دامنه کاربرد

این تجهیزات اساسا برای تولید هوا در صنایع لوازم خانگی، غذایی، دارویی، صنایع شیمیایی و پتروشیمی و سیستم‌های تهویه غیرصنعتی طراحی و ساخته شده اند و اغلب در سرویس سیالات مبرد، هوا و گازهای سوختی در صنایع کاربرد فراوان دارند. این کمپرسورها قادر به کار با سیالاتی مانند بخار خشک، گازها و مخلوط‌های چندفازی هستند.

محدوده کاربرد کمپرسورهای اسکروی هوای خشک (به نقل از اکسون موبایل)
محدوده کاربرد کمپرسورهای اسکرو در قیاس با سایر کمپرسورها

ساختار

این کمپرسورها از خانواده جابجایی مثبت و دارای ساختاری ساده هستند،‌ داخل بدنه‌ی این کمپرسور دو روتور با شیارهای مارپیچی ماشینکاری شده و با فضای بسیار محدود قرار دارد که فضای مذکور در طول روتور با بدنه کاهش یافته و باعث تراکم گاز می شود.

واحد هواساز یک کمپرسور اسکرو

معمولا جنس پوسته‌ي آنها از چدن خاکستری است و مجرای ورودی و خروجی گاز در قسمت بالا و پایین پوسته در مقابل هم قرار دارد. در این واحدها با استفاده از دوران دو روتور نر و ماده عمل فشرده‌سازی سیال انجام می پذیرد. هر دو روتور در کنار یکدیگر و در داخل یک پوسته قرار گرفته اند و جهت گردش آنها مخالف یکدیگر است. حرکت دورانی به وسیله یک محرک اصلی مثل الکتروموتور به روتور نر و سپس به روتور ماده انتقال می یابد.

شماتیکی از روتورهای نر و ماده در یک کمپرسور هوای خشک (Oil-free)

پارامترهای زیر در میزان فشار و ظرفیت این کمپرسورها موثرند:
۱- طول روتور (فشار)
۲- قطر روتور (ظرفیت)
۳- زاویه پیچش لوب‌ها (فشار و ظرفیت)
۴- دور کمپرسور (ظرفیت)

افزایش دور در کمپرسورهای جابجایی مثبت فقط باعث افزایش ظرفیت شده و میزان تغییر فشار تابع افت فشار سیستم پایین می باشد. تعداد لوب‌های (گوشه ها یا دنده ها) روتور نر کمتر از روتور ماده می باشد؛ برخی از ترکیب‌های نر و ماده کمپرسورهای اسکرو در شکل زیر آمده است:

چند ترکیب مختلف از روتورهای نر و ماده با تعداد لوب مختلف
شماتیکی از نحوه چرخش روتورهای نر و ماده

سیستم یاتاقان‌بندی روتورها در دستگاه‌های نوع سنگین، هیدرودینامیک یا لغزشی (شعاعی و محوری) و در نوع سبک، غلتشی می باشد. انتخاب چند مرحله بودن کمپرسور با توجه به دمای خروجی گاز و محدوده اختلاف فشار تعیین می شود. در کارخانه سازنده دو روتور خام از ابتدا به عنوان زوج انتخاب شده و به طور همزمان عملیات تراشکاری و ساخت آنها انجام می شود. در طراحی این تجهیزات اختلاف فشار بین سیال خروجی و ورودی عامل بسیار مهمی است، چون اگر از محدوده‌ی مجاز بالاتر باشد باعث خمش در روتورها و آسیب به تجهیزات می شود. مقدار مجاز معمولا بین ۰/۷ تا ۱۰ بار است ولی بیشتر طراحان با تغییر طول روتورها آنرا تا ۱۴ بار می رسانند. تغییر دور و سرعت این تجهیزات با استفاده از محرک‌هایی مثل توربین بخار یا گاز و یا موتورهای الکتریکی، بین ۷۰ تا ۱۰۵درصد دور،‌ قابل انجام است. برای دورهای پایینتر از این محدوده مشکل دور بحرانی مطرح خواهد شد و اگر این مسئله نباشد تا ۵۰درصد دور معمولی تجهیزات قابل قبول می باشد اما منجر به بالا رفتن دمای کاری دستگاه می شود. این کنترل دور معمولا باعث افزایش کنترل سیستم لوله‌ی بای‌پس، دامنه تغییرات جریان و انعطاف پذیری تجهیزات در هنگام راه‌اندازی خواهد شد. لوله خارجی بای‌پس برای چرخاندن سیال از قسمت خروجی به ورودی یا اتمسفر (در سیال هوا) در اطراف تجهیزات قرار گرفته است. زمان تست این کمپرسورها معمولا ۴ ساعت تحت شرایط بهره‌برداری طبق استاندارد API 619 است. معمولا سقف مجاز دمای خروجی سیال در این تجهیزات ۳۵۰ درجه فارنهایت (۱۷۵درجه سانتیگراد) بوده و برای دمای بالاتر از ۴۵۰ درجه فارنهایت (۲۳۰درجه سانتیگراد) بایستی از سیستم خنک‌کاری روتور به وسیله روغن استفاده نمود.

 

نحوه فشرده‌سازی گاز

مرحله اول:
سیال به قسمت روتورها کشیده می شود و فضای بین مارپیچ‌ها را پر می کند. این قسمت مانند مرحله مکش در کمپرسورهای پیستونی می باشد.

مرحله ورود به واحد هواساز کمپرسور اسکرو

مرحله دوم و سوم:
هنگامی که سیال وارد قسمت فشرده‌سازی شد با چرخش روتورها حجم آن کاهش یافته و بنابراین فشار افزایش می یابد. این کم شدن حجم تا قسمت تخلیه سیال ادامه می یابد تا فشار به مقدار دلخواه برسد.

مرحله فشرده‌سازی در واحد هواساز کمپرسور اسکرو

مرحله چهارم:
گاز فشرده به بیرون کمپرسور جریان می یابد.

مرحله نهایی و خروج گاز از واحد هواساز کمپرسور اسکرو