مقایسه کمپرسور جابه جایی مثبت و کمپرسور داینامیکی
از آن جا که کمپرسورهای باد با فشرده سازی هوا، انرژی مورد نیاز بسیاری از تجهیزات، ماشین‌آلات و ابزارهای صنعتی و خانگی را تامین می‌کنند، امروزه از انواع مختلف آن‌ها در مصارف گوناگون استفاده می‌شود. هر یک از انواع کمپرسورهای باد با ابعاد، ظرفیت‌ها و عملکردهای متفاوت، فشار هوای مورد نیاز تجهیزات را به شیوه‌ای خاص تولید می‌کنند. با توجه به تنوع مدل‌های این پمپ‌های باد، شناخت آن‌ها پیش از انتخاب و تهیه بسیار ضروری است. بدین منظور، در این مطلب انواع کمپرسور باد را معرفی کرده و رایج‌ترین مدل‌های آن‌ها را به طور مختصر شرح خواهیم داد. در ادامه نیز با ذکر چند نمونه از موارد استفاده از کمپرسورهای مختلف، تفاوت آن‌ها را با مثال مشخص خواهیم کرد.
انواع کمپرسور باد
انواع کمپرسورهای باد را با توجه به نحوه‌ی انتقال انرژی به سیال (دستگاه یا ابزار) به دو دسته‌ی اصلی کمپرسورهای دینامیک و کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت تقسیم می‌شوند؛ کمپرسورهای دینامیک به صورت دائمی و مداوم و کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت به شکل متناوب هوا را فشرده کرده و انرژی را منتقل می‌کنند. قدرت تراکم کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت نسبت به کمپرسورهای دینامیکی بیشتر بوده و معمولا برای فشرده سازی هوا در حجم زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۱– کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت (Positive Displacement Compressors)
کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت با توجه به نحوه‌ی عملکرد به دو نوع کمپرسورهای رفت و برگشتی (Reciprocating) و کمپرسورهای دورانی یا دوار (Rotary) تقسیم می‌شوند:
– کمپرسورهای برگشت‌پذیر (رفت و برگشتی) با استفاده از پیستون عمل فشرده سازی را انجام می‌دهند. به این صورت که پیستون در سیلندرهای کمپرسور حرکت کرده با کاهش حجم هوا، فشار آن را افزایش می‌دهد. نحوه‌ی عملکرد کمپرسور باد پیستونی به این صورت است که دستگاه حجم بالایی از هوا را از محیط می‌گیرد، داخل خود محصور می‌کند و در یک فضای بسته فشار آن را بالا می‌برد. پیستون کمپرسور نیز درون استوانه به انجام عمل فشرده سازی کمک می‌کند. این نوع کمپرسورهای هوا به صورت روغنی یا بدون روغن (خشک) طراحی شده و در دو مدل کمپرسورهای پیستونی باز و کمپرسورهای هرمتیکی (بدون منفذ) در فشارها و ظرفیت‌های مختلفی تولید می‌شوند؛
- کمپرسورهای باز (Open Compressors): در این کمپرسورها یک قسمت آن از انتهای میل لنگ بیرون کشیده شده است، به همین دلیل میتوان از این نوع کمپرسور در موارد مختلف استفاده کرد. در کمپرسور باد باز از مهر و موم مکانیکی برای جلوگیری از نشت خارجی مبرد، روغن و همچنین ورود و خروج ناگهانی هوا استفاده می‌شود. این کمپرسورها توسط موتورهای برقی یا موتورهای احتراق داخلی هدایت می‌شوند. از طریق تسمه و با تغییر در ابعاد قرقره‌ها، سرعت کمپرسور نیز تغییر می‌کند.
- کمپرسورهای هرمتیکی (Hermetic Compressors): این کمپرسورها از نوع کمپرسورهای باد کمکی هستند که در آن موتور و کمپرسور هر دو در یک محفظه محصور می‌شوند. لذا در کمپرسور باد هرمتیکی کمپرسور و موتور مهر و موم شده و در یک پوسته‌ی استیل جوش خورده‌اند.
– یکی دیگر از انواع کمپرسورهای باد با جابه‌جایی مثبت، کمپرسور پیچ دوار یا اسکرو است. این کمپرسورها از دو پیچ مارپیچی نر و مادگی به هم پیوسته به نام روتور (پیچ) تشکیل شدهاند که داخل محفظه قرار گرفته و عمل فشرده سازی هوا را انجام می‌دهند. از انواع کمپرسور اسکرو میتوان به دو مدل روغنی و بدون روغن (oil free) اشاره کرد که هر یک با توجه به نوع دستگاه و ابزار مورد استفاده، انتخاب و تهیه می‌شوند. از جمله مهمترین مزایای استفاده از کمپرسور پیچ دوار، خروجی هوای صاف و بدون پالس با مقدار ایده‌آل و حجم خروجی بالا و همچنین دوام بسیار بالاست.
از دیگر انواع کمپرسورهای باد با جابه‌جایی مثبت میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
– کمپرسور دیافراگم (Diaphragm Compressor)
– کمپرسورهای پیستونی مایع یونی ((Ionic liquid piston Compressors
– کمپرسورهای پیستونی غلتان (Rolling piston Compressors)
– کمپرسورهای چرخشی پره‌ای (Rotary vane Compressors)
۲– کمپرسورهای داینامیک
کمپرسورهای داینامیک نیز انواع مختلف داشته که از جمله پرکاربردترین آن‌ها کمپرسورهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز و کمپرسورهای محوری می‌باشند؛
– کمپرسورهای سانتریفیوژ (Centrifugal compressors) با سرعت بالایی می‌چرخند و هوا را با استفاده از نیروی گریز از مرکز فشرده می‌کنند. این کمپرسورها با استفاده از خنک کننده‌های خود با حجم معین مورد استفاده قرار می‌گیرند و نسبت به سایر کمپرسورها به فشار کمتری نیاز دارند. برای دستیابی به فشارهای تخلیه‌ی بیشتر میتوان از واحدهای چند مرحله‌ای کمپرسور باد استفاده کرد. از این کمپرسورها برای سرمایش آب در تهویه‌ی هوا و برای مقاصد انجماد با دمای پایین استفاده می‌شوند. کمپرسورهای هوای گریز از مرکز کمپرسورهایی پویا هستند که بر پایه‌ی انتقال انرژی از طریق یک پروانه‌ی چرخان به هوا طراحی شدهاند. این کمپرسورها با سرعت زیاد می‌چرخند و هوا را با استفاده از نیروی گریز از مرکز فشرده می‌کنند. جریان هوای حاصل از این کمپرسورها به صورت پیوسته بوده و از آن‌ها در ظرفیت‌های بالا با فشار کم استفاده می‌گردد.
– کمپرسور محوری (Axial Compressors) یک کمپرسور گازی است که می‌تواند به طور مداوم گازها را تحت فشار قرار دهد. این یک کمپرسور در حال چرخش، بر پایه‌ی هوا بوده و در آن گاز (یا مایع) به طور موازی به صورت چرخشی و یا محوری جریان می‌یابد. کمپرسورهای جریان محوری جریان گاز فشرده شده را به صورت مداوم تولید می‌کنند و از مزایای آن‌ها راندمان بالا و سرعت زیاد با توجه به اندازه و سطح مقطع کار آن‌هاست. آن‌ها برای دستیابی به افزایش فشار زیاد، به چندین ردیف هوا نیاز دارند که این مسئله عملکرد آن‌ها را نسبت به سایر مدل‌های کمپرسور باد (کمپرسورهای گریز از مرکز) پیچیده‌تر کرده و همچنین قیمت آن‌ها را گران‌تر می‌کند.
دیگر انواع کمپرسورهای داینامیک عبارت‌‌اند از:
– کمپرسورهای حبابی هوا (Air bubble Compressors)
– کمپرسورهای دیاگونی با جریان مخلوط (Diagonal/mixed-flow Compressors)
انتخاب مناسب ترین کمپرسور باد متناسب با نیاز
هر یک از انواع کمپرسورهای باد با توجه به نوع دستگاه و ابزار صنایع و مشاغل گوناگون انتخاب و تهیه می‌شوند. در واقع یکی از مهمترین نکات هنگام خرید کمپرسور، انتخاب مناسب‌ترین نوع آن‌ها بر اساس دستگاه‌ها، ابزارها و تجهیزات مورد استفاده است. به عنوان مثال، برخی از مشاغل دارای دستگاه‌های بسیار حساس و خاص هستند. لذا کمپرسور باد مورد استفاده در این تجهیزات باید با دقت و حساسیت بیشتری انتخاب شوند؛
از جمله موارد استفاده از انواع کمپرسورهای بادی، میتوان به کمپرسور باد دندانپزشکی اشاره کرد که با تکنیک‌های پیشرفته‌ی فیلتراسیون و سیستم بهداشتی تولید می‌گردد. از آن جا که هوای فشرده شده‌ی مورد نیاز دستگاه‌ها و تجهیزات دندانپزشکی توسط کمپرسورها باید کاملا سالم، بهداشتی و عاری از هر گونه آلودگی باشد، این کمپرسورها باید با دقت و بر اساس معیارهای بهداشتی طراحی شوند تا از ورود باکتری‌ها، میکروارگانیسم‌ها و پاتوژن‌ها به دهان بیمار جلوگیری کرده و مانع از عفونت، بیماری‌ها و سایر مشکلات احتمالی گردند. حساسیت در انتخاب کمپرسورهای باد در تجهیزات دندانپزشکی به اندازه‌ای است که حتی از نمونه‌های روغنی کمپرسور نیز (با توجه به احتمال نشت روغن) برای فشرده سازی هوا استفاده نمی‌شود. لذا غالبا از مدل‌های خشک و بدون روغن کمپرسورهای باد جهت جلوگیری از این مشکلات احتمالی استفاده می‌گردد. علاوه بر این، برای کاهش خطر آلودگی، این کمپرسورها دارای سیستم خشک کن قوی بوده و قادر هستند هوای فشرده را بدون رطوبت تولید کنند.
صنایع مختلف نفت و گاز نیز از انواع خاصی از کمپرسورهای باد استفاده می‌کنند و هر یک مجموعه‌ای از انواع کمپرسور باد را شامل می‌شوند:
کمپرسورهای تقویت کننده (Booster Compressors)
کمپرسورهای پوشش دهنده‌ی سر (Casing head Compressor)
کمپرسورهای گاز فلش (Flash gas Compressors)
کمپرسورهای بالا برنده‌ی بنزین (Gas lift Compressors)
کمپرسورهای باز‌تزریقی (Reinjection Compressors)
کمپرسورهای بازیابی بخار (Vapor-recovery Compressors)
