کمپرسور هوا در صنایع فلزات و فرآوری آنها کاربرد گسترده ای دارد و نقش منبع چهارم انرژی را در کنار آب، برق و گاز، حتی در محیطهای سخت ایفا میکند. کاربردهای هوای فشرده برای متالورژی گسترده و شامل موارد زیر است:
۱- تامین هوا: کمپرسور هوای کورههای انفجاری، تولید کوک و کورههای اکسیژن را تامین میکند.
۲- قدرت: کمپرسور هوا منبع تامین قدرت مورد نیاز برای فرمدهی، پرس قالب و تزریق قالب بوده و ابزارالات پنوماتیکی چون سنگ فرز، سنباده، آچار کوبشی و دریلها را فعال نگاه میدارد.
۳- نازک کاری: شرکتهای فلزکاری از هوای فشرده در نقاشی، پوشش پودری و آبکاری الکتریکی استفاده میکنند.
۴. کنترل: اکچویتورهای پنوماتیک مطمئن هستند و امتحان خود را پس داده اند. این تجهیزات ماشینآلات، فرآیندها و سیستمها را در شرایط سخت و آسان مدیریت میکند.
۵- دستهای از کاربردهای عمومی کارخانجات نیز همواره از هوای فشرده بهره برده است. این امور عمومی مانند نظافت، زنگزدایی، رنگپاشی و نگهداری فیلترخانه است.
محیط کاری پر از چالش کارخانجات فلز
هوای محیط کاری عملیات متالورژی پر از گرد و غبار و آلوده است و با مواد رسانای ناشی از جوشکاری و فرآیندهای مشابه آمیخته شده است. علاوه بر اینها، دمای محیط فلزکاری عموما بالاست که میدانیم حرارت در کنار رطوبت دو دشمن اصلی کمپرسور هوا هستند. سیستم خنک کننده در این محیط بایستی سختتر کار کند و احتمال کاهش ظرفیت کمپرسور و افزایش دمای هوای فشرده خروجی بسیار است.
هوای گرم رطوبت بیشتری داشته و نیاز است آب بیشتری از آن جداسازی شود. به طور معمول ظرفیت نگهداری رطوبت هوای اشباع به ازای هر ۲۰ درجه فارنهایت افزایش دما ۲ برابر خواهد شد! در نتیجه هوای خروجی داغ کارایی درایر هوا را نیز کاهش خواهد داد. تمام موارد فوق تنها یک پیام دارد: انتخاب صحیح کمپرسور هوا در صنایع فلزی به مراتب مهمتر از باقی صنایع است.
انواع کمپرسور هوا
انواع مختلفی از کمپرسورهای هوا را میشناسیم که با مکانیسمهای مختلف و پیکربندیهای متفاوت ساخته میشود. در صنایع متالورژی با سه نوع اصلی و پرکاربرد آنها سر و کار خواهیم داشت:کمپرسور رفت و برگشتی یا پیستونی، کمپرسور گریز از مرکز یا سانتریفیوژ و کمپرسور روتاری اسکرو.
کمپرسور پیستونی
کمپرسور پیستونی به موجب ساختار سیلندر و پیستونی آن به موتور خودرو تشبیه میشود. هوا به داخل محفظه مکیده میشود، پیستون در جهت مخالف حرکت کرده و هوای ورودی را فشرده میکند. این کمپرسورها بازدهی پایینی داشته و سیکل کاری محدودی دارند. سیکل کاری محدود یعنی نیاز به استراحت اساسی پس از مدت مشخصی از تولید هوای فشرده. کمپرسور پیستونی برای کاربردهای اندکی ایدهآل است و سروصدای زیادی دارد.
کمپرسور سانتریفیوژ
کمپرسور سانتریفیوژ با دو کمپرسور دیگری که در این مطلب معرفی میشود بنیان فیزیکی متفاوتی را به کار می اندازد. اگر در کمپرسور پیستونی و کمپرسور اسکرو با کاهش حجم، هوا را فشار میدهیم و متراکم میسازیم، در کمپرسور سانتریفیوژ، که از خانواده توربوکمپرسورهاست، با افزایش سرعت، انرژی جنبشی هوا را افزایش میدهیم و در پایان با کاهش فشار انرژی جنبشی را به انرژی ذخیرهی فشار تبدیل میکنیم. در این کمپرسورها افزایش سرعت با بهرهگیری از انواع پروانه یا ایمپلر انجام میشود و سپس دیفیوزر سرعت را کاسته و فشار را بالا میبرد. کمپرسور سانتریفیوژ، به ویژه برای حجم هوادهی بالا بسیار کارآمد و موثر است. این کمپرسورها بسیار مقاوم است.
کمپرسورهای سانتریفیوژ بایستی بزرگ و حجیم باشند و از موتورهایی تا هزاران اسب بخار بهره ببرند تا به کارآمدی مورد نظر دست یابند و البته که دامنهی فشار کاری محدودی را پوشش میدهند. برای رسیدن به فشار استاندارد ۶ تا ۸ بار این کمپرسورها به چندین مرحله تراکم نیاز دارد.
کمپرسور اسکرو
کمپرسور روتاری اسکرو دو روتور دارد که هوا را در محفظه یا سیلندر فشرده میکند و به فشار مطلوب میرساند. این نوع کمپرسور تا حدود ۷۰۰ اسب بخار تولید شده و قطعات متحرک کمتر یعنی اطمینان بالاتر از مزایای آنهاست. توجه داشته باشید که آنجا که توان کمپرسور اسکرو تمام میشود، تازه توان کمپرسور سانتریفیوژ شروع میشد. این مسئله ضعف یکی یا قوت دیگری نیست، نشاندهندهی تفاوت جدی آنها در کاربرد است.
کمپرسور اسکرو مشابه با کمپرسور سانتریفیوژ و برخلاف کمپرسور پیستونی توان کار با سیکل کاری ۱۰۰ درصدی را دارد، بهرهوری انرژی بالایی داشته و نوسانات تقاضا را به خوبی پوشش میدهد. کیفیت هوای فشرده خروجی کمپرسور اسکرو برای عملیات مختلف متالورژی چون آبکاری الکتریکی و رنگپاشی مناسب است.
نکات کلی کمپرسور انتخابی متالورژی
کمپرسور سانتریفیوژ و انواع توربوکمپرسور برای مصارفی که نیاز به هوای خیلی زیاد، بالای ۲۵۰۰ CFM یا ۷۰ متر مکعب بر دقیقه، دارد مناسب است. کمپرسور پیستونی برای حجم هوادهی کمتر از ۲۰ CFM یا نیم متر مکعب بر دقیقه مناسب است. پس نیازهای میان دو رقم کاملا متفاوت را چه کسی تامین خواهد کرد؟
کمپرسور اسکرو برای تمام کاربردهای میان این دو رقم مناسب است و از نظر فشار کاری نیز میان توربوکمپرسورها و کمپرسورهای پیستونی قرار میگیرد. یعنی کمپرسور پیستونی توان تولید فشار کاری بسیار بالایی دارد، کمپرسور سانتریفیوژ به عکس کاملا در این نقطه ضعف دارد و کمپرسور اسکرو فشارهای کاری ۶ تا ۴۰ بار را به خوبی پوشش میدهد. در کارگاههای فلزکاری بزرگ وجود چندین کمپرسور اسکرو بهتر از یک کمپرسور مرکزی بزرگ میتواند نیازهای کارخانه را تامین کند.
کمپرسور اسکرو، رفیق متالورژی برای بیشتر کاربردها
کمپرسور اسکرو دستگاهی مطمئن، با بهرهوری انرژی و عمر مناسب است. این کمپرسور صنعتی به دلایل گفته شده انتخاب عمدهی تولیدکنندگان است و تاسیسات کارخانهای بزرگتر از آن است که یک کمپرسور مرکزی تمام نیازها را پوشش دهد. کمپرسور اسکرو هوای فشرده با کیفیت و پیوسته تولید میکند و توان مدیریت بارهای با ظرفیت بالا را نیز دارد. کمپرسور اسکرو تا حدی مطمئن است که برخی از کارخانجات معتبر برای المنت یا ایرند کمپرسورها که هستهی اصلی تولید هواست گارانتی مادام العمر ارائه میدهند.
نکات ضروری در انتخاب کمپرسور اسکرو
برای دستیابی به بهترین بهرهوری کمپرسور اسکرو چندین نکته را بایستی مدنظر قرار داد:
الف: انتخاب سایز مناسب: نیاز هوای فشردهی خود را تخمین بزنید، در تخمین دقت کافی را داشته باشید. سپس کمپرسوری با ظرفیتی تا ۲۰ درصد بیشتر از آن خریداری کنید. نیازهای آتی توسعهی خط تولید را نیز مدنظر قرار دهید. ولی کمپرسوری که بیش از اندازه بزرگ باشد هدررفت انرژی داشته و عمر تجهیزات را کم میکند. همچنین کمپرسورهای بزرگتر نیازمند هزینهی نگهداری و سرویس بیشتری هستند. کمپرسور اسکرو به گونهای طراحی میشود که تا حد امکان نزدیک ظرفیت کامل خود کار کند.
ب: محدودهی فشار را کوچک کنید: قریب به اتفاق کمپرسورها از سوئیچ فشار برای مدیریت لود و آنلود استفاده میکنند. اختلاف فشاری که کمپرسور به کار میفتد و اصطلاحا لود نامیده میشود با فشاری که از زیر بار خارج میشود و اصطلاحا آنلود نامیده میشود به باند یا گسترهی فشار معروف است. این گستره نباید چندان بزرگ باشد و در حدود ۱۰ psig یا نیم بار کافیست. هر افزایش ۲ psig در فشار باعث افزایش ۱ درصدی مصرف انرژی شما خواهد بود.
ج: خاموش و روشن مکرر برای کمپرسور سم است: اگر تغییر از حالت لود به آنلود مکرر و سرعتی اتفاق بیفتد افزایش استهلاک و کاهش عمر قطعات کمپرسور قطعی است. همچنین این روند از قابلیت اطمینان کمپرسور خواهد کاست.
نگهداری کمپرسور در محیط فلزکاری اهمیت بیشتری نسبت به باقی کارخانجات دارد
محیط کاری کارخانجات فلزی محیط سخت محسوب میشود و چند کار پیشگیرانه برای مقابله با گرما کمک خواهد کرد.
- از باز بودن تمام خروجیها و فعالیت همهی فنها مطمئن شوید. هوای کمپرسورخانه نباید خیلی گرم باشد و در صورت گرمای بیش از حد جریان تهویه را بهبود بخشید.
- مبدلهای حرارتی یا انواع کولر کمپرسور بایستی در تمام زمان تحت مدیریت باشد، خراب نشود و نشتی نکند. کولرهای مختلف کمپرسور هوا عبارتند از اویل کولر یا کولر روغن، افتر کولر یا کولر پسینی و اینترکولر یا کولر میانی که هر سه را در تمام زمان به دور از گرد و غبار و آلودگی نگاه دارید.
- هر ۴۰۰۰ ساعت فیلترهای هوا را بررسی کنید و در صورت لزوم آنها را تعویض کنید. فیلترهای روغن هر ۲۰۰۰ ساعت تعویض شود.
- هوای گرم محتوای رطوبت بیشتری دارد و آب بیشتری بایستی از سیستم کمپرسور در کارخانجات متالورژی تخلیه شود. تلهی رطوبت، تخلیه مخازن، فیلترها و درایرها را چک کنید.
- از بهترین اقدامات درمانی برای کمپرسور هوا نمونهگیری مرتب و هر ۲۰۰۰ ساعت از روغن کمپرسور است. مشکلات حرارتی و آلودگیهای احتمالی با این اقدام زودتر شناسایی خواهد شد.
- کمپرسور هوا و سیستم توزیع هوای فشرده بین ۳۰ تا ۵۰ درصد هوای خود را با نشتی از دست میدهد و این رقم برای سیستمهایی که از مدیریت ضعیفتر رنج میبرد به ۸۰ درصد! هم خواهد رسید. همیشه به دنبال نشتی باشید.
در انتخاب کمپرسور چه آپشنهایی کمک میکند؟
کمپرسوری بخرید که به کیفیت خنک کنندههای خود اهمیت میدهد. کولر بهتر و بزرگتر کمپرسور یعنی توان کار در محیطهای داغ تا ۵۰ درجهی سانتیگراد، در حالی که سازندگان دیگر تنها تا ۴۰ یا ۴۵ درجه سانتیگراد را پوشش میدهند. فضای داخلی کمپرسورخانه هرچه بزرگتر باشد بهتر است، ولی فضای داخلی کمپرسور هم هرچه بزرگتر باشد به جریان هوای داخل کمپرسور و خنککاری بهتر کمک خواهد کرد. کمپرسورهای کامپکت یا جمع و جور مزایای متعددی دارند، ولی برای صنایع فلزی کمپرسور بزرگتر عملکرد بهتری در شرایط دمایی بالا نشان داده و سرویس آن راحتتر است.
کمپانیهای معتبر روانکننده و روغن کمپرسور بهتر و مقاومتری هم تولید و عرضه میکنند که با کمپرسور خودشان تطابق صددرصدی دارد. این روانکنندهها تحت آزمایشهای سخت و در محیطهای خیلی سرد یا خیلی گرم قرار گرفته اند و پایداری و بازدهی آنها ثابت شده است. روغن کمپرسور بهتر زمان توقف را کاهش میدهد و بهرهوری عملیاتی را حتی در دماهای بالا افزایش میدهد. توقف خط تولید چقدر هزینه دارد؟ یک صدم آن را خرج خرید روغن کمپرسور مناسب کنید.
