ورودی به خروجی ندارد.
همان طور که روتورهای نر و ماده به چرخش خود ادامه می‌دهند، هوای محبوس شده نیز به حرکت خود از سمت ورودی به سمت خروجی ادامه می‌دهد. در طول این چرخش، روتورها به طور مداوم هوای محبوس شده را فشرده می‌کنند. همان طور که هوا بر اساس نیاز فشرده می‌شود، از دریچه تخلیه تخلیه شده و در مخزن ذخیره می‌شود.
راهنمای انتخاب کمپرسور اسکرو
برای انتخاب صحیح کمپرسور اسکرو مهم ترین عامل بررسی نیاز مورد نظر و تطبیق آن با کمپرسورهای موجود است. اما به طور کلی، می توان موارد زیر را در انتخاب این کمپرسور دخیل دانست:
توان و ظرفیت
بررسی توان و ظرفیت کمپرسور از مهم ترین معیارهای انتخاب آن است. این پارامتر که اغلب بر حسب کیلووات (kW) یا اسب بخار (HP) بیان می شود، بیانگر قدرت و توانایی آن بوده و طبیعتا کمپرسورهای قدرتمندتر برای سیستم های بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرند.
بیشتر بدانید: آشنایی با انواع ظرفیت کمپرسور و روش محاسبه آن
علاوه بر این موضوع، در سیستم های تبرید اغلب از ظرفیت برودتی و حجم جابجایی سیال بر حسب زمان نیز استفاده می شود. بنابراین می توان این کمپرسورها را از نظر دبی جریان و ایجاد فشار نیز مورد بررسی قرار داده و با کاربری مورد نظر تطبیق داد.
کمپرسورهای کوچک اسکرو دارای توان 3/1 الی 8 اسب بخار است. اما در این بین، کمپرسورهای بین 2 تا 5 اسب دارای بیشترین کاربرد هستند. از طرفی کمپرسورهای اسکرو با ظرفیت بالاتر دارای توان بین 10 تا 120 اسب بخار هستند.
بازدهی و برق مصرفی
بازدهی کمپرسور نشان دهنده مقدار کار مکانیکی مفید آن نسبت به برق مصرفی است. از این رو هر چقدر بازدهی یا راندمان کمپرسور بالاتر باشد، می توان انتظار مصرف برق کمتری داشت. به بیان دیگر، می توان با مصرف برق یکسان ظرفیت کمپرسور بیشتری در اختیار داشت. بنابراین، این پارامتر یکی دیگر از مهم ترین پارامترهای انتخاب کمپرسورهای اسکرو است.
بازدهی اغلب کمپرسورهای اسکرو بین 75 تا 90 درصد بوده و می توان اغلب آن های را به صورت دور متغیر (VSD) و متناسب با تقاضای مورد نیاز راه اندازی و استفاده نمود. این موضوع باعث می شود تا اتلاف انرژی در این کمپرسورها به حداقل برسد.
برند و شرکت سازنده
توجه به برند و شرکت سازنده کمپرسور نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. شرکت های مختلفی اقدام به تولید کمپرسور اسکرو کرده اند، اما انتخاب یک برند معتبر و شناخته شده می تواند تضمین کننده کیفیت و در دسترس بودن قطعات یدکی باشد.
همچنین برخی از شرکت ها نسبت به سایرین خدمات پس از فروش بهتر و بیشتری ارائه می دهند که به دلیل تخصصی بودن این نوع تجهیزات امری مهم و با ارزش تلقی می شود. از معروف ترین برندهای تولید کننده کمپرسور اسکرو می توان به بیتزر آلمان اشاره کرد.
هزینه تعمیر و نگهداری
کمپرسورها نیز همانند بسیاری ازتجهیزات مکانیکی، با گذشت زمان و استفاده مداوم، به دلیل استهلاک و کاهش کیفیت مواردی همچون روغن و… نیاز به بازرسی، تعمیر و نگهداری دارند. از این رو، تعمیرپذیری آسان و امکان تعویض آسان قطعات آن نیز از نکات مهم هنگام انتخاب و خرید محسوب می شود.
بیشتر بخوانید: بررسی 0 تا 100 علائم خرابی کمپرسور چیلر
در کمپرسورهای اسکرو به دلیل قطعات متحرک کمتر نسبت به سایر کمپرسورها مانند کمپرسور پیستونی، سایش و فرسایش کاهش یافته، و هزینه سرویس، تعمیر و نگهداری آن کمتر خواهد شد؛ از این رو عمر این کمپرسورها نیز به همین دلیل بیشتر خواهد بود.
سطح تولید صدا
میزان تولید صدا و نویز در برخی از موارد از نکات مهم محسوب می شود. کمپرسورهای با تولید صدای زیاد می توانند در محیط های کوچک و آرام و در بلند مدت باعث آزار افراد شوند. از این رو لازم است تا هنگام انتخاب کمپرسورها از سطح تولید نویز آن ها مطلع بود.
کمپرسورهای معتبر اغلب این پارامتر را بر روی پلاک کمپرسور و با واحد دسی بل (db) بیان می کنند. برای کمپرسورهای اسکرو رایج، این مقدار در حدود 65 الی 80 دسی بل است.
دما و سیکل کاری
این نوع کمپرسورها اغلب دارای سیکل کاری بالایی بوده و به عنوان مداوم کار شناخته می شوند. اما لازم است تا هنگام انتخاب آن از این موضوع اطمینان حاصل کرد؛ چرا که استفاده مداوم از کمپرسوری که دارای سیکل کاری کمتری است، موجب سوختگی آن می شود.
معمولا کمپرسورهای اسکرو دارای دوره کاری 100 درصد بوده و این موضوع بدین معنا است که می توان از آن ها به صورت دائم استفاده نمود. پارامتر دیگری که در این زمینه دارای اهمیت است، دمای کاری آن است؛ این پارامتر نشان دهنده دمای مناسب و قابل تحمل سیم پیچ الکتروموتور بوده که در برخی موارد بر اساس دمای محیط نیز بیان می شود. هرچقدر دمای کاری کمپرسور کمتر باشد، طول عمر و احتمال آسیب دیدن کمپرسور کمتر خواهد بود.
دمای کاری اغلب این کمپرسورها نیز در محدوده 140 الی 160 درجه فارنهایت تعیین می شود. بنابراین، بررسی محیط استفاده از کمپرسور از اهمیت بالایی برخوردار است.
اجزای کمپرسور اسکرو
کمپرسور هوای اسکرو دارای قسمت‌های اصلی زیر است:
بیشتر بخوانید: آشنایی کامل با اجزای کمپرسور و کاربردهای آن
- روتور
- سیلندر فشرده سازی
- فیلتر هوا
- شیر ورودی
- شیر خروجی
- موتور
- بدنه
- بلبرینگ‌ها
انواع کمپرسور اسکرو
کمپرسور اسکرو دارای دو نوع عمده زیر است:
- کمپرسور اسکرو روغن‌کاری شده
- کمپرسور اسکرو بدون روغن
1) کمپرسور اسکرو روغن کاری شده
این کمپرسورها قابلیت اطمینان، دوام و کارایی بالایی دارند. با توجه به این ویژگی‌ها، این کمپرسورها برای طیف وسیعی از فرآیندهای تولید مناسب هستند. از این رو این کمپرسورها در سرتاسر دنیا برای صنایع مختلف کاربرد دارند. کمپرسور اسکرو روغن کاری شده برای کاربردهای فشار هوای متوسط بهترین نوع است. بنابراین تنها افراد و صنایعی از این کمپرسورها استفاده می‌کنند که به مقدار زیادی هوای با فشار متوسط نیاز دارند.
در این نوع کمپرسورها روغن به محفظه تراکم تزریق می‌شود. این روغن تزریقی باعث روانکاری و کاهش دمای اجزای کمپرسور می‌شود. این روغن هم چنین به کمپرسور کمک می‌کند تا نشت محفظه تراکم را به حداقل برساند و گرمای ایجاد شده در حین فشرده سازی را از بین ببرد.
2) کمپرسورهای اسکرو غیر روغن کاری شده
این کمپرسور به عنوان یک کمپرسور اسکروی بدون روغن شناخته می‌شود ، زیرا از هیچ روغنی در هنگام فشرده‌سازی گاز یا هوا استفاده نمی‌کند. این کمپرسورها برای کاهش دمای موتور و از بین بردن گرمای موتور از روان کننده‌های دیگر استفاده می‌کنند. برخی از انواع این کمپرسورها از آب به عنوان روان کننده جایگزین استفاده می‌کنند.
یک کمپرسور اسکروی بدون روغن مانند یک کمپرسور تزریق روغن در محفظه تراکم از روغن استفاده نمی‌کند. این کمپرسور به طور موثر خطر آلودگی محفظه تراکم را بدون استفاده از هیچ روغنی از بین می‌برد.
مزایا و معایب کمپرسورهای اسکرو
کمپرسور اسکرو دارای مزایا و معایب قابل توجه زیر است:
مزایای کمپرسورهای اسکرو
- این نوع کمپرسورها عملکرد مداوم دارند یعنی نیازی به روشن یا خاموش کردن کمپرسور اسکرو نیست
- این نوع کمپرسورها نگهداری آسانی دارند
- این نوع کمپرسورها چرخه عملکرد (Duty Cycle) ندارند
- این نوع کمپرسورها نسبت به کمپرسورهای پیستونی عملکرد آرامی دارند
- یک کمپرسور اسکرو می‌تواند در سخت ترین شرایط کار کند زیرا سرعت جریان هوای بالایی دارد و می‌تواند در دماهای شدیداً بالا کار کند
- این نوع کمپرسورها، کمپرسورهای کم مصرفی محسوب می‌شوند
- این نوع کمپرسورها به هزینه کم برای نگهداری نیاز دارند
- در این نوع کمپرسورها با گذشت زمان هیچ افت ظرفیتی وجود ندارد
- این نوع کمپرسورها برای مدل‌های نفتی بسیار کارآمد هستند
معایب کمپرسورهای اسکرو
- این کمپرسورها هزینه نصب بالایی دارند
- در این کمپرسورها با گذشت زمان، هزینه نگهداری افزایش می‌یابد
- این کمپرسورها هزینه بهره برداری بالایی دارند
- این کمپرسورها برای نگهداری به اپراتور با تجربه تری نیاز دارند
کاربردهای کمپرسورهای اسکرو
- از این کمپرسورها برای تامین هوای فشرده برای کاربردهای مختلف صنعتی استفاده می‌شود.
- این کمپرسورها عملکرد مداوم دارند. بنابراین، این نوع کمپرسورها برای کاربردهایی مانند تولید خودکار و سیستم بسته بندی مواد غذایی بهترین هستند.
- در صنایع خودروسازی از کمپرسور اسکرو برای هوادهی، تکمیل محصول، جوش پلاسما، برش پلاسما و ابزارهای هوا استفاده می‌شود.
- این کمپرسورها برای مهندسی پتروشیمی کاربرد دارند.
- این نوع کمپرسورها برای معدن و متالورژی نیز کاربرد دارند.
- کمپرسورهای اسکرو برای کاربردهای چاپ و کاغذ سازی استفاده می‌شوند.
- این کمپرسورها هم چنین در ماشین آلات الکتریکی و مکانیکی استفاده می‌شوند.
- از این کمپرسورها در صنایع مربوط به پارچه و لباس استفاده می‌کنند.
- هم چنین از این کمپرسورها برای برنامه‌های صنعت حمل و نقل استفاده می‌کنند.
- این کمپرسورها برای کاربردهای ساختمانی و مصالح ساختمانی نیز کاربرد دارند.
- این نوع کمپرسورها در لوازم خانگی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روغنی یا بدون روغن بدون کمپرسور
از آنجا که کمپرسورها سیستم های مکانیکی محسوب می شوند، نیاز به روغن کاری خواهند داشت. اما در برخی موارد مانند کاربری های پزشکی، استفاده از روغن در محفظه تراکم غیر مجاز است؛ از این رو، لازم است تا از کمپرسورهای اسکروی بدون روغن استفاده کرد.
لازم به ذکر است که این نوع کمپرسورها نسبت به نوع روغنی دارای قیمت بیشتری بوده، و در صورتی که این الزام وجود نداشته باشد، بهتر است که از نوع روغن دار استفاده شود. برخی از مزایا و معایب این دو نوع کمپرسور نیز در جدول زیر لحاظ شده است.
| مزایا | معایب | کاربردها | |
| روغن دار | کاربرد وسیع، هزینه کمتر، طول عمر بیشتر | غیر قابل استفاده در صنایع دارویی و مواد غذایی، نیازمند خنک سازی روغن و مشکلات نشت روغن | کاربردهای عمومی همچون تهویه مطبوع و تبرید |
| بدون روغن | قابلیت استفاده در کاربدهای بهداشتی، عدم وجود نشتی . آلودگی های مربوطه | هزینه بالاتر، طول عمر به نسبت کمتر، | صنایع دارویی، دندان پزشکی، مواد غذایی |
امکان ارتقاء
در برخی کاربری ها خصوصا کاربردهای صنعتی، با توجه به گسترش سیستم و تجهیزات، نیاز به کمپرسورهای بیشتر یا با ظرفیت بالاتری است. از این رو امکان ارتقاء و مدولار کردن کمپرسور نیز یکی از نکات قابل توجه محسوب شده که می تواند هزینه های آتی را کاهش دهد. از کمپرسورهای اسکرو نیز می توان برای این منظور استفاده کرد؛ اما باید توجه داشت که اتصال کمپرسورها به یکدیگر نیازمند تخصص بوده و لازم است تا با متخصصین این حوزه مشورت شود.
ویژگی های ایمنی
از آنجا که کمپرسورهای اسکرو از جمله تجهیزات با ارزش و مهم سیستم های تبریدی و سایر سیستم ها محسوب می شوند، لذا محافظت از آن ها نکته مهمی تلقی می شود. این محافظت ها شامل حفاظت های مکانیکی و خصوصا الکتریکی می شود. لذا، لازم است تا هنگام انتخاب آن ها از امکانات حفاظتی و ایمنی مانند اورلود (Over load)، شیرهای ایمنی، و… اطمینان حاصل کرد.