این کمپرسورها امروزه استفاده‌های متعددی در صنایع مختلف داشته و با توجه به تنوع عملکرد، اطمینان بالا، کیفیت بالا و … می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند. البته باید توجه داشت که راندمان این نوع کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای سانتریفیوژی یا گریز از مرکز کمتر است.
کاربرد کمپرسور جابجایی مثبت
همان‌طور که گفته شد کمپرسورها می‌توانند تقسیم‌بندی‌های متفاوتی داشته باشند که مهمترین آنها تقسیم‌بندی بر اساس عملکرد است. کمپرسور جابجایی مثبت به واسطه نحوه عملکرد خود میتواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. به‌صورت کلی کمپرسورهای جابجایی مثبت شامل انواع کمپرسورهای پیستونی و دورانی هستند که این کمپرسورها نیز به چند دسته مختلف تقسیم می‌شوند. از مهمترین کاربردهای کمپرسورهای هوای جابجایی مثبت میتوان موارد زیر را عنوان کرد:
- تأمین هوای مورد نیاز ابزارهای پنوماتیک
- تأمین هوای توربین‌ها، موتور جت‌ها و …
- استفاده در صنعت خودروسازی، صنعت الکترونیک، صنایع شیمیایی
- استفاده در دندانپزشکی و صنعت پزشکی
- استفاده در وسایل حمل‌ونقل و کامیون‌ها
- استفاده در آزمایشگاه‌ها
- استفاده در سیستم‌های تهویه مطبوع و تبریدی
- استفاده در کارخانه‌های مختلف مانند کارخانه‌های ریسندگی
- استفاده در صنعت کشاورزی، ساختمان‌سازی، نقاشی
- استفاده در صنایع دریایی، غذایی، ریلی، دارویی، گاز و …
انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت
همان‌طور که گفته شد کمپرسور هوا می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم‌بندی شوند و این تقسیم‌بندی برای کمپرسورهای جابجایی مثبت نیز صدق می‌کند. به‌صورت کلی میتوان گفت این کمپرسورها از نظر عملکرد به دو دسته اصلی شامل کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating) یا پیستونی و کمپرسورهای دورانی یا دوار (Rotary) تقسیم می‌شوند.
- کمپرسورهای پیستونی هوا را توسط یک پیستون و سیلندر محور میل‌لنگ فشرده می‌کنند. در حقیقت در این نوع از کمپرسورهای جابجایی مثبت پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و باعث ایجاد خلأ می‌شود و در نهایت این خلأ باعث می‌شود هوای خارج با فشار اتمسفر سوپاپ ورودی را باز کند و بخش بالای پیستون پر شود.
- کمپرسور روتاری نیز نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که توسط چرخش ۳۶۰ درجه‌ای تیغه‌ها، عمل مکش و تراکم مبرد را انجام می‌دهد. زمانی که گاز از دریچه ورودی وارد کمپرسور می‌شود بر اثر چرخش تیغه‌ها و برخورد با هوا، آن را با فشار به طرف لوله دهش هدایت می‌کند. این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی مصرف برق کمتری دارند و از راندمان بالاتری نیز برخوردار هستند و میزان صدا و لرزش آنها نیز کمتر است.
کمپرسور پیستونی خود می‌توانند به چند دسته مختلف شامل کمپرسورهای دیافراگمی، تک‌مرحله‌ای، دومرحله‌ای و … و کمپرسورهای روتاری نیز می‌توانند به انواع مختلفی همچون کمپرسورهای اسکرول، کمپرسورهای اسکرو، کمپرسورهای لوب، کمپرسورهای Vane و … تقسیم می‌شوند. همچنین میتوان از نظر سیستم خنک‌کننده این کمپرسورها را به کمپرسورهای اویل فری (بدون روغن) و کمپرسورهای اویل اینجکت (روغنی) تقسیم می‌شوند.
کمپرسورهای جابجایی مثبت چگونه کار می‌کند؟
در کل میتوان گفت کمپرسورهای جابجایی مثبت شیوه کار بسیار ساده‌ای دارند. در این نوع کمپرسورها هوا از ورودی به داخل محفظه تراکم کشیده می‌شود. بعد از ورود هوا به داخل محفظه یک قطعه مانند پلانجر، دیافراگم، یا پیستونی برای کمپرس کردن هوا استفاده می‌شود. این قطعه دارای حرکت رفت و برگشتی در داخل محفظه کمپرسور است. جز پیستونی حجم محفظه تراکم را کاهش می‌دهد و باعث فشرده شدن هوا می‌شود. زمانی که فشار هوا به اندازه مورد نظر رسید میتوان با استفاده از شیر تخلیه آن را تخلیه کرد و سپس از آن استفاده‌های مختلفی داشت. کمپرسورهای جابجایی مثبت دارای یک یا چند محفظه فشرده‌سازی و چندین مجرای ورودی میباشند.
از انواع کمپرسورهای جابه جایی مثبت، میتوان به کمپرسور پره ای ، دورانی اشاره کرد. این کمپرسوا دارای یک روتور با پره های فلزی هستند که طول این پرهها میتواند تغییر کند. این روتور به صورت خارج از مرکز در یک سیلندر قرار گرفته است، با دوران روتور، درون سیلندر، هوای محبوس در بین پره ها متراکم میگردد.
قطعات کمپرسور پره ای
تنها قطعات متحرک در یک کمپرسور پره ای ، دورانی ، روتور و پره ها میباشند. در این کمپرسورها به هیچ نوع سوپاپی نیاز نمی باشد اگر چه روتور این کمپرسورها کاملا متقارن است، اما عملکرد پره ها و نیروی وارد شده بر پرهها به علت فشار موجود در بین آنها سبب ایجاد مقداری ارتعاش میگردد. تعداد پرههای این کمپرسورها میتواند متفاوت باشد. به عنوان مثال پمپ خلا دارای یک یا دو پره و بوسترهای فشار دارای 24 پره میباشند. علاوه بر ایجاد سایش در نوک پره_ها وجود اختلاف فشار در طرفین پره_ها نیز سبب ایجاد سایش در دیواره های پره ها می گردد. به منظور کاهش بارهای وارده بر پره_ها، تعداد آن_ها را افزایش می_دهند. نمایی از این کمپرسور ها در شکل زیر آمده است.
کمپرسور پره ای ، دورانی
از فواید کمپرسورهای دورانی در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی میتوان به موارد زیر اشاره کرد
- ابعاد کوچکتر
- جریان پیوسته
- عدم وجود لرزش
از معایب این کمپرسورها میتوان به بازدهی کمتر آنها نسبت به انواع دیگر کمپرسورهای پیچشی اشاره کرد.
کمپرسورهای نوع رینگ مایع(Liquid Ring Compressor)
یکی از انواع کمپرسورها، کمپرسور رینگ مایع(Liquid Ring Compressor) می باشد. شکل بدنه این نوع کمپرسورها بصورت تخم مرغی شکل Egg Shaped است و پره های آن از نوع فنجانی Cupped Blade ساخته می شود . این نوع کمپرسورها معمولاً برای سیالات دو فازی یا به طور اصطلاحی گاز همراه با مایع مورد استفاده قرار می گیرند .
یکی از مهمترین موارد کاربرد آن در پالایشگاه ها در سیستم مشعل Flare که همواره مقدار مایعات گازی همراه گاز وجود دارد است . عمل آب بندی داخلی این نوع کمپرسور توسط دیواره ای از مایع که داخل کمپرسور ریخته می شود و بین رتور و بدنه قرار می گیرد و با استفاده از نیروی گریز از مرکز انجام می شود و نوع مایع مورد استفاده برای آب بندی بستگی به نوع گاز کمپرسور دارد ولی معمولاً از آب که مایع ارزان قیمت است استفاده می شود .
قبل از راه اندازی کمپرسور ابتدا باید در داخل آن مایع مناسبی ریخته می شود و سپس اقدام به راه اندازی آن می شود. وقتی کمپرسور ساکن است مایع در قسمت ته بدنه می ماند و وقتی در حالت چرخش قرار گرفت در اثر نیروی گریز از مرکز مایع به سمت بیرون Casing پرتاب می شود و با ایجاد یک دیواره آب بندی و ممانعت از فرار گاز فشرده شده انجام می شود .
در قسمت نزدیک به مرکز رتور چهار عدد کانال Stationary Port Chamber قرار گرفته که دو تای آنها مربوط به مسیر ورودی گاز و دوتای دیگری مربوط به مسیر خروجی گاز می باشد که با چرخش رتور گاز وارد راهگاههای ورودی می شود و با حرکت چرخشی رتور گاز حبس شده بین تیغه ها و دیواره مایع و شکل بدنه کمپرسور باعث می شود که فشار دیواره مایع گاز را فشرده کند .
موارد مصرف
• برای ایجاد فشار و انتقال گازهای فرایندی مرطوب در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
• کربناتاسیون مجدد و کنترل PH
• برای تزریق گاز CO۲ به کوره‌های ساتراسیون در صنعت قند و جداکرد لایه جامد از فیلترهای خلا
• برای تزریق گاز CO۲ در فرایندهای مختلف صنایع شیمیایی
کمپرسور اسکرو
نحوه عملکرد
با چرخیدن روتورها دندانه‌ها در هم درگیر شده و محفظه ای را بین کمپرسور و روتورها ایجاد می‌کند. این چرخش حلزونی در محفظه باعث می‌شود گاز از طرف ساکشن یا ورودی وارد شود و به سمت فشرده سازی حرکت کند. این محفظه‌ها به دهانهٔ ساکشن متصل هستند و از طریق پورت‌هایی به محفظه‌های بزرگتری متصل می‌شوند آن گاه جریان گاز از دهانه عبور می‌کند.
طراحی کمپرسور اسکرو در برگیرنده مزایای ماشین‌های با جابه جایی مثبت و دوار است که استفاده از این نوع کمپرسور برای رنج گسترده‌ای از کاربری‌ها و فرایندهای گازی مناسب می‌سازد.
انواع کمپرسور اسکرو
کمپرسور اسکرو دارای دو نوع خشک (oil free) و روغنی (oil inject) هستند.
کمپرسور اسکرو خشک
این نوع کمپرسور اسکرو همان‌طور که از نامش پیداست کاملاً خشک بوده (oil free) و هیچ روغنی در آن وجود ندارد. این نوع کمپرسور اسکرو به دلیل اینکه فاقد روغن می‌باشد در صنایع دارویی و غذایی کاربرد فراوانی دارد. این مدل از کمپرسورهای اسکرو نمی‌توانند دور بالا را تحمل کند و همچنین توانایی کار در دماهای بالا را ندارد. حداکثر نسبت فشار آن ۳ می‌باشد، یعنی فشار هوای خروجی ۳ برابر فشار هوای ورودی کمپرسور افزایش فشار می‌یابد.
به طور کلی کمپرسور اسکرو اویل فری به نسبت نوع روغنی از حساسیت بالاتری برخوردار است و نیاز به تعمیر و نگهداری دقیق تری دارد.
کمپرسور اسکرو روغنی
در این نوع کمپرسور روغن به‌طور مداوم و پیوسته برای روانکاری و آب‌بندی به یاتاقان‌ها و ایرندها تزریق می‌شود. این روغن در هنگام خروج، از هوا جداشده، فیلترشده و پس از خنک کاری به سیستم بازگردانده می‌شود.مزیت کمپرسور اسکرو روغنی این است که روغن باعث اصطکاک کمتر می‌شود و درجه حرارت کمپرسور پایین می‌آید.
این مدل از کمپرسور اسکرو میتواند دور بالایی را تحمل کند و کارایی خیلی بیشتری در مقایسه با مدل کمپرسوراسکرو بدون روغن دارد و اکثراً فشار ۸ بار را دارند یعنی فشار هوای خروجی ۸ برابر فشار هوای ورودی است ولی گاهی این نوع کمپرسورها را تا فشار ۱۳ بار نیز می‌رسانند.
کمپرسور لوب (Lobe)
کمپرسور هوای از نوع لوب (Lobe) بسیار ساده بوده و هیچ گونه قطعات متحرک پیچیده در ساختار خود ندارد. آنها دارای لوب‌های تکی یا دوتایی هستند که به محور پیشران اصلی متصل می‌باشد. لوبها می‌توانند 90 درجه جابجا شوند. بنابراین اگر یکی از لوبها در حالت افقی قرار داشته باشد، لوب دیگر در آن لحظه خاص در حالت عمودی قرار می‌گیرد. بنابراین هوا در بین این لوبها به دام می‌افتد و با چرخش آنها فشرده می‌شوند و به خط تحویل منتقل می‌شود.
