در این مقاله قصد داریم شما را با اجزا و ساختار کمپرسور سانتریفیوژ آشنا کنیم. در مقالات قبل شما را با کاربرد ، مزیت ها و معایب کمپرسور سانتریفیوژ آشنا کردیم.جهت بازدید از مطالب قبلی می توانید روی نوشته زیر بزنید:
پس از مطالعه این مقاله با اجزای کمپرسور های سانتریفیوژ، به طور کامل آشنا خواهید بود.
محفظه کمپرسور (ساختار کمپرسور سانتریفیوژ)
این قسمت مانند محفظه دیگر کمپرسور ها وظیفه نگهداری قسمت های دیگر کمپرسور را برعهده دارد. بنابراین:
اولا: باید آن را از جنس محکمی بسازیم.
دوما: نسبت به خوردگی مقاوم باشد.
محفظه کمپرسور ها باید حداقل دو نازل، یکی ر ورودی و یکی در خروجی داشته باشد. محفظه های کمپرسور های سانتریفیوژ شامل نازل های ورودی و خروجی و مدخل هایی برای جمع آوری سیال در ورودی و خروجی است.
انواع محفظه کمپرسور های سانتریفیوژ
- با فصل مشترک افقی بین دو قسمت بالایی و پایینی که نقطه جدایش در راستای شفت است و دو بخش جداگانه با پیچ و مهره به یکدیگر متصل هستند.
- با فصل مشترک عمودی بین دو قسمت بالایی و پایینی.
هر چه اندازه کمپرسور بزرگتر باشد توانایی تحمل فشار کمتری را دارد، پس در فشار های بالا از محفظه هایی با فصل مشترک عمودی به جای افقی استفاده می شود. محفظه های با فصل مشترک عمودی قابلیت آب بندی بهتری دارند.
درپوش های موجود در دو طرف محفظه های عمودی به بدنه پیچ می شوند و روتور در سیکلی کامل قرار می گیرد. در نتیجه باید فضای کافی برای خارج کردن و نگهداری روتور موجود باشد.
دیافراگم (ساختار کمپرسور سانتریفیوژ)
دیافراگم ها بین پروانه های موجود در مراحل مختلف کمپرسور ها قرار می گیرند. وظیفه هدایت آرام جریان وروی به داخل پروانه را بر عهده دارند. دیافراگم بخش ساکنی است که به صورت ثابت و شعاعی درون شیار هایی در داخل محفظه قرار می گیرد. خود دیافراگم نیز می تواند دارای جداره ها و مسیر هایی جهت عبور آب باشد تا بدین وسیله با تماس گاز با دیواره های خنک دیافراگم دمای گاز کاهش یابد.
دیافراگم از مجموع یک رویه مربوط به دیفیوز بالادستی، بخشی از زانویی برگشت جریان، کل کانال برگشت جریان و یک صفحه از دیفیوز بالادستی تشکیل شده است.
درام
همانگونه که قبلا اشاره کردم هف از به کار گیری کمپرسور های سانتریفیوژ مانند دیگر کمپرسور ها افزایش فشار گاز است. پس فشار گاز در قسمت خروجی کمتر باعث ایجاد یک نیروی محوری رو به عقب در کمپرسور سانتریفیوژ می شود.
در کمپرسور های بزرگ صنعتی برای جلوگیری از حرکت محوری شفت و اعمال فشار بر روی تکیه گاه ها و یاتاقانهای شفت، از درام تنظیم کننده، استفاده می شود. که این درام تنظیم کننده بعد از آخرین پروانه روی شفت نصب می شود. درام باید نسبت به اعمال نیروی زیاد مقاومت داشته باشد، زیرا از یک طرف تحت فشار درونی شفت (رو به عقب) و از طرف دیگر تحت فشار بیرونی تکیه گاه (ره به جلو) قرار دارد. پس درام باید رفتاری شبیه دمپر داشته باشد و این فشار را خنثی کند.
دلیلی وجود ندارد که برای هر کمپرسر دقیقا یک درام استفاده شود، یا حتما شکل ظاهری نازل ها به گونه ای باشد که این نیروی محوری در انتهای شفت حذف شود، بلکه امروزه بیشتر نازل ها را به گونه ای در مقابل یکدیگر قرار می دهند که نیروی یکدیگر را خنثی کنند.
دیسک ضربه گیر
دیسک ضربه گیر نیز وظیفه ای مانند درام دارد. یعنی نیروی محوری اعمالی در جهتی خاص را حذف می کند. نحوه و تعداد به کار گیری این دیسکها نیز براساس نوع کمپرسور متفاوت است.
آب بند های شانه ای
عمل آب بندی بین مراحل متوالی و دیافراگم ها و نیز در ابتدا و انتهای شفت دوار از طریق ساده ترین و متداول ترین شیوه با ستفاده از لابیرنت ها انجام می گیرد. در انتخاب لابیرنت ها باید نهایت دقت را کرد تا جنس آنها به گونه ای باشد که ضمن دارا بودن خواص نرمتر از جنس شفت، جهت جلوگیری از ساییدگی آن ، در مقابل خوردگی و تغییر شکل مقاوم باشند. لبه تیز لابیرنت ها روی شفت به سمت فشار های بالا قرار می گیرد.
ساختمان و طرح لابیرنت ها به شکل رینگ هایی ب لبه تیز و شیار هایی مابین آنهاست که براساس ایجاد افت فشار زیاد در مسیر جریان گاز از نشت آن جلوگیری می کند.دقت آب بندی به لقی فین ها یا دندانه ها ، فاصله دندانه ها و تعداد آنها بستگی دارد.
لابیرنت ها را ممکن است به صورت رینگهای ثابت یا دوار (همراه با شفت) نصب کنند. لابیرنت ها را از آلیاژهای نرم مانند سربف بابیت و فلوئورو کربن می سازند.
شفت
شفت ها به طور معمول به روش آهنگری ساخته می شوند. اما امروزه از میله های توپر تا قطر 8 اینچ نیز استفاده می کنند. به هر حال پس از اتمام مراحل ساخت، به منظور ارتقای کیفیت و کارایی بر روی آنها عملیات حرارتی انجام می دهند.
جنس شفت ها را معمولا از فولاد یا آلیاژی مانند کروم-نیکل انتخاب می کنند. عملیات صیقل کاری روی شافت و با دقت بالا در حفظ تلرانس حداقل و نیز هم محور بودن تمامی قسمت های شفت نسبت به یاتاقانها در عملکرد و بالانس دینامیکی روتور بسیار حائز اهمیت است. شفت در حقیقت فونداسیونی برای روتور در جهت عملکرد دینامیکی مطلوب به حساب می آید.
طراحی شفت ممکن است به صورت انعطاف پذیر یا صلب باشد. بدین معنی که دور کارکرد یک شفت صلب زیر دورهای بحرانی آن قرار می گیرد.معمولا در این شرایط دور نرمال 60% اولین ور بحرانی خواهد بود که این امر موجب سنگین شدن وزن شافت می گردد.در حالت انعطاف پذیر دور نرمال کارکرد می تواند 40 تا 60 درصد از اولین ور بحرانی عبور کند.
آب بند های دو سر شفت
آب بند های گاز داخل پوسته نسبت به محیط بیرون در دو سر شفت دوار در کمپرسور ها مسئله بسیار مهمی محسوب می شود. به منظور آب بندی و جلوگیری از نشت گاز در دو سمت کمپرسور عموما از دو گروه آب بند استفاده می کنند:
- آب بند های محدود کننده
- آب بند های فشار مثبت
گروه اول شامل لابیرنت ها و رینگ های کربنی هستند. در جایی که نشت اندکی گاز با فشار کم به جو قابل چشم پوشی باشد از رینگ های ساده و معروف به لابیرنت استفاده می شود. رایج ترین نوع این رینگ ها، نوع دندانه دار ثابت دور شفت است. در مواردی نیز یک غلاف دندانه دار روی روتور نصب می کنند که نسبت به یک رینگ صاف دوران می کند. هر دو نوع لابیرنت ها قابل تعویض هستند.
آب بند های کربنی شامل تعدادی رینگ کنار هم هستند که توسط فنر هایی به دور شفت فشرده می شوند. اصولا به دلیل لقی کم نسبت به شفت، خرابی این رینگ ها بیشتر از لابیرنت ها است اما تعویض آنها ساده تر و دقت آب بندی آنها نیز بیشتر از لابیرنت ها است.
اسلیو ها
اسلیو ها در واقع همان اب بندی هایی هستند که برای جلوگیری از نشت و نیز جای گیری مناسب پروانه ها در محل درست و دقیق خود استفاده می شوند. این قطعات به عنوان قسمت های پوششی، زمانی که گاز خورندگی شدیدی دارد استفاده می شوند. محل قرار گیری اسلیو ها نیز مانند درام ها در قسمت های انتهایی شفت است.
پروانه (ساختار کمپرسور سانتریفیوژ)
همانگونه که قبلا گفتم عمل تراکم ر کمپرسور های سانتریفیوژ به وسیله عمل دینامیکی ناشی از حرکت پروانه انجام می گیرد. این پروانه ها جزو قطعات حساس و گران قیمت کمپرسور ها هستند. چون امکان ترک، شکست و خوردگی در این پروانه ها وجود دارد، نگهداری و مراقبت مداوم پروانه ها اهمیت ویژه ای دارد.
جنس پروانه ها که بیشتر فولاد آلیاژی است نیز بسیار مهم است. هزینه طراحی و ساخت این پروانه ها بالاست و نیاز به تکنولوژی خاصی دارد. زیرا پروانه های موجود در قسمت مکش نسبت به پروانه های موجود در قسمت تخلیه بزرگتر هستند. دلیل این بزرگی هم این است که در ابتدای مرحله مکش پروانه ها با حجم گاز بیشتری درگیر هستند.
انواع پروانه ها از نظر نوع تیغه
پروانه ها از نظر نوع تیغه آنها به سه دسته تقسیم می شوند:
- تیغه شعاعی
- تیغه با انحنای ورودی
- تیغه با انحنای خلاف جهت دوران
انواع تیغه ها با انحنای خلاف جهت دوران
- پروانه های رو بسته (کمپرسور های چند مرحله ای) شامل :
- گوه ای
- دو بعدی
- سه بعدی
- پروانه ای نیمه بسته (کمپرسور های تک مرحله ای – چند مرحله ای)
- پروانه های روباز (کمپرسور های تک مرحله ای)
تیغه های پروانه سه بعدی به صورت دو بعی از لبه پروانه به سمت مرکز آن امتداد پیدا می کنند. این تیغه ها در ظاهر به شکل یک مخروط یا انحنای استوانه ای شکل هستند. در مواردی که از پروانه سه بعدی استفاده می کنند به ویژه زمانی که شدت جریان سیال کم است کارایی کمپرسور افزایش پیدا می کند.
از پروانه ای گوه ای شکل در شدت جریان های پایین استفاده می کنند. از این پروانه ها که تیغه آنها از وروی تا خروجی تغییر می کند، در ورودی پروانه به دلیل شکل ظاهری آن، شعاع هیدرولیکی معادل افزایش می یابد و در نتیجه بازده پروانه بالاتر خواهد رفت.
پروانه ای نیمه بسته را در شدت جریان های زیاد در کمپرسور های تک مرحله ای یا اولین مرحله از کمپرسور های چند مرحله ای استفاده می کنیم. در این پروانه ها شدت تنش وارده به پروانه های روبسته در شرایط یکسان پایین تر است. در نتیجه پروانه ای باز نسبت به پروانه ای بسته می توانند در سرعت های بالاتری کار کنند. طبیعتا با بالا رفتن سرعت، نسبت متراکم کردن و فشرده سای گاز نیز بیشتر خواهد بود. البته پروانه های باز مشکلاتی از نظر هزینه و قت زیاد در طراحی آن ها دارند که استفاده شان را با مشکل مواجه می کند.
شیر های برگشت جریان (ساختار کمپرسور سانتریفیوژ)
کمپرسور های سانتریفیوژ محودیت هایی در دبی ورودی دارند. هنگام راه اندازی و یا در برخی موارد برای کنترل پدیده سرژ، گاز خروجی از کمپرسور از طریق شیر هایی به ورودی کمپرسر بازگردانده می شود. هنگامی که دبی بالایی از گاز متراکم به کمپرسور بر می گردد، لازم است از یک خنک کننده برای پایین آوردن دمای گاز استفاده کنیم.
در مواردی که کمپرسور به حالت عادی کار می کند از شیر های ورودی و خروجی معمولی استفاده می کنیم و این شیرها کاربردی ندارند.
سایر تجهیزات از قبیل یاتاقان ، آب بند ، اتاقک صداگیر ، تاسیسات روغن کاری ، خنک کننده ، ابزار های کنترلی ، فیلتر ، جعبه دنده ، جدا کننده ، تله آبگیر و محرک مشابه با موارد ذکر شده در کمپرسور های پیستونی و اسکرو است که می توانید از قسمت های زیر به آنها دسترسی پیدا کنید.
*لطفا از پیج اینستاگرام ما نیز دیدن کنید.
در صورتی که قصد خرید کمپرسور اسکرو (نه پیستونی!) را داشته باشید. روی همین متن بزنید تا شما را به راهنمای خرید بهترین کمپرسور اسکرو هدایت کنیم.