انتخاب کمپرسور را پیچیده میکنیم:
برای انتخاب نوع کمپرسور باد صنعتی مورد نیاز، ابتدا می بایست سوالات زیر را پاسخ دهیم:
۱. کاربرد آن چیست؟
۲. میزان دبی هوای فشردهی مورد نیاز کارگاه/کارخانه چقدر است؟
۳. میزان فشار مورد نیاز چقدر است؟
۴. آیا به هوای تمیز و خشک نیاز داریم؟ (استفاده از خشککن و فیلترها)
۵. کمپرسور چند ساعت در سال قرار است زیر بار باشد؟
۶. چند شیفت در روز کمپرسور فعال است؟
۷. آیا تفاوتی در جریان هوای مورد نیاز شیفتهای مختلف هست؟ (در صورتی که جواب این سوال مثبت باشد، کمپرسورهای سرعت متغیر VSD انتخاب مناسبی بوده و صرفهجویی نیز به همراه خواهند داشت)
۸. آیا برنامهی توسعهای برای آینده وجود دارد؟
اما در حقیقت انتخاب به چند عامل بسیار مختصر و مفید برمیگردد. جریان زیاد میخواهید؟ فشار چطور؟ انتخابهای ما کمپرسورهای پیستونی، دورانی و توربوکمپرسورهاست. سیکل کاری کلید انتخاب میان کمپرسور پیستونی و کمپرسور هوای فشرده اسکروست، البته اگر الفبای کمپرسور باد صنعتی، یعنی میزان هوای فشرده مورد نیاز خود در دقیقه و فشار آن را میدانید و همچنان دودلید. به ادامهی مطلب که کمپرسورهای پیستونی و اسکرو کامل آمده است مراجعه کنید.
تفاوت فول لود و سیکل کاری چیست؟
اصطلاحات لاتین متعددی برای توصیف ظرفیت هوادهی و عملکرد کمپرسور هوا استفاده میشود، اینها عبارتند از فول لود Full Load، چرخه کاری کمپرسور Compressor Duty Cycle، پروفایل تقاضا Demand Profile، و کمپرسور Trim.
هرکدام از مفاهیم بالا زاویهی متفاوتی از قضیهی کمپرسور و هوای فشرده را توضیح میدهد و انتخاب و راهاندازی کمپرسور بایستی با توجه به این مسائل صورت پذیرد. شاید نیازی نباشد تعاریف دقیق و دانشگاهی هرکدام از آنها را بدانیم، ولی نادیده گرفتنشان هم منطقی نیست و مشکلاتی را برای سیستم هوای فشردهی شما پدید خواهد آورد که افزایش دما، تعمیرات بیشتر به دلیل استهلاک بیمورد و خرابیهای مکرر از آن جمله اند. ابتدا با فول لود شروع میکنیم.
فول لود یا بار کامل
لود میزان ظرفیت کمپرسور، یعنی حداکثر خروجی آن را نشان میدهد. کار در حالت فول لود بدین معناست که کمپرسور شما دقیقا همان مقدار هوای فشردهای را تولید میکند که برای آن طراحی شده است. رابطهی معکوسی میان فشار و دبی برقرار است و با هرچه فشار بالاتر رود هوادهی کمپرسور کاهش خواهد یافت و بالعکس. بنابراین قاعده اگر فشار کاری را افزایش دهید مقدار دبی هوایی که دریافت خواهید کرد دیگر برابر با مقداری که در فشار پایینتر دریافت میکردید نخواهد بود؛ لازم به تذکر و توجه است که کاهش فشار برای افزایش دبی چندان افزایش چشمگیری را به همراه نخواهد داشت. روی آن حساب ویژه باز نکنید.
چرخه کاری کمپرسور
چرخه کاری به درصد زمانی اشاره دارد که کمپرسور بدون داغی بیش از حد و استهلاک شدید، توان کار ایمن را دارد. این مقدار همانطور که گفته شد به صورت درصد بیان میشود. کمپرسوری که چرخه کاری پنجاه درصدی دارد بایستی مطابق با طراحی، نیمی از زمان را کار کرده و نیمی دیگر را استراحت کند.
کمپرسورهای پیستونی که از خانواده کمپرسور رفت و برگشتی محسوب میشود چرخه کاری ضعیفتری دارد و برای خنکسازی به تابش حرارتی یا دفع گرما از طریق انتشار بدون مداخلهی آن در هوا وابسته اند. این کمپرسور سیستم خنککاری روغنی داخلی برای دفع گرمای حاصل از عملیات نداشته و میان چرخههای کاری نیازمند زمان برای کاهش دماست.
استفادهی سنگین یا چرخهکاری پیوسته و بالا برای این کمپرسورها هرگز توصیه نمیشود و بهترین عملکرد آنها در عملیات متناوب یا منقطع با بار زمانی ۵۰ درصد یا کمتر است. توصیه مهندسان و کارشناسان آن است که سیستم هوای فشرده برای کار در چرخهی صددرصدی طراحی شود و این مسئله دلیل دارد.
کمپرسور در حالت فول لود یا بار کامل در بالاترین راندمان خود قرار دارد. همچنین تعداد استارت و استاپها کمتر میشود که نتیجهای جز کاهش استهلاک قطعات مکانیکی و الکترونیکی ندارد. توجه داشته باشید کار در حالت نیمبند باعث تجمع رطوبت است و این مایع حیات، دشمن خونی کمپرسور هواست.
ذخیرهسازی
چرخهی کاری کوتاهتر کمپرسورهای پیستونی را نیازمند مخازن ذخیره کرده است. هوای فشردهی ذخیرهشده در دوههای خنکسازی و استراحت کمپرسور قابل استفاده است. کمپرسور اسکرو برای تامین جریان پیوسته نیازی به مخزن ندارد، ولی برای کنترل سیستم و بهینهسازی زمان تغییر حالت از آنلود به لود به مخازن کنتری احتیاج دارد.
پروفایل تقاضا
برای تعیین فشار و هوادهی موردنیاز بررسی کامل و جامع از مصرفکنندههای نهایی ضرورت دارد. از اشتباهات رایج، یکی آن است که مقدار دبی مورد نیاز بیش از حد برآورده میشود. مثلا اگر ۱۰ ابزار داشته باشید که هرکدام ۵ CFM هوای فشرده لازم داشته باشند، حتما ۱۰ را در ۵ ضرب کرده و ۵۰ CFM هوای فشرده نیاز دارید. اما اینطور نیست و احتمالا همان حدود ۱۰ CFM کافیست.
چرا؟ چون معمولا ابزارها همزمان کار نمیکنند. برخی از ابزارآلات پنوماتیک استفادهی مداوم دارند، اما اکثر آنها به صورت متناوب از هوای فشرده استفاده میکنند.
مصارف متناوب
ابزارهایی هستند که در بازههایی کوتاه استفاده میشود. ابزارهایی که برای باد کردن لاستیک، دستگاهها اتصال دهنده، میخکوب بادی، آچار ضربهای و چکش بادی استفاده میشود با کمپرسورهای پیستونی کاملا اوکی و برقرارند.
مصارف پیوسته
تجهیزاتی مانند ماشین الات سنباده، رنگپاشها، کنترلهای پنوماتیکی پیوسته کار میکنند. کمپرسور سانتریفیوژ و کمپرسور اسکرو به دلیل چرخهی کاری صددرصدی برای این مصارف مقرون به صرفه ترند. میان آنها کدام را انتخاب کنیم؟ کمپرسور سانتریفیوژ هوادهی عجیب و غریب و زیادی دارد و برای دسترسی به فشار نرمال به تعداد مراحل زیادی از فشردهسازی محتاج است. این یعنی فقط زمانی به سراغ آن بروید که نیازمند حجم هوای بسیار بالا هستید.
برای تخمین پروفایل تقاضای هوای فشردهی کارخانه به موارد زیر دقت کنید:
۱. در طول روز چقدر هوا مصرف میشود؟
۲. ابزارآلات پیوسته کار میکنند یا گاهگاهی؟
۳. کدام ابزارها همزمان فعالند؟
۴. کمپرسور مستقلا کار میکند یا بخشی از سیستمی بزرگتر است؟
سیستمهای چندکمپرسوری
سیستم ۳ کمپرسوری از پیشنهادات رایج برای کارخانجات است:
الف) کمپرسور لود پایه یا Base Load: این کمپرسور حداقل نیاز همیشگی سیستم را تامین میکند. خروجی آن ثابت بوده و یا فول لود کار میکند یا خاموش است.
ب) کمپرسور اصلاحی یا Trim: این کمپرسور نوسانات تقاضا را پوشش میدهد. کمپرسور سانتریفیوژ با پرههای ورودی و کمپرسور اسکرو VSD برای این نقش مناسب است.
ج) کمپرسور پشتیبان یا Backup: این کمپرسور آمادهی جایگزینی دیگر کمپرسورهایی است که به دلایل مختلف از مدار خارج میشود. بهتر است اندازهای مشابه با کمپرسور پایه داشته باشد.
این ساختار ۳ کمپرسوری از هرگونه توقف ناخواستهی خط تولید جلوگیری کرده و فشار و هوادهی پایداری را تامین میکند.
سایزینگ کمپرسور
اندازهگذاری مهمترین تصمیم به هنگام خرید کمپرسور است. در هر کاری، حتی اگر در زندگی روزمره هم اندازه ندانیم به قهقرا خواهیم رفت. اندازهگذاری کمپرسور از نوع آن، سیستم درایو ثابت یا متغیر، روغنی یا بدون روغن و برند آن مهمتر است. چون بسیاری از مشکلات جدی کمپرسور هوا ناشی از انتخاب اندازه و کاربرد نادرست است. در کمپرسورهای اسکرو مشکل اوورسایز یا بیش از حد بودن اندازهی کمپرسور مخرب و رایج است. لزوما لارج بازی و خرید کمپرسور با ظرفیت بیشتر که چشم به قدرت بیشتر آن یا توسعهی احتمالی آینده داریم، به صلاح نیست.
ظرفیت زیادی به اندازهی کمبود آن مخرب است
کمپرسور اسکرو برای چرخهی کاری صددرصدی طراحی شده است و در صورت کار پیوسته در لود پایین انرژی هدر میدهد. همچنین پدیدهی سیکلهای سرعتی نتیجهی مستقیم اوورسایز بودن کمپرسور است. در چنین حالتی کمپرسور مکرر و به سرعت روشن و خاموش میشود و خرابی تجهیزات، توقف خط و نیاز به تعمیرات زیاد حاصل آن است. در کمپرسور سانتریفیوژ نیز شرایط مشابهی برقرار است.
بهترین راه برای تطبیق پروفایل تقاضا و انتخاب اندازهی مناسب سیستم آنالیز دقیق مصارف است. با برنامهریزی درست میتوان از توقفهای پرهزینه و خرابی تجهیزات پیشگیری کرد. این فرآیند اصطلاحا ممیزی هوای فشرده نام دارد.
کمپرسور هوای فشرده پیستونی
اقتصادیترین و ارزانترین کمپرسورهای موجود کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی هستند. این دستگاهها، کمپرسورهایی بسیار ساده و کارآمد در مصارف گوناگون هستند که در کسبوکارهای کوچک کاربرد داشته و در بازار نیز با عنوان “کمپرسورهای گاراژی” از آنها یاد می شود. کمپرسورهای پیستونی را عموما در مغازههای کوچک، تعمیرگاهها و کارگاههای کوچک تولیدی خواهید یافت. این کمپرسورها نگهداری نسبتاً ارزانتری داشته و همانطور که پیشتر گفته شد نیازمند سرمایهگذاری حداقلی هستند. با توجه به آنکه این کمپرسورها انتخابهای اقتصادی هستند می بایست معایب آنها نیز گوشزد شویم.
دو مدل کمپرسور پیستونی:
کمپرسورهای پیستونی فقط برای مصارف منقطع ساخته می شوند، این بدان معناست که کمپرسور تنها بین ۵۰ تا ۶۰ درصد سیکل کاری خود را زیر بار خواهد بود. ترجمهی عبارت قبلی آن است که این دستگاهها در هر ساعت از سیکل کاری خود ۳۰ تا ۳۵ دقیقه را می توانند فعال باشند و نیازمند خنککنندگی مناسب بین این سیکلها هستند، در غیر اینصورت حرارت آنها از حدود مجاز گذشته و یا از کار می افتند. همچنین لازم به ذکر است که کمپرسورهای پیستونی مقادیر زیادی روغن وارد جریان پایین دست می کنند که اگر به طور مقتضی مدیریت نشود عامل خرابی دستگاههایی که از هوای فشردهي آن بهره می برند، می شوند. و در آخر کمپرسورهای پیستونی زمانی که زیر بار باشند بسیار پرصدا هستند که می تواند فضا را برای فعالیت کارکنان غیرقابل تحمل نماید.
کمپرسورهای روتاری اسکرو
در صورتی که کمپرسور باد شما نیازمند جریان هوای فشردهی مداوم است، می بایست کمپرسور هوای فشرده اسکرو را مدنظر قرار دهید. برخلاف کمپرسورهای پیستونی، کمپرسورهای اسکرو برای هر کاربردی که تا ۱۰۰درصد سیکل کاری مداوم نیاز دارند استفاده می شوند و برای عمر زیاد و فعالیت مطمئن ساخته می شوند. کمپرسورهای اسکرو گزینههای مناسبی برای جایگزینی کمپرسورهای پیستونی بوده و در مدلهای مختلفی، بسته به نیاز و بودجهی مشتری، عرضه می شوند. یکی از مزایای این دستگاهها امکان افزودن یک درایر (خشککن) در داخل پکیج کمپرسور است که در صورت نیاز به هوای خشک و تمیز، ایده آل می باشد.
دو مدل کمپرسور اسکرو برقی VSD یا سرعت متغیر:
علاوه بر اینها، کمپرسورهای اسکروی کوچک را می توان بر روی مخزن نصب کرد تا فضای ذخیرهی بیشتری فراهم آيد. بسته به بودجهی تخصیص یافته، کمپرسور اسکرو در انواع گوناگون وجود دارد، از طراحی های ساده، عموما در رنجهای کیلووات/اسب بخار پایین، تا واحدهای سرعت متغیر (VSD). کمپرسورهای VSD گرانتر هستند لیکن هزینهی اولیه را در صرفهجوییهای آتی هزینهی انرژی جبران می کنند.
کمپرسور هوای فشرده VSD گزینهی بسیار مناسبی برای هر کارگاهی است که میزان متغیری از هوای فشردهی را نیاز دارد. این مهم زمانی ارزشمند خواهد بود که مجموعهی شما در چند شیفت کار می کند و دبی هوای فشردهی مورد نیاز در طول روز تغییر می کند. در کشور ما هزینهی برق کمتر بوده، اما باز هم مصرف کمپرسور هوا هزینهبر می باشد و تا ۳۰درصد هزینهی خرید دستگاه را باید صرف برق مصرفی کرد که با بهرهگیری از تکنولوژی VSD می توان از آن کاست. کمپرسورهای هوای VSD هوای خروجی را متناسب با نیاز تنظیم می کنند. به زبان سادهتر، کمپرسور میتواند میزان هوای مصرفی را حس کرده و سرعت خود را متعاقبا تطبیق دهد.
دو مدل کمپرسور دیزلی:
کمپرسور باد صنعتی دیزلی دستگاهی است که از موتور دیزلی برندهایی چون کاترپیلار، کومنز، جان دیر و دویتز برای تامین نیروی محرکه بهره میبرد. این کمپرسورها برای مصارفی مناسب است که دسترسی به الکتریسیته ثابت ندارد.
در گذشته کمپرسور دیزلی هم از نوع پیستونی ساخته میشد، اما با ابداع کمپرسور هوای فشرده اسکرو، امروزه تمامی کمپرسورهای باد صنعتی که برای معادن، راهسازی، حفاری چاه آب و ساختمانسازی استفاده میشود از نوع کمپرسور اسکرو پیچی است.
نکات دیگری که علاوه بر نوع کمپرسور می بایست مدنظر قرار گیرند عبارتند از ابعاد کمپرسور و انتخاب میان کمپرسورهای Oil-free و روغنی.
پینوشت: برای اطلاع از کاربری کمپرسورهای سانتریفیوژ(توربوکمپرسورها)، این کلیدواژه را در وبسایت سرچ کنید. یا کلیک کنید.
منبع بخشی از مطالب این پست، وبسایت جهانی اطلس کوپکوست.
۱۲ تفاوت مهم کمپرسور پیستونی و کمپرسور اسکرو
صحبت از انتخاب کمپرسور هوا همواره همراه با سوال پرتکراری است: کمپرسور اسکرو بهتر است یا کمپرسور پیستونی؟ هرکدام از این دو مدل کمپرسور کاربردها و مزایای خاص خود را داشته و انتخاب درست از میان آنها وابسته به نیاز عملیاتی، شرایط کاری و اهداف شماست. در ادامه به ۱۲ نکته از تفاوتهای کلیدی میان این ۲ کمپرسور مشهور میپردازیم.
۱. نحوه عملکرد: در کمپرسور اسکرو دو روتور مارپیچ برای فشردهسازی مداوم هوا استفاده میشود و در کمپرسور پیستونی حرکت رفت و برگشتی پیستون هوا را متراکم میسازد. این تفاوت باعث تغییرات مهمی در عملکرد و کاربرد میشود.
۲. سیکل کاری که در بالا به آن به تفضیل پرداخته شد: کمپرسورهای پیستونی برای کارهای متناوب و منقطع طراحی شده اند، در حالیست که کمپرسور اسکرو برای کارکرد مداوم و طولانی مدت مناسب تر است.
۳. سطح صدا: کمپرسور اسکرو صدای کمتری تولید میکند و فرآیند فشردهسازی آن یکنواختتر است.
۴. لرزش: به دلیل حرکتهای رفت و برگشتی کمپرسور پیستونی لرزش بیشتری داشته و در مقابل کمپرسور اسکرو عملکرد نرمتری دارد.
۵. بهرهوری انرژی: در کاربردهای مداوم کمپرسور اسکرو بهرهوری انرژی بهتری داشته و مصرف برق بهینهتری خواهد داشت.
۶. نیاز به نگهداری و سرویس:کمپرسورهای پیستونی با توجه به قطعات متحرک بیشتری که دارند نیازمند سرویس بیشتری خواهند بود. کمپرسور اسکرو اغلب فواصل سرویس طولانیتری دارد.
۷. طول عمر: در صورت استفاده صحیح کمپرسور اسکرو برای ساعات کاری بالا طراحی شده و دوام بهتری در شرایط صنعتی دارد.
۸. کیفیت جریان هوا: جریان هوای فشرده تولیدی کمپرسور اسکرو یکنواختتر است و کمپرسور پیستونی ضربانی است.
۹. هزینه اولیه: کمپرسور پیستونی در مدلهای کمفشار قطعا ارزانتر است.
۱۰. هزینه عملیاتی: با وجود قیمت اولیهی کمتر، هزینهی انرژی و نگهداری کمپرسور پیستونی در بلندمدت و به ویژه در استفادههای سنگین بیشتر است.
۱۱. کاربردها: کمپرسور پیستونی برای کارگاههای کوچک، استفاده منقطع و کاربردهای سبک مناسب بوده و کمپرسور اسکرو برای کارخانجات، خطوط تولید و کاربردهای صنعتی مداوم منظور میشود.
۱۲. اندازه و طراحی سیستم: کمپرسور اسکرو طراحی کامپکت تر و سیستمهای کنترلی پیشرفتهتری دارد و امکان مدیریت بهتر مصرف انرژی با آن وجود دارد.
