انجمن تخصصی مهندسین مکانیک
کمپرسورها 2 - نسخه‌ی قابل چاپ

+- انجمن تخصصی مهندسین مکانیک (http://forum.semeng.ir)
+-- انجمن: موضوعات عمومی (http://forum.semeng.ir/forum-76.html)
+--- انجمن: مقالات علمی وتخصصی (http://forum.semeng.ir/forum-103.html)
+--- موضوع: کمپرسورها 2 (/thread-355.html)

کمپرسورها 2 - bkh - 04-20-2012



:


کیفیت هوای متراکم تولید شده توسط یک سیستم می تواند از هوای کارخانه ای تا هوای تنفسی با کیفیت بالا تغییر کند. برای کاربردهای مختلف سطوح متفاوتی از کیفیت هوا وجود دارد. جدول زیر بیانگر انواع کیفیت هوای فشرده و کاربردهای آن می باشد:

[تصویر: coperesor2-1.jpg]
جدول کیفیت هوا

میزان خشکی و سطح آلایندگی دو فاکتور کلیدی مهم برای تمایز هوای با کیفیت پایین از هوای با کیفیت بالا است.

هر چه کیفیت هوای خروجی بالاتر باشد هزینه های بیشتری برای تولید آن باید پرداخت. هوای با کیفیت بالاتر معمولاً به تجهیزاتی اضافی برای تولید نیاز دارد که نه تنها باعث افزایش هزینه ی اولیه سیستم شده بلکه هزینه های نگهداری و مصرف انرژی سیستم را نیز بالاتر می برد. بنابراین در طراحی یک سیستم کیفیت هوای مورد نیاز مهم است. از نظر بین المللی استانداردهایی وجود دارند که کیفیت هوا در آن کاملاً مشخص است از قبیل استاندارد 8573 ISO که در زیر آمده است:

[تصویر: comperesor2-2.jpg]

در هنگام انتخاب یک کمپرسور بررسی هایی برای سطح کیفیت هوای مورد نیاز باید انجام شود. اگر هوای بدون روغن مورد نیاز است، باید از کمپرسورهای بدون تزریق روغن و یا کمپرسورهای تزریق روغن که تجهیزات جداسازی و فیلترهای مختلف دارند استفاده شود. کمپرسورهای بدون تزریق روغن معمولاً هزینه ی نصب و نگهداری بالاتری درند. کمپرسورهای با تزریق روغن اگرچه هزینه اولیه ی کمتری دارند اما هزینه های نگهداری و انرژی ناشی از تجهیزات اضافی از قبیل فیلترها و تجهیزات جداسازی بیشتری دارند. بنابراین باید بررسی دقیق قبل از انتخاب یک کمپرسور با تزریق روغن یا کمپرسور بدون تزریق روغن انجام شود.

در زیر برخی از ویژگیهای این نوع کمپرسور به اختصار آمده است:


کمپرسورهای با تزریق روغن


1- سرمایه ی اولیه ی پایین تر

2- تجهیزات ساده

3- در این نوع کمپرسورها روغن اثر خنک کنندگی مهمی دارد.

4- سرعتها و ودماهای پایین تر

5- نگهداری فیلترها و بررسی تغییرات روغن

6- به علت افت فشار هزینه تصفیه ی هوای بالاتری دارند.




کمپرسورهای بدون تزریق روغن:


1- به فیلترهای کمتر و بررسی تغییرات روغن کمتری نیاز دارند.

2- عمر کاری طولانی تر

3- برای تولید محصولات حساس مانند مواد غذایی و دارویی استفاده

می شود.

4- سرمایه ی اولیه بالاتر

5- ساختار پیچیده تر

6- برای رسیدن به فشارهای بالا نیازمند تراکم چند مرحله ای است.

7- هزینه های سرویس روزمره ی معمولاً بالا

علاوه بر انتخاب نوع مناسب کمپرسور و کیفیت هوا، روشهایی بهینه برای کاهش آلایندگی باید انجام داد. یک کمپرسور هوا، همراه هوا، بخار آب ، آلودگی اتمسفری و آشغال را نیز می مکد. در حین فرآیند تراکم حجم هوا کاهش م یابد و باعث افزایش سطح آلاینده ها می شود . علاوه بر آن آلودگیهای دیگری از قبیل بخارهای روغن و ذرات جزئی با توجه به نوع کمپرسور ممکن است در حین فرآیند تراکم به هوا اضافه شود. بنابرای با توجه به تجمع آلاینده ها ، هوای فشرده شده بندرت بدون عمل تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد. تجهیزات بسیار گسترده ای از فیلترها و خشک کننده ها برای بهبود کیفیت هوا موجود هستند. با وجود این باید در انتخاب، نصب و نگهداری دقیق تجهیزات تصفیه دقت کرد تا هزینه های انرژی هوای تصفیه شده به حداقل کاهش یابد.


کاهش دمای ورودی به کمپرسور:


تجربه نشان داده است که استفاده از هوای سردتر بیردن از کارخانه به جای هوای داخل می تواند تا شش درصد باعث صرفه جویی در توان کمپرسور شود یک روش بسیار آسان برای صرفه جویی در هزینه های هوای فشرده این است که هوای سرد خارج از کارخانه را توسط مجراهایی مستقیماً به داخل کمپرسور هدایت کنند. اگر از یک منبع خشک و خنک گرفته شود سیستم بطور بهینه تری کار خواهد کرد. جدول زیر میزان صرفه جویی ناشی از کاهش دمای ورودی از 24 به 18 درجه ی سانتیگراد را برای یک کمپرسور 110 کیلووات نشان می دهد.

جدول کاهش دما


افت فشار و کنترل فشار سیستم:


افت فشار ، میزان کاهش فشار هوا در نقطه ی مورد استفاده نسبت به خروجی کمپرسور است. افت فشار هنگامی که هوای فشرده از سیستم توزیع عبور می کند اتفاق می افتد. در یک سیستم با طراحی مناسب افت فشار باید کمتر از 10 درصد فشار خروجی از کمپرسور باشد که از مخزن دریافت کننده تا نقطه ی مورد استفاده اندازه گیری می شود.

افت فشار بیش از حد ، منجر به عملکرد ضعیف سیستم و مصرف انرژی بالاتر می شود. هر گونه محدودیت جریان در سیستم باعث فشار کاری بالاتر از حد نیاز شده و بنابراین باعث افزایش مصرف انرژی می شود. کم کردن این اختلاف فشار در هر قسمتی از سیستم قسمت مهمی از کار ما برای بهره وری سیستم است. افت فشار در جریان بالادست کمپرسور باعث فشار تراکمی بالاتر کمپرسور برای رسیدن به تنظیمات کنترلی می شود.قسمتهایی که با بیشترین مشکل روبرو می شوند شامل After cooler ، جداکننده های روغن و شیرهای اطمینان است . این افزایش فشار مخصوص که به علت مقاومت در برابر جریان است می تواند باعث افزایش مصرف انرژی کمپرسور شود به طوری که هر Psi 2 اختلاف فشار باعث افزایش یک درصدی مصرف انرژی کمپرسور خواهد شد. افت فشار در سیستم توزیع ، لوله ها و اتصالات باعث فشار کاری پایین تر در نقاط استفاده می شود قبل از افزایش ظرفیت سیستم یا افزایش فشار سیستم باید میزان افت فشار در سیستم را به حداقل رساند. زیرا افزایش فشار خروجی کمپرسور یا افزایش فشار کمپرسور باعث افزایش مصرف انرژی می شود.

چه چیزی باعث افت فشار می شود؟

هر گونه مانع، محدودیت یا زبری در سیستم باعث مقاومت نسبت به جریان هوا شده و بنابراین باعث افت فشار در سیستم می شود در سیستم توزیع بیشترین مقدار افت فشار معمولاً در نقاط استفاده یافت می شود که شامل لوله ها و اتصالات دارای نشتی و اندازه ی کوچکتر از حد معمول ، فیلترهای ، تنظیم کننده ها ، روان سازها ، و ناپیوستگیها است. در قسمت ذخیره سیستم بیشترین افت فشار مربوط به جداکننده های هوا یا روغن ، Aftercooler ، جداکننده های رطوبت ، خشک کننده ها ، فیلترها است. بیشترین میزان افت فشار هنگامی اتفاق می فتد که نرخ جریان هوا و دما بالا است. اجزای سیستم باید براساس این شرایط انتخاب شوند و کارخانه ی سازنده ی هر جزء باید اطلاعات مربوط به افت فشار را تحت این شرایط تهیه کند. در موقع انتخاب این فیلترها باید به خاطر داشت که آنها بعد از مدتی کثیف خواهند شد . مشخصات میزان کثیفی تحت شرایط مختلف کاری یکی از معیارهای مهم برای انتخاب فیلترها است . مصرف کننده هایی که میزان قابل توجهی از تجهیزات را خریداری می کنند باید با کارخانه ی سازنده مشاوره کننده تا مطمئن شوند که محصولات آنها در هنگام انتخاب فشار یا شرایط دیگر نیز به خوبی کار می کند.


کم کردن افت فشار:


کم کردن افت فشار نیازمن طراحی درست سیستم و همچنین نگهداری مناسب از سیستم است . اجزایی که با هوا برخورد دارند از قبیل Aftercooler ، جداکننهدهای رطوبت ، خشک کنده ها و فیلترها باید به گونه ای انتخاب شئند که کمترین میزان افت فشار را تحت شرایط کاری ماکزیمم داشته باشند. بعد از نصب روشهایی مناسب برای نگهداری از آنها باید انجام شود. سایر روشها برای کاهش افت فشار به صورت زیر است:

1- سیستم توزیع باید به صورت مناسب طراحی شود

2- تجهیزات خشک کننده و فیلترهای هوا باید به گونه ای عمل کنند که اثرات رطوبت از قبیل خوردگی را کاهش دهند.

3- Aftercooler ها ، جداکننده ها ، خشک کننده ها و فیلترها باید به گونه ای انتخاب شوند که کمترین میزان افت فشار را تحت شرایط کاری داشته باشند.

4- کاهش مسافتی که هوا در درون سیستمهای توزیع طی می کند.

5- تنظیم کننده های فشار ، روان سازها ، لوله ها و اتصالات باید به گونه ای انتخاب شوند که بهترین عملکرد را در کمترین اختلاف فشار داشته باشند.


کنترل فشار سیستم:


بسیاری از کمپرسورهای هوای کارخانه ها با فشار خروجی psig 100 در هنگام Full Load و با فشار psig110 یا بالاتر تحت شرایط بدون بار کار می کنند. بسیاری از ماشین آلات یا ابزارها می توانند در نقطه ی کاری psig 80 و یا پایین تر عمل کنند. اگر فشار خروجی کمپرسور هوا را بتوان کاهش داد می توان باعث صرفه جویی قابل توجهی در انرژی شد. فشار بخش فوقانی کمپدسور می تواند به یک محدوده ی فشار کمتر محدود شودکه باعث حفظ کمپرسور از نوسانات شدید بار می شود . کاهش و کنترل فشار سیستم در قسمت پایین دست جریان می تواند تا میزان 10 درصد و یا بیشتر منجر به کاهش مصرف انرژی شود اگرچه فشار خروجی کمپرسور تغییری نکرده است.

کاهش فشار سیستم می تواند اثری دیگری در بهبودعملکرد کلی سیستم داشته باشد و آن کم کردن نرخ نشتی ها است همچنین باعث کم شدن تنشهای وارد بر اجزای تجهیزات کاری می شود.

کم کردن فشار کاری سیستم ممکن است نیازمند اصلاحاتی برای سایر اجزای سیستم از قبیل تنظیم کننده های فشار ، فیلترها و ... باشد. در کم کردن فشار متوسط سیستم باید احتیاط کرد زیرا تغییرات زیاد در خروجی ممکن است باعث قرار گرفتن فشار نقطه ی کاری زیر شرایط مینیمم شود . جدول زیر میزان صدفه جویی انرژی سالیانه ناشی از کم کردن فشار از 800 به 700 کیلو پاسکال را برای یک کمپرسور 75 کیلو واتی نشان می دهد.

[تصویر: comperesor2-3.jpg]

برای کاربردهایی که میزان قابل توجهی از هوای فشرده مورد نیاز است تجهیزات باید به گونه ای انتخاب شوند که در کمترین سطح فشار کار کنند. هزینه های اضافی از قبیل سیلندرهای هوای بزرگ معمولاً به سرعت از صرفه جویی در انرژی قابل جبران هستند. مهندسان تولید اغلب تجهیزات را به گونه ای مشخص می کنند تا در فشار متوسط سیستم کار کند . این کار منجر به هزینه های کاری بالاتر در سیستم می شود . اگر در یک کاربرد مخصوص نیاز به فشار بالاتری است به جای بالا بردن فشار کاری کلی سیستم بهتر آن است که این کاربرد تصحیح یا جایگزین شود.


نگهداری سیستمهای هوای فشرده برای ماکزیمم عملکرد:


شبیه همه تجهیزات الکترومکان ، سیستمای هوی فشرده نیازمند نگهداری هوای متناوب هستند تا در یک بازده ماکزیمم کار کنند. نگهداری نا مناسب می تواند تأثیر مهمی در مصرف انرژی از طریق بازده فشاری کمتر ، نشتی هوا یا تغیرات فشار داشته باشد. علاوه بر آن می تواند باعث دمای کاری بالاتر ، کنترل رطوبت ضعیف تر و همچنین آلودگی بیش از حد شود . بیشتر مشکلات توسط تنظیمات ساده ، تمیز کردن ، جایگزینی قطعات و یا حذف شرایط معکوس می تواند حل شود. نگهداری سیستم هوای فشرده شبیه کاری است که بر روی ماشینها انجام می شود. فیلترهای و مایعات جایگزین می شوند، آب سرد بررسی می شود ، تسمه ها تنظیم می شوند و نشتی ها مشخص و تعمیر می شوند.

تمامی تجهیزات در سیستمهای هوای فشرده باید با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده نگهداری شوند. کارخانه های سازنده ، بازرسی نگهداری و پیش بینی خدمات را ارائه می دهند که باید به دقت دنبال شوند. در بسیاری از موارد از دیدگاه اقتصادی و کارایی بهتر آن است که تجهیزات در فاصله ی زمانی کمتری نسبت به فاصله زمانی توصیه شده توسط کارخانه سازنده که در درجه اول برای حفظ تجهیزات مشخص شده است بررسی می شوند.


چک لیست نگهداری کلی :


- کارتریج فیلتر ورودی: بازرسی ، تمیز کردن و یا جایگزینی آن طبق توصیه ی کارخانه ی سازنده در اغلب موارد به شرایط کاری بستگی دارد فیلترهای کثیف مصرف انرژی را افزایش می دهند.

- سطح روغن کمپرسور : بررسی روزانه ، پر کردن و یا جایگزین آن طبق توصیه ی کارخانه ی سازنده ، فیلتر روغن باید با توجه به توصیه ی کارخانه ی سازنده عوض شود.

- جداکننده های روغن هوا ( کمپرسورهای Screw با تزریق روغن ) با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده و یا وقتی که افت فشار از psid 10 تجاوز کند.

- انتخاب روغن یا روان ساز : با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید روان ساز موتور الکتریکی را انتخاب کرد.

- شرایط تسمه ها : تسمه ها باید از نظر پوشش چک شود و میزان کشش آنها با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید تنظیم شود.

- دمای کاری : دمای کاری باید بررسی شود تا از حد معمول تجاوز نکند.

- فیلترهای خط هوا: هنگامی که افت فشار از 2 تا 3 ، pisd تجاوز می کند اجزای انتقالی روغن و یا ذرات بسیار ریز باید جایگزین شود.

تمامی اجزا حداقل سالی یک بار بدون توجه به افت فشار باید بازرسی شوند.

- سیستم سرد کننده ی آب: برای سیستمهای سرد کننده ی آب ، کیفیت آب

( بخصوص PH و ذرات جامد محلول در آّب ) ، جریان ، دما ، فیلترها و مبدلهای حرارتی با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده باید چک شود

- نشتی های سیستم: خطوط توزیع ( بخصوص اتصالات) ، لیست ها و گیره ها ، شیرها و لوله ها و شیلنگ ها ، ناپیوستیها ، تنظیم کننده ها ، فیلترها ، روان سازها و اتصالات نسبی برای نشتی باید بررسی شود.

- تمیزی سیستم : سیستم برای نشتی و تمیزی کمپرسور و روان ساز موتور بررسی شود.

یک روش برای فهمیدن این که آیا سیستم به خوبی نگهداری شده است و بخوبی کار می کند این است که بطور متناوب سیستم را با دنبال کردن توان ، فشار و جریان بسنجیم . اگر مصرف توان در یک فشار و نرخ جریان مشخص بالا برد بازده سیستم روبه کاهش است . این روش سنجش همچنین این امکان را می دهد که بفهمیم آیا کمپرسور با تمام ظرفیت مشغول کار است و یا خیر. و اینکه آیا ظرفیت آن گذشت زمان روبه کاهش است یا خیر.

نکات نگهداری برای اجزای سیستم هوای فشرده در زیر بررسی شده است:


بسته ی کمپرسور :


قسمتهای اصلی یک مجموعه ی کمپرسور که به نگهداری نیاز دارند شامل کمپرسور ، سطوح مبدلهای حرارتی ، جداکننده های روغن هوا، روان سازها فیلترهای روغن و فیلترهای هوای خروجی هستند.

سطوح کمپرسور باید تمیز نگه داشته شوند زیرا اگر کثیف باشند بازده کمپرسور پایین خواهد آمد. فنها و پمپهای آب نیز باید بررسی شوند تا اطمینان حاصل شود که در نقطه ی کار ماکزیمم هستند. جداکننده های روغن هوا در یک کمپرسور screw دوار که با روغن سرد می شود در شرایط Full Load زمانی که نو هستند افت فشاری برابر psid 3-2 را ایجاد می کنند. راهنمای نگهداری به ما پیشنهاد می دهد که افت فشاری برابر psid 10 در جداکننده ها ایجاد شد باید آنها را تعویض کرد.

در بسیاری از موارد بهتر است تا زمان تعویض زودتر باشد مخصوصاً اگر بهای برق مصرفی زیاد باشد.

روغنها و روانسازهای کمپرسور همچنین فیلترهای روغن باید براساس توصیه های کارخانه ی سازنده تعویض شوند در غیر این صورت روغنها ممکن است اثر خوردگی داشته باشد که باعث کاهش بازده کمپرسور و کل تجهیزات می شود. در کمپرسورهای دوار تزریق روغن برای روغنکاری یاتاقانها و سطوح دوار بکار برده می شود. یک روان ساز همچنین بیشتر حرارت ناشی از تراکم را جابجا می کند. فقط روانسازی که مورد تأیید کارخانه سازنده کمپرسور است باید استفاده شود.

فیلترهای ورودی و خروجی باید تمیز نگه داشته شوند. یک فیلتر کثیف باعث کاهش کارایی و ظرفیت یک کمپرسور می شود فیلترها باید با توجه به توصیه های کارخانه ی سازنده نگهداری شوند.


- محرک کمپرسور


اگر موتور الکتریکی ک یک کمپرسور را به حرکت در می آورد به طور صحیح نگهداری نشود نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی خواهد شد بلکه باعث کاهش عمر مفید کمپرسور نیز می شود.

روغن کاری موتور و تمیز کردن آن دو جنبه ی مهم نگهداری موتور است.


1- روغنکاری :


روغنکاری بیش از حد می تواند به همان اندازه مضر باشد که روغنکاری کم مضر است و یک دلیل اصلی برای خرابی زودرس موتور می باشد.

موتورها باید به توصیه های کارخانه ی سازنده روغنکاری شوند. که با توجه به سرعت موتور و میزان کارکرد آن در طول سال می تواند از هر دو ماه تا ه 18 ماه باشد. در مورد موتورها با اتصالات گریسی یاتاقانی اولین ق در روغنکاری برداشتن درپوش موتور و تمیز کردن اتصالات گریسی است. گریسهای تازه با کیفیت بالا باید جایگزین شود. قبل از اینکه درپوش موتور دوباره نصب شود موتور تقریباً باید برای یک ساعت کار کند تا گریسهای اضافه از روی موتور چکه کند بدون اینکه برروی سیم پیچ موتور چکه کند و باعث آسیب آن شود.


2- تمیز کردن:


از آنجا که گرما باید از موتور منتقل شود بنابراین باید تمامی مجراهای هوا را تمیز کرد و هرگونه مانعی را برطرف کرد. در موتورها پره های خنک کننده باید از گرد وغبار پاک شوند. خنک کردن ضعیف موتور باعث افزایش دمای موتور و مقاومت سیم پیچ شده در نتیجه باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش عمر مفید موتور می شود.


تسمه ها:


تسمه ها فقط نیاز به نگهداری تناوبی دارند . تسمه های تنگ باعث اصطکاک بیش از حد و تسمه های شل می تواند باعث لغزش و اتلاف انرژی شود. تسمه ها باید بعد از هر 400 ساعت کاری تنظیم شوند.


کنترل سیستم هوای فشرده:


کنترل سیستم هواي فشره ، ورودی سیستم هوای فشرده را با خروجی سیستم هماهنگ می کند ( اگرچه در واقعیت همیشه ممکن نیست) و یکی از عوامل تعیین کننده در کارایی انرژی سیستم است. کنترل صحیح برای عملکرد بهینه ی سیستم و کارایی بالاتر لازم است. علاوه براین هدف از هر گونه استراتژی کنترلی خاموش کردن کمپرسورهای اضافی و یا تأخیر در کار کرد آنها می باشد تمامی واحد ها باید به صورت Full Load کار کنند جزء یک واحد که برای ایجاد تعادل بکار می رود.

سیستمهای کمپرسوری معمولاً از چندین کمپرسور تشکیل شده است ظرفیت کلی این ماشینها طوری تنظیم شده است تا نیاز هوای ماکزیمم را تأمین کند. سیستمهای هوای فشرده معمولاًٌ طوری طراحی شده اند که در یک محدوده ی فشار ثابت عمل کنند و یک حجم متغیر از هوا را منتقل کنند. فشار سیستم کنترل و تنظیم شده تا به یک سطح از پیش تعیین شده برسد و سیستم کنترلی خروجی کمپرسور را کاهش می دهد. وقتی که فشار به یک سطح کمتر افت کند خروجی کمپرسور افزایش می یابد. اختلاف میان این دو سطح فشار محدوده ی کنترل نامیده می شود. محدوده ی کنترل با توجه به میزان تقاضا از سیستم هوا می تواند بین psi 20 -2 باشد. در گذشته کنترلر کمپرسورها کند و غیر دقیق بودند که منجر به محدوه ی کنترلی وسیع تر و نوسانات فشار زیادتر در سیستم می شد. به دلیل این نوسانات شدید ، نقطه ی تنظیم فشار کمپرسور ها طوری تنظیم می شد که فشار را در محدوده ای بالاتر از حد نیاز حفظ می کرد. به طوری که هیچ گاه نوسانات پایین تر از شرایط مینیمم در سیستم نمی رفت. امروزه سیستمهای کنترلی بسیار دقیق با محدوده ی کنترلی کمتر باعث کاهش در نقطه ی تنظیم فشار سیستم شده است. این مزیت در شکل زیر نشان داده شده است که در آن سیستم کنترل دقیق یک فشار متوسط کمتری را حفظ می کند . بدون اینکه پایین تر از شرایط مینیمم در سیستم برود. هر psi 2 کاهش فشار تقریباً موجب یک درصد کاهش مصرف انرژی می شود.

[تصویر: co,peresor2-4.jpg]

تغییرات کمتر فشار نه تنها باعث کاهش مصرف انرژی شده است بلکه باعث کاهش اثرات منفی بر روی کیفیت محصول نیز می شود.

هنگام پایین آوردن فشار متوسط سیستم باید احتیاط کرد زیرا تغییرات ناگهانی در تقاضای سیستم ممکن است سبب افت فشار به زیر شرایط مینیمم شود که باعث عملکرد نادرست تجهیزات می شود. با سازگاری دقیق کنترلر سیستم و ظرفیت ذخیره ی سیستم این مشکل قابل حل است. سیستمهای هوای کمی هستند که در تمامی لحظات به صورت Full Load کار می کنند. بنابراین عملکرد part load بحرانی است که با توجه به استراتژی کنترل و نوع کمپرسور قابل کنترل است .


کنترل سیستم:


نوع کنترلی که برای یک سیستم مشخص بکار برده می شود با توجه به نوع کمپرسور و میزان تقاضا از سیستم تعیین می شود. اگر یک سیستم تنها یک کمپرسور با خروجی ثابت نسبت به زمان داشته باشد یک کنترل ساده ممکن است مناسب باشد از سوی دیگر یک سیستم پیچیده با چندین کمپرسور دارای خروجی متغیر و تعداد زیادی مصرف کننده به یک استراتژی کنترل پیشرفته تری نیاز دارد. در هر حالت در انتخاب سیستم کنترلی بررسی بسیار دقیقی باید صورت گیرد زیرا یکی از عواملی است که تأثیر بسیار زیادی بر روی بازده و عملکرد سیستم دارد.


انواع کنترل کمپرسورها:


در طی سالهای گذشته کارخانه های سازنده ي کمپرسوراستراتژیهای کنترلی گوناگونی را به کار برده اند. کنترلهایی ازقبیل Start / Stop و یا

Load/Unload که به منظور کاهش در میزان خروجی هوا ،افزایش فشار خروجی کمپرسور از طریق خاموش کردن کمپرسسورها و یا بدون بار کردن آنها زمانی که هیچ گونه هوایی را منتقل نمی کند به کار می روند، کنترلهای تنظیمی و کنترلهای چند مرحله ای که به کمپرسور این امکان را می دهد که به صورت Part – Load کار کند و مقدار هوای کمتری را منتقل کند. در زیر انواع این کنترلها را شرح می دهیم:

1-کنترل Start / Stop یاOFF/ ON:

این نوع کنترل، ساده ترین نوع کنترل است ومی تواند برای هردونوع کمپرسورهای رفت وبرگشتی و کمپرسورهای Screw دوار به کار رود. موتوری

که کمپرسور را به حرکت در می آورد با توجه فشار خروجی کمپرسور روشن یا خاموش می شود. این نوع از کنترل نباید برای کاربردهایی که سیکل های پی در پی دارند به کار برده شود زیرا استارتهای مکرر سبب گرم شدن بیش از حد موتور می شود و هزینه ی نگهداری از کمپرسور افزایش می یابد این روش کنترلی معمولاً فقط برای کاربردهایی که سیکل کاری خیلی کمی دارند به کار برده می شود.

2- کنترل
Load / unload :


این نوع کنترل همچنین به «کنترل سرعت ثابت » نیز معروف است . در این نوع کنترل موتور به طور پیوسته کار می کند اما هنگامی که فشار خروجی کافی است کمپرسور را بی بار می کند. کارخانه های سازد ی مپرسور روشها مختلفی را برای بدون بار کردن یک کمپرسور به کار می برند. یک کمپرسور Screw دوار در حالت بی باری35 -15 درصد یک کمپرسور Full – Load توان

مصرف می کند در حالی که هیچ گونه کار مفیدی انجام نمی دهد . بدین خاطر بعضی روشهای کنترل Load / unload می تواند غیر بهینه باشد.


3- کنترل تنظیمی ( اختناقی ) یا تنظیم شیر ورودی:


کنترل تنظیم ( اختناقی ) به خروجی کمپرسور این امکان را می دهد تا با توجه به شرایط جریان تغییر کند . اختناق معمولاً با بستن شیر ورودی انجام شده و بدین طریق هوای ورودی به کمپرسور محدود می شود .

این روش کنترلی برای کمپرسورهای Screw دوار و گریز از مرکز به کار می رود. این روش کنترلی وقتی برای کمپرسورهای رفت و برگشتی به کار رود یک وسیله ی غیر بهینه است اما وقتی برای کمپرسورهای گریز از مرکز

به کاررود نتایج بهینه تری بدست می آید مخصوصاً اگر هوای ورودی توسط

پره های راهنما در جهت ورودی کمپرسور هدایت شود.


4- کنترل چند مرحله ای:


بعضی از کمپرسورها طوری طراحی شده اند که در دو یا چند حالت بارگذاری ناقص عمل می کنند. با چنین روش کنترلی فشار خروجی می تواند به دقت کنترل شود بدن اینکه کمپرسور مرتباً روشن و خاموش یا باردار و بدون بار شود. کمپرسورهای رفت و برگشتی با کنترل دو مرحله ای Load / unload) یا (Start / Stop ، سه مرحله ای ( %100، %50 ، % 0 ) یا پنج مرحله ای (%100، %75 ، %50 ، % 25 ، %0) طراح شده اند. این روشهای کنترلی معمولاً رابطه ای مستقیمی را بین توان مصرفی موتور و ظرفیت بارگذاری نشان می دهند.

برخی از کمپرسورهای Screw دوار می توانند نسبت حجم تراکمشان را با استفاده از شیرهای لغزشی یا چرخشی تغییر دهند که معمولاً همراه ب شیرهای تنظیم ورودی به کار می روند تا کنترل فشار دقیق تری را در حالت Part – Load تأمین کنند.

5- محرکهای با سرعت یا فرکانس متغیر (VFD یا VSD )

سابقاً استفاده از محرکهای با فرکانس متغیر برای کمپرسورهای هوای صنعتی به دلیل قیمت اولیه ی بالای VFD ها کم بود زیرا قیمت بالای آنها نمی توانست میزان صرفه جویی ناشی از کاربرد سایر روشهای کنترلی را توجیه کند اما امروزه استفاده از آنها بسیار افزایش یافته است کمپرسورهای با سرعت متغیر دو مزیت بسیار مهم دارند:

1- استفاده از آنها باعث بهبود کارایی انرژی یا بازده می شود. تقریباً یک رابطه ی خطی بین توان مصرف شده و هوای منتقل شده وجود دارد.

2- کنترل دقیق تر فشار خروجی علاوه بر سایر مزایای عملکردی که باعث صرفه جویی انرژی به میزان 4-2 درصدی نسبت به کنترل on / off یا Start / Stop می شود.رابطه ی بین هوای منتقل شده و میزان توان مصرفی برای سه روش کنترلی on /off ، کنترل تنظیم شیر ورودی و VSD ها در شکل زیر نشان داده شده است:

[تصویر: compersor2-5.jpg]

شکل مقایسه سه نوع کنترل

همانطور که دیده می شود اگر چه کمپرسورهای VSD در بارهای بالا اندکی بیشتر از کمپرسورهای با سرعت ثابت انرژی مصرف می کنند ( که به علت افت های الکتریکی در محرک با سرعت متغیر است) اما در بقیه ی موارد این نوع از کمپرسورها بهینه ترین نوع کمپرسورهستند. همانطور که در شکل زیر مشخص است هرچه درصد بارگذاری بر روی VSD کمتر باشد میزان صرفه جویی انرژی بیشتر خواهد شد.

[تصویر: comperesor2-6.jpg]

نمودار VSD کاهش بارگذاری



محمد علی شیرازی کارشناس مکانیک (گرایش تاسیسات)

منبع : پایگاه اینترنتی مهندسان مکانیک ایران