کمپرسور اسکرو چیست ؟

کمپرسور های اسکرو ( پیچشی ) مثل کمپرسور های پیستونی یکی از انواع کمپرسور های جابجایی مثبت هستد.کار این کمپرسور ها ، محبوس کردن گاز ورودی و کاهش حجم آن است که باعث می شود فشار گاز افزایش یابد.

در کمپرسور های پیستونی،عضو متراکم کننده پیستون نام دارد.ولی در کمپرسور های اسکرو عضو متراکم کننده مارپیچه نری (male) نام دارد. هر دو مورد وظیفه مشابهی انجام می دهند و وظیفه متراکم کردن گاز را انجام می دهند.

در کمپرسور های پیستونی ظرفی که گاز درون آن متراکم می شود سیلندر نام دارد. ولی در کمپرسور های اسکرو مارپیچه مادگی (female) این وظیفه را انجام می دهد.

در کمپرسور های اسکرو ابتدا کل حجم یک شیار مارپیچه مادگی از گاز ورودی پر می شود.با چرخش محرک که یک موتور الکتریکی یا توربین است ، مارپیچه نری به حرکت در می آید. با چرخش مارپیچه نری ، مارپیچه مادگی که با آن درگیر است شروع به حرکت می کند .و گاز بین این دو مارپیچه محبوس می شود و افزایش حجم پیدا می کند.

هر شیار مارپیچه،نهایتا به مجرای خروجی متصل می شود.تراکم گاز تا جایی ادامه می یابد که فضای بین مارپیچه ها به شیار خروجی متصل می شود. در این محل گاز متراکم خارج و شیار مارپیچه ها مجددا از هوای کم فشار پر می شود.

ما در پیج اینستای خود هم پستی در مورد کمپرسور اسکرو داریم،کافیه همینجا کلیک کنید.

مزایای کمپرسور اسکرو نسبت به کمپرسور پیستونی و سانتریفیوژ چیست؟

1.در یک محدوده عملیاتی معین ، قیمت کمپرسور های اسکرو کمتر از نوع پیستونی و سانتریفیوژ است. راندمان آنها در این محدوده 75% – 85% می باشد.
این کمپرسور های در محدوده های توانی 30-200 اسب بخار مورد استفاده قرا می گیرند.دامنه جریان یا دبی آنها در محدوده 1400-10000 لیتر بر دقیقه است.کمپرسور های اسکرو از لحاظ محدوده عملکرد در محدوده ای بین کمپرسور های پیستونی و سانتریفیوژ قرار دارند.
2. کمپرسور های اسکرو گاز های دارای قیر یا پلیمر را هم فشرده می کنند. کمپرسور ها در این شرایط راندمان بالاتری نسبت به گاز خالص دارند.

در صورتی که قصد خرید کمپرسور اسکرو را داشته باشید. روی همین متن بزنید تا شما را به راهنمای خرید بهترین کمپرسور اسکرو هدایت کنیم.

انواع کمپرسور اسکرو

کمپرسور های اسکرو، با حجم و نسبت فشرده سازی ثابت کار می کنند. و از این لحاظ دو دسته هستند :
1. کمپرسور های تک مارپیچه (تا فشار 145 psi).
2. کمپرسور های دو مارپیچه ( تا فشار 250 psi).
همچنین کمپرسور ها از لحاظ دارا بودن روغن یا نداشتن روغن، به دو دسته خشک ( oil free) و با روغن آب بندی (oil inject) تقسیم بندی می شوند.
در کمپرسور های خشک (oil free) به دلیل وجود نداشتن روغن مقدار اندکی نشتی در گاز وجود دارد.در واقع گاز از فاصله آزاد بین شیار ها و بدنه از یک شیار به شیار قبلی که فشار آن کمتر است ،نفوذ می کند و همین امر باعث کاهش ظرفیت کمپرسور نسبت به ظرفیت اسمی و نهایتا کاهش راندمان آن می شود.
اساس کار کمپرسور های با روغن آب بندی (oil inject) نیز مشابه کمپرسور های اسکروی خشک (oil free) است.تفاوت کمپرسور های دارای روغن (oil inject) در این است که نشتی کمتری دارند و در نتیجه راندمان آنها بیشتر است.

دوما در این کمپرسور ها روغن آب بندی به عنوان کاهنده دما و گرمای گاز عمل می کند و در نتیجه این کمپرسور ها در دمای پایین تری نسبت به کمپرسور های خشک (oil free) عمل می کنند. سوما این کمپرسور ها می توانند فشار مورد نیاز گاز را اغلب در یک مرحله فراهم می کنند و در نتیجه این کمپرسور ها نسبت به کمپرسور های خشک ارزان تر هستند.

ساختمان و اجزا در کمپرسور اسکرو

آب بند ها

اب بند ها قطعاتی هستند که مانع از نشت گاز و همچنین روغن کمپرسور می شوند.اب بند ها بین قطعات ثابت و متحرک قرار می گیرند.آب بندی نامناسب علاوه بر کاهش راندمان و نشتی می تواند باعث آسیب به قسمت های مختلف کمپرسور شود.
برای آب بندی می توان از روغن یا گاز استفاده کرد.مثلا برای آب بندی فضای خالی بین مارپیچه ها و فضای محفظه کمپرسور های اسکرو از روغن آب بندی استفاده می شود.
روش های مختلف آب بندی به قرار زیر است :
1. آب بندی مکانیکی.
2. آب بندی فیلم مایع.
3. آب بندی لابیرنت.
4. آب بندی گاز خشک.

آب بندی مکانیکی

همه آب بند های مکانیکی عموما شامل دو رینگ هستند. یکی از رینگ ها به شفت متصل است و می چرخد و دیگری به بدنه ثابت متصل است و گردشی ندارد. گاهی بین دو رینگ ثابت و گردان یک رینگ کربنی قرار می گیرد. کربن نسبتا نر است و به این ترتیب سایش رینگ ها را کمتر می کند.
بین رینگ ها از روغن کاری استفاده می شود تا هم اصطکاک کاهش یابد و هم خنک کاری اتفاق بیفتد.فاصله بین رینگ ها کم است و نیاز به روغن کاری زیادی ندارد اما اگر این روغن کاری اتفاق نیفتد رینگ ها به هم برخورد کرده و دچار فرسودگی می شوند.

در صورتی که روغن آب بندی کمپرسور اسکرو، کثیف یا نامناسب باشد موجب از بین رفتن آب بندی و در نتیجه نشتی می شود. به دلیل فضای کم بین رینگ ها و مقدار کم روغن آب بندی در این قسمت ئیدا کردن نشتی بسیار دشوار است.
آب بندی مکانیکی کمپرسور اسکرو می تواند به صورت تک مرحله ای یا دو مرحله انجام شود.

مدل دو مرحله ای در محل هایی انجام می شود ایمنی بیشتری نیاز است و به هیچ عنوان نباید نشتی وجود داشته باشد.در این نوع آب بندی از دو بند در کنار هم استفاده می شود.

آب بندی فیلم مایع

این روش آب بندی نیز مشابه روش آب بندی مکانیکی است. در آن از دو رینگ استفاده می شود. یکی به شفت متصل است و می چرخد. رینگ دیگر به بدنه ثابت است.
بین این دو رینگ مایع آب بندی با فشاری حدود 5 psi بیشتر از فشار گاز فرایند (منظور گازی که در حال متراکم سازی است) پاشیده می شود.

عمل فوق هم از نشتی جلوگیری می کند و هم کار خنک کاری آب بند های کمپرسور اسکرو را انجام می دهد.

آب بندی لابیرنت 

آب بند های لابیرنت در اصل دو اسلیو (غلاف) هستند که داخل هم قرار می گیرند. بین این اسلیو ها فاصله ی ناچیز در جهت شعاعی وجود دارد. در این فاصله تعدادی شیار وجود دارند. این سیستم باعث ات فشار شدید در مسیر نشتی می شود. و از نشتی گاز جلوگیری می کند.
آب بند های لابیرنت از نوع غیر تماسی هستند پس نیازی به روغنکاری نداشته و گرمای ناچیزی تولید می کنند.
جنس لابیرنت ها ترکیبی از فلوروکربن ، سرب یا بابیت است.زیرا باید نسبت به شفت نرم تر باشد و در عین حال مقاوم به خوردگی و تغییر شکل باشد.
استفاده از این آب بند ها باعث می شود روغن روانکاری در یاتاقانها بماند. آب بند لابیرنت از ورود گاز متراکم هم جلوگیری می کند. هدف دیگر جلوگیری از نشت گاز به جو است.

آب بندی گاز خشک

این نوع آب بندی همان آب بندی مکانیکی است ،با این تفاوت که به جای روغن آب بندی از گاز استفاده می شود.تکنولوژی این آب بند جدید است و هنوز چندان رایج نشده است.
برای گاز آب بندی باید از گازی استفاده کرد که کاملا تمیز ، خشک ، با خاصیت واکنش پذیری بسیار کم و فشرده است. نیتروژن گازی است که همه این خصوصیت ها هارا دارد. در صورت نبود نیتروژن می توان از هیدروژن خشک و تمیز هم استفاده کرد.
در این روش اتلاف گاز بی اثر مورد استفاده (نیتروژن یا هیدروژن) تقریبا صفر است. به عبارتی نیازی به تعویض آن نیست.مگر آنکه مشکل خاصی اتفاق بیفتد یا نشتی ایجاد شود.
ایراد این روش در این است که، وقتی کمپرسور اسکرو با مشکلی مواجه می شود تا زمان توقف کامل دستگاه و حل مشکل امکان دارد مقدار زیادی از این گاز بی اثر که برای آب بندی استفاده می کنیم ، نشت پیدا کند و هدر برود. البته با نسب سیستم های هشدار دهنده تا حدی می توان این مشکل را برطرف کرد.

محفظه کمپرسور اسکرو

درواقع فضایی است که تجهیزات اصلی کمپرسور شامل مارپیچه ها ، یاتاقانها و آب بند ها درون آن جای می گیرند.همچنین در آن فضایی برای روغن خنک کننده و روان کننده موجود می باشد.
این قسمت را با داخل قاب کمپرسور اسکرو اشتباه نگیرید. محفظه کوچکتر بوده و داخل قاب قرار دارد. در حالی که داخل قاب اجزای مختلفی مثل محفظه ، فیلتر هوا ، فن و ….قرار دارند.

یاتاقان

کمپرسور اسکرو می توانند هم حرکت محوری داشته باشد و هم شعاعی.برای جلوگیری از انحراف در این جهت ها از یاتاقان ها استفاده می شود.

مارپیچه ها

اصلی ترین جزء کمپرسور های اسکرو مارپیچه ها هستند.مارپیچه ها درون محفظه کمپرسور به صورت نر و ماده قرار دارند. گاز از یک طرف مارپیچه ها وارد فضای بین انها شده و ر انتهای مسیر از طریق مجرایی تخلیه می شود.

کار اصلی مارپیچه ها فشرده کردن گاز ورودی است. مارپیچه نری (male) به شفت متصل است و از طریق الکتروموتور یا توربین به حرکت در می آید. مارپیچه مادگی (female) نیز از طریق شیار هایش با مارپیچه نری درگیر است و شروع به چرخش می کند. گاز ورودی بین دو مارپیچه به دام می افتد و رفته رفته در اثر چرخش و کاهش حجم فشرده می شود و فشار آن افزایش می یابد.

شیر کشویی

یکی از روش های کنترل ظرفیت کمپرسور های اسکرو استفاده از شیر کشویی است.این شیر در قسمت زیرین محفظه کمپرسور قرار دارد.
هنگامی که این شیر بسته باشد هیچ فضایی خالی ای زیر مارپیچه نیست. وقتی شیر را باز می کنیم هوا از این قسمت وارد قسمت مکش هوای کمپرسور می شود و درواقع از ابتدای محفظه تا محل شیر از مدار خارج می شود و عملا گازی در آن فشرده نمی گردد.
به این ترتیب ،می توان با حرکت دادن شیر کشویی به سمت عقب یا جلو قطعه ای را که تراکم گاز از آن شروع می شود را تعیین کرد. و بدین ترتیب حجم و ظرفیت کمپرسور اسکرو را تعیین کرد.
جهت حرکت دادن شیر کشویی از پیستون هیدرولیکی استفاده می کنیم.
***توجه کنید که این فقط یکی از روش های تعیین ظرفیت کمپرسوز است و با ایجاد تغییراد در تنظیمات الکتروموتور نیز می توان ظرفیت کمپرسور را تعیین کرد.

پیستون هیدرولیکی

همانطور که در قسمت قبل توضیح دادم، از این پیستون برای جابه جا کردن شیر کشویی ( جهت تنظیم ظرفیت و حجم کمپرسور) استفاده می شود.

خنک کننده های میانی و انتهایی

در کمپرسور های اسکروی خشک (oil free) ،هم از خنک کننده میانی استفاده می کنیم و هم خنک کننده انتهایی. در کمپرسور های خشک (oil free) فشرده سازی گاز را در دو مرحله انجام می دهیم.

به مرحله اول مرحله کم فشار و به مرحله دوم مرحله پرفشار می گوییم. فشار گاز خروجی از مرحله اول کم است و به همین دلیل مرحله دومی نیز وجود دارد. در صورتی که از خنک کننده میانی استفاده نکنیم به دلیل وجود دو مرحله متوالی دمای گاز خروجی خیلی بالا خواهد بود. و ممکن است به مارپیچه ها آسیب وارد کند.علاوه بر این خنک کننده انتهایی نیز دمای گاز خروجی را تا حدد ممکن قبل از ورد به خشک کن (dryer) کاهش می دهد.

در کمپرسور های اسکروی با روغن آب بندی (oil inject) فقط یک مرحله وجود دارد ،پس دمای گاز خروجی چندان بالا نخواهد بود.مضاف به اینکه خود روغن هم باعث خنک کاری و کاهش دمای گاز خروجی خواهد شد.به همین دلیل در کمپرسور های اسکروی اویل اینجکت نیازی به دو خنک کننده نیست و یک خنک کننده کوچک انتهایی، پاسخگوی نیاز ما خواهد بود.

جدا کننده ها 

کمپرسور های خشک (کمپرسور های اویل فری) به وجود مایع در گاز بسیار هستند.به همین دلیل در نزدیکی ورودی آنها یک جدا کننده تعبیه می شود. علاوه بر این در خنک کننده های میانی و انتهایی نیز ، میعان مقداری مایع ایجاد می کند که نیاز به جدا کننده دارد. قبل از متراکم سازی باید گاز آن را خارج کنیم.
در کمپرسور های اویل اینجکت (کمپرسور های با روغن آب بندی) چون گاز با روغن آب بندی اختلاط دارد، پس از سرد شدن گاز توسط روغن باید این دو از هم جدا شوند.چنین فرایندی در کمپرسور های اویل فری نیاز نیست چون اصلا روغنی وجود ندارد که با گاز مخلوط شود.

سیستم روغن کاری

سیستم روغن کاری،یکی از مهمترین قسمت های هر کمپرسور اسکرو اویل اینجکت محسوب می شود.روغن هم اصطکاک بین مارپیچه ها باهم و اصطکاک مارپیچه ها با بدنه محفظه کمپرسور را کاهش می دهد و هم باعث خنک کاری گاز خروجی می شود.در عین حال وظیفه آب بندی را هم انجام می دهد .و از نشت گاز از یک شیار مارپیچه به شیار مجاور و نشت گاز به جو جلوگیری می کند.
روغن در اثر تماس با مارپیچه ها گرم می شود و در اثر این گرم شدن ممکن است تغییراتی شیمیایی در آن به وجود بیاید. و دچار آلودگی شود و در نتیجه گاز را نیز دچار ناخالصی کند.در نتیجه در کمپرسور های اسکروی اوبل اینجکت از یک خنک کننده برای روغن استفاده می شود.همچنین در مسیر روغن از یک فیلتر نیز استفاده می شود که آلودگی روغن را جدا کند.
این خنک کننده ممکن است از نوع هواخنک (فن) ، آبی و یا انواع دیگر باشد.

سیستم کنترلی 

هر سازنده ی براساس روش کاری خود یک سیستم کنترلی برای کمپرسور اسکروی تولیدی خود در نظر می گیرد. اگر دستگاه در محدوده ای آن را تنظیم می کنیم کار نکند ، راندمان و توان کاهش می یابد و سر و صدای زیادی نیز تولید می کند.
یکی از روش های کنترلی استفاده از شیر کشویی است که در قسمت شیر کشویی در بالا آن را توضیح دادیم.
یکی دیگر از روش های کنترلی استفاده از شیر ونت است. با استفاده از شیر ونت می توان با باز و بسته کردن شیر ، کمپرسور را تحت بارگیری یا عدم بارگیری قرار داد. اگر شیر ونت کمپرسور اسکرو را باز کنیم هوای ورودی وارد جو می شود و عملا کمپرسور در حالت بی باری قرار می گیرد.
روش سوم و پیشرفته ترین روش استفاده از سرعت متغیر است.در این روش پولی های واحد هواساز (الکتروموتور) کمپرسور براساس نیاز تغییر می کنند و به تبع آنها سرعت کمپرسور و در نتیجه میزان بار کمپرسور تغییر می کند.

این روش از نظر مکانیکی ساده تر است.اتلاف توان و انرژی در آن کمتر است و در اثر آن فرسودگی و سر و صدای کمپرسور کاهش می یابد.تمامی کمپرسور های شرکت افشار کمپرسور از این سیستم برای کنترل بار خود استفاده می کنند.

ما مقاله دیگری برای آموزش راه اندازی کمپرسور اسکرو داریم.میتونین روی این متن کلیک کنین تا ببینیدش.