۰ تا ۱۰۰ آشنایی با انواع کمپرسور‌ها

۰ تا ۱۰۰ آشنایی با انواع کمپرسور‌ها

کمپرسورها (Compressor) یکی از ابزارهای حیاتی در صنایع مختلف و سیستم‌های مکانیکی هستند که برای افزایش فشار و کاهش حجم گازها به کار می‌روند. این دستگاه‌های تکنولوژیک به علت عملکرد قدرتمند و کاربردهای وسیع خود در تولید، حمل و نقل، ساخت، و حتی در مراکز بهداشتی و پزشکی، تبدیل به بخش بسیار مهمی از تکنولوژی مدرن شده‌اند.

با گذشت زمان، کمپرسورها به شکل‌های متنوعی طراحی و توسعه داده شده‌اند تا نیازهای متنوع صنایع و کاربران را برآورده کنند. از کمپرسورهای پیستونی ساده برای کاربردهای خانگی گرفته تا کمپرسورهای پیشرفته و بزرگ برای تأمین انرژی به صنایع سنگین، این دستگاه‌ها انواع و اقسامی دارند.

در این مقاله، به بررسی انواع کمپرسورها، کاربردها، عوامل انتخاب، عملکرد، و مشکلات رایج مرتبط با آنها می‌پردازیم. همچنین، اهمیت این تجهیزات در بهبود کارایی و عملکرد صنایع و سیستم‌های مختلف را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

مقاله حاضر به مطالعه و درک بهتر کمپرسورها کمک می‌کند و اطلاعات جامعی را در اختیار خوانندگان عزیز قرار می‌دهد تا در انتخاب، استفاده و نگهداری این دستگاه‌های مهم تصمیم‌گیری بهتری داشته باشند.

تعاریف و مفاهیم اصلی

کمپرسور چیست؟

کمپرسور یک دستگاه مکانیکی است که برای فشرده‌سازی گاز یا هوا به کار می‌رود. فشرده‌سازی گاز باعث افزایش فشار و کاهش حجم آن می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد انرژی جنبشی و افزایش دما می‌شود.

فشار واحد (PSI) چیست؟

فشار واحد یا PSI (پوند در اینچ مربع) یک واحد اندازه‌گیری است که برای اندازه‌گیری فشار در کمپرسورها استفاده می‌شود. یک PSI برابر با فشاری است که به هر اینچ مربع اعمال می‌شود.

میزان جریان هوا (CFM) چیست؟

میزان جریان هوا یا CFM (کیوبیک فوت در دقیقه) نشان‌دهنده حجم هوایی است که توسط کمپرسور در یک واحد زمان تولید می‌شود. این واحد معمولاً برای اندازه‌گیری توانایی یک کمپرسور در تأمین هوا برای ابزارها یا ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

اجزای کمپرسور

یک کمپرسور عمدتاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

۱) موتور: موتور برای ایجاد حرکت پیستون یا مکانیزم حرکتی استفاده می‌شود. این حرکت برای حبس هوا و فشرده‌سازی آن اساسی است.

۲) تانک (مخزن): تانک یا مخزن برای ذخیره هوا فشرده شده استفاده می‌شود. این واحد به کنترل فشار و تأمین هوا به کاربردهای مختلف کمک می‌کند.

۳) صفحات کنترلی: صفحات کنترلی برای تنظیم و کنترل عملکرد کمپرسور و تنظیمات مربوط به فشار و جریان هوا استفاده می‌شوند.

۴) قطعات داخلی: این قطعات برای ایجاد حرکت و فشرده‌سازی گازها در کمپرسورها استفاده می‌شوند. آنها شامل پیچ و مهره‌ها، پروانه‌ها، و دیگر قطعات مکانیکی هستند.

۵) سیستم خنک‌کننده: برخی از کمپرسورها دارای سیستم‌های خنک‌کننده هستند تا دمای کمپرسور را کنترل کنند و از افزایش حرارت جلوگیری کنند.

۶) فیلترها و سیستم‌های تصفیه هوا: این قطعات برای تصفیه و پاکسازی هوای وارد کمپرسور استفاده می‌شوند تا از ورود ذرات مضر به کمپرسور جلوگیری کنند.

۷) سیستم‌های ایمنی: سیستم‌های ایمنی برای کنترل و مانیتورینگ فشار و دما و همچنین جلوگیری از وقوع حوادث ناخواسته استفاده می‌شوند.

تقسیم‌بندی انواع کمپرسورها

کمپرسورها انواع مختلفی دارند؛ که با توجه به مکانیزمی که در آن‌ها به کار رفته است تا هوا را حبس و فشرده سازی کنند به دسته‌های زیر قابل تقسیم‌بندی می‌باشند.

باید در نظر داشت که ممکن است سایر تقسیم‌بندی‌ها برای کمپرسور وجود داشته باشد. اما در این‌جا سعی شده است که اصلی‌ترین انواع کمپرسورها معرفی شوند.

۱) کمپرسور پیستونی (Piston Compressor)

یک نوع کمپرسور مکانیکی است که برای فشرده‌سازی گازها، به ویژه هوا، استفاده می‌شود. این نوع کمپرسور بر اساس عملکرد پیستون‌ها که به بالا و پایین حرکت می‌کنند، عمل می‌کند. دو پیستون یا بیشتر در داخل یک سیلندر موجودند و با حرکت به سمت دیگر، هوای محیط را حبس کرده و سپس آن را فشرده می‌کنند.

عملکرد کمپرسور پیستونی

۱) حبس هوا: در ابتدا، پیستون‌ها به سمت پایین حرکت کرده و هوای محیطی را از محیط خارجی به داخل سیلندر کمپرسور می‌کشند. این مرحله به عنوان مرحله حبس یا ساکشن هوا شناخته می‌شود.

۲) فشرده‌سازی هوا: پس از حبس هوا، پیستون‌ها به سمت بالا حرکت کرده و هوای وارد شده را در داخل سیلندر فشرده می‌کنند. این فشار می‌تواند به میزان مورد نیاز برای کاربرد خاص تنظیم شود.

۳) تخلیه هوا فشرده: هوا فشرده شده در داخل سیلندر به وسیله یک ولوم خروجی به محیط کاربردی تخلیه می‌شود. در این مرحله، هوا آماده برای استفاده در ابزارها، ماشین‌آلات یا فرآیندهای مختلف می‌شود.

مزایا و محدودیت‌های کمپرسور پیستونی

مزایا:

ساختار ساده: کمپرسورهای پیستونی ساختار ساده‌ای دارند و اغلب به نسبت هزینه‌ای کمتر نسبت به سایر انواع کمپرسورها دارند.
قابلیت تنظیم فشار: این کمپرسورها معمولاً قابلیت تنظیم فشار خروجی را دارند و می‌توانند در برخی از کاربردها از این نظر انعطاف‌پذیر باشند.

محدودیت‌ها

نویز و لرزش: کمپرسورهای پیستونی معمولاً نویز و لرزش بیشتری نسبت به کمپرسورهای دیگر ایجاد می‌کنند که ممکن است در محیط‌های حساس به صدا مشکل‌ساز شوند.
نیاز به نگهداری مکرر: این کمپرسورها نیاز به نگهداری و تعمیرات مکرر دارند و روغن تعویضی نیاز دارند.
کارایی پایین در فشارهای بالا: در فشارهای بالا، کمپرسورهای پیستونی ممکن است کارایی پایین‌تری داشته باشند و مصرف انرژی بیشتری داشته باشند.

کمپرسورهای پیستونی برای کاربردهای متنوعی از جمله پنوماتیک، تأمین هوا، و ابزارهای کوچک به کار می‌روند. انتخاب نوع کمپرسور مناسب باید بر اساس نیازهای خاص کاربرد و شرایط محیطی انجام شود.

۲) کمپرسور اسکروی چرخشی (Rotary Screw Compressor)

یک نوع کمپرسور مکانیکی است که برای فشرده‌سازی گازها، به ویژه هوا، استفاده می‌شود. این نوع کمپرسور بر اساس یک سیستم اسکروی چرخشی عمل می‌کند که دو یا چند پیچک (Rotary Screw) به دور یکدیگر چرخش می‌کنند تا هوا را فشرده کنند.

عملکرد کمپرسور اسکروی چرخشی

۱) حبس هوا: در این نوع کمپرسور، هوا از محیط خارجی به داخل سیستم کشیده می‌شود. هوا به داخل فضای بین پیچک‌ها و میان آنها وارد می‌شود.

۲) فشرده‌سازی هوا: پیچک‌ها با چرخش همزمان به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند. این حرکت باعث فشرده‌سازی هوا بین پیچک‌ها می‌شود. در نتیجه، هوا فشرده شده و فشار آن افزایش می‌یابد.

۳) تخلیه هوا فشرده: هوا فشرده شده از طریق خروجی کمپرسور به محیط کاربردی تخلیه می‌شود. این هوا آماده برای استفاده در ابزارها، ماشین‌آلات یا فرآیندهای مختلف می‌شود.

مزایا و محدودیت‌های کمپرسور اسکروی چرخشی

مزایا:

بهره‌وری بالا: کمپرسورهای اسکروی چرخشی به عنوان یکی از بهره‌وری بالاترین انواع کمپرسورها شناخته می‌شوند. آنها معمولاً به صورت مداوم و با بهره‌وری بالا کار می‌کنند.

کارایی در فشارهای بالا: این کمپرسورها به صورت عمودی در فشارهای بالا همچون فشارهای صنعتی و تجاری عمل می‌کنند و کاهش فشار را به خوبی تحمل می‌کنند.

نویز کمتر: نسبت به کمپرسورهای پیستونی، کمپرسورهای اسکروی چرخشی نویز کمتری دارند که مناسب برای محیط‌های حساس به صدا است.

نگهداری آسان: تعمیرات و نگهداری کمپرسورهای اسکروی چرخشی معمولاً آسان‌تر و کم هزینه‌تر هستند نسبت به برخی دیگر انواع کمپرسورها می‌باشد.

محدودیت‌ها:

هزینه ابتدایی بالا: نصب و تأسیس کمپرسورهای اسکروی چرخشی به هزینه بالایی نیاز دارد.

تعمیرات پیچیده‌تر: در صورت بروز مشکلات جدی، تعمیر کمپرسورهای اسکروی چرخشی ممکن است پیچیده‌تر باشد.

نیاز به تصفیه هوا: این کمپرسورها نیاز به سیستم‌های تصفیه هوا برای حذف رطوبت و ذرات معلق از هوا دارند.

کمپرسورهای اسکروی چرخشی به عنوان یکی از انتخاب‌های معمول در صنایع مختلف به خصوص در کاربردهای صنعتی و تجاری بهره‌برداری می‌شوند. آنها به دلیل بهره‌وری بالا و عملکرد مطمئن‌شان بسیار محبوب هستند.

۳) کمپرسور مرکزی-سانتریفوژ (Centrifugal Compressor)

یک نوع کمپرسور دینامیکی است که برای فشرده‌سازی گازها، به ویژه هوا، به کار می‌رود. این نوع کمپرسور بر اساس اصول سانتریفیوژ (در چرخش یک شیء به دور یک محور) عمل می‌کند. در کمپرسور مرکزی، هوا به داخل کمپرسور می‌آید و با سرعت بالا به بیرون فشرده می‌شود.

عملکرد کمپرسور مرکزی

۱) حبس هوا: هوا به داخل کمپرسور از یک محیط با فشار پایین حبس می‌شود. این مرحله به عنوان مرحله حبس یا ساکشن هوا شناخته می‌شود.

۲) فشرده‌سازی هوا: هوا به داخل کمپرسور وارد می‌شود و به وسیله یک پیچش سانتریفیوژال (سرعت چرخش به دور یک محور) فشرده می‌شود. این پیچش باعث افزایش فشار هوا می‌شود.

۳) تخلیه هوا فشرده: هوا فشرده شده از طریق خروجی کمپرسور به محیط کاربردی تخلیه می‌شود. این هوا آماده برای استفاده در ابزارها، ماشین‌آلات یا فرآیندهای مختلف می‌شود.

مزایا و محدودیت‌های کمپرسور مرکزی

مزایا:

کارایی بالا: کمپرسورهای مرکزی معمولاً بهره‌وری بالایی دارند و در فشارهای بالا به خوبی عمل می‌کنند.

کم نویز: این کمپرسورها نسبت به برخی انواع دیگر کمپرسورها نویز کمتری دارند.

ساختار ساده: ساختار کمپرسورهای مرکزی معمولاً ساده‌تر است و نیاز به نگهداری کمتری دارد.

معایب:

محدودیت در فشارها: کمپرسورهای مرکزی به عنوان یکی از بهره‌وری بالا معمولاً در فشارهای پایین‌تر عمل می‌کنند و در فشارهای بالا ممکن است کارایی کمتری داشته باشند.

تغییرات فشار ناگهانی: این کمپرسورها به تغییرات فشار ناگهانی حساس هستند و ممکن است به عنوان یکی از معایب آنها مطرح شوند.

نیاز به فضای بزرگ: برخی از کمپرسورهای مرکزی نیاز به فضای بزرگی دارند که ممکن است در برخی برنامه‌ها محدودیت‌ها را ایجاد کند.

کمپرسورهای مرکزی به عنوان یکی از انتخاب‌های معمول در صنایع مختلف، به خصوص در کاربردهای صنعتی و تجاری بهره‌برداری می‌شوند. آنها به دلیل بهره‌وری بالا و عملکرد مطمئنشان بسیار مورد استفاده هستند.

۴) کمپرسور مرکب (Compound Compressor)

یک نوع کمپرسور هوا است که از دو یا چند مرحله فشرده‌سازی برای افزایش فشار هوا استفاده می‌کند. این نوع کمپرسورها به طور عمده در صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیاز به فشارهای بسیار بالا برای فرآیندهای خاصی دارند. Compound Compressor عملکردی مشابه با کمپرسورهای مرکزی دارند، اما با افزودن مراحل فشرده‌سازی اضافی، فشار هوا را به میزان بیشتری افزایش می‌دهند.

عملکرد کمپرسور مرکب

۱) مرحله اول (Low-Pressure Stage): در این مرحله، هوا از محیط خارجی وارد کمپرسور می‌شود و در مرحله اول فشرده می‌شود. این فشار ابتدایی معمولاً نسبتاً پایین است.

۲) مرحله دوم (High-Pressure Stage): هوا از مرحله اول به مرحله دوم انتقال می‌یابد. در این مرحله، فشار هوا به میزان بسیار بالاتری افزایش می‌یابد تا به فشار مطلوب برای کاربرد مشخصی برسد.

۳) مرحله‌های اضافی (در صورت وجود): در بعضی موارد، Compound Compressor می‌تواند دارای مرحله‌های اضافی باشد که هوا را به فشارهای بیشتری افزایش می‌دهند. این مرحله‌ها به عنوان مرحله‌های Intermediate یا Intercooling نیز شناخته می‌شوند.

۴) تخلیه هوا فشرده: هوا پس از مراحل فشرده‌سازی به محیط کاربردی تخلیه می‌شود. این هوا حاوی فشار مورد نیاز برای انجام فرآیندهای مختلف یا استفاده در ابزارها و ماشین‌آلات می‌شود.

مزایا و محدودیت‌های کمپرسور مرکب

مزایا:

فشار بالا: اصلی‌ترین مزیت Compound Compressor، قابلیت تولید فشارهای بسیار بالا برای کاربردهای خاص است.

بهره‌وری بالا: این کمپرسورها بهره‌وری بالایی دارند و در مصرف انرژی کارآمد هستند.

کاربردهای متنوع: Compound Compressor در صنایع مختلفی از جمله صنایع پتروشیمی، گاز و نفت، و فولادسازی برای فشرده‌سازی هوا و گازها استفاده می‌شوند.

محدودیت‌ها

پیچیدگی بیشتر: نسبت به کمپرسورهای ساده‌تر، Compound Compressor دارای ساختار و عملکرد پیچیده‌تری هستند که نیاز به نگهداری و تعمیرات دقیق‌تر دارد.

هزینه بالا: هزینه نصب و تأسیس این نوع کمپرسورها به دلیل پیچیدگی و نیاز به مراحل اضافی بالا می‌رود.

اندازه بزرگ: Compound Compressorها معمولاً برای تولید فشارهای بالا باید اندازه بزرگی داشته باشند، که ممکن است نیاز به فضای بیشتری داشته باشد.

کمپرسورهای مرکب به دلیل توانایی در تولید فشار بسیار بالا و کارایی در برخی از کاربردهای خاص، از اهمیت بالایی برخوردارند و در صنایعی که نیاز به فشارهای بالا دارند، به عنوان یک انتخاب معتبر مطرح می‌شوند.

استفاده‌ها و کاربردهای کمپرسور

کمپرسورها به عنوان ابزاری مهم و حیاتی در صنایع مختلف و کاربردهای گوناگون شناخته می‌شوند. در زیر به برخی از کاربردهای اصلی و استفاده‌های رایج کمپرسورها اشاره می‌شود:

۱) صنایع تولیدی: در صنایع تولیدی، کمپرسورها برای تأمین هوا با فشار مطلوب به منظور اجرای ماشین‌آلات و ابزارهای پنوماتیک (با هوا کار می‌کنند) استفاده می‌شوند. این شامل خطوط تولید خودرو، کارگاه‌های فلزی، و صنایع تبدیلی است.

۲) صنایع نفت و گاز: کمپرسورها در صنایع نفت و گاز برای انتقال گازهای طبیعی، فشرده‌سازی گازها و همچنین برای تأمین هوا به ابزارهای پنوماتیک و ابزار دقیق استفاده می‌شوند.

۳) حمل و نقل: در صنعت حمل و نقل، کمپرسورها برای تأمین هوای فشرده به ترمینال‌های حمل و نقل هوایی و اتوبوس‌ها، و همچنین برای فشرده‌سازی ترمینال‌های نفتی و گازی استفاده می‌شوند.

۴) پزشکی: کمپرسورها در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های تنفسی و اسپری‌های دارویی برای ایجاد هوای فشرده و تأمین اکسیژن به بیماران مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۵) صنعت غذایی: در صنایع غذایی، کمپرسورها برای مخلوط کردن مواد، بسته‌بندی محصولات و حتی در فرآیند تولید یخ استفاده می‌شوند.

۶) ساخت و ساز: در صنعت ساخت و ساز، کمپرسورها برای ابزارهای پنوماتیک مانند چکش هوا و دستگاه‌های حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۷) صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی، کمپرسورها برای انتقال گازها، مایعات و مواد خام در فرآیندهای تولیدی به کار می‌روند.

آشنایی با نحوه انتخاب کمپرسور

در انتخاب یک کمپرسور برای یک کاربرد خاص، برنامه‌ریزان و مهندسان باید به چند عامل مهم توجه کنند تا به عملکرد مطلوب و کارآمدی دست یابند. در زیر به برخی از عوامل کلیدی که در انتخاب کمپرسور مؤثر هستند اشاره می‌شود:

۱) فشار مورد نیاز:
یکی از عوامل اساسی در انتخاب کمپرسور، فشار مورد نیاز برای کاربرد خاص است. باید مشخص شود که کمپرسور باید به چه فشاری هوا را فشرده کند.

۲) میزان جریان هوا (CFM):
نیاز به مقدار هوا در واحد زمان یا میزان CFM برای کاربرد مورد نظر باید تعیین شود. این عامل مشخص می‌کند که چقدر ظرفیت کمپرسور باید باشد.

۳) نوع کمپرسور:
بسته به نیاز، نوع کمپرسور مانند پیستونی، اسکرو یا مرکزی انتخاب می‌شود. هر نوع دارای ویژگی‌ها و مزایا خاصی است.

۴) کاربرد نهایی:
کاربرد نهایی کمپرسور نیز بسیار مهم است. برای مثال، آیا کمپرسور برای صنعتی، خانگی، پزشکی یا حمل و نقل استفاده خواهد شد؟

۵) فضای نصب:
ابعاد فیزیکی کمپرسور و فضایی که برای نصب آن در دسترس است نیز باید در نظر گرفته شود.

۶) صدا و نویز:
سطح صدا و نویز تولیدی کمپرسور نیز مهم است، به ویژه اگر در محیط‌های حساس به صدا نصب شود.

با توجه به این عوامل، انتخاب کمپرسور مناسب می‌تواند به بهره‌وری و کارایی بالاتر در کاربردهای مختلف کمک کند.

روش‌های نگهداری و تعمیر کمپرسور

نگهداری و تعمیر منظم کمپرسورها برای اطمینان از عملکرد بهینه و افزایش عمر مفید آنها بسیار اهمیت دارد. در زیر به برخی از روش‌ها و مراحل مرتبط با نگهداری و تعمیر کمپرسورها اشاره می‌شود:

۱) تعمیرات دوره‌ای: انجام بازبینی‌ها و تعمیرات دوره‌ای به منظور تشخیص و رفع مشکلات معمولی کمپرسور مهم است. این شامل بررسی فیلترها، چرخه‌های روغن‌گیری، و سیستم‌های خنک‌کننده می‌شود.

۲) تعویض روغن: روغن کمپرسور باید به منظور حفظ عملکرد صحیح و کاهش سایش و سایر مشکلات مکانیکی به طور دوره‌ای تعویض شود.

۳) کنترل فشار و دما: نظارت بر فشار و دما در دستگاه کمپرسور و استفاده از سیستم‌های ایمنی به منظور جلوگیری از افزایش غیرمطلوب فشار و دما بسیار حیاتی است.

۴) تست عملکرد: تست دوره‌ای عملکرد کمپرسور شامل بررسی عملیاتی تمامی اجزا و سیستم‌های مرتبط با آن است.

۵) نگهداری فیلترها و سیستم‌های تصفیه هوا: تعویض و نگهداری منظم فیلترها و سیستم‌های تصفیه هوا برای پاکسازی هوای وارد کمپرسور و جلوگیری از ورود ذرات مضر بسیار حائز اهمیت است.