توان ویژه یعنی کمپرسور را چقدر حرفهای ساخته اند.
درک بازده کمپرسور: معیار توان ویژه
به هنگام ارزیابی عملکرد کمپرسور هوا توان ویژه مهمترین معیار محسوب میشود. این پارامتر در بیان عامه به عنوان میزان مصرف انرژی یا سوخت کمپرسور تعریف میشود. توان ویژه مقدار انرژی الکتریکی مورد نیاز کمپرسور برای تولید حجم معینی از هوای فشرده را اندازه میگیرد. در حال حاضر همچنان برق ایران ارزان است، اما برق در کشورهای دیگر به هیچ وجه ارزان نیست و در حقیقت بخش اعظم خرج کمپرسور در طول عمر آن هزینهی الکتریسیته مصرفی است. بازده کمپرسور دغدغهی اصلی مدیران تاسیسات محسوب میشود.
حتی در ایران هم که برق ارزان است نباید توان ویژه و بازده کمپرسور را به سادگی به کناری گذاشت. مقدار برقی که کمپرسور برای تولید حجم مشخصی از هوای فشرده مصرف میکند تنها بر روی قبض برق شما نمایان نخواهد شد، بر سلامت و خرابی کمپرسور هم موثر است.
اگر کمپرسور برای تولید ۵۰ مترمکعب هوای فشرده ۱۰ واحد برق مصرف کند، در حقیقت این کمپرسور در مقایسه با کمپرسوری که ۵ واحد مصرف میکند بیشتر زحمت اضافی میکشد. برای مثال کمپرسوری که حرفهای ساخته شده باشد نشتی بسیار کمتری در ناحیه مثلثی انتهای ایرند کمپرسور خواهد داشت. این ناحیه که با نام حفرهی دمشی نیز شناخته میشود شامل فاصلهی ته روتور تا دیوارهی انتهایی ایرند است.
کمپرسور اسکرو اگر حرفهای ساخته نشده باشد، خیلی زود مستلهک میشود، یاتاقان و بلبرینگ آن آسیب میبیند، فشار بر روتورها مضاعف خواهد بود، جایی که کمپرسور دیگری ۱ سال عمر میکند، کمپرسور شما ۱۰ سال پیر میشود.
توان ویژه چیست؟
توان ویژه حاصل تقسیم توان ورودی کل بر حسب کیلووات بر حجم هوای فشردهی تولیدی است. با توجه به فرمول گفته شده توان ویژه در آمریکای شمالی با واحد کیلووات مصرفی به ازای هر ۱۰۰ CFM معرفی میشود. در کشورهایی که از واحد استاندارد متر مکعب بر دقیقه استفاده میکنند این واحد بالطبع متفاوت و کیلووات بر متر مکعب بر دقیقه مناسبتر است.
هرچه توان ویژه کوچکتر باشد، بازده کمپرسور بالاتر است. یعنی برای تولید همان مقدار هوای فشرده به برق کمتری نیاز داشته است. کمپرسورهای مدرن با بازده بالا در بار کامل به توان ویژهای در حدود ۱۶/۴ کیلووات به ازای هر ۱۰۰ CFM دست می یابند. برای مقایسه این عدد در سیستمهای ضعیفتر در حدود ۳۰ کیلووات به ازای هر ۱۰۰ CFM هوای فشرده تولیدی است.
برای اکثر کمپرسورها مقدار مرجع توان ویژه در ۱۰۰ psi سنجیده میشود. توان ویژه بایستی زیر ۲۲ کیلووات به ازای هر ۱۰۰ CFM باشد. این مقدار برابر با ۶/۲۵ کیلووات بر متر مکعب بر دقیقه است.
۱. وابستگی به فشار
از آنجا که مصرف توان با افزایش فشار زیاد میشود، توان ویژه را بایستی در فشار تخلیهی مشخص بسنجید. به عنوان قاعدهای سرانگشتی میدانیم که به ازای هر ۲ psi افزایش فشار تقریبا ۱ درصد افزایش مصرف توان خواهیم داشت. به هر حال شما نمیتوانید کمپرسوری که در ۷ بار رتبهی توان ویژه خورده است با کمپرسور دیگری که در ۱۰ بار سنجیده شده مقایسه کنید.
۲. توان پکیج کمپرسور یا توان محور
برای ارزیابی توان ویژه همواره باید از توان ورودی کل پکیج و نه توان شافت کمپرسور استفاده کنید. توان کل پکیج در واقع شامل موتور اصلی، موتورهای فن خنک کننده، سیستمهای کنترلی و تمام دیگر بارهای الکتریکی حاضر درون پکیج کمپرسور است. اگر تنها از توان شافت کمپرسور برای محاسبهی توان ویژه استفاده کنید مصرف واقعی انرژی را کم برآورد کرده و توان بهتری محاسبه خواهد شد.
۳. عملکرد کمپرسور زیر بار جزئی هم مهم است
توان ویژه با بار کمپرسور تغییر میکند. دیتاشیت یا برگههای فنی که بر اساس استانداردهای انیستیتو هوا و گاز فشرده CAGI باشند (مثلا دیتاشیتهای اطلس کوپکو) توان ویژه در ۱۰۰ درصد بار را نشان میدهد. اما بازده در شرایط بار جزئی افت میکند. برای کمپرسور سرعت متغیر VSD نیز توان ویژه در محدوده سرعتهای مختلف کاری تغییر کرده و اوج بازده نزدیک به سرعت اسمی کمپرسور رقم میخورد.
دو کمپرسور مشابه ۲۰ مترمکعب بر دقیقه هوای ۷ بار تولید میکنند. روی کاغذ همهچیز یکسان است، اما یکی ۶ کیلووات بر مترمکعب بر دقیقه و دیگری ۷ کیلووات بر مترمکعب بر دقیقه انرژی مصرف میکنند. در ۲۰ مترمکعب بر دقیقه یعنی کمپرسور اول ۱۲۰ کیلووات و کمپرسور دوم ۱۴۰ کیلووات توان نیاز دارد. قیمت گمراهکننده است اگر یکی در طول ۲۰ سال عمر خود برق بسیار کمتری مصرف کند و دیگری ۵ سال هم عمر نکند.
آيا خودم میتوانم توان ویژهی کمپرسوری که خریدم اندازه بگیرم؟
گامهای زیر برای تعیین توان ویژهی واقعی کمپرسور لازم است. اگر میخواهید دو تا کمپرسور خود و دوستتان را با یکدیگر مقایسه کنید، اینجا راهنمای شماست:
الف) توان ورودی واقعی، بر حسب کیلووات، را با استفاده از کنتور و در بازهی زمانی مشخصی اندازه بگیرید. پیشنهاد: یک هفته
ب) خروجی هوای فشرده را با استفاده از دبیسنج در همان بازهی زمانی مشخص اندازه بگیرید. راهنمایی استفاده از دبیسنج و تست هوادهی کمپرسور کلیک کنید. دبیسنج با نام فلومتر هم شناخته میشود.
ج) میانگین توان ویژهی واقعی را حساب کنید: میانگین کیلووات ورودی را بر میانگین دبی تقسیم کنید.
بسیاری از مدیران تاسیسات کارخانجات تعجب خواهند کرد اگر نتیجهی این اندازهگیری را مشاهده کرده و با ارقامی مثل ۳۰ کیلووات به ازای هر ۱۰۰ CFM مواجه شوند. هرچه این رقم بزرگتر باشد نشانهی واضحی از فرصت بهینهسازی است. بهینهسازی هم مصرف برق را کاسته و هم عمر کمپرسور را به شدت بهبود میبخشد.
