آشنایی با کمپرسور اسکرو و قطعات داخلی آن

امروزه انواع مختلف کمپرسورهای باد تحولی بزرگ در تامین انرژی تجهیزات، دستگاه‌ها و ابزارهای صنایع گوناگون به وجود آورده‌اند. در میان انواع کمپرسورهای باد، کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت با توجه به نحوه‌ی عملکرد مطلوب خود، نسبت به سایر کمپرسورها رایج‌تر و متداول‌تر هستند. کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت خود به انواع مختلف تقسیم می‌شوند. در این مطلب یکی دیگر از انواع کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت به نام کمپرسور اسکرو یا کمپرسور پیچ دوار را معرفی خواهیم کرد، قطعات مختلف این کمپرسورهای باد را بررسی کرده و نحوه‌ی عملکرد آن‌ها را توضیح خواهیم داد. در انتها نیز با توجه به اهمیت بالای این نوع کمپرسور باد، درباره‌ی نگهداری و تعمیر این دستگاه‌ها به اختصار اشاره خواهیم کرد.

کمپرسور اسکرو یا پیچ دوار چیست؟

کمپرسور اسکرو (Screw Compressor) یا کمپرسور پیچ دوار یک نوع کمپرسور باد چرخشی است که از یک مکانیسم جابه‌جایی مثبت از نوع پیچ دوار برای فشرده سازی هوا استفاده می‌کند. لذا کمپرسورهای اسکرو در دسته‌ی کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت از نوع دورانی قرار می‌گیرند و حجم معینی از گاز یا هوای اطراف خود را محصور می‌کنند. این کمپرسورها در دهه‌ی ۱۹۳۰، زمانی که به یک کمپرسور چرخشی قوی با ظرفیت بالا نیاز بود و کمپرسورهای پیستونی قادر به تولید حجم هوای فشرده‌ی مورد نظر نبودند، توسعه یافتند. لذا کمپرسورهای پیچ چرخشی معمولاً برای جایگزینی کمپرسورهای پیستونی، در کاربردهای تجاری و صنعتی و مواقعی که به حجم زیادی از هوای فشار قوی نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر خلاف کمپرسورهای پیستونی، کمپرسورهای اسکرو یا پیچ دوار نوعی کمپرسور باد هستند که از مکانیزم چرخشی استفاده می‌کنند. در نتیجه فرایند فشرده سازی یک کمپرسور باد پیچ دوار با یک کمپرسور پیستونی برگشت پذیر کاملاً متفاوت است. به طور کلی کمپرسورهای اسکرو در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی، کارآمدتر و انعطاف پذیرتر هستند. این کمپرسورهای بادی با عملکردی مطمئن، طول عمر بالا و تطبیق پذیری، در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارند.

قطعات تشکیل دهنده‌ی کمپرسور باد اسکرو

کمپرسور اسکرو از پیچ نر و مادگی به هم پیوسته به نام روتور (پیچ) تشکیل شده‌ است که دو قطعه‌ی اصلی در این کمپرسور باد بوده و از جمله عوامل اصلی برای فشرده‌ سازی هوا هستند. روتورهای کمپرسور اسکرو در یک محفظه‌ی مناسب جهت تولید و فشرده‌ سازی هوا قرار گرفته‌اند.  این دو قطعه با حساسیت و دقت بسیار بالا در شکل‌ها و ابعاد مختلف ساخته می‌شوند و تعداد دندانه‌های (شیار) آن‌ها در انواع مختلف کمپرسورهای اسکرو متغیر است. تعداد دنده‌های موجود در روتور نر و تعداد شیار‌های روتور ماده با هم متفاوت هستند (معمولا یکی با ۴ و دیگری با ۶ دندانه تولید می‌شوند). روتور ماده برای داشتن راندمان بهتر تعداد شیارهای بیشتری نسبت به روتور نر دارد. روتور نر با چرخش مداوم درون روتور ماده هوا را به دام انداخته و با حرکت به سمت یکدیگر و کاهش حجم و فاصله‌ بین‌شان، هوا و گاز را فشرده می‌کنند. به دلیل وجود این دو روتور در کمپرسور اسکرو، این کمپرسورها به نام کمپرسور پیچ دوقلو نیز شناخته می‌شوند.

یک کمپرسور اسکرو علاوه بر روتور دارای پوشش، فیلتر هوا، مهر و موم‌های لاستیکی، شیر مکش و دریچه‌ی تحویل نیز می‌باشد. برخی از اصلی‌ترین قطعات تشکیل دهنده‌ی کمپرسور باد اسکرو عبارت‌اند از:

سیلندرهای فشرده سازی

سیلندرها یک محور اصلی برای کمپرسورهای هوای پیچ دوار هستند و به گونه‌ای ساخته شده‌اند که در یک واحد کمپرسور جداگانه قرار می‌گیرند. هوای جمع‌آوری شده از داخل محفظه‌های استوانه‌ای و درون روتورهای چرخان عبور می‌کند. یک کمپرسور باد پیچ دوار می‌تواند یک مرحله یا دو مرحله باشد و این مسئله می‌تواند تعداد سیلندرهای دستگاه و مقدار فشار آن را تعیین کند.

فیلترهای هوا

فیلتر هوای ورودی دقیقاً درون شیر بازوی کمپرسور هوای اسکرو قرار دارد. فیلتر هوا با جذب گرد و غبار، رطوبت و ذرات هوا، آسیب به قسمت داخلی کمپرسور اسکرو را به حداقل می‌رساند. با قرار دادن دیگر فیلترهای هوا درون اجزای محفظه، می‌توان از آن‌ها برای تمیز کردن بیشتر و محافظت از لایه‌های کمپرسور نیز استفاده کرد.

بلبرینگ (یاتاقان)

برای اطمینان از ایمن بودن روتورها و چرخش یکنواخت آن‌ها، یاتاقان‌ها در انتهای هر دو روتور قرار دارند. یاتاقان‌های دیگری نیز در قسمت‌های اصلی در کمپرسور هوا نصب شده‌اند. انواع مختلف بلبرینگ در کمپرسورهای اسکرو با توجه به اندازه و نیاز آن تولید می‌شود. بلبرینگ‌ها به نوع کمپرسور اسکرو (روغن کاری شده یا بدون روغن) نیز بستگی دارند. با این حال، یاتاقان‌ها به طور معمول ضد اصطکاک و ضد خوردگی هستند.

شیر مکش

اکثر کمپرسورهای هوای پیچ دوار دارای شیر مکش هستند. در صورت لزوم، شیر مکش باز می‌شود تا هوا داخل شده و در درون دو روتور گرفتار شود. سه نوع اصلی شیرهای مکش شیر دریچه، شیر بشقاب و شیر حلقه هستند که هر یک از آن‌ها در اشکال مختلف برای ایجاد جریان هوای ایده‌آل تولید می‌گردند.

موتور

با توجه به این که کمپرسورهای اسکرو معمولا در مقیاس‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند، وجود یک موتور قابل اعتماد در این کمپرسورها لازمه‌ی عملکرد صحیح آن‌‌هاست. بیشتر موتورها از نوع برقی هستند و باعث چرخش روتورها و کل کمپرسور می‌شوند. برای اطمینان از ایمنی کمپرسور، موتورهای موجود در ماشین‌های جدیدتر با سیستم‌های کنترل هوشمند قابل کنترل هستند.

سیستم کنترل

با کنترل سیستم، اپراتور می‌تواند سلامت کمپرسورهای دوار و خروجی آن را کنترل کند. سیستم کنترل کمپرسور باد پیچ دوار اجزای مختلف آن را که در حال کار هستند، نظارت کرده و در صورت لزوم آن‌‌ها را خاموش و متوقف می‌کند. لذا این سیستم امکان نظارت ایمنی کمپرسور هوای اسکرو را فراهم می‌کند.

مخزن ذخیره سازی

معمولاً کمپرسورهای اسکرو با مخزن ذخیره سازی تولید می‌شوند که بسته به کاربرد کمپرسور در اندازه‌های مختلف عرضه می گردند. هوای تحت فشار از دریچه‌ی تخلیه داخل مخزن ذخیره سازی قرار می‌گیرد. هوا در مخزن فشرده شده و به صورت کاملا ایمنی قرار گرفته و تا زمان استفاده فشار خود را حفظ می کند.

نحوه‌ی عملکرد کمپرسور باد اسکرو

نحوه عملکرد کمپرسور اسکرو به این صورت است که هوا به داخل کمپرسور باد مکیده شده و با عبور از دندانه‌های روتورهای نر و ماده، در طول روتورها حجم آن کاهش یافته و فشرده می‌شود. در واقع، کمپرسور اسکرو با سیستم مکش خود هوا را بین دو روتور به دام می‌اندازد و با حرکت دادن به داخل روتورها، حجم آن را کم و آن را فشرده می‌کند. در نهایت، هوای فشرده شده با بهترین کیفیت حاصل شده و در موارد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. فشرده سازی هوا توسط کمپرسور گرما تولید می‌کند. اگر در طی فرآیند فشرده سازی، گرما اضافه گردد و یا از بین برود، به این فشرده ‌سازی ایزوترمال گفته می‌شود. با بالا رفتن فشار هوا و به دنبال آن افزایش دما، به آنتروپی مایعات، جهت اندازه‌گیری میزان از بین رفتن انرژی، نیاز خواهد بود. به طور کلی، میزان بازدهی تراکم سازی یک کمپرسور به راندمان هوا و محفظه‌ی تراکم نیز بستگی دارد.

نگهداری و تعمیر کمپرسورهای پیچ دوار

مهمترین مزیت استفاده از کمپرسور اسکرو نسبت به سایر انواع کمپرسورها، تولید هوای فشرده به صورت مداوم است. از دیگر ویژگی‌های کمپرسورهای اسکرو می‌توان به قدرت کافی با سرعت متغیر با توجه به مصرف انرژی و سرعت ثابت برای کاربردهای صنعتی اشاره کرد. جهت استفاده از این کمپرسورها با بهترین عملکرد، نگهداری و تعمیر آن‌ها در صورت خرابی از اهمیت بالایی برخوردار است. با سرویس‌دهی و نگهداری منظم، می‌توان از خرابی کمپرسور به دلیل اختلالات جزئی جلوگیری کرد. یک مؤلفه‌ی ناکارآمد در کمپرسورها می‌تواند باعث بروز مشکلات جدی در سیستم هوای فشرده شده‌ی آن شود. لذا در نگهداری و تعمیر به موقع این دستگاه‌های پرکاربرد اقدامات لازم را انجام دهید.

 امیدواریم از این مقاله اطلاعات مفیدی کسب کرده باشید.منتظر ویدیو های آموزشی ویکی کمپرسور باشید.