در این نوع از کمپرسور هوای فشرده اسکرو مقدار ناچیزی روغن با حجم زیاد گاز وارد محفظه تراکم می شود. من جمله اهداف استفاده از روغن در این کمپرسور باد صنعتی را میتوان مطابق زیر برشمرد:
۱. خنک کردن گاز و کاهش حجم آن
۲. روانکاری مناسب و سایش کمتر
۳. ایجاد آب‌بندی میان دو روتور و کاهش فرار گاز در هنگام فشرده‌سازی
۴. کاهش دمای گاز در هنگام فشرده‌سازی
۵. انتقال قدرت بین دو روتور
۶. رسیدن به نسبت فشار (Pressure ratio) بالاتر در مقایسه با کمپرسورهای مشابه غیر روغنی (Oil-free)
نوع تزریق در این کمپرسور باد صنعتی می تواند به یکی از صورت‌های زیر باشد:
لذا این روغن نه تنها نقش روانکاری و آب‌بندی بهتر محفظه تراکم بین روتورها و بدنه را ایفا می کند، بلکه باعث خنک شدن سیال در زمان فشرده‌سازی می شود. لایه‌ی روغن موجود بین روتورها اجازه میدهد تا روتور متحرک با کمک فیلم روغن به چرخش درآمده و نیاز به چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی (Timing Gears) منتفی گردد. وجود روغن موجب افزایش نسبت تراکم مجاز (بالای ۱۵:۱) بدون افزایش دما و با توجه به نسبت جرمی روغن به گاز (۴:۱ و حتی بیشتر) باعث افزایش راندمان تجهیز در مقایسه با نوع خشک می گردد. در برخی از کمپرسورها نیز مقدار جزئی سیال تزریق می شود لیکن دارای سیستم جداسازی روغن از گاز نمی باشد.
شماتیک عملکرد کمپرسور روغنی (اویل اینجکت)
مزایای کمپرسور اسکرو روغنی یا اویل اینجکت:
- طراحی ساده
- پایین بودن دمای سیال خروجی
- خنک کردن گاز و کاهش حجم آن
- سبک و کم حجم
- روانکاری مناسب و سایش کمتر
- هزینه نگهداری پایین
- نصب آسان
- قطعات متحرک کم
- ایجاد آب‌بند بین دو روتور و کاهش فرار گاز در هنگام فشرده‌سازی
- کاهش دمای گاز در هنگام فشرده‌سازی
- نسبت فشار بالاتر در مقایسه با کمپرسور مشابه غیرروغنی
معایب کمپرسور اسکرو روغنی یا اویل اینجکت:
- کاهش راندمان در زمانی که پایین‌تر از نسبت فشار طراحی کار نماید.
- نیاز به تجهیزات جانبی برای جداسازی روغن و برگشت آن به سیستم
- انتقال روغن در سیال خروجی
- محدودیت فشار خروجی در طراحی های یک مرحله ای
- محدودیت استفاده در فشار متوسط (کمتر از ۱۰ بار) و دبی متوسط (تا ۱۰۰۰ مترمکعب بر ساعت)
- بیشترین اتلاف انرژي در تغییر وضعیت آنلودینگ (خارج از بار) و بالا بودن صدا
در نگارش این متن از کتاب کمپرسورها – شناخت و کاربرد نوشته‌ی مهندس داریوش نسایی و مهندس محمدرضا شیخ عالیوند بهره برده شده است که میتوانید از طریق لینک زیر نسخه الکترونیک آن را تهیه فرمایید
کمپرسور اویل اینجکت بیشترین سهم بازار کمپرسور هوای فشرده اسکرو را دارد
انواع روغن کاری شده به طور فزاینده‌ای در کاربردهای مختلف کمپرسور حلزونی مورد استقبال گرفته اند. این کمپرسورها بعلت نداشتن دنده‌های تنظیم لقی دارای طراحی ساده بوده و همچنین آب بندی بالا در لقی‌های داخلی به موجب استفاده از روغن، بازدهی حجمی و راندمان کلی آنها را بالا برده است.
آب‌بندی بهتر موجب بالا رفتن راندمان در دورهای پایین گردیده که به معنی امکان استفاده از اتصال مستقیم با الکتروموتور بدون گیربکس و نیز کارکرد آرام ماشین است. در شکل زیر شماتیک و اصول کارکرد یک کمپرسور حلزونی روغن خور را ملاحظه میکنیم:
نسبت‌های فشار بالاتر نیز به دلیل استفاده از روغن به عنوان عامل خنک کن تا نسبت ۲۱:۱ در یک پوسته میسر میگردد؛ وجود روغن به استهلاک پالس‌های داخلی و کاهش سروصدا کمک میکند.
دنده‌های تنظیم لقی نیز بعلت دوران روتور ماده توسط روتور نر از طریق فیلم روغن از مجموعه حذف میشود. سعی بر این است که قدرت مصرفی توسط روتور ماده از ۱۰ درصد بالاتر رود (۹۰ درصد قدرت اعمال شده توسط روتور نر جذب میشود). سطح تماس روتورها نیز بایستی بگونه‌ای بهبود یابد تا انتقال قدرت اضافی بهتر صورت پذیرد.
در کمپرسورهای روغن خور سرعت بهینه‌ای وجود دارد که در آن قدرت مصرفی حداقل است و در فراتر و یا کمتر از آن قدرت مصرفی افزایش می یابد. این مقدار در شکل زیر قابل ملاحظه است:
محل تزریق روغن برای عملکرد با راندمان بهتر ماشین اهمیت دارد. معمولا تزریق به پوسته در نقاط تقاطع محفظه‌های روتورها و در سمت خروجی صورت میگیرد. همچنین مقادیری از روغن از یاتاقان‌ها نیز وارد پوسته میشود. تخلیه خوب روغن از پوسته نیز موجب جلوگیری از برگشت روغن گرم به محل ورودی گاز گردیده و از گرم شدن ناخواسته گاز خنک پیشگیری میکند. دریچه ورودی نیز بایستی طوری طراحی شود که از حرکت روغن به سمت گاز ورودی و داغ شدن آن جلوگیری شود.
تست‌های متعدد نشان داده که معمولا درجه حرارت خروجی گاز در دستگاه‌های بدون پمپ روغن و در محدوده‌های مختلف عملکرد در ۸۰ درجه سانتیگراد ثابت میماند. البته در کمپرسور مجهز به پمپ روغنکاری بیش از اتلاف قدرت جهت پمپاژ روغن شده و معمولا برای ۱۰۰ فوت مکعب بر دقیقه با فشار خروجی ۱۰۰ psig هوا مقدار روغن تزریق شده ۶ تا ۷ گالن در دقیقه تعیین میشود.
در کمپرسورهای هوا و کمپرسورهای مبرد، خنک‌کاری گاز در کندانسور یا پس‌سرد‌کن شاید در مقایسه با میزان روغن در گردش و هزینه پمپاژ آن و آب خنک کننده روغن در کولر مجزا، جای استفاده از نوع روغن‌خور را بگیرد.
لازم است متذکر شویم که علاوه بر کمپرسور روغن خور، اصولا باید به نوع کلی‌تری از کمپرسور اسکرو اشاره کنیم که کمپرسور مرطوب یا مایع‌خور نامیده میشود. کمپرسور اسکرو اویل اینجکت یا روغنی یکی از آنهاست و همچنانکه قبلا گفته شد بدون دنده‌های تنظیم لقی فعالیت میکند. در حالیکه سایر انواع مایع خور (غیر از روغن) نیاز به دنده‌های تنظیم لقی جهت نگهداشتن لقی‌های دقیق مابین روتورها دارند. این مایع ممکن است آب یا مایعات دیگر باشد.
نمونه: کمپرسور اسکرو آب تزریقی AQ 37 اطلس کوپکو
تمام کمپرسورهای با تزریق مایع (چه روغن و چه آب و چه دیگر مایعات) دارای مزیت‌های زیر هستند:
- خنک‌کاری داخلی که موجب جلوگیری از پلیمریزه شدن بعضی از گازها و دوری بعضی گازهای دیگر از دمای انفجار میشود.
- در مقایسه با نوع خشک دارای نسبت تراکم بالا و عدم نیاز به آب بندی مابین محفظه روتور و یاتاقان‌هاست. آب بندی میان محفظه روتور و یاتاقان به نوبه‌ی خود باعث کوچک شدن دهنه‌ی یاتاقان‌ها و خیز کم روتور میگردد.
مثلا یک کمپرسور تک‌مرحله با تزریق مایع میتواند کار تراکم دو یا چند مرحله از کمپرسور خشک یا اویل فری را انجام دهد.
در مواردی نیز جهت کمک به خنک‌کاری بیشتر گاز و جلوگیری از جرم گرفتگی روتورها و پوسته با گازهای کثیف (همانند گاز زغال سنگ) مقداری آب به درون پوسته تزریق میشود که بیشتر آن از محل آب‌بندهای روتورها و بخشی نیز از دریچه‌های ورودی صورت میپذیرد.
انتخاب مواد سازنده برای این کمپرسورها بعلت سایش بالای ناشی از تزریق آب و خوردگی زیاد ناشی از ترکیبات خورنده حائز اهمیت است و معمولا از آلیاژهای نیکل کروم فولاد استفاده میشود. همزمانی سایش و خوردگی عامل بسیار خورنده و ساینده‌ای در این کمپرسورهاست.
روغن کمپرسور هوای فشرده اسکرو روغنی اطلس کوپکو؟
کمپرسور هوای فشرده اسکرو مدل اویل اینجکت نسبت به کیفیت روغن مصرفی حساستر است تا کمپرسور خشک یا اویل فری. این از آن روست که روغن مصرفی در کمپرسور اسکرو روغنی در میان روتورهای جریان داشته و وظایفی به مراتب مهمتر از وظایف روغن در کمپرسور اویل فری بر عهده دارد. همچنین در صورت کیفیت ضعیف روغن مصرفی توسط سپراتور به خوبی جدا نشده و بخار میشود.
در صنعت و با توجه به شرایط فعلی بازار ایران، روغن‌های خوب داخلی بیشتر برای مصرف با کمپرسورهای اسکرو برقی پیشنهاد می شود. روغن‌های ۱۰۵۳ پارس کمپرسور یا پارس بابک ۸۰ و ۱۰۰ از این موارد هستند. پارس بابک ۸۰ رقیق‌تر بوده و برای زمستان مناسب تر است. در دیگر سو پارس بابک ۱۰۰ روغنی مناسب تابستان و گرماست.
بر روی وبسایت به معرفی و بررسی روغن‌های پیشنهادی اطلس کوپکو نیز پرداخته ایم. این روغن‌ها که به طور خاصی مهندسی شده و مخصوص کمپرسورهای G اطلس کوپکو عرضه می شود در سه پست زیر آمده اند:
روغن کمپرسور اندورانس اطلس کوپکو
