قطعات کمپرسور هوای اسکرو چگونه کار میکند؟
هرگونه معرفی اجزا و عملکرد کمپرسورهای هوای اسکرو، بدون تشریح چگونگی کارکرد هر یک از قطعات آن کامل نمی باشد. می بایست مدنظر داشته باشیم که فشرده‌سازی قدرتمند و منحصر به فرد این کمپرسورهای جابجایی مثبت ناشی از جزئیات عملکردی و فعل و انفعالات حاکم بر جریان سیال در داخل واحد هواساز می باشد. در ادامه قطعات مختلف کمپرسور اسکرو را در چهار مطلب متعاقب یکدیگر معرفی میکنیم؛ هدف شناختی اجمالی از قطعات موجود و اختصاری از عملکرد آنهاست.
۱) روتورها
روتورهای دوقلوی در‌هم‌تنیده قلب تپنده‌ی کمپرسور روتاری اسکرو هستند. این روتورها حرکت چرخشی(روتاری) که از نام این دستگاه برمی‌آید را بر عهده دارند و در لوله های سیلندر محصور شده اند که فشرده‌سازی حاصل از چرخش روتورها در آنها رخ میدهد.
هنگامی که کمپرسور روشن میشود، واحد هواساز شروع به کار و دنده های روتور شروع به چرخش میکنند و هوا از طریق دریچه ی باز دریافت میشود. از طریق یک سیستم توزیع متصل به بلبرینگ‌ها، تسمه‌‌ها و موتور، روتورها به موتور کمپرسور متصل شده و شروع به چرخیدن می کنند. هوا به درون فضای بین روتور ها کشیده شده و چرخش شروع میشود و همین طور که چرخش ادامه دارد، هوا فشرده میشود. هنگامی که شیارها به انتهای طول چرخش میرسد، هوای درون آن به هوای کاملا فشرده تبدیل شده است. این هوا از طریق شیرها یا نازل های تخلیه به مخزن نهایی منتقل می شود.
این فرآیند، عملکرد بنیادین مکانیکی هر کمپرسور هوای اسکرو، از کمپرسور تک استیجی ساده تا کمپرسورهای پیچیده‌تر و چندمنظوره‌ی اتوماتیک در صنعت، است.
۲) سیلندرهای فشرده‌سازی کمپرسور اسکرو
سیلندر ها به عنوان عضو اصلی کمپرسور ها عمل میکنند. از آنجایی که روتورهای ارزشمند داخل سیلندرها قرار میگیرند، سیلندرها می بایست با ابعاد داخلی بدنهی اصلی هر واحد کمپرسور همخوانی داشته و به گونه‌ای نصب شوند که در صورت خرابی قابل تعویض باشند. کمپرسورهای پیشرفته‌تر دارای چندین سیلندر یا چند مرحله هستند که هوای فشرده‌ی با فشار بالاتر تحویل داده و ظرفیت ذخیره سازی را دارند. از آنجایی که سیلندرها محملی برای عملیات فشرده‌سازی روتورها فراهم میاورند، ضروری است که تمامی آنان ایمن، تحت فشار و با بهره‌وری بالا طراحی شوند. با اینکه سیلندرهای کمپرسور ساکن باقی می مانند با قطعات متحرک و چرخنده داخلی و خارجی اتاق در تماسند؛ آن ها همچنین با شلنگ‌های روغن روان کننده و سیستم روغن پاششی درون واحد در تماسند و دمای محفظه را در رنج ایمن و کاربردی نگه میدارند. سیلندرها انواع مختلفی دارند، از سیستم‌های تکسیلندری موازی که با یک موتور کار میکنند تا کمپرسورهای چند سیلندری با چندین موتور که در کمپرسور های دو یا چند مرحله‌ای کار میکنند و برای داشتن بیشترین خروجی در ساعت طراحی شده اند. سیلندرها اغلب مجهز به تکنولوژی خنک کننده هستند که در زمان اوج مصرف کمپرسور استفاده دارند. چدن و فولاد مهمترین مواد برای ساخت سیلندر کمپرسور هستند که با توجه به میزان مصرف روزانه کمپرسور این دو ماده با درصد های مختلفی با یکدیگر ترکیب شده و از آلیاژ حاصل سیلندر را می سازند. کمپرسورهای روتاری روغن پاششی، به موجب مکانیزم آسان خنک‌کنندگی خود، عموما مدل ارزانتر هستند.
۳) فیلترهای هوا
در میان تمامی اجزای کمپرسور هوای اسکرو، فیلتر هوا، جزئی است که می بایست به صورت مرتب تعویض گردد. برای کمپرسورهای روغن پاششی، فیلتر هوا رطوبت و روغن باقی مانده از تزریق خنک کننده و فرآیند باز کردن شیرها، را جدا می کند. بررسی و تعویض مرتب فیلتر هوا برای سلامتی و عملکرد کمپرسور هوای اسکرو حیاتی است.
برای واحدهای عاری از روغن، Oil-free، فیلتر هوا نزدیک شیرهای مکش یا ورودی قرار دارد. آنها معمولا از فیلترها مراقبت میکنند، زیرا یک خط اصلی دفاع از ناخالصی های هوای فشرده هستند.
۴) فیلترهای روغن
فیلترهای روغن بلند، اضافه شده به سیلندرهای بزرگ، و کمپرسورهای صنعتی، مانند فیلترهای هوا، دارای اهدافی دوگانه هستند:
۱) پاکسازی و حفظ خلوص گاز درون کمپرسور هوا
۲) کمک به خنکسازی و روانکاری سپراتور روغن و کل سیستم کمپرسور هوا
سیستم های توزیع روغن تسمه و قرقره به صورت موازی با طرح سپراتور روغن کار میکند. امروزه فیلتر روغن یا مایع با تجهیزات چرخشی همراهند ، این ویژگی باعث میشود دسترسی و تعویض آسانتر شود. این موضوع صرفه جویی در زمان و هزینه ها را نیز به همراه داشته و مانع تعمیرات ضروری و اساسی کمپرسور می شود.
اغلب مواقع فیلترهای روغن همراه با شیرهای بای‌پس نصب می شوند. این شیرها سیستم هشدار کمپرسور را در زمان افزایش بیش از اندازه‌ی دما و یا گرفتگی فیلترهای روغن فعال می کنند تا ورود بدون واسطه‌ی روغن خالص و تازه را به سیلندر فشرده‌سازی میسر سازند.
۵) بلبرینگ‌ها
مشابه با میل‌لنگ‌های موجود در سایر اقسام کمپرسور هوا، بلبرینگ‌ها به کاهش اصطکاک، تعادل حرکت قطعات و تنظیم دمای کلی کمپرسور، کمک میکنند.
چندین بلبرینگ در محل های حساس در یک کمپرسور هوای روتاری نصب شده است، مهمترین آنها بلبرینگ‌های شعاعی و محوری هستند. اولی به روان کردن چرخش چرخ دهنده های افقی، کمک میکند و دومی به عمودی و متعادل نگه داشتن چرخش های تکمیلی در روتورهای دوقلو و کم شدن نویز کمک میکند.
۶) شیرهای مکش
شیرهای مکش یا ورودی به عنوان دریچه‌ی ورودی کمپرسورهای اسکرو عمل می کنند. این شیرها برنامه نویسی شده و به محض دریافت سیگنال، باز یا بسته شوند. این عملیات برای تضمین بهره‌وری بالاتر کمپرسور بهینه گردیده است.
شیرهای مکش در اشکال گوناگونی ساخته می شوند. طراحی آنها به صورتی انجام می شود که جریان هوای ورودی به بیشترین مقدار برسد. بیشتر شیرهای ورودی در سه مدل مختلف دسته بندی میشوند: شیرهای حلقه‌ای، شیرهای صفحه‌ای و شیرهای قارچی شکل. هر کدام از آنها از لایه های متحدالمرکزی با اشکال مختلف تشکیل شده‌اند که برای ایجاد جریان هوای ایده آل مناسب باشند.
۷) شیرهای تخلیه
دریچه‌های تخلیه در انتهای سیستم کمپرسور روتاری اسکرو قرار گرفته اند تا هوا به صورت ایمن و پایا تخلیه شود. این شیرها چه در زمان تخلیه‌ی هوای فشرده به درون تانک/مخزن هوای فشرده و چه در زمان بهره‌گیری از شلنگ‌های استفاده‌ی فوری، از اهمیتی حیاتی بر تنظیم سیستم برخوردارند. دریچه ی تخلیه‌ی نامناسب نه تنها به کمپرسور آسیب میرساند، بلکه به کارکنان و محیط کار نیز خسارت وارد میکند.
۸) موتورهای دیزل و برقی کمپرسور اسکرو
متداول‌ترین اقسام موتورهای کمپرسور روتاری، موتورهای الکتریکی هستند، لیکن موتورهای دیزلی نیز، بالاخص برای کمپرسورهای اسکروی موبایل/متحرک، وجود دارند و موتورهای هیبرید نیز در حال توسعه می باشند. از آنجایی که کمپرسورهای اسکرو کمپرسورهایی بزرگ بوده و دائم در حال فعالیت هستند به موتورهایی قابل اتکا و قدرتمند نیز نیاز دارند. هرچند باید در نظر داشته باشیم بهره‌وری موتور لزوما با شعار “بزرگتر بهتر است” همخوانی ندارد. اسب بخار (توان) تولیدی موتورهای بزرگ معمولا با مشکلاتی در بازدهی آنها همراه است. موتور کمپرسور شما می بایست مرتب مورد بررسی قرار گیرد تا ایمن و بهره‌ور بوده و سلامت عمومی آن اندازه گرفته شود.
بسیاری از کمپرسورهای مدرن تکنولوژي مطالعه‌ی هوشمند موتور و گِیج‌هایی را برای زیر نظر داشتن موتور کمپرسور دارا هستند.
۹) سیستم کنترلی کمپرسور اسکرو
همانطور که از نام آن، سیستم کنترلی واحد هواساز، برمی‌آيد، این قسمت از دستگاه عملکرد کمپرسور هوای روتاری اسکروی شما را جهت‌دهی کرده، کنترل نموده، مانیتور و رهگیری می کند. بهره‌گیری از کنترل سیستم و استیج سریعترین راه برای بررسی عملکرد و دسترسی به اطلاعات نقاط حساس کمپرسور هوا می باشد. آموزش اپراتورها برای آشنایی و راحتی با سیستم و کسب مهارت “خواندن” دستگاه، بخش مهمی از کل پروسه‌ی نگهداری کمپرسور روتاری اسکروی شما می باشد.
طراحی‌های مختلفی از واحد هواساز کمپرسور موجود است، مدل‌هایی از آنها سنسورهایی داخلی در نقاط مختلف دارند که مثلا موتور را در زمان پر شدن مخزن هوای فشرده و یا پایان یک دوره‌ی کاری برنامه‌ریزی شده خاموش می کنند. این تکنولوژي هوشمند ایمنی برای کمپرسورهای بدون نیاز به اپراتور که ظرفیت بالایی دارند ایجاد شده است.
۱۰) مخزن هوای فشرده
تقریبا تمامی اقسام کمپرسور همراه با یک مخزن هوای فشرده عرضه می شوند. ظرفیت این مخازن/تانک‌های ذخیره متناسب با سایز و نیاز کمپرسور متغیر هستند، اما عموما برای مصارف صنعتی و حرفه‌ای به مخازن بسیار بزرگتری نیاز هست. تشخیص ابعاد مورد نیاز برای مخزن هوای فشرده مهارتی است که از ترکیب تجربه، دانش و درک مهندسی حاصل می شود. مخازن صنعتی بزرگ ویژگی‌های جذابی چون ذخیره‌ی هوای فشرده‌ی بیشتر و زمان استراحت بیشتر موتور واحد را فراهم می آورند.
۱۱) سپراتور روغن
از آنجا که بسیاری از کمپرسورهای روتاری اسکرو نیازمند تزریق روغن به داخل سیلندرهای فشرده‌سازی هستند تا قطعات را روانکاری نموده و دما را کاهش دهند، به همان میزان نیازمند نصب یک سپراتور برای فیلتر و جداسازی روغن مازاد از هوای فشرده‌ی تولیدی هستیم.
سپراتورهای روغن اینجاست که در استیج‌های روتاری اسکروی روغن پاششی وارد عمل می شوند. دمای بالا محصول جانبی طبیعی توانایی فشرده‌سازی قدرتمند این دستگاه هاست. از این روی، روغن و سایر سیالات خنک‌کننده برای عملکرد بهینه‌ی این کمپرسورها به کار گرفته می شوند، لیکن حضور آنها در محصول گازی نهایی باید کنترل شود.
سپراتورهای روغن از حضور مینیمم بقایای روغن در هوای فشرده‌ی حاصل اطمینان حاصل می کنند. انواع مختلف سپراتورهای روغن و سطوح مختلفی از توانمندی آنها را می توان در سنین مختلف کمپرسور مورد استفاده قرار داد تا به عملکرد بهتر دست یافت.
۱۲) واشرها و کاسه نمدها
طراحی هوابندی شده و بدون درز و نشت در کمپرسورهای هوای اسکرو از دقت بالا در جزئی‌ترین جزئیات حاصل گشته است. بالاخص رینگها، بلبرینگ‌ها و لنت‌های محفظه که به دور بلبرینگ‌ها و یا سیلندرهای فشرده‌سازی قرار گرفته اند تا از هرگونه نشتی هوا به داخل سایر قطعات کمپرسور جلوگیری کنند. کاسه نمدهای کشویی در دو نوع روغن‌‌پاششی و خود-روانکار تولید میشوند تا اصطکاک طبیعی موجود میان روتورها و سیلندرهای محیط بر آنها را بکاهند.
برخی جزئیات دیگر چون لوپهای رایدر و یا رینگ‌های پوششی نیز به صورت افقی بر روی نوارهای روی سیلندر افزوده می شوند. این جزئیات نهایتاً لایه‌ی محافظ دیگری در مقابل شکل‌گیری اصطکاک ایجاد کرده و انتقال نیروی نرم، روان و بدون اشکال از دنده‌ها به روتورها را تضمین میکنند.
