خانه تاسیسات تاسیسات برودتی کمپرسور‌ها و روانکاری آنها

کمپرسور‌ها و روانکاری آنها

ماشین های جذب کننده‌ی قدرت مکانیکی که انرژی را به صورت های مختلفی از قبیل انرژی حرارتی، انرژی جنبشی یا پتانسیل به سیالات تراکم پذیر اعمال می کنند طیف وسیعی را شامل فن ها، دمنده ها و کمپرسور‌ها تشکیل می دهند که از این میان کمپرسور‌ها دارای نسبت تراکم بیشتری بوده و غالبا در آنها خنک کاری گاز فرآیندی انجام می شود. کمپرسور‌ها، فشار هوا یا هر ماده ی گازی شکل دیگر را در طول یک یا چند مرحله افزایش داده و انرژی را به گاز یا هوا منتقل می کنند. در نتیجه ی کاهش حجم گاز فشرده شده، دما و چگالی آن افزایش می یابد. کمپرسور‌ها به دو دسته ی کلی کمپرسور‌های جابجایی و کمپرسور‌های دینامیکی تقسیم می شوند. در کمپرسور‌های جابجایی، گاز به داخل محفظه کشیده شده و پس از تراکم به وسیله ی یک پیستون رفت و برگشتی، از محفظه خارج می شود. کمپرسور‌های دینامیکی نیز بر این اساس کار می کنند که پره های توربین ابتدا به گاز سرعت داده و سپس به طور ناگهانی سرعت آن را کاهش داده و به فشار تبدیل می کنند. در شکل شماره ۱ تقسیم بندی انواع کمپرسور ها آمده است.

در طول ۲۵ سال گذشته، بیشتر کمپرسور‌های رفت و برگشتی، توسط کمپرسور‌های دورانی جایگزین شده اند. از دلایل این امر می توان به وزن کم، ابعاد کوچکتر، سر و صدا و ارتعاش کمتر و اطمینان بیشتر آنها اشاره کرد. کمپرسور‌های دورانی معمولا برای تراکم هوا در فشارهای پایین و حجم زیاد کاربرد دارند، در حالی که کمپرسور‌های رفت و برگشتی بیشتر به منظور تراکم گاز در فشارهای بالا و حجم های کم استفاده می شود.
در مقایسه با کمپرسور‌های پیستونی که روغن در آنها وظیفه روانکاری یاتاقان ها، پیستون، سیلندر‌ها و شیرها را به عهده دارد، در کمپرسور‌های پیچشی با تزریق روغن و کمپرسور‌های دورانی پره ای، روغن وظیفه ی آب بندی و انتقال گرما را انجام می دهد. بنابراین می توان از طریق آنالیز عملکرد روغن به تفاوت بین کمپرسور‌های گازی و کمپرسور‌های هوا، پمپ های خلاء و کمپرسور‌های تبریدی پی برد. شکل شماره ۲ فاصله بین کمپرسور‌ها را بر طبق ساختمان و محدوده کارکرد موثرشان نشان می دهد.

کمپرسور‌های جابجایی مثبت

همانطور که در شکل شماره ۱ نشان داده شده، کمپرسور‌های جابجایی مثبت را می توان در دو دسته کمپرسور‌های رفت و برگشتی و کمپرسور‌های دورانی دسته بندی کرد که هر یک از این دو دسته نیز شامل انواع مختلفی می باشند. در ادامه به تشریح برخی از این کمپرسور‌ها و روانکاری آنها پرداخته شده است.

A: کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی، تک مرحله ای، با هوا خنک شونده
B: کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی، دو مرحله ای، با هوا خنک شونده
C: کمپرسور‌های پیچشی، تک مرحله ای، با تزریق روغن
D: کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی، دو مرحله ای، با آب خنک شونده
E: توربو کمپرسور چهار مرحله ای، بدون روغن

کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی

انواع مختلفی از این نوع کمپرسور‌ها در طول سالیان گذشته ساخته شده است. در تمامی این کمپرسور‌ها، با حرکت یک یا چند پیستون درون یک یا چند سیلندر، هوا متراکم می شود. پیستون توسط یک میله (شاتون) به میل لنگ متصل شده است. میل لنگ معمولا با استفاده از یک موتور الکتریکی یا یک موتور احتراق داخلی چرخانده می شود. هنگامی که پیستون بالا می رود. هوای درون محفظه ی سیلندر متراکم شده و از دریچه ی خروجی از سیلندر خارج شده و به داخل سیستم حرکت می کند، به هنگام پایین آمدن پیستون نیز، دریچه ی ورود هوا باز شده و هوا به داخل محفظه کشیده می شود.
هر مرحله از فرآیند توسط شیرهای درونی و بیرونی کنترل می شود. کمپرسور به دو طریق خنک می شود یا از طریق گردش هوا در اطراف میله های متصل به سیلندر یا از طریق آبی که در میان ژاکت اطراف سیلندر در جریان است.
شباهت بسیاری میان کمپرسور‌های رفت و برگشتی و موتور‌های احتراق داخلی وجود دارد. هم کمپرسور‌های رفت و برگشتی و هم موتور‌های احتراق داخلی دارای سیلندر، پیستون و میله های اتصال می باشند. اما کمپرسور‌های رفت و برگشتی دارای دو تفاوت مهم با موتور‌های احتراق داخلی هستند. اول اینکه سوپاپ های کمپرسور به صورت خود عملگر بوده در حالی که سوپاپ های موتور‌های احتراق داخلی با استفاده از نیروی منتقل شده از طرف موتور عمل می کنند، تفاوت دیگر این است که در کمپرسور‌های رفت و برگشتی با کارتر‌های تحت فشار، میله ی اتصال مستقیما به پیستون وصل نبوده و به میله ی کراس هد وصل شده و میله ی کراس هد به پیستون وصل می گردد. وجود این سیستم در ساختمان کمپرسور‌ها مزایای زیادی دارد. از جمله این که در این حالت می توان سیلندر را توسط یک روانکار خاص، روانکاری کرد یا حتی آن را روانکاری نکرد.

روانکاری کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی

در کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی کوچک، پیستون با استفاده از یک میله ی متصل کننده (شاتون) به میل لنگ، متصل شده است. در این کمپرسور‌ها، پیستون و سیلندر از روغن پاشیده شده از کارتر استفاده می کنند. در کمپرسور‌های بزرگتر، پیستون توسط یک میله ی کراس هد به حرکت در می آید. در این نوع کمپرسور ها پیستون به صورت جداگانه از سیلندر و توسط روغن پاشیده شده از کارتر روانکاری می شود. روانکاری قطعات این کمپرسور‌ها معمولا، توسط یک سیستم تحت فشار انجام می گیرد. این سیستم روغن خنک و فیلتر شده را در فشار ۲ بار به تمامی یاتاقان ها می رساند. تنها کمپرسور‌های کوچک با توان کمتر از ۲۰ KW از سیستم روانکاری پاششی استفاده می کنند.
روانکاری سیلندر‌های موجود در یک کمپرسور پیستونی، مشکل ترین وظیفه ی روغن کمپرسور می باشد. وظایف اولیه روانکار‌ها، کاهش اصطکاک و سایش، آب بندی محفظه ی تراکم و جلوگیری از خوردگی می باشد. بیشترین تنش ها نیز در نقاط مرگ پایین و بالا ایجاد می شود، در این نقاط خطر ایجاد پاره گی لایه ی روغن و تماس فلز به فلز وجود دارد. همچنین هنگام تراکم هوا یا گاز دما بالا می رود و روغن تحت تنش های بیش از اندازه قرار می گیرد. این شرایط می تواند منجر به تشکیل رسوب و یا ایجاد اکسیداسیون در روغن شود و در حالتی که هوا متراکم می شود دمای گاز اکسیژن افزایش می یابد. همچنین باید سعی کرد تا حد ممکن از ورود هوا یا گاز آلوده به کمپرسور جلوگیری شود زیرا وجود آلودگی، فرآیند اکسیداسیون روغن و سایش را تسریع می کند.
کمپرسور‌های پیستونی در انواع بدون روغن و روانکاری شده با روغن موجودند. معمولا روغن های معدنی، مطابق با استاندارد‌های DIN 51506-VCL , VDL (همچنین PAOها یا روغن های پایه ی دی استری) با درجه گرانروی ISO VG 68 الی ISO VG 150 برای این نوع کمپرسور‌ها استفاده می شوند. کمپرسور‌های متحرک نیز اغلب با روغن موتور‌های تک درجه (SAE20 و SAE40) روانکاری می شوند. کمپرسور‌های پیستونی کوچک تا متوسط برای فشارهای تا ۱۰ بار مورد استفاده قرار می گیرند.

کمپرسور‌های دورانی پیستونی و کمپرسور‌های دورانی پره ای

کمپرسور‌های دورانی پره ای، یک نوع کمپرسور جابجایی مثبت می باشند. این کمپرسور‌ها دارای یک روتور با پره های فلزی هستند که طول این پره ها می تواند تغییر کند. این روتور به صورت خارج از مرکز در یک سیلندر قرار گرفته است، با دوران روتور، درون سیلندر، هوای محبوس در بین پره ها متراکم می گردد. تنها قطعات متحرک در این کمپرسور‌ها، روتور و پره ها می باشند. در این کمپرسور‌ها به هیچ نوع سوپاپی نیاز نمی باشد اگر چه روتور این کمپرسور‌ها کاملا متقارن است، اما عملکرد پره ها و نیروی وارد شده بر پره ها به علت فشار موجود در بین آنها سبب ایجاد مقداری ارتعاش می گردد. تعداد پره های این کمپرسور‌ها می تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال پمپ خلاء دارای یک یا دو پره و بوسترهای فشار دارای ۲۴ پره می باشند. علاوه بر ایجاد سایش در نوک پره ها وجود اختلاف فشار در طرفین پره ها نیز سبب ایجاد سایش در دیواره های پره ها می گردد. به منظور کاهش بارهای وارده بر پره ها، تعداد آنها را افزایش می دهند. نمایی از این کمپرسور‌ها در شکل شماره ۵ آمده است.
از فواید کمپرسور‌های پیستونی دورانی در مقایسه با کمپرسور‌های پیستونی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
– ابعاد کوچکتر
– جریان پیوسته
– عدم وجود لرزش
از معایب این کمپرسور ویژگی های روغن کمپرسور‌ها می توان به بازدهی کمتر این کمپرسور‌ها نسبت به انواع پیچشی اشاره کرد.

روانکاری کمپرسور‌های دورانی پیستونی

محفظه ی فشار کمپرسور‌های دورانی پیستونی به وسیله ی پاشش مستقیم روغن یا با استفاده از سیستم های مصرف شونده۱ روانکاری و خنک می شود. روانکاری این کمپرسور‌ها مانند روانکاری سیلندر‌ها در کمپرسور‌های رفت و برگشتی پیستونی است و در هر دو حالت دمای خروجی روغن یکسان است. در حالتی که کمپرسور‌های دورانی توسط پاشش روغن روانکاری و خنک می شوند، یک مقدار مشخص از روغن همواره به درون محفظه های کمپرسور پاشیده می شود. این مقدار به حدی است که دمای خروجی روغن از دمای ۱۰۰°C تا ۱۱۰°C تجاوز نکند. در عین حال، روغن استفاده شده باید پیستون ها را آب بندی کند و از سایش آنها جلوگیری کند. خنک کردن گازی که باید متراکم شود باعث بالا رفتن بازده تراکم می شود. خنک کردن و آب بندی سبب افزایش بازده ی حجمی کمپرسور شده و در نتیجه بازده ی کلی کمپرسور افزایش می یابد. روغن های مورد استفاده برای این کمپرسور‌ها معمولا از نوع VCL و VDL (بر طبق استاندارد DIN 51506) و دارای درجه گرانروی ISO VG بین ۶۸ الی ۱۵۰ بوده یا روغن موتور‌های تک درجه ی SAE20 تا SAE40 می باشد. اساسا، کمپرسور‌های پیستونی دورانی در وسایل نقلیه و تانکرهای مورد استفاده در راه آهن کاربرد دارند و اکثرا فشار خروجی کمتر از ۱۰ بار است.

کمپرسور‌های پیچشی

کمپرسور‌های پیچشی دارای دو محور گردان بوده و از اصل جابجایی استفاده می کنند. این دو محور بر خلاف جهت یکدیگر دوران می کنند. یکی از دو محور، متراکم کننده و دیگری چرخ دلاله (بدون بار) می باشد. هر دوی این محورها در یک محفظه دوران می کنند. با دوران این محورها، حجم هوای محبوس در بین دو محور، رفته رفته کوچکتر شده و هوا متراکم می شود. سپس هوای متراکم شده محفظه را ترک می کند. محور متراکم کننده در این کمپرسور‌ها دارای مقطع مارپیچی محدب می باشد، در حالی که محور بدون بار (چرخ دلاله) دارای سطح مقطع مارپیچی مقعر می باشد. در کمپرسور‌های پیچشی بدون روغن، دو محور به گونه ای با یکدیگر درگیر می شوند که سطوح آنها با یکدیگر تماس نمی یابد، در حالی که در کمپرسور‌های پیچشی که از روغن استفاده می کنند، سطوح محورها با یکدیگر تماس داشته و بنابراین نیازی به تعادل از طریق دنده۲ وجود ندارد. بر خلاف کمپرسور‌های رفت و برگشتی، کمپرسور‌های پیچشی به منظور تامین جریان پیوسته ی هوای متراکم طراحی شده است. از مزایای کمپرسور‌های پیچشی، حجم کوچک، جریان پیوسته و ارتعاشات کم را می توان نام برد

روانکاری کمپرسور‌های پیچشی

در کمپرسور‌های پیچشی که از سیستم پاشش روغن استفاده می شود، روغن وظیفه ی آب بندی، انتقال گرما و روانکاری را به عهده دارد. در این حالت روغن در فشار حدود ۳ تا ۴ بار به محفظه فشار میان روتور‌ها پاشیده می شود. روغن تشکیل یک لایه ی روانکار هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک داده و روتور‌ها و یاتاقان ها را روانکاری می کند. بنابراین روغن روتور‌ها و یاتاقان های غلتشی و ساده را که بخشی از کوپلینگ های دنده ای می باشند روانکاری می کند. علاوه بر این روغن درز میان روتور‌ها و محفظه ی ساکن کمپرسور را نیز روانکاری می کند. همچنین روغن عمل جذب گرما و انتقال آن از طریق رادیاتور را انجام می دهد. با تنظیم جریان روغن مورد استفاده در این کمپرسور‌ها می توان دمای هوای خروجی را در محدوده ی ۸۰°C-100°C تنظیم کرد. جدا کننده های روغن که معمولا فیلتر‌های کارتریجی می باشند، به منظور جداسازی روغن از هوا استفاده می شوند. به این وسیله می توان مقدار روغن را در هوا به ۱-۳ mg/m3 رساند. روغن جدا شده در مخازن، هواگیری و پس از فیلتراسیون خنک می شود و دمای آن از ۸۰°C به ۵۰°C کاهش می یابد. در صورت برابر بودن فشار روغن با فشار کمپرسور پیچشی (تا ۱۰ بار)، می توان از این فشار جهت پاشش مجدد روغن استفاده کرد. به علت اهمیت فوق العاده ی گرانروی در روانکاری الاستو هیدرودینامیک و پایداری مکانیکی لایه ی روانکار در تعیین گرانروی روغن، باید شرایط آغاز به کار همان شرایط معمول باشد. به طور کلی، روانکار‌های با گرانروی ISO VG 46 تقریبا تمامی نیازهای توصیه شده از طرف سازندگان دستگاه را از حدود گرانروی ۱۰ cSt در شرایط کارکرد دایم تا گرانروی ۵۰۰ cSt در شرایط آغاز به کار تامین می کنند. روغن های با گرانروی ISO VG 68 یا روانکار‌های سنتزی بر پایه ی استر و PAG یا PAO بیشتر در کشورهایی استفاده می شوند که دارای شرایط آب و هوایی گرم هستند. در سال های اخیر از روانکار‌های تولید شده با استفاده از روش هیدروکراکینگ نیز استفاده زیادی می شود. نسبت به وزن و اندازه کمپرسور، حجم گاز به دست آمده با کمپرسور‌های پیچشی فوق العاده است. کمپرسور های پیچشی برای موارد متحرک نیز به خوبی موارد صنعتی مثل صنایع کاغذ و شیشه کاربرد دارد. فشارهای حدود ۱۰ بار با این کمپرسور‌ها قابل حصول است.

کمپرسور‌های دورانی پره مستقیم

این کمپرسور‌ها از دو روتور با محورهای موازی تشکیل شده اند. این محورها بر روی یاتاقان هایی سوار شده اند. در انتهای این محورها از یک جفت دنده ی چرخنده با میل بادامک به منظور ایجاد هم زمانی استفاده شده است. روتور‌ها می توانند دارای دو، سه یا چهار لب باشند. محور دوار، با حرکت خود مقداری گاز را در محفظه ی خالی بین لب و دیواره به دام می اندازد و با دوران بیشتر این محور، گاز محبوس از خروجی خارج می شود. در شکل شماره ۷ چگونگی کارکرد این کمپرسور‌ها آورده شده است.
این کمپرسور‌ها از دو روتور متقارن که به شکل ۸ می باشند تشکیل شده اند و روتور‌ها به وسیله ی چرخ دنده های خارجی چرخانده می شوند. وظیفه ی روغن، روانکاری دندانه های روتور‌ها و یاتاقان ها می باشد. فواید این کمپرسور‌ها، تامین هوای فشرده ی بدون روغن در حجم زیاد و ارتعاشات کم می باشد…

پسندیدید؟

در خبرنامه ثبت نام کنید و اخبار جدید را در ایمیل خود دریافت کنید

نگران نباشید ما اسپم نیست

مدلسازی اطلاعات ساختمان

طراح و نظارت پروژه های تاسیسات مکانیکی به صورت BIM توسعه دهنده نرم افزار های آموزشی تاسیسات مکانیکی

دیدگاهتان را بنویسید

بررسی کنید

دانلود نرم افزار کریر HAP v5.10

چه چیزی  جدیدی در HAP؟ این موضوع ویژگی های جدید در HAP v5.10 را توصیف می کند. موضوع به دو …