کمپرسور چه دینامیکی باشد و چه با مکانیسم جابجایی مثبت کار کند، با انواع مختلفی از مشکلات مواجه است ولی ابزارهای تشخیصی شناسایی آنها محدود است. به جز مواردی که مشکل از ارتعاشات کمپرسور باشد، آنالیز ترمودینامیکی کمپرسور سادهترین مسیر برای دریافت وضعیت سلامتی آن است. البته که چنین عملیاتی نیازمند نصب تجهیزات اندازهگیری مخصوصی بر روی المنت کمپرسور و تجهیزات جانبی است.
بسیاری از مشکلات پرهزینه را، خوشبختانه، پیش از شدت و هزینهی زیاد میتوان حل و فصل کرد. رخداد اغلب این مشکلات از مسیر نگهداری پیشگیرانه که اصطلاحی به معنای مالکیت مسئولانهی کمپرسور است جلوگیری میشود. بدیهی است که فرار از همهی مشکلات ممکن نیست، حال برخی از این مشکلات ریشه در طراحی کمپرسور داشته و برخی دیگر بر عهدهی سازنده است.
به عنوان قاعدهی سرانگشتی میتوان گفت که هر مشکلی در دوازده ماه نخست بهرهبرداری آشکار شود تحت پوشش گارانتی سازنده خواهد بود. مسئولیت سازنده نه فقط شرکتهای بزرگ بینالمللی، که افرادی که کمپرسور جمع میکنند هم شامل میشود. در ادبیات بینالمللی این افراد پکیجر یا بستهبند شناخته میشوند و شرکت ثالثی است که کمپرسور، هرگونه محرک شامل الکتروموتور، موتور دیزلی، موتور گازی، توربینهای گاز و بخاری، مخازن مختلف، شیرها، لولهکشی، سیستم روغنکاری و کنترلرها را بر روی شاسی سوار کرده یا در مجاورت آن قرار میدهد. پکیجرها قراردادهایی با تولیدکنندگان تجهیزات اصلی یا OEM دارند که مطابق با آن مشمول قرارداد انحصاری و تخفیفهای قیمتی میشوند. تقریبا در تمام موارد حرفهای، گارانتی تجهیزات اصلی به صورت گذرا یا Pass Through بوده و از سازندهی اولیهی تجهیزات تامین میشود. به جز موارد استثنایی اگر کمپرسور به مدت ۱۲ ماه کار کرده باشد معمولا تحت پوشش گارانتی سازنده نخواهد ماند و به هنگام بروز مشکلات،اعم از مشکلات مکانیکی، الکتریکی یا عملکردی، بایستی سوالاتی اساسی پاسخ داده شود.
شروع: تعیین نوع مشکل از میان مشکلات مکانیکی، الکتریکی و عملکردی کمپرسور
۱. مشکلات مکانیکی با ارتعاش، صدا یا نشتی همراه است. نشتی میتواند نشت هوا، گاز یا آب و روغن باشد. با توجه به این توضیحات میتوان گفت تمام مشکلات مکانیکی برملا و آشکار هستند، اگر چه ممکن است علت آن آشکارا و جلوی چشم نباشد، ولی علائم برملا هستند.
۲. مشکلات الکتریکی با ولتاژ بالا در اجزای الکتریکی کمپرسور منجملهی موتورها،استارتهای موتور و کلیدهای فشار قوی یا ولتاژ پایین در ابزار دقیق و سیستمهای کنترلی مرتبط است. تشخیص مشکلات الکتریکی به سهولت مشکلات مکانیکی نیست، ولی در صورت شناسایی تعمیر آن نسبتا ارزان تمام خواهد شد.
۳. مشکلات عملکردی به طور معمول ناشی از نقصهای مکانیکی در داخل کمپرسور پدیدار میشود. این نقصهای مکانیکی به طور ویژه معطوف به محرکهی موتور یا توربین و مشکلات الکتریکی آن است. مشکلات گفته شده در حین کار مشخص میشود، ولی اگر مشخص نباشند منجر به خرابی تجهیزات میگردد. این نوع خرابی پرهزینهترین خرابی ممکن در میان ۳ نوع گفته شده است و خرج قطعات یدکی کمپرسور، نیروی کار و زمان توقفی پرهزینه را به همراه میاورد. هزینهی قطعات یدکی و هزینهی نیروی کار البته همیشه بارز است، ولی گاهی زمان توقف تلخترین و پرهزینهترین قسمت خرابی هاست.
صرف نظر از نوع خرابی کمپرسور، بسیاری از فاجعهها با دستورالعملهای سادهای قابل کنترل و پیشگیری است.
دستورالعملهای ساده برای جلوگیری از فاجعه در کار با کمپرسور
۱. پس از نصب، کمپرسور را تا سرعت طراحی و اسمی به کار وادارید.
الف) امضای ارتعاشی واحد کمپرسور را در چندین نقطه در محدودهی عملیاتی مورد انتظار ثبت کنید.
ب) در چندین نقطه از محدودهی عملیاتی مورد انتظار آنالیز مسیر گاز انجام دهید.
ج) دماهای روی کمپرسور که با ابزار دقیق کنترلی پایش نمیشود،از جمله دمای پوشش شیر ورودی و شیر تخلیه و همچنین دمای آب خنک کننده را ثبت کنید.
د) صداهای مختلفی که از کمپرسور در هنگام راهاندازی، توقف و در سرعت عملیاتی عادی شنیده میشود یادداشت کند.
۲. پس از آنکه واحد کمپرسور با موفقیت به مدت حداقل چهار ساعت و در دمایی پایدار کار کرد، کمپرسور را خاموش کرده و به طور حداقلی آن را باز کرده و بازرسی کنید. توجه داشته باشید هیچکدام از اجزایی که تلورانس یا تنیدگی نزدیک دارد خارج نکنید.
در کمپرسور محوری سرج یا SURGE شدیدترین و پرهزینهترین خرابی است که به بلبرینگها، سیلها و بعضا به پروانهها، دیافراگمها و پرهها آسیب میرساند. به شکلهایی که در ادامه آمده است توجه کنید.
واماندگی کمپرسور (به انگلیسی: Compressor stall ) یک اختلال موضعی از جریان هوا در کمپرسور توربین گاز یا توربوشارژر است. واماندگیای که منجر به قطع کامل جریان هوا از درون کمپرسور میشود، سرج کمپرسور (به انگلیسی: Compressor surge ) نامیده میشود.
ویکیپدیا
ارتعاشات، ناپایداری جریان گاز، نوسان فشار، دمای گاز و برخی سر و صداهای غیرعادی که به صورت هوفف و یا ووشش هستند از جمله علائم سرج یا واماندگی کمپرسور هستند، این پدیده بسیار سریع رخ میدهد و تنها با تکنیکهای کنترلی مناسب میتوان از آن جلوگیری به عمل آورد.
گرفتگی کمپرسور
گرفتگی کمپرسور همانطور که از نام آن پیداست به چسبندگی ذرات در مراحل پایانی کمپرسور گفته میشود و با افت ۲ درصدی راندمان کمپرسور همراه است. برای مهندس و اپراتور کمپرسور کاهش ۲ درصدی فشار تخلیه کمپرسور در سرعت یا بار عملیاتی مشخص نشاندهندهی گرفتگی است. نشانهی دیگر گرفتگی افت ۳ تا ۵ درصدی دبی هوا یا گاز خروجی در دمای ورودی یا دمای هوای ثابت محیط است.
چطور میتوان گرفتگی کمپرسور را مدیریت کرد؟
تولیدکنندگان کمپرسورهای دینامیکی که از جملهی آنها میتوان به کمپرسور محوریِ، توربوکمپرسور و کمپرسور سانتریفیوژ اشاره کرد مواد پاککنندهی مشخصی را برای این امر توصیه میکنند. به طور معمول شستشوی با مایع و در موارد شدید باز کردن کامل برای تمیز کردن کمپرسور لازم است.
هشدار و توجه: آسیب ضربهای به پرهها یا پروانههای کمپرسور دینامیکی علائمی مشابه با گرفتگی کمپرسور دارد. در صورتی که پس از شستشوی عملکرد کمپرسور بهبود نیافت بایستی از نظر آسیب داخلی بررسی شود. کمپرسورها برای این منظور دریچههای بوروسکوپ دارند و نیازی به توقف خط نخواهد بود.
در کمپرسور پیستونی نیز گرفتگی محصول برادهها و مایعات موجود در گاز است. گرفتگی کمپرسور پیستونی به شیرهای مکش و تخلیه و میلهی پیستون آسیب میزند. اگر دمای کاور شیر افزایش یافت این نشانهی آسیب به شیرهای کمپرسور است و میلهی پیستون به هنگام عبور از محل اتصال با سیلندر به صورت غیرخطی حرکت میکرد خرابی در آن قطعه رخ داده است. همچنین الگوی ساییدگی میله در برابر پکینگ شدیدتر میشود.
برای مدیریت گرفتگی کمپرسور پیستونی شیرها را باز کرده و تمیز کنید و در صورت لزوم صفحات شیرها را تعویض کنید. مجموعهی میله و پیستون را خارج کرده و میله را تعویض کنید.
پیستون کمپرسور شل شده است!
نصب میلهی پیستون نیازمند تجهیزات، روانکاری و تکنیکی خاص است. در صورتی که این فرآیند به درستی پی گرفته نشده باشد پیستون روی میله شل خواهد شد. پیستون شل در دو سوی انتهایی مسیر یعنی در انتهای هد و در انتهای سمت میل لنگ با دیواره برخورد کرده و دیواره را تخریب میکند.
برای حل و فصل این معضل پوشش انتهای هد و شیرهای سمت هد و میل لنگ را برای بازرسی پیستون خارج کنید. اگر آسیبی مشاهده نکردید مهرهی میلهی پیستون را با گشتاور مناسب مجددا محکم کرده و پس از مونتاژ کمپرسور آن را تست کنید. در صورت لزوم قطعات آسیبدیده باید تعویض شود.
بلبرینگهای هیدرودینامیکی و کلیرانس آنها
اگر فاصله یا کلیرانس بلبرینگها افزایش یافته باشد و زیاد باشد احتمالا نتیجهی نصب نامناسب بلبرینگ یا سایش ژورنال و کفشک بلبرینگ در طول زمان است. در هر دو حالت شلی بلبرینگ در حین کار و با مشاهده و بررسی مسیر ناپایداری حرکت دورانی آن قابل تشخیص است. در کارخانجات تولید کمپرسور مسیر حرکت دورانی بلبرینگ هیدرودینامیکی به عنوان بخشی از تست عملکردی واحد کمپرسور بررسی میشود. در کارخانه البته تجهیزات ارتعاشی لازم در دسترس بوده و حل این مشکل به آسانی است.
در شکل مسیر دورانی یا مدار سمت چپ مداری پایدار است در حالی که مدار سمت راست مداری ناپایدار محسوب میشود. مدار ناپایدار ارتعاشات بالایی داشته و بایستی بررسی شود که ارتعاشات در حدود مجاز است یا خیر. به هر روی اگر بلبرینگی با مدار ناپایدار به مدت طولانی کار کند ارتعاشات آن افزایش یافته و در نهایت از حدود مجاز فراتر خواهد رفت.
شیرهای کمپرسور پیستونی
برخی از قطعات در ماشین آلات اصطلاحا قطعات نیازمند نگهداری بالا یا High Maintenance Items هستند. ما در زبان بازار به آنها قطعات مصرفی میگوییم. شیرهای ورودی و تخلیهی کمپرسور پیستونی به دلیل تنشهای وارده بر صفحات شیر در حین کار از جملهی این قطعات مصرفی هستند. خرابی صفحهی شیر تاثیر منفی بر عملکرد کمپرسور دارد و آنالیز مسیر گاز همراه با اندازهگیری مستقیم دمای کاور شیر سادهترین راهها برای تشخیص خرابی صفحهی شیر هستند.
برای حل و فصل این معضل نیز آنالیز دورهای مسیر گاز برای پایش عملکرد کمپرسور توصیه میشود. همچنین در صورت افت عملکردی بررسی دمای کاور شیر به تشخیص شیرهای مشکلدار کمک میکند. در اسرع وقت شیرهای معیوب را تعویض کنید.
مایعات همراه گاز یا هوای فشرده
مایعات همراه گاز از جملات معضلات متداول و مخرب در کمپرسورهای پیستونی است. این مایعات در ابتدا به خرابی زودهنگام و مکرر شیرهای کمپرسور و در نهایت به خمیدگی یک یا چند میله می انجامد. مایعات برای کمپرسورهای دینامیکی، کمپرسور اسکرو و بلوئر یا دمندهها چندان مشکل جدی ایجاد نمیکند و این از جمله نقاط ضعف کمپرسور پیستونی است. کمپرسورهای مذکور در مقایسه تحمل بیشتری برای حضور مایعات در گاز دارند. کمپرسور اسکرو مقاومترین است، در حدی که روغن آببندی به عمد به جریان گاز تزریق میشود و پیش و پس از تراکم استخراج میشود. در کمپرسورهای دینامیکی مقدار زیاد مایعات میتواند به پدیدهی سرج Surge ختم شود.
برای حل و فصل این معضل باید توجه داشته باشید که اولین خط دفاعی شما در برابر مایعات اسکرابر یا ظرف جداکننده است. این ظرف ناحیهای چسبنده در بالادست کمپرسور ایجاد میکند تا در آن قسمت سرعت گاز کاسته شده و مایع فرصت جدایی از گاز را داشته باشد. اسکرابرها در بین مراحل کمپرسورهای چندمرحلهای هم نصب میشوند. در تمامی مدلهای کمپرسور فواصل میان مراحل فشردهسازی موقعیت مناسبی برای بهینهسازی است. برای مثال در کمپرسور اسکرو نیز در فواصل میان مراحل با بکارگیری خنککنندههای میانی یا اینترکولر کمپرسور دمای گاز فشرده را کاهش میدهند تا نمودار کلی فرآیند به نموداری همدما که فرآیندی ایدهآل است نزدیکتر شود.
در ادامهی رفع مشکل مایعات در کمپرسور پیستونی، اگر انتقال مایع یا Carryover زیاد باشد میتوان از جداکنندهی سایکلونی استفاده کرد. جداکننده یا سپراتورهای سایلکون از سرعت بالای گاز برای ایجاد گردابی استفاده میکنند که ذرات را تفکیک میکند.
اسکرابر، سپراتور سایکلون در کنار تریسینگ خط یا Line Tracing و گرمایش به منظور تبخیر راههای تفکیک و تخلیهی مایعات است.
پلاگ حفرهی حجم متغیر در کمپرسور
این پلاگ با مکانیسم اسکرو یا پیچی موقعیتیابی میشود. در شکل زیر خرابی پیچ که به ناتوانی در تغییر موقعیت پلاگ کمپرسور می انجامد را مشاهده میکند. خرابی پیچ فاجعهای بسیار سهمگینتر هم محتمل میسازد: مکیده شدن پلاگ به درون سیلندر
برای حل و فصل این معضل بایستی پیچ را مطابق با توصیههای سازنده به طور دورهای بازرسی و نگهداری کنید. همین. راه دیگری ندارید. پیچ به صورت دستی و یا با استفاده از الکتروموتور یا موتور هیدرولیکی تنظیم میشود که این مکانیسم بایستی به صورت دورهای بررسی شود.
روغن روانکاری کمپرسور
به نظر میرسد این نکته در سراسر وبسایت جهان کمپرسور فریاد زده شده است و هر چه فریاد بزنیم و هرچه این فریاد با کوه اصابت کرده و بازتابانده شود باز هم کم است. روغن روانکاری کمپرسور باید به طور دورهای آنالیز شود. این آنالیز شامل بررسی توان روانکاری، آلایندهها و آب موجود نیز میشود. برای کمپرسورهای کوچک دستگاه را خاموش کرده و روغن را تعویض میکنیم و در کمپرسورهایی که مخازن با حجم بالا دارند میتوان روغن کمپرسور را در محل و در حال کار کمپرسور ترمیم و بازسازی کرد. روغن روانکاری کمپرسور باید در ظروف در بسته و در اماکنی محافظتشده در برابر باران نگهداری شود. شکلهای زیر خرابی کفشکهای بلبرینگ تقریبا نو را نشان میدهد. خرابی کفشکها نتیجهی تجمیع باران در بشکههای ذخیرهی روغن کمپرسور و سپس ورود آن به مخزن روغن روانکار کمپرسور در طول سرویس دورهای بوده است.
