در این بخش از مقاله ها و مطالب جمع آوری شده در رابطه با مکانیک به معرفی و اصول کار کمپرسورهای رفت و برگشتی می پردازیم.
مقدمه مطالب کمپرسور های رفت و برگشتی ، کمپرسورهاي رفت و برگشتی یکی از انواع کمپرسورهاي جابجایی مثبت هستند.
یعنی کمپرسورهایی های رفت وبرگشتی بامحبوس کردن گاز ورودي و کاهش حجم آن توسط یک عضو متراکم کننده، سبب افزایش فشار گاز می شوند.
عمل فشرده سازي در کمپرسورهاي رفت وبرگشتی طی سه مرحله انجام می شود که عبارتند از:
این مطلب توسط شرکت صنعتی ساتین تهویه تهیه و تنظیم شده است
مرحله مکش suction
کمرپرسور های رفت و برگشتی در این مرحله با باز شدن سوپاپ یا دریچه مکش و حرکت پیستون به سمت پایین، گاز کم فشار وارد سیلندرمی شود.
این مرحله تا زمانی ادامه پیدا می کند که پیستون به پایین ترین حد حرکت خود که اصطلاحا نقطه مرگ پایین نامیده می شود، برسد.
مرحله تراکمcompression
کمپرسور های رفت و برگشتی در این مرحله ابتدا سوپاپ مکش بسته می شود. سپس پیستون به سمت بالا حرکت می کند و با این حرکت
پیستون، گازي که درون سیلندر محبوس شده است، فشرده می شود. این مرحله تا زمانی ادامه پیدا می کند که
پیستون به بالاترین حد حرکت خود که اصطلاحا نقطه مرگ بالا نامیده می شود، برسد.
مرحله تخلیه discharge
کمپرسور های رفت و برگشتی در این مرحله سوپاپ تخلیه باز می شود و گاز با فشار بالا به لوله خروجی رانده می شود.
با اتمام مرحله تخلیه، دوباره سیستم در حالت مکش قرار می گیرد و این سیکل تکرار می شود.
براي حرکت دادن پیستون بصورت رفت وبرگشتی، باید از یک محرك استفاده کرد که معمولا یک توربین یا یک موتور الکتریکی می باشد.
با توجه به این که توربین و موتور الکتریکی، نیرو را بصورت حرکت چرخشی تولید می کنند،
باید با ابزاري این حرکت چرخشی را منتقل و به حرکت رفت و برگشتی تبدیل کرد. این عمل بوسیله میل لنگ و شاتون انجام می شود.
وظیفه میل لنگ انتقال نیروي موتور به شاتون است. میل لنگ به موتور وصل می شود و با نیروي آن شروع به چرخش می کند
سپس شاتون حرکت چرخشی میل لنگ را به یک حرکت رفت و برگشتی تبدیل می کند.
?
نمونه اي از سیلندرها و پیستونها
یک سر شاتون به میل لنگ و سر دیگر آن به پیستون یا میل پیستون وصل می شود و بدین صورت پیستون به حرکت در می آید.
در کمپرسورهاي دو عملگره acting double براي حرکت دادن پیستون از میل پیستون و head cross استفاده می شود.
بدین اینصورت که یک سر پیستون به میله اي به نام میل پیستون متصل می شود.
?
پیستون
سمت دیگر میل پیستون هم با استفاده از قطعه اي به نام head cross به شاتون وصل میشود
و به این ترتیب، حرکت رفت و برگشتی میل لنگ به پیستون منتقل می گردد.
?
کمپرسور های رفت و برگشتی
نقش اقتصادي کمپرسور در فرآیندها
همانطور که می دانیم، یکی از کاربردهاي کمپرسور های رفت وبرگشتی ، استفاده از آن جهت انتقال سیال تراکم پذیر است.
کاربرد دیگر آن، استفاده در فرآیندهاي شیمیایی در صنایع پتروشیمی است که در ادامه به آن می پردازیم.
در حال حاضر، اکثر فرایندهاي شیمیایی در فشارهاي نسبتا بالا انجام می گیرند.
به طور مثال تولید پلی اتیلن سبک در مجتمع پتروشیمی بندر امام در فشاري نزدیک به 2000psi معادل 136بار انجام می گیرد که فشار نسبتا بالایی است.
در اغلب این موارد بدون افزایش فشار امکان پیشرفت واکنش بسیار پایین می آید که براي جبران آن باید از روشهاي دیگر از جمله افزایش دما استفاده نمود.
اما با توجه به اینکه افزایش دما نیاز به مصرف انرژي و تاسیسات گسترده اي دارد، به صرفه بودن آن مورد تردید قرار می گیرد.
بنابراین یکی از راههاي مناسب براي کاهش هزینه در این نوع از فرایندها، افزایش فشار به جاي افزایش دما است.
در بیشتر فرایندهاي شیمیایی با ایجاد فشار در واکنش به جاي افزایش دما می توان سرعت واکنش را تا حد قابل قبولی بالا برد.
افزایش فشار، همان گونه که در شکل مقابل دیده می شود، باعث افزایش احتمال
برخورد بین ذرات واکنش دهنده ها شده و به این ترتیب سرعت واکنش افزایش
می یابد.
بعلاوه در صنعت موارد زیادي وجود دارد که فرایند بدون فشرده سازي گاز حتی با راندمان کم انجام پذیر نیست.
در این گونه موارد در اختیار نداشتن کمپرسور به منزله انجام نشدن فرایند و عدم برخورداري از مزایاي اقتصادي آن است.
در صورتی که بنا به هر دلیلی و ناخواسته کمپرسور از سرویس خارج شود، عملکرد واحدهاي پایین دستی و بالادستی مختل خواهد شد.
در برخی موارد صدمه دیدن کمپرسور منجر به از سرویس خارج شدن کمپرسور به مدت طولانی و در پی آن از سرویس خارج شدن کل یا بخش اعظمی از کارخانه می شود.
دراین صورت علاوه برخسارت هاي ناشی از خرابی کمپرسور، ممکن است تولیدات کارخانه نیز متوقف شود.
از گرانترین اجزاي کمپرسور رفت و برگشتی می توان به میل لنگ، یاتاقان ها، کوپلینگ، پیستون و سوپاپ ها اشاره کرد.
اجزاي کمپرسورهاي رفت و برگشتی
اجزاي کمپرسورهاي رفت و برگشتی را می توان به سه دسته زیر تقسیم بندي کرد:
اجزاي ثابت اجزاي متحرك تجهیزات جانبی
در ادامه، این اجزا به تفصیل مورد بررسی قرار می گیرند.
اجزاي ثابت components stationary
?
اجزای کمپرسور پیستونی
اجزاي ثابت در کمپرسورهاي رفت و برگشتی عبارتند از:
سیلندر سوپاپ محفظه میل لنگ
رینگ پیستون یاتاقان پکینگ
استافینگ باکس
سیلندرcylinder
سیلندر استوانه اي توخالی و ماشین کاري شده است که پیستون و سوپاپ ها در داخل آن قرار داده شده اند.
سیلندر در قسمت انتهایی میل لنگ قرار گرفته و در واقع عمل تراکم در این قسمت انجام می گیرد.
گاز در حالی که فشرده می شود به وسیله پیستون، از قسمتانتهایی سیلندر به سمت جلو حرکت کرده و با کم شدن حجم،متراکم می گردد.
میل پیستون در ابتداي سیلندر (ورودي گاز) قرار گرفته و اطراف آن کاملا آب بندي می شود.
در قسمت انتهایی سیلندر نیز سوپاپ ها قرار می گیرند.
6 نمونه اي از سیلندرها و پیستونها
سیلندر معمولا به وسیله آستري پوشانده می شود که این آستر مقاومت زیادي در مقابل فرسایش دارد.
سوپاپ valve
?
سوپاپ
کمپرسـورهاي رفت و برگشـتی در انتهاي هر سیلنـدر خود احتیاج به سوپـاپ هایی براي مکش و تخلیه گاز متراکم شده دارند.
این شیرها از نوع یک طرفه بوده و حرکات آنها با حرکات پیستون ها هماهنگ می شود.
شیرهاي یک طرفه شیرهایی هستند که گاز فقط از یک طرف وارد و از جهت دیگر خارج می شود و جریان معکوس گاز امکان پذیر نیست.
هر سوپاپ از یک سري صفحات متصل شده به هم تشکیل گردیده است. باز و بسته شدن
این سوپاپ ها به طور خودکار و با کمک فشار گاز و فنرهاي موجود انجام می گیرد.
اجزاي متحرك سوپاپ به شکل هاي مختلف و معمولا به صورت صفحات شکافدار و حلقه هاي شکل داده شده ساخته می شوند.
سوپاپها گاهی اوقات دچار مشکلاتی از جمله شکستگی، مسدود شدن در اثر به وجود آمدن رسوب می شوند.
این گونه سوپاپ ها به سرعت بر کارآیی کمپرسور تاثیر گذاشته و معمو لا باعث افزایش درجه حرارت گاز
می شوند.
محفظه میل لنگ box shaft crank
?
محفظه میل لنگ
محفظه میل لنگ محفظه اي است که در آن میل لنگ، شاتون و یاتاقانهاي میل لنگ قرار داده می شوند.
برخی از خصوصیات محفظه میل لنگ عبارتست از:
محفظه میل لنگ باید در مقابل هوا و روغن عایق باشد.
از آنجا که این محفظه باید تمام فشارهاي ایجاد شده در اثر حرکت را تحمل کند، لازم است این قسمت از
جنسی کاملا محکم ساخته شده باشد.
این محفظه بایستی در مقابل شرایط محیطی مانند خوردگی مقاومت داشته باشد.
رینگ پیستون ring piston
?
رینگ پیستون
رینگ ها قطعاتی حلقوي شکل هستند که نمونه اي از این قطعه در شکل مقابل نشان داده شده است.
برخی از رینگ ها براي چفت شدن پیستون در داخل سیلندر به کار می روند که به آن
رینگ پیستون گفته می شود.
نکته مهمی که لازم است به آن اشاره شود، بحث تغییرات دمایی است که باعث انبساط
و انقباض هاي شدید در سیلندر و پیستون می گردد. دماي سیلندر دقایقی پس از شروع
به کار کمپرسور دچار تغییرات شدیدي می شود که در نظر نگرفتن آن ممکن است
باعث ایجاد آسیبهاي جدي به کمپرسور گردد.
رینگ ها در این زمینه نقش مهمی را ایفا می کنند و باعث از بین بردن این اثر و در نتیجه
جلوگیري از ایجادآسیب به کمپرسور می شوند.
یاتاقانbearing
یاتاقان ها در همه ماشین ها و تجهیزات چرخنده وجود دارند. هدف از استفاده از یاتاقان ها ایجاد تکیه گاه و
هدایت بخش هاي متحرك، درون تجهیزات می باشد.
برخی از یاتاقانها در جهت شعاعی و برخی دیگر در جهت محوري نیروهاي وارد بر روتور را تحمل می کنند.
پیچیده ترین یاتاقان ها، آنهایی هستند که براي شفتهاي چرخنده که با سرعت زیادي چرخیده و متحمل
بارسنگین هستند ساخته می شوند.
یاتاقانها به دو گروه جداگانه تقسیم می شوند: یاتاقانهاي مسطح(لغزشی) و یاتاقان هاي چرخشی.
یکی از ساده ترین انواع یاتاقان ها، یاتاقانهاي مسطح می باشند.یاتاقان هاي مسطح روي فیلم روغنی که بین دو
قطعه لغزنده وجود دارد، قرار می گیرند. این یاتاقان ها توانایی تحمل بارهاي بالایی را داشته و متکی به وجود
یک سیستم روغن کاري براي ایجاد فیلم روغن می باشند.
جرم یاتاقان هاي مسطح مخصوصا از نوع pad tilting که از آن
در تجهیزات فرایندي مدرن استفاده می شود، زیاد است.
پد هاي(pad (موجود در این یاتاقان از چرخش روغن به همراه
شفت تا حدي جلوگیري کرده و موجب تعادل بیشتري می شوند.
یاتاقان هاي چرخشی از ساچمه ها و غلطک هایی تشکیل می شوند.
این نوع از یاتاقان ها حرارت خیلی کمتري نسبت به یاتاقان هاي مسطح ایجاد
می کنند، بنابراین توان کمتري تلف می شود و به روانکاري کمتري نیاز دارند.
این یاتاقان ها نسبت به یاتاقان هاي مسطح، کوچکتر و سبکتر هستند.
پکینگpacking
در کمپرسورهاي رفت و برگشتی، جهت نشت بندي از پکینگ استفاده می شود.
پکینگ ممکن است به صورت ساده یک رینگ درون یک پوسته، یا مجموعه اي
از رینگ ها باشد.
در کمپرسورهاي رفت و برگشتی، انواع پکینگ ها عبارتند از:
که از خروج گاز از درون سیلندر جلوگیري می کند.
:packing wiper
که از خروج روغن محفظه میل لنگ در طول میل پیستون جلوگیري می کند.
packing partition
که در کمپرسورهایی که piece distance دارند از نشتی بین آن ها جلوگیري
می کند.
استافینگ باکسbox stuffing
در کمپرسورهاي رفت و برگشتی در صورتی که اتصال شاتون به پیستون توسط میل پیستون انجام شود، حرکت
میل پیستون در محفظه اي به نام استافینگ باکس که شامل قسمتهایی به نام piece distance می باشد انجام
می شود.
براي جلوگیري از نشت روغن محفظه میل لنگ، به داخل سیلندر و همچنین نشت گاز، از داخل سیلندر به این قسمت،
آب بندي توسط پکینگ هاي خاصی انجام می شود.
اجزاي متحركcomponents moving
تا به اینجا، با اجزاي ثابت کمپرسورهاي رفت و برگشتی آشنا شدیم. اجزاي متحرك این نوع کمپرسورها نیز عبارتند از:
پیستون میل پیستون شاتون
کراس هد چرخ طیار میل لنگ
پیستونpiston
پیستون قطعه اي است که از یک طرف در داخل سیلندر قرار گرفته و از طرف دیگر به شاتون متصل است.
پیستون قطعه ایست که در کمپرسور وظیفه فشرده کردن گاز را بر عهده دارد.
طراحی و ساخت این قطعه به شکل هاي مختلفی انجام می گیرد ولی در تمام این
طراحی ها اندازه پیستون از اندازه سیلندرکوچکتر بوده و کاملا در سیلندر
چفت نمی گردد. پیستون با کمک یک سري از حلقه هاي ویژه که به نام رینگ پیستون
مشهور هستند در داخل سیلندر چفت می گردد.
این رینگ ها بر روي فیلم روغن حرکت کرده و با سیلندر تماس مستقیم
برقرار نمی کنند.
میل پیستون rod piston : در مواردي که شاتون به طور مستقیم به پیستون وصل نشده است از میل پیستون استفاده می شود.
این قطعه از یک طرف به پیستون و از طرف دیگر به کراس هد متصل می گردد.
میل پیستون قطعه اي میله اي شکل، محکم و بلند است که گاهی اوقات داراي پوشش خاصی نیز می باشد.
این قطعه عهده دار انتقال نیروي فشاري به پیستون است.
براي پیستونهاي با قطر زیاد که فشار پایینی تولید می کنند، میل پیستون معمولا کوچک ساخته می شود و براي
پیستونهاي با قطر کم و فشار تولیدي بالا، میل پیستون به طرز نامتناسبی بزرگ در نظر گرفته می شود.
connecting rod شاتون
شاتون در کمپرسورهاي رفت و برگشتی وظیفه انتقال حرکت میل لنگ به پیستون را دارد شاتون قطعه اي کوتاه و دمبل مانند است که از یک طرف به میل لنگ و از طرف دیگر به کراس هد متصل است.
شاتون در یک انتهاي خود، در محل اتصال به میل لنگ داراي یاتاقان هایی
است که در اطراف میل لنگ قرار داده می شوند و در انتهاي دیگر نیز با
کمک یاتاقان هاي کوچکی به کراس هد متصل می گردد. در میل لنگ و شاتون، مسیرهایی براي عبور روغن سوراخکاري می گردد
که با کمک همین مسیرها روغن به یاتاقان هاي ذکر شده میرسد و باعث
انجام عمل روغنکاري می شود.
کراس هد head cross :
در برخی کمپرسورها شاتون مستقیما به پیستون متصل نیست و قطعه اي به نام
کراس هد بین شاتون و پیستون قرار دارد.
قرار دادن این قطعه براي کنترل بهتر نشت هاي احتمالی صورت می گیرد.
کراس هد قطعه ایست که از یک طرف به انتهاي میل پیستون و از طرف دیگر
به شاتون متصل می شود.
این قطعه ایجاد شده توسط میل لنگ را به میل پیستون و نهایتا به پیستون منتقل
می نماید.
کراس هد در داخل محفظه مخصوصی که به همین منظور در نظر گرفته شده است قرار گرفته و هماهنگ با
شاتون، پیستون و میل پیستون حرکت می کند.
چرخ طیارflywheel :
?
چرخ طیار
چرخ طیار معمو لا براي حذف ارتعاشات ایجاد شده در اثر رفت و برگشت
پیستون ها در نظر گرفته شده است.
ارتعاش ایجاد شده ارتباط مستقیمی با تعداد سیلندرها در کمپرسور دارد
و هرچه تعداد سیلندرها بیشتر باشد این نوسانات کمتر می شود.
چرخ طیار صفحه دایره اي و سنگین است که از طریق یک فلنج به میل لنگ متصل می گردد.
به دلیل جرم بالاي چرخ طیار، توازن دینامیکی میل لنگ و چرخ طیار بسیار حساس بوده و نیاز به طراحی ویژه دارد.
اتصال چرخ طیار به میل لنگ بسیار مهم بوده و اتصال ضعیف و یا آسیب دیده
میتواند باعث حرکت آزاد چرخ طیار نسبت به میل لنگ و در کل ایجاد خسارت به سیستم گردد.
?
میل لنگ -میل لنگ
از آنجایی که در صنعت به طور معمول براي تولید نیروي مکانیکی از موتورهاي الکتریکی و یا توربین استفادهمی شود،
لازم است به نحوي حرکت چرخشی این دستگاه ها به حرکت رفت و برگشتی تبدیل گردد.
قطعه اي مکانیکی به نام میل لنگ حرکت چرخشی محرك را به قطعه دیگري به نام شاتون منتقل می کند.
بسته به کاربرد، برخی از میل لنگ ها دارا ي یک لنگ و برخی داراي چند لنگ می باشند.
میل لنگ قطعه یکپارچه اي است که داراي وزن قابل توجه بوده و در ساخـت آن ظرافت مهندسـی خاصی بکار گرفته می شود.
این قطعـه داراي محل هاي مشخصی براي قرار گرفتن یاتاقان ها می باشد.
تجهیزات جانبی components auxiliary
تا به اینجا، با اجزاي ثابت و متحرك کمپرسورهاي رفت و برگشتی آشنا شدیم. دسته سوم اجزا در این
کمپرسورها، تجهیزات جانبی هستند که عبارتند از:
محرك جعبه دنده خنک کننده
ابزارهاي کنترلی سیستم روغن کاري ضربان گیر
فیلتر جداکننده مخزن آبگیر
اتاقک صداگیر شیر برگشت جریان
محرك driver
محـرك یک کمپرسـور، دستگاهی است که حــرکت چرخشی مورد نیاز براي به حرکت در آوردن اجزاي متحرك کمپرسورها را فراهم می کند.
محرك هاي کمپرسور به دسته هاي زیر تقسیم می شوند:
موتورهاي الکتریکی
توربین
موتورهاي الکتریکی دستگاه هایی هستند که انرژي الکتریکی را دریافت کرده و آن را به انرژي مکانیکی تبدیل می کنند.
این انرژي مکانیکی به صورت حرکت چرخشی یک شفت به دستگاهی مثل کمپرسور منتقل می شود.
توربینهاي بخار دستگاه هایی هستند که انرژي بخار فشرده شده را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند.
دراین کمپرسورها بخار فشرده شده به پره هاي توربین که روي روتور آن نصب هستند برخورد کرده و درنهایت سبب چرخش روتور می شود.
در توربین هاي گازي نیز، هوا در توربین توسط یک کمپرسور گریز از مرکز فشرده شده و به یک محفظه احتراق تخلیه می شود
که در آن، سوخت از میان یک سري نازل به داخل محفظه احتراق وارد می شود.
یک مجراي میانی نیز گاز داغ را به داخل توربین هدایت می کند که در نهایت منجر به چرخاندن روتور می شود.
جعبه دنده box gear
جعبه دنده مجموعه اي از چرخ دنده هاست که توان یک محرك را بین دو شفت انتقال می دهند.
نسبت سرعت ایجاده شده براي هر جعبه دنده مقداري ثابت است.
در صورتی که این سرعت دورانی افزایش یابد، ظرفیت کمپرسور افزایش خواهد یافت.
?
توربین بخار
خنک کننده cooler
دماي گاز خروجی از کمپرسورها اغلب بالا می باشد.
بنابراین گازخروجی را خنک می کنند تا تمام بخاراتی که قابلیت مایع شدن دارند،قبل از ورود به شبکه لوله هاي خروجی کمپرسور، از گاز جدا گردند.
به علاوه زمانی که فشار گاز خروجی از یک مرحله، کمتر ازحد مورد نیاز است، از مراحل دیگر جهت افزایش فشار استفاده می گردد که براي انجام این عملیات لازم است تا بین مراحل مختلف کمپرسور خنک کنندهو مخزن جمع آوري میعانات قرار داده شود تا راندمان آنها بالا رود.
به طور کلی در صورتی که دماي گاز ورودي به کمپرسور بالاتر از حد مجاز باشد بازده آن کاسته خواهد شد.
دربرخی موارد خطوط آبسرد در سیلندر و سرسیلندر به منظور خنک کردن آن تعبیه می شود.
براي کاهش دماي گاز از مبدل گر هاي مختلفی از جمله خنک کنده هاي آبی، هوایی و… استفاده می شود.
?
جعبه دنده
ابزارهاي کنترلیdevices control
کمپرسورها از جمله دستگاه هایی هستند که نیاز به پایداري خاصی دارند.
اگر به هر دلیل فشار خروجی کمپرسور از حد تعیین شده فاصله گیرد، کمپرسور به سمت ناپایدار شدن پیشرفته و ممکن است با لرزش هاي فراوانی همراه گردد.
کنترل کننده یک کمپرسور ممکن است در حدي بسیار ساده و تنها در حد خاموش و روشن کردن دستگاه عمل کند.
اما در پاره اي موارد کنترل کننده هاي خاصی براي این کار در نظر گرفته می شوند.
براي کنترل پایداري کمپرسورها مجموعه اي از ابزارها در نظر گرفته می شوند که عبارتند از:
شیرهاي کنترل
شیرهاي اطمینان
ابزارهاي اندازه گیري دما، فشار، شدت جریان و سطح جریان و …
?
نمایی از یک شیر کنترل
پارامترهاي مختلفی از یک کمپرسور نیاز به کنترل دارندکه از میان آن ها می توان به کنترل دبی، فشار ورودي و فشار خروجی، سرعت شفت و … اشاره کرد.
بعلاوه سوپاپ ها و شیرهاي برگشت جریان درکمپرسور رفت و برگشتی نیز باید کنترل شوند
?
شیر اطمینان
سیستم روغنکاري system lubrication
یکی از مسائل مهم در کمپرسورها، وضعیت روغنکاري کمپرسور می باشد.
در برخی موارد روغن، علاوه بر کم کردن اصطکاك، باعث خنک شدن سیال متراکم شده نیز می گردد.
به علاوه در برخی موارد از روغن براي آب بندي استفاده می شود.
براي انتقال روغن به بخش هاي مورد نظر، روغن از مخزن روغن پمپ می شود.
کمپرسورهاي رفت و برگشتی داراي سیستم هایی براي روغنکاري می باشند که با کمک این سیستم ها قطعات حساس و مهم کمپرسور از قبیل پیستون ها و یاتاقان ها روغنکاري می گردد.
روغن در اثر تماس با گاز فشرده شده و همچنین در اثر تماس دو قطعه متحرك، گرم می شود که این گرما بایستی دفع گردد.
عملیات خنک سازي به وسیله یک خنک کننده انجام می گیرد که ممکن است از نوع هوایی، آبی و یا انواع دیگر باشد.
در اکثر کمپرسورها براي جلوگیري از ورود آلودگی، فیلترهایی در مسیرهاي ورودي روغن قرار داده می شود.
شماتیکی از یک سیستم روغن کاري کمپرسور رفت و برگشتی در شکل روبرو نشان داده شده است.
?
سیستم روغن کاري کمپرسور رفت و برگشتی
روغن پس از پمپ شدن وارد خنک کننده اي جهت سرد شدن می شود، سپس براي تمیز شدن وارد یک فیلتر شده و روغن تمیز به بخشهاي مورد نظر هدایت می شود.
در صورتی که بنا به هر دلیلی پمپ روغن از سرویس خارج شود و پمپ کمکی هم در سرویس قرار نگیرد،
اغلب مخزنی حاوي روغن و تحت فشار، فشار مورد نیاز روغن را تا مدت کوتاهی تامین می کند.
ضربان گیر dampener pulsation
در کمپرسورهاي رفت و برگشتی، در خطوط جریان ورودي و خروجی گاز، به دلیل باز و بسته شدن سوپاپ ها، امکان ایجاد نوسانات وجود دارد.
اگر این ارتعاشات در هد استانداردي قرار نگیرند، ممکن است باعث بروز مشکلاتی در سیستم شوند.
?
نمونه اي از یک مخزن ضربان گیر
به طور کلی، به دلایل زیر باید این ارتعاشات برطرف شوند:
تامین جریان آرام(flow laminar (به داخل و خارج از کمپرسور
جلوگیري از بارگذاري بیش از حد بر کمپرسورها
کاهش ارتعاشات کلی کمپرسورها
از روش هاي حذف این ارتعاشات، استفاده از مخزن هاي گاز در نزدیکی مسیر ورودي و خروجی کمپرسور است.
این مخازن به عنوان ذخیره کننده هاي موقتی گاز عمل کرده و نوسان را کاهش می دهند.
فیلتر filter
?چند فیلتر کمپرسور
کمپرسورها براي گازهاي تمیز استفاده می شوند، چون نمی توانند با وجود ذرات مایع و جامد در گازبه طور رضایت بخشی کار کنند.
همچنین روغن روانکاري و آب بندي بایستی عاري از آلودگی باشد،بنابراین براي تصفیه روغن و گاز در
کمپرسورها از فیلتر استفاده می شود.
جداکننده separator
در کمپرسورهایی که روغن آب بندي در آن ها به کار می رود .
به علت اختلاط روغن و گاز در خنک کننده، میعانات(گازهاي مایع شده)آغشته به روغن از گاز جدا می شوند.
در این کمپرسورها، براي جداسازي روغن و میعانات نیز جدا کننده هایی در نظر گرفته می شود.
در کمپرسورهایی که گاز خروجی داراي روغن نباشد، نیازي به استفاده از این نوع جداکننده نیست.
مخزن آبگیر tank dehydration
از مخازن آبگیر براي رطوبت زدایی کمپرسورهایی که براي فشرده کردن گازهایی جز هوا به کار می روند استفاده می شود.
بسته به گازي که متراکم می گردد، آب یا هیدروکربنهاي سبک ممکن است در فرایند تراکم تولید شوندکه این ذرات آب
در صورت خارج نشدن می توانند باعث ایجاد خسارت به کمپرسور گردند.
نمایی از یک مخزن آبگیر
براي رفع چنین مشکلی قرار دادن یک مخزن براي جمع آوري میعانات راه حل مناسبی به نظر می رسد.
داشتن نشانگري براي سطح مایع جمع شده در مخزن و همچنین شیر تخلیه از ملزومات این مخزن است.
اتاقک صداگیر room silencer
از جمله مسائلی که در ارتباط با کمپرسورها مد نظر قرار می گیرد، مسئله آلودگی صوتی آنها می باشد که بسیار مورد توجه قرار می گیرد.
در کمپرسورهایی که عملیات آنها با ایجاد صداي زیادي همراه است، پیش بینی روش هایی براي کم کردن آلودگی صوتی آنها بسیار مهم است.
از جمله این تمهیدات استفاده از صداخفه کن هاي خاص براي این دستگاه ها می باشد.
در صداخفه کن جریان هوا یا گاز منشعب شده و هر انشعاب وارد کانالی می شود.
هوا یا گاز در این کانال با جعبه هایی فلزي که داراي سوراخ هایی هستند و درون آنها مواد جاذب صدا وجود دارد برخورد می کند.
صدا خفه کن ها
مواد جاذب صدا که معمولا به کار می روند چوب هاي معدنی هستند که ممکن است با ورقهاي پلی استري روي آنها پوشش داده شود.
درکمپرسورهاي رفت و برگشتی به علت حرکت نسبتا کند آنها به طور نسبی صداي خیلی زیادي ایجاد نمی شود،
بنابراین در برخی موارد که صداي بیشتري تولید می کنند ممکن است داراي اتاقک صداگیر باشند.
شیر برگشت جریان valve recycle
کمپرسورهاي رفت و برگشتی با دور ثابت داراي حجم مکش ثابتی هستند.
در هنگام راه اندازي و همچنین در برخی موارد براي کنترل ظرفیت، گاز تخلیه شده اغلب از طریق یک شیر برگشتی به ورودي کمپرسور
برگشت داده می شود.
البته باید به این نکته توجه داشت که در صورت برگشت دادن درصد زیادي از جریان خروجی کمپرسور، قرار دادن یک خنک کننده در
مسیر جریان ضروري است.
یک شیر برگشت جریان کمپرسور های رفت وبرگشتی
?
کمپرسور های رفت وبرگشتی
روش هاي کنترل ظرفیت کمپرسور رفت و برگشتی
یکی از متداول ترین مسائل در سیستم کمپرسورها، چگونگی تنظیم ظرفیت آنهاست. روش هاي مختلفی براي
کنترل وتنظیم ظرفیت در کمپرسورهاي رفت و برگشتی مورد استفاده قرار می گیرند که برخی از آن ها
عبارتند از:
تغییر سرعت دورانی
محدود کردن مجراي مکش
باز نگه داشتن سوپاپ ورودي
برگشت جریان خروجی
هر کدام از روش هاي فوق بسته به طراحی سیستم، در موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
تغییر سرعت دورانی
تغییرات ظرفیت با تغییرات سرعت متناسب است و در نتیجه می توان از این روش براي کنترل ظرفیت استفاده
کرد.
این روش اقتصادي می باشد اما نیازمند یک محرك با سرعت هاي متغیر مثل توربینهاي گازي یا توربین هاي
بخار که تغییرات سرعت در آنها تا حدي آسان است، می باشد.
در مورد محرك هایی مثل موتورهاي الکتریکی این روش قابل استفاده نیست. در چنین مواردي به جاي
تغییرات دور، کمپرسور به طور متناوب خاموش و روشن می شود یا از روشهاي دیگر استفاده می شود.
یکی از مشکلات موجود در استفاده از این روش، ایجاد نوسانات در دورهاي خاصی است که گاهی این نوسانات
با بسامدهاي طبیعی لوله ها و ساختارهاي کمپرسور هماهنگ شده و با ایجاد تشدید در سیستم باعث به وجود
آمدن خسارت هایی می شود.
محدود کردن مجراي مکش در کمپرسور های رفت وبرگشتی
?
کنترل کمپرسور رفت و برگشتی به کمک محدود کردن مجراي مکش
ایجاد مقاومت در خط مکش، موجب افت فشار ورودي و پیامد آن کاهش جریان مکیده شده به داخل سیلندر
می شود.
در شکل مقابل، شماتیکی از این روش کنترل نشان داده شده است.
بالا رفتن فشار در مخزن (1 )که حاوي گاز خروجی از کمپرسور(5 )است به عملگر(3 )منتقل شده و در نتیجه
شیر کنترل ورودي(4 )تا حدي بسته می شود و ظرفیت کاهش می یابد.
این روش کنترل که طرح ساده اي دارد و عملکرد آن به صورت خودکار است در کمپرسورهاي با نسبت تراکم بالا
در سطح وسیعی استفاده می شود.
باز نگه داشتن سوپاپ ورودي در کمپرسور های رفت وبرگشتی
در شکل ، مقطعی از پیستون، سیلندر و سوپاپ هاي کمپرسور رفت و برگشتی نشان داده شده است.
در کمپرسورهاي رفت و برگشتی باز و بسته شدن سوپاپ ها به اختلاف فشار دو طرف آنها بستگی دارد.
به طور مثال سوپاپ مکش زمانی باز می شود که فشار داخل سیلندر تا حدي کم شود و اختلاف فشار دو طرف سوپاپ
به حد مشخصی برسد.
اگر توسط عامل جانبی دیگري مثلا اعمال فشار هواي یک ابزار دقیق روي سوپاپ ورودي، این سوپاپ
بازنگه داشته شود، می توان ظرفیت کمپرسور را تغییر داد.
مثلا زمانی که سوپاپ ورودي باز نگه داشته شده است، گاز درون سیلندر با وجود حرکت رفت و برگشتی پیستون
فشرده نمی شود، در نتیجه سوپاپ خروجی بسته می ماند. (باید توجه داشت که سوپاپ خروجی زمانی باز می شود
که فشار داخلی سیلندر تا حد فشار مرحله تخلیه سیکل تراکم باشد).
به این ترتیب ظرفیت کمپرسور با حذف مرحله تخلیه کاهش پیدا می کند.
پس از عادي شدن شرایط، سیکل عادي حرکت پیستون و سوپاپ ها تکرار می شود.
با حرکت پیستون به سمت پایین، گاز از طریق شیر ورود گاز، وارد سیلندر می گردد.
در بازگشت پیستون شیر ورود بسته شده و پس از رسیدن فشار به حد معینی شیر خروجی باز شده و گاز متراکم
شده خارج می گردد.
discharge valve
assembly
suction valve
assembly
این روش پیچیدگی هاي خود را دارد و ممکن است باعث کاهش عمر مفید شیرهاي مکش جریان گردد.
به همین دلیل در صورت استفاده از این روش باید دقت کرد.
برگشت جریان خروجی
گاهی اوقات جهت کاهش ظرفیت کمپرسور رفت و برگشتی، بخشی از جریان گاز خروجی کمپرسور توسط
شیري به ورودي آن برگشت داده می شود.
این روش، غالبا در کمپرسورهاي رفت و برگشتی چند مرحله اي انجام می شود و جریان برگشتی از خروجی
مرحله اول، به ورودي آن بازگردانده می شود.
برخی از مزایاي این روش عبارتند از:
سادگی روش
هزینه کم
بازدهی بالا
مراحل راه اندازي کمپرسور رفت وبرگشتی
جهت راه اندازي کمپرسور رفت و برگشتی، معمولا باید مراحل زیر را انجام داد:
ابتدا باید به تمامی افرادي که در نزدیکی کمپرسور هستند، راه اندازي آن را اطلاع داد.
باید کارهاي حفاظت از شنوایی از جمله استفاده از گوشی هاي مناسب را انجام داد.
می بایست باري را که روي سیلندر اعمال می شود، تنظیم کرد.
در ادامه باید محرك را روشن کرده و کمپرسور را به آرامی به کار انداخت.
در این هنگام، باید زمان راه اندازي آن ثبت شود.
باید مطمئن شد که در هنگام راه اندازي، صداي غیر عادي وجود نداشته باشد.
باید شیر هواگیري خط خوراك(line feed (را بسته و شیر ورودي خوراك را براي پرشدن کمپرسور، باز کرد.
در ادامه می بایست فشار را به آرامی بالا برد و در هنگام افزایش فشار از طبیعی بودن دما و فشار در هر
بخش، نبود نویز، لرزش و نشت گاز مطمئن شد.
در صورت مشاهده نشت گاز، باید کمپرسور را به آرامی متوقف کرد و نشتی ها را برطرف نمود.
بعد از فرآیند افزایش فشار، باید پارامترهایی مانند فشار و دماي بخش هاي مختلف، دما و فشار روغن،
بار موتور و … را بررسی کرد و مطمئن شد که در محدوده تعیین شده مورد نظر باشند.
در نهایت باید نگهدارنده هاي محفظه کمپرسور را چک کرد و مطمئن شد که کمپرسور به واسطه انبساط
حرارتی خطوط لوله، تحت فشار قرار نمی گیرد.
از سرویس خارج کردن کمپرسورهاي رفت و برگشتی
براي از سرویس خارج کردن کمپرسورهاي رفت و برگشتی لازم است مراحل زیر انجام شود:
در ابتدا باید، با باز کردن شیرهاي برگشت جریان، بار را از روي سیلندرها برداشت.
می بایست فشار را به تدریج کاهش داد. در حین کاهش فشار، باید به تغییرات فشار، لرزش ها و نویزهاي
غیر طبیعی دقت کرد.
در ادامه باید محرك (موتور یا توربین) را از سرویس خارج کرد(پمپ روغنکاري باید در سرویس بماند).
در صورتی که محرك کمپرسور محرکی مانند توربین دور متغیر است، ابتدا بایستی دور آن را به آرامی
پایین آورد و سپس به طور کلی از سرویس خارج کرد.
باید شیرهاي ورودي و خروجی کمپرسور و شیر اصلی تامین آب را به طور کامل بست.
باید به آرامی شیرهاي خروج میعانات را باز کرده و میعانات را خارج کرد.
در ادامه باید گازهاي اضافی را خارج کرد.
می بایست هرگونه گازهاي سمی یا قابل اشتعال را با گاز بی اثر جایگزین کرد(عملیات پرج).
باید پس از سرد شدن و خالی شدن کمپرسور واحد روغن کاري را متوقف کرد.
در صورت احتمال خطر یخ زدن، می بایست آب خنک کننده را قطع کرده و آن را تخلیه کرد.
باید زمان از سرویس خارج شدن کمپرسور، مدت زمان کار کرد و زمانهاي دیگر را که در برگه داده ها
(sheet data) وجود دارد با دقت ثبت کرد.
در نهایت باید وجود هر عیب و نقص را به مسئول واحد گزارش داد.
تهیه شده از "ساتین صنعت پیشرو ایرانیان"
