انواع کمپرسور

کمپرسور گریز از مرکز تک مرحله‌ای

از جمله ویژگی‌های کمپرسور گریز از مرکز، جریان رانش شعاعی آن است. گاز با استفاده از پره‌های شعاعی وارد مرکز چرخ پروانه می‌شود و توسط نیروهای گریز از مرکز به سوی محیط چرخ پروانه به بیرون پرتاب می‌شود. قبل از اینکه گاز به مرکز چرخ پروانه بعدی رانده شود، از یک پخش کننده(Diffuser) و یک محفظه حلزونی(Volute) عبور می‌کند، که در این محفظه انرژی جنبشی به فشار استاتیک تبدیل می‌شود.

نسبت فشار هر مرحله، نسبت فشار کلی کمپرسور را مشخص می‌کند. همچنین بعد از هر چرخ پروانه سرعت گاز به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. دمای هوا در قسمت ورودی هر یک از مراحل نقش مهمی در مقتضیات توان کمپرسور دارد و به همین دلیل است که خنک کاری بین مراحل نیاز می‌شود. کمپرسورهای گریز از مرکز با بیش از ۶ مرحله و فشاری تا ۲۵ بار نیز وجود دارند. چرخ پروانه می‌تواند دارای طرح باز یا بسته باشد. طرح باز در کاربردهای هوا رایج تر است. از طرح باز در کمپرسورهای گاز نیز استفاده می‌شود. پروانه دوار معمولاً از آلیاژ فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم ساخته می‌شود. سرعت این کمپرسور در مقایسه با کمپرسورهای دیگر خیلی بالا است، حدود ۱۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ دور بر دقیقه کاملاً رایج می‌باشد.

برش مقطعی از کمپرسور فشار بالای موتور TF30

هر کمپرسور گریز از مرکز باید به‌طور مناسبی آب‌بندی شود تا میزان نشتی را در راستای محور گردنده که از میان محفظه کمپرسور عبور می‌کند را کاهش دهد. آب‌بندهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند و پیشرفته‌ترین آن‌ها را می‌توان در کمپرسورهای پر سرعت که تأمین‌کننده فشارهای بالا می‌باشند، یافت.

کمپرسور محوری

نمایی از یک کمپرسور محوری

یک کمپرسور محوری (Axial compressors) دارای جریان محوری است، هوا یا گاز از میان ردیف‌هایی از پره‌های ثابت و متحرک در امتداد محور گردان کمپرسور عبور می‌کنند. بدین ترتیب سرعت هوا به تدریج هم‌زمان با اینکه پره‌های ثابت انرژی جنبشی را به فشار تبدیل می‌کنند، افزایش می‌یابد. پایین‌ترین میزان جریان حجمی در چنین کمپرسوری حدود ۱۵/s است. معمولاً یک استوانه متعادل‌کننده‌ای در کمپرسور تعبیه می‌شود، تا نیروی فشار محوری را متعادل سازد. کمپرسورهای محوری به‌طور کلی از کمپرسورهای گریز از مرکز کوچکتر هستند و به‌طور معمول سرعت آن‌ها ٪ ۲۵ بالاتر است و این کمپرسورها برای میزان جریان حجمی بالا در فشار نسبتاً متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند. به استثنای کاربردهای توربین گازی، نسبت فشار به ندرت بالاتر از ۶ است. جریان معمول تقریباً / s ۶۵ و فشار مؤثر تقریباً ۱۴ بار است.

کمپرسورهای جابجایی مثبت

یک کمپرسور جابجایی (Displacement compressor) دارای این خصوصیت است که حجم معینی از گاز یا هوا را محصور می‌کند و سپس با کاهش دادن منطقه حجم محصور شده، فشار را افزایش می‌دهد.

یک پمپ دوچرخه ساده‌ترین نوع یک کمپرسور جابجایی است، که در این نوع پمپ، هوا وارد سیلندر می‌شود و توسط پیستون متحرکی فشرده می‌شود. کمپرسور پیستونی دارای اصل عملکردی مشابهی است با یک پیستون، این کمپرسور دارای پیستونی است که در آن یک میله اتصال و یک میل لنگ چرخشی باعث عقب و جلو رفتن آن می‌شود. اگر برای فشردن هوا فقط یک طرف پیستون استفاده شود، پیستون یکطرفه نامیده می‌شود. اگر هر دو طرف بالا و پایین مورد استفاده قرار گیرد، کمپرسور دو طرفه نامیده می‌شود. تفاوت بین فشار در قسمت ورودی و قسمت خروجی به عنوان اندازه‌ای از کار کمپرسور است.

نسبت فشار، رابطه بین فشار مطلق در قسمت‌های ورودی و خروجی است؛ بنابراین ماشینی که هوایی تحت فشار اتمسفر را تا ۷ bar فشرده می‌سازد دارای کاری با نسبت فشار ۱=۸ / (۷+۱) است.

کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی (پیستونی)

در این کمپرسورها از پیستون‌هایی استفاده می‌شود که توسط یک میل‌لنگ به حرکت در می‌آیند. این نوع کمپرسورها در گونه‌های ثابت و قابل حمل و یک مرحله ای یا چندمرحله ای موجود هستند. محرک این کمپرسورها می‌تواند موتور الکتریکی یا موتورهای احتراق داخلی باشد. کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی خیلی کوچک در محدوده ۵ تا ۳۰ اسب‌بخار، در صنعت خودرو بسیار متداول هستند که معمولاً برای کارکرد ۲۴ ساعته مناسب نیستند. کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی بزرگ‌تر، در محدوده بالای ۱۰۰۰ اسب‌بخار، در صنایع بزرگ‌تر و پتروشیمی متداول هستند. فشار دَهش (Discharge Pressure) در این کمپرسورها از مقادیر کم تا فشارهای خیلی بالا (بیشتر از ۱۸۰۰ بار) متغیر است. در کاربردهای خاصی مانند کمپرسورهای هوا، کمپرسورهای رفت و برگشتی چندمرحله ای دو اثره به عنوان بهینه‌ترین انتخاب شناخته می‌شوند و معمولاً بزرگتر و گران‌قیمت تر از واحدهای دورانی مشابه هستند.

از این کمپرسورها در صنعت برودت و تهویه مطبوع استفاده بسیاری می شود . چنانچه نیاز به خرید این نوع کمپرسور داشتید می توانید با پویاتکنیک ( pouyatechnic) تماس بگیرید

کمپرسورهای دیافراگمی

کمپرسورهای دیافراگمی (Diaphragm compressors) گروه دیگری را تشکیل می‌دهند. دیافراگم به‌طور مکانیکی یا هیدرولیکی به کار انداخته می‌شود. کمپرسورهای دیافراگمی مکانیکی با جریان اندک و فشار پایین یا به عنوان پمپ‌های خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرند. کمپرسورهای دیافراگمی هیدرولیکی برای فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کمپرسورهای مارپیچی

اصول کلی کمپرسور جابجایی چرخشی با پیستون مار پیچی شکل (Screw compressors)، در سال‌های دههٔ ۱۹۳۰ توسعه یافت، و این زمانی بود که یک کمپرسور چرخشی با ظرفیت بالا و جریانی ثابت در شرایط متفاوت، مورد نیاز بود. اجزاء اصلی هواساز کمپرسور شامل روتورهای نر و مادگی می‌باشد، که مادامی که به طرف یکدیگر حرکت می‌کنند، حجم بین آن‌ها و محفظه کاهش می‌یابد. هر هواساز مارپیچ دارای نسبت فشار ثابتی است که به طول مارپیچ، فاصله میان دنده‌های مارپیچ و شکل مجرای تخلیه آن بستگی دارد. برای بدست آوردن بهترین راندمان، نسبت فشار باید با فشار کاری مورد نیاز تطبیق داده شود. کمپرسور مارپیچی دارای سوپاپ نبوده و هیچ نیروی مکانیکی ندارد که باعث عدم تعادل شود. این بدین معنی است که این نوع کمپرسور با ابعاد بیرونی کوچک می‌تواند با سرعت میله گردنده بالائی کارکند و جریان عظیمی را ترکیب نماید. یک نیروی محوری فعال که به اختلاف فشار بین ورودی و خروجی بستگی دارد بر یاتاقان‌ها وارد می‌گردد. مارپیچ، که در اصل متقارن بود، هم‌اکنون در طرح‌های مختلف به صورت اشکال حلزونی توسعه یافته‌است. از این کمپرسورها در صنعت برودت و تهویه مطبوع استفاده بسیاری می شود . چنانچه نیاز به خرید این نوع کمپرسور داشتید می توانید با پویاتکنیک ( pouyatechnic) تماس بگیرید

کمپرسور دندانه‌دار

واحد هواساز در کمپرسور دندانه دار (Tooth compressor) از دو روتور تشکیل می‌شود که در محفظه تراکم به طرف یکدیگر حرکت می‌کنند. فرایند فشرده‌سازی از سه مرحله مکش، تراکم و رانش تشکیل می‌شود. در مرحله مکش، هوا وارد محفظه تراکم می‌شود، که با حرکت روتورها به تدریج کوچک و کوچکتر می‌گردد. خروجی هوا در مرحله تراکم به وسیله یکی از روتورها مسدود می‌باشد، در حالیکه ورودی برای مکش هوای تازه در قسمت دیگر محفظه تراکم باز است. عمل تخلیه هنگامی صورت می‌گیرد که یکی از روتورها کانال را باز کند و بدین ترتیب هوای متراکم شده با نیروی زیادی به بیرون از محفظه تراکم فرستاده شود. مراحل مکش و رانش هوا در محفظه تراکم به صورت شعاعی صورت می‌پذیرند، که این امکان را فراهم می‌آورد از طرح‌های ساده‌تر یاتاقان استفاده شود و همچنین ویژگی‌های پر کردن هوا را بهبود بخشد. هر دو این روتورها از طریق چرخ دنده‌ای هماهنگ شده و به‌طور هم‌زمان می‌چرخند. حداکثر نسبت فشاری که توسط کمپرسور دندانه دار روغن‌کاری نشونده بدست می‌آید، ۵/۴ است. در نتیجه برای فشارهای بالاتر چندین مرحله دیگر مورد نیاز است.

فرفره‌ای (Scroll)

مکانیسم پمپ فرفره‌ای

این کمپرسور یکی از انواع کمپرسورهای جابجایی مارپیچی روغن‌کاری نشونده‌است، به عنوان مثال این کمپرسور با کاهش همواره حجم معینی از هوا آن را فشرده می‌سازد. واحد هواساز کمپرسور از یک حلزونی ثابت در قسمت محفظه و یک موتور که به صورت گریز از مرکز راه‌اندازی می‌شود و همچنین یک مارپیچ متحرک، تشکیل شده‌است. حلزونی‌ها با اختلاف فاز ۱۸۰ درجه نصب می‌شود تا محفظه هوایی با حجم‌های متغیری را تشکیل دهند. این امر باعث می‌شود که قسمت‌های تشکیل دهنده کمپرسور دارای تعادل شعاعی باشند، میزان نشتی وقتیکه اختلاف فشار در محفظه‌های هوا کمتر از اختلاف فشار بین ورودی و خروجی باشد، به حداقل می‌رسد. حلزونی متحرکت توسط میل لنگی به کار انداخته می‌شود که دارای کورس کوتاهی است و این مارپیچ به‌طور گریز از مرکز در حول مرکز حلزونی ثابت حرکت می‌کند. قسمت ورودی هوا در بالای محفظه تعبیه شده‌است.

وقتیکه مارپیچ متحرک برخلاف عقربه‌های ساعت حرکت می‌کند، هوا به داخل فرستاده می‌شود و در یکی از محفظه‌های هوا حبس و به‌طور متغیری به سمت مرکز فشرده می‌شود. در این قسمت دریچه خروجی و سوپاپ یکطرفه‌ای تعبیه شده‌است. دوره تراکم به ازاء هر ۵/۲ دور چرخش در حال اجراء است که در این دوره، جریان هوا ثابت و بدون ضربه‌است. از آنجائیکه این فرایند عاری از هر گونه تغییرات گشتاور بوده، تقریباً آرام و بدون لزرش است؛ بنابراین با کمپرسور پیستونی قابل مقایسه‌است. از این کمپرسورها در صنعت برودت و تهویه مطبوع استفاده بسیاری می شود . چنانچه نیاز به خرید این نوع کمپرسور داشتید می توانید با پویاتکنیک ( pouyatechnic) تماس بگیرید

پره‌ای

اصول کار کمپرسور پره‌ای (Vane compressor) همانند بسیاری از موتورهای هوای فشرده دیگر است. پره‌ها معمولاً از آلیاژهای ریختگی مخصوص ساخته می‌شوند و بیشتر کمپرسورها از نوع روغن روغن‌کاری شونده می‌باشند. یک روتور که دارای پره‌های متحرک شعاعی است به صورت خارج از مرکز در محفظه استاتور نصب می‌شود. وقتیکه روتور می‌چرخد، پره‌ها به واسطه نیروی گریز از مرکز با دیواره‌های استاتور تماس برقرار می‌نماید وقتیکه فاصله بین روتور و استاتور افزایش می‌یابد، هوا به داخل فرستاده می‌شود. هوا در محفظه‌های مختلف کمپرسور حبس شده و حجم این محفظه‌ها هم‌زمان با چرخش کاهش می‌یابد. وقتیکه پره‌ها از مقابل مجرای خروجی می‌گذرند، هوا تخلیه می‌شود.

کمپرسور حلقه روغنی

کمپرسور حلقه روغنی (Liquid-ring compressor) یکی از انواع کمپرسورهای جابجایی است که دارای نسبت فشار درونی می‌باشد. روتور این کمپرسور دارای پره‌های ثابتی است که به صورت خارج از مرکز در یک محفظه قرار گرفته که بخشی ازآن با مایعی پر می‌شود. چرخ پره، مایع را به اطراف محفظه کمپرسور منتقل نموده و به واسطه نیروی گریز از مرکز حلقه‌ای از مایع در اطراف محفظه کمپرسور تشکیل می‌شود. از آنجائیکه محفظه کمپرسور بیضوی شکل است، حلقه مایع به صورت خارج از مرکز در اطراف روتور قرار می‌گیرد. حجم بین چرخ پره به‌طور متناوب تغییر می‌کند. این کمپرسور معمولاً دارای دو محفظه تراکم متقارن رو به روی هم است تا بدین ترتیب از اعمال نیروهای شعاعی بر روی یاتاقان‌ها ممانعت به عمل آید.

فرایند خنک کاری در این کمپرسور به صورت مستقیم است و به تماس بین مایع و هوا بستگی دارد، به این معنی است که افزایش درجه حرارت بر روی هوای تراکم یافته خیلی کم است. با این وجود، اتلاف از طریق اصطکاک گرانروی مایع بین محفظه و تیغه‌ها بالا است. هوا توسط مایع کمپرسور اشباع می‌شود، که به‌طور معمول آب است. گاهی اوقات به منظور جذب عنصر تشکیل دهنده معینی از گاز یا حفاظت کردن کمپرسور در مقابل فرسودگی و خوردگی در مواقعی که گازهای تهاجمی تحت فشار قرار می‌گیرند، می‌توان از مایعات دیگری نیز استفاده کرد.

کمپرسورهای فرایندی

کمپرسورهای فرایندی عموماً در مراحل استخراج نفت و گاز از چاه برای افزایش فشار آن‌ها جهت تزریق به چاه‌های نفت یا خطوط لوله و نیز برای پالایشگاه‌ها کاربرد دارد. گازهای فرآیندی مخلوطی از انواع هیدروکربنها و سولفید هیدروژن و انیدرید کربنیک حاصل از استخراج نفت می‌باشد. این کمپرسورها در دو نوع پیچی (اسکرو)API 619 و پیستونی (رفتی برگشتی)API 618 طراحی می‌شوند