مهم ترین نکات وکاربردهای کمپرسور سانتریفیوژ

انواع کمپرسورهای باد را می‌توان بر اساس نحوه‌ی انتقال انرژی به سیال (دستگاه یا ابزار) به دو دسته‌ی اصلی کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت و کمپرسورهای دینامیکی تقسیم کرد. در مطالب گذشته انواع مدل‌های کمپرسور باد جابه‌جایی مثبت، یعنی کمپرسور اسکرو و پیستونی را معرفی و ویژگی‌ها و کاربردهای هر یک را بررسی کردیم. در این مطلب یکی از رایج‌ترین انواع کمپرسور داینامیک به نام کمپرسور سانتریفیوژ یا گریز از مرکز را معرفی خواهیم کرد. این کمپرسور با استفاده از یک پروانه‌ی چرخان هوا را به صورت پیوسته، در ظرفیت بسیار بالا و یا فشار کم فشرده می‌کند. در ادامه با بررسی قطعات تشکیل دهنده، مشخصات و ویژگی‌ها و همچنین نحوه‌ی عملکرد این کمپرسور اطلاعات مفیدی در اختیار شما قرار خواهیم داد.

کمپرسور گریز از مرکز چیست؟

کمپرسورهای گریز از مرکز که به عنوان یکی از رایج‌ترین کمپرسورهای دینامیکی شناخته می‌شوند، پس از طی مراحلی مؤثر و کارآمد، هوا را فشرده و خنک کرده و انرژی مورد نظر را تامین می‌کنند. در این کمپرسور، هوا به طور مداوم در داخل آن جریان یافته و فشرده می‌شود. یک کمپرسور گریز از مرکز ساده دارای چهار مؤلفه است: ورودی، پروانه / روتور، دیفیوزر و جمع کننده. با افزایش سرعت هوای ورودی با استفاده از یک عنصر چرخان، انرژی جنبشی را به جریان هوایی منتقل کرده و سپس این انرژی جنبشی را به صورت فشار به انرژی بالقوه تبدیل می‌کند. در بین هر مرحله از فشرده سازی، هوا خنک شده و رطوبت اضافی آن جدا می‌گردد تا هوای فشرده شده با بالاترین کیفیت و بیشترین بازدهی تولید شود. این طراحی منجر به توانایی تولید مقادیر زیادی هوا به صورت کارآمد در یک کمپرسور نسبتاً کوچک می‌گردد. کمپرسور گریز از مرکز نوعی کمپرسور پویا یا توربو کمپرسور با طراحی شعاعی است. برخلاف کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت که در یک جریان ثابت کار می‌کنند، کمپرسورهای دینامیکی با فشار ثابت کار کرده و عملکرد آن‌ها تحت تأثیر شرایط خارجی مانند تغییر در دمای ورودی می‌باشد.

سایر ویژگی‌های کمپرسور باد گریز از مرکز عبارت‌اند از:

نیاز به مراقبت کم

کمپرسورهای گریز از مرکز برای فشرده سازی هوا به پوشش سطوح نیازی ندارند. این مسئله منجر به ماندگاری بیشتر یاتاقان‌ها و سایر اجزای چرخشی کمپرسور باد می‌شود. علاوه بر این، وجود اجزای جانبی مانند روغن و فیلترها به میزان چشمگیری استفاده از سایر مواد در کمپرسور و همچنین نیاز به نیروی کار را کاهش می‌دهد.

افزایش راندمان انرژی

کمپرسورهای هوای گریز از مرکز تا حداکثر چهار مرحله و به طور متوسط ​​۵٪ بیشتر از کمپرسورهای باد قدیمی کارایی دارند. افزایش تعداد مراحل این کمپرسورها، به معنای راندمان بالاتر آن‌ها در عمل فشرده سازی نسبت به نمونه‌های قدیمی‌تر می‌باشد.

قطعات تشکیل دهنده‌ی کمپرسورهای گریز از مرکز

ورودی کمپرسور باد

ورودی یک کمپرسور گریز از مرکز معمولاً یک لوله ساده است. این قسمت شامل قطعاتی از قبیل دریچه، ون ثابت (برای کمک به چرخش جریان) و همچنین ابزار فشار و دما می‌باشد. هر یک از این لوازم جانبی کاربرد مهمی در کنترل کمپرسور گریز از مرکز دارند.

پروانه‌ی کمپرسور گریز از مرکز

مؤلفه‌ی اصلی این کمپرسور باد که باعث ایجاد عملکرد گریز از مرکز کمپرسور می‌شود، پروانه‌ی گریز از مرکز است که شامل مجموعه‌ای از چرخش ون‌ها (یا تیغه‌ها) می‌باشد که به تدریج سبب افزایش انرژی هوا و فشرده شدن آن می‌گردد. گازها می‌توانند از طریق شعاع فزاینده‌ی پروانه، به سرعت به سطح انرژی بالایی برسند. در بسیاری از کمپرسورهای سانتریفیوژ مدرن با راندمان بالا، سرعت حرکت گازهای خروجی پروانه نزدیک به سرعت صداست. پروانه‌‌ی این کمپرسور باد که عملکرد آن جذب و تسریع هوا به بیرون به سمت دیفیوزر است، در دو مدل طراحی می‌شود؛ ورودی منفرد یا ورودی دوگانه. تفاوت‌های اصلی بین دو نوع پروانه در اندازه و لوله‌ی تصفیه‌ی آن‌هاست. نوع ورودی دوگانه دو قطر کوچکتر دارد، اما معمولاً با سرعت چرخشی بالاتر برای اطمینان از جریان هوای مورد نیاز عمل می‌کند. پروانه‌ی تک ورودی، مجاری مناسب را مستقیماً به چشم پروانه )ون‌های القایی( منتقل می‌کند تا در مقابل مجاری پیچیده‌تر که برای رسیدن به قسمت پشتی ورودی دوگانه وجود دارد، عمل کنند. اگرچه این پروانه در دریافت هوا کمی کارآمدتر است، اما باید قطر زیادی داشته باشد تا همان مقدار هوا را مانند نوع ورودی دوگانه دریافت کند. این مسئله باعث افزایش قطر کلی موتور نیز می‌گردد.

دیفیوزر یا پخش کننده

قطعه‌ی اصلی دیگر در کمپرسورهای سانتریفیوژ ساده، دیفیوزر است. دیفیوزر یک محفظه‌ای حلقوی می‌باشد که از تعدادی ون ساخته شده است. ون‌های دیفیوزر جریان هوا را از پروانه به مانیفولد (سنسور فشار هوا) هدایت می‌كنند و برای حفظ حداكثر انرژی منتسب به پروانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در قسمت پایین پروانه در مسیر جریان هوا، دیفیوزر با کند کردن تدریجی سرعت گاز، انرژی جنبشی (سرعت زیاد) گاز را به فشار تبدیل می‌کند. دیفیوزر به عنوان یک جزء ثابت در کمپرسور گریز از مرکز، یک گذر شعاعی است که ناحیه‌ی شعاعی آن گسترش یافته و اثر مطلوبی را در فرایند فشرده سازی ارائه می‌دهد. از آنجا که گاز از دیفیوزر خارج شده و وارد خم برگشت (در کمپرسورهای چند مرحله‌‌ای) می‌شود، حداکثر میزان فشار استاتیک را برای مرحله‌ی گریز از مرکز به دست می‌آورد.

جمع کننده

جمع کننده‌ی یک کمپرسور گریز از مرکز می‌تواند اشکال زیادی به خود بگیرد. همان طور که از این نام پیداست، هدف جمع کننده این است که جریان را از ناحیه‌ی تخلیه‌ی دیافراگم جمع کرده و آن را به لوله‌ی پایینی کمپرسور منتقل کند. جمع کننده یا لوله ممکن است دارای شیرآلات و ابزار دقیق برای کنترل هوای فشرده شده‌ی حاصل از کمپرسور باد باشد.

کمپرسور باد گریز از مرکز چگونه کار می‌کند؟

جریان گاز به صورت محوری از راست به چپ وارد پروانه‌ی گریز از مرکز کمپرسور می‌شود. با چرخش پروانه در جهت عقربه‌های ساعت، هوا در هنگام حرکت به سمت پایین فشرده شده، جریان از مخروط تخلیه عبور کرده و از دستگاه خارج می‌شود. در نتیجه هوا با پره‌های شعاعی به مرکز پروانه‌ی چرخان کمپرسور باد کشیده شده و آن را با نیروی گریز از مرکز هدایت می‌کند. این حرکت شعاعی هوا منجر به افزایش فشار و تولید انرژی جنبشی می‌شود. با ورود هوا به داخل مرکز قسمت وارد کننده‌ی کمپرسور، انرژی جنبشی نیز با عبور از یک دیفیوزر و طومار پیچیده فشرده می‌شود.
هر مرحله از عملکرد کمپرسور باد گریز از مرکز به نوعی سبب افزایش فشار کلی دستگاه کمپرسور می‌گردد. با  توجه به فشار مورد نیاز از پیش تعیین شده، تعدادی از مراحل کار را می‌توان به نوعی تنظیم کرد که فشار بیشتری حاصل شود. نحوه‌ی عملکرد پر قدرت کمپرسور باد گزیر از مرکز سبب شده تا امروزه از این نوع کمپرسور باد در صنایع گوناگون استفاده شود. این کمپرسورهای بادی با استفاده از خنک‌ کننده‌های مخصوص با حجم معین مورد استفاده قرار گرفته و نسبت به سایر کمپرسورها به فشار کمتری نیاز دارند. برای دستیابی به فشارهای تخلیه‌ی بیشتر می‌توان از واحدهای چند مرحله‌ای کمپرسور باد گریز از مرکز استفاده کرد. این نوع کاربردهای چند مرحله‌ای اغلب در صنایع نفت و گاز و فرآوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورتی که در کارخانه‌های تصفیه‌خانه‌ی فاضلاب برای دستیابی به فشار مطلوب از فشار کم و تک مرحله‌ای استفاده می‌شود.

در پیکربندی‌های مدرن کمپرسورهای هوای گریز از مرکز، از موتورهای برقی با سرعت بالا برای چرخش پروانه‌ها استفاده می‌شود که منجر تبدیل آن به یک کمپرسور جمع و جور بدون گیربکس با سیستم روغن کاری شده می‌گردد. نمونه‌های بدون روغن آن نیز برای برنامه هایی که به صد درصد هوای فشرده شده‌ی فاقد روغن نیاز دارند، مناسب می‌باشد.