هوای فشرده نقش مهمی در تمامی کاربردهای مرتبط با انرژی در اقتصاد جهانی دارد. کمپرسورها پشتیبان همهی مراحل تولید نفت و گاز هستند و حضور آنها در انرژیهای تجدیدپذیری چون نیروگاههای بادی نیز قابل انکار نیست. کمپرسور هوا در ذخیرهی انرژی نیز کاربرد دارد.
از جملهی مزایای کمپرسور اسکرو رای مصارف مرتبط با انرژی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ابزارآلات متعددی با بکارگیری نیروی باد یا هوای فشرده کار کرده و در صنعت و معدن و همچنین ساختمان و راهسازی به یاری کارکنان می آید. در اینجا اسامی موارد متعدد و مختلفی از آنها را که در ساخت و تعمیر خودرو، کارهای ساختمانی و نجاری و رنگکاری و پرداخت استفاده میشود خواهیم شناخت و با تعدادی از ابزارآلات بادی کارخانجات نیز آشنا خواهیم شد.
پیش از این گفته شد که مکانیسم تراکم در عموم کمپرسورهای گاز و هوا بر دو شق عمومی است، جابجایی مثبت و دینامیکی. کمپرسورهای دینامیکی یا توربوکمپرسورها به جریان گاز گذری انرژی جنبشی داده و در ادمه آن انرژی را به فشار تبدیل میکنند. در کمپرسورهای جابجایی مثبت که به انواع مدلهای آن از جمله کمپرسور اسکرو و کمپرسور پیستونی پرداخته ایم، حجم در اختیار گاز تغییر داده میشود تا فشار آن افزایش یابد. در کمپرسور دینامیکی اینگونه نبوده و از پروانهها و تیغههای متعدد برای افزایش سرعت و سپس تبدیل انرژی جنبشی به فشار بیشتر با بکارگیری مبدلهای جریان استفاده میشود. دو خانوادهی اصلی این کمپرسورها عبارت از کمپرسور سانتریفیوژ و کمپرسور محوری است. کمپرسور سانتریفیوژ برای گسترهی وسیعی از فشار و دبی و برای کاربردهای صنعتی متنوعی کاربرد دارد. در طرف مقابل کمپرسور محوری دستگاهی است که شارش حجمی بسیار بالایی را در اختیار مصرف کننده قرار میدهد و نسبت فشار چندان قدرتمندی ندارد.
تاسیسات صنعتی هوای فشرده را برای عملیات مختلف و متعددی به کار می گیرند. تقریبا تمام واحدهای صنعتی حداقل از دو کمپرسور هوا استفاده می کنند و احتمالا در یک واحد سایز متوسط صدها کاربرد برای هوای فشرده می توان یافت.
کاربردهای هوای فشرده مشتمل بر راهاندازی ابزارآلات پنوماتیک، بستهبندی، تجهیزات اتوماسیون و تسمه نقالهها می شود. ابزارآلات پنوماتیک معمولا نسبت به ابزارآلات الکتریکی ابعادی کوچکتر داشته، سبکتر بوده و مانورپذیری بالاتری دارند. همچنین این ابزارها توان یکنواختی ارائه میدهند و با اضافه بار، اُورلود، آسیب نمیبینند. ابزاری که برای تامین توان مورد نیاز خود از هوا بهره می برند امکان کنترل گشتاور و تغییر سرعت بسیار بالایی دارند و نیز دستیابی به سرعت و گشتاور مطلوب بسیار سریع میسر میشود. از آنجایی که این ابزارآلات ایجاد جرقه نکرده و تجمیع حرارتی پایینتری دارند، برای ملاحظات ایمنی نیز مناسب هستند. اگرچه ماشینآلات پنوماتیک مزایای متعددی دارند اما عموما در مبحث مصرف انرژی بهرهوری بسیار کمتری نسبت به ابزار الکتریکی دارند. صنایع تولیدی متعددی از هوا و گاز فشرده برای احتراق و عملیات فرایندی، من جملهی آن اکسیداسیون، تقطیر جزء به جزء، سرمازایی، تبرید، فیلتراسیون، آب زدایی و هوادهی استفاده می کنند. جدول ۱ برخی از صنایع تولیدی اساسی و ابزار و عملیات فرایندی آنها که به هوای فشرده نیازمند است را لیست کرده است. میبایست مدنظر داشته باشیم که برای برخی از این مصارف، سایر منابع تامین انرژی مقرون به صرفه تر خواهند بود.
اقسام مختلفی از تجهیزات حفاری برای نفوذ بر سطوح سخت استفاده می شود. در عمل، دو روش پرکاربرد از پنوماتیک و هیدرولیک بهره می برند؛ کدام بهترین است؟ روشهای حفاری سنگ هیدرولیک یا پنوماتیک؟ برای شکل دادن یک تصمیم آگاهانه نیاز به این است که نگاهی به عملکرد هرکدام بیندازیم:
تجهیزات پنوماتیک با بهرهگیری از هوای فشرده و تبدیل انرژی آن به انرژی مکانیکی کار می کنند. در صنایع گازهای فشرده به طور گستردهای کاربرد دارند و در کارخانجات نیز هوای فشرده برای مدیریت دستگاههای ابزار دقیق استفاده می شود.
تمامی ماشینآلات صدا و ارتعاش تولید می کنند و کمپرسورها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. سطح نویز/صدای کمپرسورها می تواند تحت تاثیر ویژگیهای اتاقی که در آن مستقر شده اند تغییر کند؛ برای مثال ویژگی سادهای مانند ابعاد اتاق. در مطلب اخیر به بررسی دقیقتر این مسئله پرداخته و راههایی برای کاستن از صدای کمپرسور پیشنهاد خواهیم کرد.
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.
مقدار عددی هوای فشردهی موردنیاز با تعیین تک تک مصارف هوا قابل اندازهگیری خواهد بود. این مقدار با جمع مصارف ابزارآلات، ماشینآلات و فرآیندهای متصل به سیستم و تخمین ضریب بکارگیری هرکدام از آنها (بر اساس تجربه) به دست می آید. علاوه بر اینها، نشت، گرفتگی و تغییرات آتی در نیازمندیهای هوای فشرده نیز باید مدنظر قرار گیرند.
اگر نگاهی به زمین و اتمسفر اطراف آن بیاندازیم، میتوانیم آن را به عنوان دریایی از هوا تفسیر کنیم. هرچه قدر در این اقیانوس بالاتر برویم، فشار کاهش می یابد و برعکس. به عبارت دیگر، هوا در سطح های پایینی اقیانوس فشرده تراست تا در لایه های بالایی. هوای فشرده مصارف بسیار زیادی در صنایع تولیدی و غیرتولیدی دارد.
تماس با شرکت