تجهیزات پنوماتیک موجود در تاسیسات میزان فشار عملیاتی مورد نیاز را مشخص می کنند. تنها کمپرسور نیست که فشار عملیاتی درست را تبیین می کند، برای دستیابی به مقدار دقیق باید سیستم توزیع هوای فشرده، شیرآلات، درایرهای هوای کمپرسور، فیلترها و سایر نکات را نیز مدنظر قرار دهیم. تجهیزات مختلف موجود در یک سیستم احتمالا میزان فشار متفاوتی را طلب می کنند.
سیستمهای کنترلی: لود-آنلود-استاپ
در سالهای اخیر سیستمهای رگولاتوری (تنظیمی) پیشرفتهای چشمگیری کرده اند و چنین پیشرفتی، گسترهی وسیعی از راهکارها را در این حوزه عرضه داشته است. سیستمهای رله با تجهیزات برنامهپذیر (PLCها) جایگزین شده اند؛ این گروه تجهیزات نیز اخیرا در حال جایگزینی با سیستمهای منطبق بر ویژگیهای محصول هستند که بر پایهی میکروکامپیوترها طراحی می شوند. در مطالب پیش رو سیستمهای مانیتورینگ و کنترل انواع متداول کمپرسورها معرفی خواهد شد. مطلب حاضر کنترل لود-آنلود-استاپ را پوشش میدهد.
خشک کردن هوای فشرده با درایر غشایی
هوای اتمسفری قطعا حاوی مقداری بخار آب است. غلظت آب موجود در هوا، به هنگام فشردهسازی افزایش می یابد. مدیریت هوای فشرده برای پیشگیری از رخداد مشکلات آتی در تجهیزات کمپرسور ضروری است. در مطلب زیر به بررسی چگونگی خشک کردن هوای فشرده به کمک درایرهای غشایی می پردازیم.
درایر غشایی چیست؟
درایرهای غشایی از فرآیند نفوذ انتخابی اجزای گازی موجود در هوا بهره میگیرند. درایر استوانهایست که هزاران الیاف پلیمری متخلخل در آن جا گرفته است و لایهای از کوتینگ (روکش) نیز دیوارههای داخلی آن را پوشش داده است. الیاف مذکور دارای نفوذ انتخابی مناسب برای جداسازی بخار آب هستند. هوای فشردهی مرطوب پس از فیلتر وارد استوانه شده و روکش غشاء امکان نفوذ بخار آب را داده و این ذرات میان الیاف تجمیع می شوند؛ این فرآیند تقریبا با حفظ فشار ورودی انجام می پذیرد. آب نفوذی به وسیلهی سیستم تهویه به اتمسفر بیرون از استوانه تخلیه می شود. نفوذ یا جداسازی مذکور ناشی از تفاوت فشار جزئی گاز در داخل و خارج الیاف متخلخل می باشد.
توزیع هوای فشرده
توزیع نامناسب هوای فشرده میتواند منجر به افزایش بسیار چشمگیر هزینهی برق، پایین آمدن بهرهوری و عملکرد ضعیف ابزار هوایی، متعاقب افت فشار، شود.
سه نکته باید در سیستم توزیع هوای فشرده در نظر گرفته شود:
۱) افت فشار بین کمپرسور و نقطه ی مصرف
۲) حداقل نشتی درون لوله های توزیع
۳) جداسازی موثر مادهی حاصل از میعان (اگر درایر هوای فشرده نصب نشده باشد)
خشک کردن هوای فشرده: افترکولر
تمام هوای موجود در اتمسفر مقداری بخار آب در خود دارد. هنگام فشردهسازی هوا، محتوای آب آن افزایش می یابد برای جلوگیری از مشکلات آتی می بایست کیفیت هوای فشرده مدیریت شود. در این مطلب با یکی از نخستین گامهای خشک کردن هوای کمپرسور آشنا می شویم: افترکولر.
افترکولر چیست؟
افترکولر مبدلی حرارتی است که هوای فشردهی داغ را خنک می کند تا محتوای آب آن رسوب کند. در صورت حذف افترکولر محتوای آب مذکور در سیستم لوله کشی هوای کمپرسور میعان خواهد شد. افترکولر آبخنک و یا هواخنک بوده و مجهز به سپراتور آبی است که تخلیهای اتوماتیک دارد و می بایست نزدیک به کمپرسور نصب گردد. حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد رسوب آب میعان شده در سپراتور آب افترکولر جمع می شود. میزان معمول درجه حرارت هوای فشرده پس از افترکولر ۱۰ درجه بالاتر از دمای خنککننده می باشد، لیکن ممکن است این مقدار بسته به نوع کولر متفاوت باشد. افترکولر عضو ثابت (تقریبا) تمامی کمپرسورهای برقی است. در اغلب موارد، کمپرسورهای مدرن خود مجهز به افترکولر هستند.
خشک کردن هوای فشرده با فرافشردهسازی
تمام هوای موجود در اتمسفر مقداری بخار آب در خود دارد. زمانی که هوا فشرده شود غلظت آب داخل آن بالاتر می رود. برای پیشگیری از ایجاد مشکل در تجهیزات متصل به کمپرسور و خود کمپرسور، هوای فشرده می بایست مدیریت شود. در مطلب زیر از خشک کردن هوا با بهرهگیری از فرافشردهسازی خواهیم گفت.
فرافشردهسازی چیست؟
جریان گاز در لوله ها و گلوگاهها
جریان گاز از طریق لوله ها و کنترل آن:
یک شاخص بسیار جالب در فیزیک ترمودینامیک است که دانستن آن برای درک کمپرسور هوا الزامی است و در این مقاله به جریان هوا، “خفگی” و تشریح ترمودینامیک آن می پردازیم.
عدد رینولدز
عدد رینولدز یک نسبت بین اینرسی و اصطکاک در یک محیط جریانی متوسط است. فرمول این عدد عبارت است از:
انواع مختلف جریان درون لوله
دو نوع جریان درون لوله داریم:
اندازه گیری فشار، دما و ظرفیت حرارتی
در این مطلب به مفاهیم فیزیکی مورد استفاده برای اندازه گیری جنبه های مختلف در کمپرسور خواهیم پرداخت و این مفاهیم را دقیقتر بررسی می کنیم. این مطلب در تکمیل اندازهگیری کار، توان و نرخ حجمی هوای فشرده می باشد.
فشار چیست و چگونه آن را اندازه میگیریم؟
نیروی وارد بر واحد سانتیمتر هوا را فشار هوا میگویند. فشار هوا در جو سطح دریا تقریبا ۱۰.۱۳ نیوتن است. بنابراین فشار مطلق اتمسفر در سطح دریا برابر با ۱۰.۱۳*۱۰۴ پاسکال است. واحد دیگر اندازه گیری فشار بار می باشد، هر بار برابر با ۱۰۵ پاسکال است.
موتور الکتریکی کمپرسور
برای تبدیل هوا به هوای فشرده نیازمند توان هستید. در کمپرسور برقی، این توان به شکل الکتریسیته بوده و توسط موتور الکتریکی تولید می شود. متداولترین موتور الکتریکی، موتور القایی قفس سنجابی سه فازی است. این نوع موتور در تمامی صنایع کاربرد دارد. بیصدایی و قابلیت اتکا این موتورها را جزئی از اکثریت سیستمها، من جمله کمپرسور باد صنعتی، کرده است.
اندازهگیری کار، توان و نرخ حجمی هوای فشرده
شناخت واحدهای فیزیکی مورد استفاده در کار با کمپرسور باد صنعتی کاربردی خواهد بود. در مطلب اخیر اصول کلی اندازهگیری کار، توان و دبی هوای فشرده را تشریح می کنیم.
کار مکانیکی چیست؟ چگونه آن را اندازه میگیریم؟
کار مکانیکی را میتوان مضروب یک نیرو در مسافتی که آن نیرو بر یک جسم وارد می شود دانست. دقیقا مشابه با حرارت، کار انرژی ای است که از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود، با این تفاوت که در اینجا به جای دما بحث از نیرو است. می توان این پدیده را در گازی که داخل یک سیلندر توسط پیستون فشرده می شود تجسم کرد. فشردهسازی محصول نیرویی است که پیستون را حرکت می دهد و در نتیجه انرژی از پیستون به گاز محبوس منتقل می گردد.