توزیع نامناسب هوای فشرده میتواند منجر به افزایش بسیار چشمگیر هزینه‌ی برق، پایین آمدن بهره‌وری و عملکرد ضعیف ابزار هوایی، متعاقب افت فشار، شود.

سه نکته باید در سیستم توزیع هوای فشرده در نظر گرفته شود:

۱) افت فشار بین کمپرسور و نقطه ی مصرف

۲) حداقل نشتی درون لوله های توزیع

۳) جداسازی موثر ماده‌ی حاصل از میعان (اگر درایر هوای فشرده نصب نشده باشد)

چگونه از افت فشار بین کمپرسور و نقطه ی مصرف جلوگیری کنیم؟

سه شرط اولیه هست که باید در لوله های اصلی رعایت و اجرا شود تا از افت فشار هوای مصرفی در حال و آینده جلوگیری گردد. هزینه برای نصب لوله هایی با قطر بزرگ تر و اتصال داخلی مناسب برای آنها از ضروریات است که در قیاس با هزینه ی بازسازی سیستم توزیع در اینده کمتر می باشد. مسیریابی، طراحی و اندازه گیری شبکه ی هوایی کارا و قابل اعتماد میتواند هزینه های تولید هوای فشرده را کاهش دهد. گاهی اوقات با افزایش فشار کار کمپرسور مثلا از ۷ بار به ۸ بار،افت فشار زیادی برای هوای درون لوله ها رخ میدهد. این موضوع باعث پایین آمدن صرفه‌ی اقتصادی کمپرسور هوا می شود. علاوه بر این، زمانی که مصرف هوای فشرده پایین می آید، فشار نیز افت پیدا میکند و فشار در نقطه ی مصرف به صورت مداوم بالا میرود و از حد مجاز بیشتر میشود.

شبکه ی توزیع هوای فشرده باید به اندازه ای باشد که افت فشار درون لوله ها بین کمپرسور و دورترین نقطه ی مصرف بیشتر از ۰.۱ بار نشود. افت فشار درون اتصالات شلنگ های منعطف، اتصالات شلنگ ها و دیگر اتصالات هم باید به این مقدار اضافه شوند. اندازه گیری درست این اجزا مهم است زیرا بخش زیادی از افت فشار در این اتصالات رخ میدهد.

طولانی ترین حد مجاز برای لولهی درون شبکه برای یک افت فشار مشخص را میتوان به کمک معادله ی زیر محاسبه کرد:

در معادله فوق، حرف l طول نهایی لوله به متر، p∆ افت فشار موردنظر برای سیستم به بار، p فشار مطلق ورودی به بار(مطلق)، qc ظرفیت هوادهی کمپرسور به لیتر بر ثانیه و d قطر داخلی لوله به میلی‌متر هستند.

بهترین راه حل این است که سیستم لوله ها به صورت حلقه های بسته‌ و نزدیک به محلی که کمپرسور هوا قرار گرفته است، طراحی شده و سپس انشعاباتی از این حلقه به نقاط مصرف برود. به این ترتیب هوای فشرده بدون در نظر گرفتن میزان بالای مصرف، به صورت مداوم فراهم و قابل ارایه است و هوای فشرده از دو جهت به نقطه ی مصرف میرسد. این سیستم باید در تمامی تاسیسات استفاده شود، به جز نقاط مصرفی که با فاصله ی بسیار زیاد از کمپرسور قرار دارند. برای آن موارد، یک لوله ی اصلی از مسیر جدا میکنیم و به آن نقاط وصل میکنیم.

مخزن/گیرنده هوا چیست؟

مخزن ذخیره‌ی هوای فشرده‌ی کمپرسور

در نصب هر کمپرسور یک یا چند مخزن هوای فشرده وجود دارد. اندازه ی این مخزن‌ها به ظرفیت کمپرسور، تنظیمات آن و الگوی مورد نیاز مصرف هوا بستگی دارد. گیرندهی هوا یک فضای ذخیره ی واسط برای هوای فشرده شکل میدهد که پالس های کمپرسور را متعادل میکند، و هوا را خنک و مایع حاصل از میعان را جمع آوری میکند. در نتیجه، گیرنده ی هوا باید با تجهیزات تخلیه کاندنسیت/مایع حاصل از میعان همخوانی داشته باشد. رابطه ی زیر برای محاسبه ی ابعاد تانک/مخزن هوا می باشد. توجه داشته باشید روابط زیر تنها برای کمپرسورهای مجهز به رگولاتور لود/آنلود صدق می نماید.

در رابطه‌ی فوق، V حجم تانک/مخزن هوای فشرده به لیتر، qc ظرفیت هوادهی/دبی هوای فشرده‌ی کمپرسور به لیتر بر ثانیه، p1 فشار مطلق هوای ورودی به کمپرسور, T1 ماکسیمم دمای ورودی کمپرسور به کلوین, T0 دمای هوای فشرده‌ی داخل مخزن به کلوین، pU-pL تفاوت فشار میان نقطه‌ی لود و آنلود و fmax ماکسیمم فرکانس لود (۱ سیکل کاری در هر ۳۰ ثانیه برای کمپرسورهای اطلس کوپکو) هستند.

برای کمپرسوری با کنترل کنندهی سرعت متغیر(VSD)، حجم مخزن هوا به طور قابل توجهی کاهش پیدا میکند. وقتی از فرمول بالا استفاده میکنید، qc باید برابر با FAD در حداقل سرعت در نظر گرفته شود. طراحی شبکه ی لوله ای برای کمپرسور به صورت اختصاصی برای زمانی که تقاضا برای هوای فشرده در بازه زمانی کم بالا باشد،، مقروم به صرفه نیست. تانک هوای فشرده‌ی مجزا باید در محلی نزدیک نقطهی مصرف قرار گیرد و ابعاد آن باید با توجه به بیشترین هوای خروجی تعیین شود. مورد دیگر زمانی است که از کمپرسور کوچک با فشار بالا استفاده میشود، در این موارد از کمپرسور با مخزن هوای بزرگ برای کوتاه مدت به صورت همزمان استفاده میشود، تا بتواند حجم هوای بالا در طولانی مدت را تامین کند. در اینجا کمپرسوری که بتواند نیاز مصرفی متوسط را برآورده کند در نظر گرفته شده است.

در رابطه‌ی فوق، V حجم مخزن به لیتر، q دبی هوا در زمان تخلیه به لیتر بر ثانیه، t مدت زمان تخلیه به ثانیه، p1 فشار عملیاتی نرمال شبکه به بار، p2 حداقل فشار عملیاتی مصرف به بار و L میزان هوای مورد نیاز در زمان پر کردن (یک بر روی سیکل کاری کمپرسور) هستند.

در این فرمول این موضوع که کمپرسور میتواند برای زمان تخلیه نیز هوا ارایه بدهد، در نظر گرفته نشده است. یک استفادهی معمول آن در روشن کردن موتورهای کشتی های بزرگ است که گیرنده فشار 30 بار را تحمل میکند.

طراحی شبکه ی هوای فشرده

نقطه ی شروع برای طراحی و اندازه گیری شبکه ی هوای فشرده، تهیه ی لیستی از جزییات اجزای استفاده کننده ی هوای فشرده و طراحی نقشه ای از محل قرارگیری هر یک از آنها به صورت مجزا، می باشد. مصرف کنندگان را در گروه هایی منطقی دسته بندی کرده و لوله ی توزیعی را به انان اختصاص میدهیم. لوله ی توزیع، بنا به نوبه ی خود، از محل های مختلف کمپرسور خارج میشود. یک شبکهی هوای فشردهی بزرگ را میتوان به چهار قسمت عمده تقسیم کرد:

۱روتورها ( هوای فشرده را از داخل کمپرسور به فضای مصرفی هدایت می کنند)

۲) لوله های توزیع ( هوا را درون محفظه ی توزیع تقسیم میکنند)

۳) لوله های ارایه دهنده ( هوا را از محل توزیع به محل مصرف هدایت میکنند)

۴) اتصالات هوای فشرده

ابعاد شبکه ی هوای فشرده شده

معمولا فشار بدست آمده بلافاصله پس از کمپرسور را نمیتوان به صورت کامل استفاده کرد، چون توزیع هوای فشرده شده باعث افت فشار میشود. یکی از ابتدایی ترین دلایل آن، اصحکاک درون لوله هاست. علاوه بر این، تنگی گلوگاه ها، تغییر مسیر جریان و انحنای لوله ها نیز از عوامل دیگر افت فشار می باشند.

لوله هایی با طول های مختلف در قسمت های مختلف شبکه استفاده میشود. طرحی با مقیاس مناسب برای طراحی شبکه لازم است که بتوان از روی آن ابعاد اصلی را محاسبه کرد. طول هر لوله برابر است با حاصل جمع طول لوله، دریچه ها، خم شدن لوله ها، اتصالات و غیره . برای شفاف سازی بیشتر میتوان از فرمول زیر استفاده کرد:

در معادله‌ی فوق، p∆ افت فشار به بار، qc دبی هوای فشرده یا FAD به لیتر بر ثانیه، d قطر داخلی لوله به میلی‌متر، l طول لوله به متر و p فشار مطلق ابتدایی به بار مطلق هستند.

به عنوان یک جایگزین برای این فرمول، برای محاسبه ی ابعاد لوله، میتوان از قطر لوله برای پیدا کردن مناسبترین ابعاد لوله استفاده کرد.  میزان جریان و فشار از عوامل افت فشار میباشند ولی برای محاسبه ی افت فشار است که طول لوله نیز محاسبه شود. معمولا لوله های استاندارد با قطر بیشتر برای نصب انتخاب میشوند.  در معادله ی محاسبه ی طول لوله برای هر قسمت از لیستی از اتصالات و اجزای لوله، مقاومت در برابر جریان در طول لوله لحاظ میشود. در محاسبات یک مقداری هم به عنوان طول اضافی لوله به طول اولیه ی محاسبه شده اضافه میشود. پس از انتخاب ابعاد شبکه، برای اطمینان دوباره میزان افت فشار محاسبه میشود تا اختلاف آن با میزان مدنظر چشم گیر نباشد. برای تاسیسات بزرگ هر قسمت از لوله سرویس، لوله توزیع، و روتورها باید به صورت جداگانه محاسبه شوند.

اندازه گیری جریان در نصب کمپرسور

قراردادن جریان هوای ورودی بر روی میزان جریان داخلی و مصرف اقتصادی از هوای فشرده شده در تجهیزات شرکت، تاثیر دارد. هوای فشرده شده یک محصول میانی است که هزینه ی آن باید برروی هزینه ی تولیدات هر واحد از شرکت سرشکن شود. با توجه به این دیدگاه، هر قسمت ذی نفع باید تلاش خود را برای کاهش مصرف در واحد های دیگر به کار ببرد.

امروزه، کنتر جریان موجود در بازار تمامی اطلاعات در مورد مقادیر عددی برای تنظیمات دستی، اندازه گیری مستقیم داده های مورد نیاز کامپیوتر برای شبیه سازی مدل جریان، را در اختیار مشتری قرار داده اند. این کنتر ها معمولا نزدیک شیرهای خنثی وصل میشوند. حلقه های اندازه گیری نیاز به توجه خاصی دارند، این کنترها باید بتوانند هم جریان رو به جلو هم جریان رو به عقب را اندازه بگیرند.