قوانین پایه گازها
تعریف گاز:
سیالی که نه شکل و نه حالت مشخص دارد و تمایل دارد به
صورت نامحدود انبساط پیدا کند.
قانون اول ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک
قوانین گاز ایده ال
قوانین گاز ایده ال
قانون بویل
P1V1=P2V2 P2/P1=V2/V1
قانون چارلز
V2/V1=T2/T1 V2/T2=V1/T1
قانون آمونتون
T2/T1=P2/P1 P2/T2=P1/T1
مقدمه ای برفن بلوروکمپرسور
اولین کمپرسورخلق شده شش جانداران است که بامشخصاتی شگفت انگیزبرای تامین هوای موردنیازبدن توسط خداوندقادرمتعال به جانداران اهداشده است .شش های انسان عادی قادراست درهردقیقه 100لیترهوارابافشاری حدودیک پوندبراینچ مربع تامین کندودرصورت سالم بودن این کمپرسوراولیه انسانهاباکمترین هزینه ممکن به حیات خودادامه خواهندداد.اولین کاربردخارجی شش ها درروشن کردن آتش بوده است ولی به مرورزمان وازحدودچندهزارسال قبل ازمیلادحضرت مسیح اززمان کشف فلزاتی ازقبیل طلا نقره مس قلع سرب که بصورت خالص درطبیعت وجودداشت نیازبه دمش بیشترهوادرکوره هاجهت ذوب آنهاشروع شدکه بادمیدن آن توسط شش هاامکان پذیرنبود
اختراع دمی(اولین کمپرسور مکانیکی) راباید به عنوان تولدی تازه برای تولید هوای فشره به حساب آورد .
به مرورزمان که حجم کور ه ها ی ذوب فلزات روبه افزایش گذاشت. دستگاه های دمی موجود درآن زمان از عهده انجام کارهای مربوط به گداخت این کوره ها برنمی آمدتاسرانجام اولین کمپرسورپیستونی که یک سیلندر دقیق وخوبی هم نبود برای دمیدن هوااختراع شد.این دستگاه هرچند بسیار ابتدائی بود ولی برای کوره های موجودآن زمان به وفور مورد استفاده قرارمی گرفت.
بااختراع وتوسعه ابزارها کمپرسورهای قدیمی نیزبه مقدار قابل ملاحظه ای توسعه وپیشرفت کرده است
ابزارهای هوائی کم وزن ، جمع وجور ، بادوام ، مطمئن ودقیق اند .کارکردن باآنها برای فرد ایجاد خستگی نکرده ودارای ایمنی بالایی نیزمی باشند.
هرچند که کمپرسورهای رفت وبرگشتی ازنظر قابلیت دستیابی به فشار بالا و راندمان هنوز هم مناسب ترین کمپرسورها می باشند ولی بالا بودن قیمت اولیه ، محدودیت دستیابی به دبی زیاد ، پائین بودن قابلیت اعتماد ، توقف های ناخواسته همراه با بالابودن هزینه های تعمیرات عملا باعث گردید تا این کمپرسور ها قادر به تامین تمامی نیازهای صنایعی که با رشدی شتابان درحال گسترش بودند نباشد . به همین خاطر ازاواخر دهه ١٨٦٠ نسل جدیدی ازکمپرسورهاRotaryکه درعین دارابودن بسیاری از ویژگی های مطلوب کمپرسور های رفت وبرگشتی ، قادر به تراکم و جابجا کردن حجم وسیع تری ازگاز بودند ابداع گردید که به لحاظ ماهیت رفتار ظاهری به کمپرسورهای دورانی معروف شدند.سپس باتوسعه صنایع نفت وگازوپتروشیمی نیازبه کمپرسورهای بادوروحجم بالاترانتقال گازنیزبه سرعت توسعه پیداکردبطوری که کاربردآن ازصنایع مختلف به صنایع هوائی وفضائی وپزشکی هم رسیده وبه راحتی می توان ادعا نمود که صنعت منهای کمپرسورهامعنایی ندارد.
تعریف: دستگاههائی که برای انتقال ، جا به جا کردن و یا فشرده کردن گازها مورد استفاده قرار می گیرند بر اساس اختلاف فشار بین ورودی و خروجی وحجم گاز جا به جا شده در واحد زمان به دسته های زیر طبقه بندی می شوند :
الف-فن هاFans
ب-بلورهاBlowers
ت-کمپرسورهاCompressors
ث-پمپ های خلاVaccum Pumps
فن ها ( Fans ) :در جهت حرکت هوا یا گاز به منظور غلبه بر نیروهای استاتیکی هوا یا گاز در فشار مربوطه از فن استفاده میگردد.
فشار خروجی آن پایین می باشد.
به دستگاهی که حجم زیادی از گاز یا هوا را با فشار پایین ( تا حدود 300میلی متر ستون آب ) جا به جا می کند
بلورها Blowers
بلوراصطلاحا به دستگاههائی اطلاق می شود که برای منتقل کردن حجم بالای گاز با فشارهای پایین و متوسط ( تا حدود 3 bar ) مورد استفاده قرار می گیرند .
پمپ های خلاVaccum Pumps
پمپ های خلاء نوعی کمپرسورهستند که فشار قسمت مکش آن از فشار جو کمتر و فشار خروجی آنها اندکی از فشار جو بیشتر است.وبرای ایجادخلادرمحیط های هوایاگازهای خشک ومرطوب مورداستفاده قرارمی گیرندوبه عنوان یک کمپرسورمکشی عمل می کنند
پمپ های خلاء در طرح های مختلفی ساخته شده اند
کمپرسورهاCompressors
کمپرسوربه دستگاههائی اطلاق می شود که توان مکانیکی رابه انرژی فشاری به سیالات تراکم پذیراعمال می کنندوبرای فشرده کردن ، کوبیدن و انتقال گازها مورداستفاده قرارمی گیرندو بسته به نوع و ساختمان آنها برای حجم ها و فشارهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند .معمولا اختلاف فشار ورودی و خروجی کمپرسورهابیشتر از 3 bar است .
کمپرسورها در محدوده اختلاف فشار 35 تا 65000 پوند بر اینچ مربع میتوانند عمل نمایند.
کمپرسورها
البته وجه تمایز بین کمپرسورها و بلورها خیلی به هم نزدیک است و گاها ممکن است یک دستگاه در یک واحد صنعتی به عنوان بلور و در واحد دیگر به عنوان کمپرسور نام گذاری شود.
موارد استفاده کمپرسورها در صنعت نفت:
1-کمپرسورهای هوای جهت فشرده کردن هوا (Air Compressors)
برای تولیدهوای سیستم ابزاردقیق Instrument
برای تولیدهوای مصرفی واحدهای عملیاتی Air Plantو برای هوای مصرفی ابزارهای بادی
2-کمپرسورهای هیدروژن
برای تزریق گارهیدروژن به راکتورها
کمپرسورهای گاز گردشی برای چرخش گازهیدروژن داخل راکتورها
3-کمپرسورهابرای فشرده کردن گازهای مایع ( LPG )
4-کمپرسورهای ایستگاه های گازCNG
5-کمپرسورهای برای تزریق گازبه چاه های نفت
کمپرسورهای ایستگاه های تقویت فشارگاز
-کمپرسورهای سیستم تبرید
کمپرسورهایی که درپزشکی بکارمی روند
طبقه بندی کمپرسورها :
مکانیزم های ایجادو اعمال فشاربه گازمبنای تقسیمات اصلی وتفاوت های اساسی بین انواع کمپرسورهااست. کمپرسورها از لحاظ اصول کار در سه دسته کلی زیر طبقه بندی می شوند:
الف-کمپرسورهای جنبشیDynamic Compressors
ب-کمپرسورهای جابجائی مثبتPositive Displacement Compressors
پ-کمپرسورهای حرارتیThermal Compressors
کمپرسورهای دینامیکی وجابجائی مثبت ازلحاظ مقدارجریان, فشار, قابلیت کنترل فلو, قدرت تحمل در برابر تغییرات شرایط گاز,تعمیر و نگهداری, محدوده راندمان, قابلیت اطمینان و دسترسی, شرایط نصب , شرایط و فضای مورد نیاز برای نصب دارای تفاوت های بسیار زیادی هستند و این مشخصه ها زمینه های کاربرد و توانائی دستگاه را برای یک سرویس معین مشخص می کند.
کمپرسورهای جابجائی مثبت
به کمپرسورهائی که در هرسیکل کاری(دورانی یارفت وبرگشتی) مقدارحجم مشخصی ازگازرا جابجا می کنند کمپرسورهای جابجائی مثبت گفته می شود.ازمشخصه های اصلی این نوع کمپرسورهامتناسب بودن مقدارگازخروجی باتعدادکورس کمپرسوراست بدین معنا که برخلاف دیگرکمپرسورها با دو برابر کردن دور کمپرسور فلوی کمپرسورنیزدوبرابرمی شود. وهمچنین اگر مسیرخروجی آنها مسدودگردد فشار خروجی آنهامی تواند تا بی نهایت!؟ افزایش پیدا کند.
طبقه بندی کمپرسورهای جابجایی مثبت
کمپرسورهای نوع روتاری Rotary Compressor
کمپرسورهای نوع رفت و برگشتی Reciprocating Compressor
کمپرسورهای نوع دورانی Rotary Compressors
کمپرسورهای دورانی از نظر رفتاری جزء کمپرسورهای جابجائی مثبت بوده ولی از دیدگاه نیروهای وارد برآن همانند کمپرسورهای گریزازمرکزوبه عنوان یک ماشین بالانس شده می باشند . مهمترین تفاوت کمپرسورهای دورانی با کمپرسورهای رفت وبرگشتی که هم خانواده می باشند در حذف ولوهای داخلی در کمپر سورهای دورانی است .این نوع کمپرسورها " درمقایسه با کمپرسورهای رفت وبرگشتی از نظر وزن، سبک تربوده وبه علت حذف نیروهای لرزاننده (Shaking Forces) نیاز به فوندانسیون سنگینی ندارندودارای ساختمان نسبتا " ساده تری در مقایسه با کمپرسورهای رفت وبرگشتی می باشند، بااین وجود از نظر طراحی دارای تنوع زیادی بوده ودر طرح های مختلفی ساخته می شوند.
کمپرسورهای جابجایی مثبت طبقه بندی
کمپرسورهای نوع روتاری (Rotary Compressor)
کمپرسورهای نوع لوب (Lobe Compressor )
-کمپرسورهای نوع تیغه لغزشی ( Sliding Vane )
کمپرسورهای نوع لوپ مارپیچی ( Screw Compressor )
کمپرسورهای نوع رینگ مایع ( Liquid – Ring )
کمپرسورهای نوع رفت و برگشتی ( Reciprocating )
کمپرسورهای رفت و برگشتی نوع پیستونی
کمپرسورهای نوع دیافراگمی
مشخصه های بارزکمپرسورهای دورانی
1-این نوع کمپرسورهابرای نسبت تراکم های متغیر ودامنه وسیعی از ظرفیت ها مناسب هستند
2- این نوع کمپرسورهامی توانند باسرعت متناسب با الکتروموتورهای معمولی کارکنند.
3-ازنظر هزینه تعمیر ونگهداری مشابه کمپرسورهای گریزازمرکزکم هزینه می باشند
4-حذف ولوهای داخلی دراین کمپرسورها بخش اعظمی از مشکلات وتوقفات مرتبطه راکه درکمپرسورهای رفت وبرگشتی وجودداردرامنتفی می سازد..
5- اساسا " دراین نوع کمپرسورها فشارخروجی پائین بوده وغالبا " تا ١٥ بار بیشتر نمی باشد .
البته طرح های خاصی از این کمپرسورها که چند مرحله ای می باشند قادرند تا فشارهای بالاتری ) حتی " ٤٠ بار )مورد استفاده قرار گیرند وبصورت خشک Dry یا روغن کاری شونده کارمی کنند.
در این نوع کمپرسورها عمل بالابردن انرژی سیال ( بالا بردن فشار گاز)برخلاف کمپرسورهای گریزازمرکز باحبس مقادیرپی درپی از گازبین دوقطعه درنوعی محفظه وانتقال آن بدون تغییرحجم به طرف دریچه خروجی است که تراکم گازتوسط مقاومت سیستم خروجی وسپس ارسال گازبه بیرون محفظه کمپرسورانجام می شودبه عبارت دیگرباهل دادن گاز ازطریق حرکت چرخشی ,گاز از طرف ورودی به طرف خروجی کمپرسورفرستاده می شود.
کمپرسورهای نوع لوبLobe Compressor
کمپرسورهای نوع گوشواره ای یاLobe رامی توان اولین نمونه ازکمپرسورهای دورانی دانست که تولید آن ازدهه ١٨٦٠ شروع گردید دراواخر قرن نوزدهم شرکتRootsنمونه ای ازاین کمپرسوررابه عنوان دمنده ای که دارای گوشوارهائی به قطر هفت مترونیم بودند برای تهویه معادن بکار گرفت که قادر بود ١٧٤٠٠٠ مترمکعب درساعت هوارا جهت تهویه به داخل تونل های معدنی بفرستد . قابلیت ها ی این دمنده آنچنان بالا بود که بنام شرکت سازنده نامیده می شوند معروف گردیدوهنوز هم در بسیاری مراجع علمی کمپرسورهای لوب به نام شرکت Rootsمعروف هستند.
کمپرسورهای نوع لوبLobe Compressor
Gas از قسمت ورودی Suctionوارد کمپرسور می شود و با حرکت چرخشی Lobe هاکه توسط الکتروموتور به انهاداده می شودودرجهت عکس همدیگرمی چرخندگاز Gasحبس شده بین رتورهاوبدنه کمپرسوررا به سمت راهگاه خروجی Discharge کمپرسورکه به تدریج حجم ان کم می شودمی رانند .
شکل لوب هاطوری طراحی می شودکه درحین چرخش همواره کمترین فاصله بین انهاوبدنه وجودداشته باشد و در صورتی که این فاصله ها به هردلیلی افزایش پیدا کندمی تواند باعث شود گاز فشرده شده نشت کند وبه دلیل وجوداختلاف فشارمجددا وارد مراحل فشارپایین سیلندر Low Pressure شود که می تواند باعث نشتی های داخلی وکم شدن فلو وفشار کمپرسور شود .
Lobe Compressor
5/3/2025
35
کمپرسورهای نوع تیغه لغزشی Sliding Vane Compressors
اولین کمپرسور تیغه ای Rootsباطرح گوشواره ای بنامSliding Vane درسال ١٨٩٠طراحی در آمریکا ساخته شدکه بصورت خشکDryکارمی کرد پائین بودن راندمان ومشکل گرم کردن جزء معایب اساسی این کمپرسورها بوده تا اینکه درسال ١٩٤٧ با تزریق روغن که نقش آب بندکننده روان کننده وخنک کاری کمپرسور را به عهده داشت، کارآئی ، عمرمفید و قابلیت های این کمپرسور به مقدار چشمگیری افزایش داده شدوامروزه نسل جدیدی ازکمپرسورهای دورانی بصورت روغن کاری شونده Lubricatedدرصد بالائی از بازار فروش کمپرسورها رابه خود اختصاص داده است.هرچند کمپرسورهای دورانی درمقایسه با کمپرسورهای رفت وبرگشتی ازقابلیت های بالاتری درامر متراکم کردن گازها بادبی بیشتر برخوردار بودند ولی با این وجود قادر به تامین تمامی نیازهای صنایع روبه گسترش که هر ساله ازنظر ظرفیت توسعه می یافتند نبودند.
5/3/2025
40
کمپرسورهای نوع تیغه لغزشی Sliding Vane Compressor
دراین نوع کمپرسورهارتوربصورت خارج ازمرکزدرداخل سیلندر Casingقرارمی گیرد وتوسط حرکت چرخشی تیغه هایVaneنصب شده روی ان باعث ورود سیال ازقسمتSuction به داخل کمپرسوروحبس شدن ان بین تیغه هاوبدنه می شود وتوسط حرکت دورانی پره هابه قسمت خروجی کمپرسور رانده شود
ساختمان داخلی یک کمپرسوردورانی تیغه ای
5/3/2025
42
درکمپرسورهای باسایز های بالاتر جهت کم کردن اصطکاک بین Vane ها و بدنه نیازبه روغنکاری است که معمولا باتزریق مقداری روغن درقسمت ورودی کمپرسوربه گاز این کار انجام می شود این نوع کمپرسورهابرای شرایط فشارهای پایین ودورهای کم وفلوهای متوسط کارایی بسیاربالائی دارند.
به دلیل طول عمربالاوسروصدای کم آنهادرحین کارازاین نوع کمپرسورهادریخچال های قدیمی هم به وفوراستفاده شده است.
دربعضی ازانواع این کمپرسورها برای کاهش بارهای شعاعی روی یاتاقان هاوافزایش طول عمرآنها,بدنه کمپرسور بصورت دوراهگاهی ساخته می شود که باعث متعادل شدن فشاراطراف رتورونهایتا بالانس نیروهای شعاعی روی رتورمی شود.
کمپرسورهای نوع رینگ مایعLiquid Ring Compressor
شکل بدنه این نوع کمپرسورها بصورت تخم مرغی شکلEgg Shaped است و پره های آن از نوع فنجانکی Cupped Bladeساخته می شود . این نوع کمپرسورهامعمولا برای سیالات دوفازی(گاز همراه بامایع) مورداستفاده قرارمی گیرند
عمل آب بندی داخلی این نوع کمپرسور توسط دیواره ای از مایع که داخل کمپرسورریخته می شودوبین رتوروبدنه قرارمی گیردوبااستفاده ازنیروی گریزازمرکزانجام می شود.نوع مایع مورداستفاده برای آب بندی بستگی به نوع گاز کمپرسور داردولی معمولا ازآب که یک مایع ارزان قیمت است استفاده می شود.قبل ازراه اندازی کمپرسور ابتدادر داخل آن مایع مناسبی ریخته می شودوسپس اقدام به راه اندازی آن می شود. وقتی کمپرسور ساکن است مایع در قسمت ته بدنه می ماند و وقتی در حالت چرخش قرار گرفت در اثر نیروی گریز از مرکز مایع به سمت بیرون Casing پرتاب می شودوباایجادیک دیواره اب کار اب بندی وممانعت از فرار گاز فشرده شده انجام می شود.
کمپرسورهای نوع لوپ مارپیچی Helical Lobe Compressor
باتوجه به شباهت رتوراین نوع کمپرسورها به پیچ اصطلاحا به این نوع کمپرسورها,کمپرسورهای نوع پیچی یا Screw Compressor نیزگفته می شود و نحوه کارآنها بر اساس حبس شدن گازبین لوب های مارپیچی که بصورت نر و ماده در داخل هم می چرخندوبدنه (سیلندر)است
ایده طراحی اولیه کمپرسورهای مارپیچی اختراع کمپرسوری جدید ازخانواده دورانی، باسرعت بالاتراز کمپرسورهای رفت وبرگشتی بوده که بتوان مستقیما" آن راباتوربین های گازی راه اندازی نمودومشکل Surgingکه در کمپرسورهای گریزازمرکز وجودداشت رامرتفع نماید.
کمپرسورهای پیچی جزء کمپرسورهای جابجائی مثبت می باشند که درآن عمل تراکم بین دو عدد روتورمارپیچی صورت پذیرد روتورها اصطلاحا " به دوشکل نر MaleومادهFemaleساخته می شوندروتور نر دارای گوشواره Lobe محدب وروتور ماده دارای شکل مقعر می باشند هنگامی که فشار گاز اندکی از فشار گاز خط خروجی بیشتر شد ، گازمتراکم شده به سمت لوله خروجی رانده شده وعمل تخلیه گاز صورت می گیرد
در طول دوران روتورها هیچ گونه تماس مکانیکی نباید بین آنها وجود داشته باشد ، در کمپرسورهای خشک چرخش روتور ماده به کمک دنده هائیTimming Gear که نقش تنظیم زمان بندی دوران روتورهابصورت عکس همدیگر را به عهده دارند صورت می پذیرد میزان تراکمی که در هر سیکل تراکم صورت می گیرد به طول روتور ونسبت تراکم در کمپرسوربستگی دارد . به عبارت دیگر مجاری جریان گاز ازنظر ابعادی طوری ساخته می شوند که بتوان به نسبت تراکم مورد نظر دست یافت
کمپرسورهای نوع لوپ مارپیچی ( Screw Compressor )
انواع کمپرسورهای پیچی Screw Compressor
کمپرسورهای نوع بدون روغن Oil Free Compressor
کمپرسور های نوع روغنی Oil Compressor
درکمپرسورهای نوع روغنی به دلیل کمتر بودن فاصله بین قطعات ثابت و متحرک(رتور ها وسیلندر) به گازی ( هوائی ) که وارد کمپرسور می شود روغن تزریق می کنند تا یک فیلم روغن بین قطعات ثابت ومتحرک بوجود ایدواز تماس قطعات جلوگیری کند
روغن کاری داخلی کمپرسور علاوه برافزایش راندمان کمپرسور به میزان ٨ تا ١٠ درصد درمقایسه با کمپرسورهای خشک،موجب افزایش نسبت تراکم مجاز هم می شود
ویژگی های کمپرسورهای مارپیچی
1-مشخصه کمپرسورهای پیچی به گونه ای است که در حد فاصل بین مشخصه های کمپرسورهای رفت وبرگشتی وگریزازمرکز قرار می گیرند وحتی در مواردی قادرند در محدوده کار هریک از کمپرسورهای فوق به کار گرفته شوند . کمپرسورهای مارپیچی از نظر ظرفیت بعداز کمپرسورهای گریزازمرکز قرار دارند وفشار خروجی آنها از چند میلی بار تا ٤٠ بارهم می رسد کمپرسورهای مارپیچی در ظرفیت تا ١٢٠٠ متر مکعب در دقیقه نیزطراحی وساخته می شوند .
2- مقدار ظرفیت آنها در محدوده کار کمپرسورهای گریزازمرکز قرارداشته ولی به علت بالا بودن راندمان آنها )حدود ٧٥ تا ٨٥ درصد ( در یک چنین مواردی بر کمپرسورهای گریزازمرکز ارجعیت دارند.
3- از این کمپرسور ها در ظرفیت های پایین برای سیستم تهویه مطبوع اتومبیل ها استفاده می شود،
4-عملکرد آنها برخلاف کمپرسورهای گریزازمرکز وابستگی چندانی به جرم مولکولی گاز ندارند .
5- از نظر اقتصادی درمحدوده توان200تا1500اسب بخار از کمپرسورهای گریزازمرکز ارزانتر می باشند
6-هرچندکه کمپرسورهای رفت وبرگشتی از راندمان بالاتری نسبت به کمپرسورهای مارپیچی برخوردار می باشند، ولی برای دبی معینی از جریان گاز ، کمپرسور مارپیچی دارای ابعاد کوچکتری می باشند وبه همین خاطربه فضای کمتری برای نصب نیاز دارند .البته انرژی مخصوص )توان مصرفی برای تراکم واحدظرفیت(آنهااز کمپرسورهای پیستونی بیشتراست
7-به علت عدم وجو د نیروهای بالانس نشده نیاز فوندانسیون سنگینی نداشته ولذا هزینه نصب آنها کمتر است
8- این کمپرسورها قادرند گازهای چسبناک Sticky وقابل پلیمریزاسیون را نیزمتراکم نمایند در واقع حضور ذرات نرم Soft Deposit در گاز مورد تراکم باعث کاهش تاثیر لقی Clearance روتورها برروی راندمان کمپرسور گردیده وموجب کاهش نشتی وافزایش راندمان حجمی کمپرسور می شود.
9-یکی ازمعایب این کمپرسورها بالا بودن صدای آنها می باشدکه جزءویژگی های ذاتی آنهاست به همین خاطرتمامی کمپرسورهای مارپیچی درقسمت ورودی وخروجی گازمجهزبه صداخفه کن Silencer هستند.
10-قابلیت کارکردن درفشارهای ورودی پایین(خلا)رادارند(به عنوان وکیوم پمپ می توانندمورداستفاده قرارگیرند)
معایب کمپرسورهای نوع پیچیScrew Compressors
کم بودن لقی های داخلی واستفاده ازبال برینگ
امکان تغییرظرفیت برای این نوع کمپرسورها وجودندارد
سر و صدای زیاد
Reciprocating Compressors کمپرسورهای نوع رفت و برگشتی
کمپرسورهای رفت وبرگشتی ازجمله قدیمی ترین کمپرسورهاهستندوجایگاه بسیارمهمی رادربین کمپرسورهاداراهستند. اصول کار این کمپرسورهابراساس حبس مقادیرپی درپی از گازبامکانیزم حرکت رفت و برگشتی پیستون یادیافراگم درابتداباافزایش حجم محفظه وسپس بابالابردن فشارازطریق کاهش حجم محفظه ونهایتاتخلیه گازحبس شده به طرف محفظه بیرون کمپرسورانجام می شود . افزایش حجم درداخل کمپرسورباعث کاهش فشاردرآن ونتیجتا باعث ورودگازبه داخل محفظه کمپرسور می شودودرسیکل تراکم نیز کاهش حجم داخل کمپرسورباعث افزایش فشارگازو خارج شدن گاز ازداخل محفظه کمپرسور(سیلندر) می شود که.مقدارگاز فشرده شده تناسب مستقیم باتعدادکورس کمپرسورداردو جریان گازدراین نوع کمپرسورها بصورت ناپیوسته است.
طبقه بندی کمپرسورهای رفت وبرگشتی
1-کمپرسورهای رفت و برگشتی نوع پیستونی
2-کمپرسورهای نوع دیافراگمی
کمپرسورهای رفت و برگشتی نوع پیستونی
مزایای کمپرسورهای پیستونی
1-این نوع کمپرسورهابرای تمامی فشارهاازخلاتافشارهای بسیاربالا قابل استفاده هستند.
2- بالا بودن راندمان کلی آن (بین 80تا90درصدتغییرمی کند)وقابلیت دست یابی به فشا رهای بالا
3-برای نسبت های تراکم بیشتراز5بالاترین راندمان رابین کمپرسورهادارند
4-کمپرسورهای پیستونی درفشارهاووزن های مولکولی متغیربه راحتی کارمی کنند.
5- استفاده از یک کمپرسور برای تراکم چند گاز مختلف که در سایر انواع کمپرسورها امکان پذیر نمی باشد(در یک کمپرسور با چند پیستون از هر سیلندر می توان برای تراکم یک گاز استفاده کرد)
6- این نوع کمپرسورهاعموما " برای دبی کم وفشار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند .
معایب کمپرسورهای پیستونی
1-این نوع کمپرسورهاازنوع جریان یاظرفیت ثابت هستندو تغییردادن فلوی آنهابه راحتی انجام نمی شود
2-قیمت اولیه ، هزینه های تعمیر ونگهداری و … این کمپرسورها نسبتا بالا است(بخصوص درشرایطی که گازکثیف خورنده یاحاوی مایع باشد)
3-برای فلوهای بالابیش ازیک کمپرسورنیازاست.
4-این نوع کمپرسورهابزرگ وگران قیمت هستند.
5-باتوجه به نیروهای لرزاننده نیازبه فوندانسیون های سنگین دارند
6-اصطکاک های داخلی گازدراین نوع کمپرسورهازیاداست.
اصول کارکمپرسورهای پیستونی
در کمپرسور های پیستونی حرکت رفت وبرگشتی پیستون در داخل سیلندر باعث تغییر حجم در سیلندر شده که افزایش حجم سیلندر باعث کاهش فشار در آن وباعث مکش گاز به داخل سیلندرمی شود ودر مرحله تراکم کاهش حجم سیلندردر اثر حرکت پیستون به سمت جلو باعث افزایش فشار داخل سیلندر (متراکم شدن گاز)ونهایتا خارج شدن گاز بافشاربالا از داخل سیلندر در مسیر لاین خروجی کمپرسور می شود. کنترل کردن اتوماتیک ورود و خروج گاز به داخل سیلندر توسط کمپرسور ولوها یاشیرهای ورودی وخروجی کمپرسور Compressor Valves انجام می شود .
نکات حائزاهمیت درکمپرسورهای پیستونی
1- در کمپرسورهای پیستونی: انرژی لازم برای تراکم گاز به فشارخروجی بستگی دارد .
2-فشارخروجی قابل دسترسی در این کمپرسور ها به مقاومت موجود در مقابل جریان گاز بستگی دارد که توسط عوامل مکانیکی و حرارتی دارای محدودیت هائی می باشد
3-به فضای مرده ای که در پایان حرکت رو به جلوی پیستون و انتهای سیلندروجوددارد، Volume Clearanceگفته می شودکه حاوی گاز متراکم شده باقیمانده درسرسیلندراست (که به بیرون فرستاده نشده( برروی پیستون نیرو وارد کرده و آن را به سمت عقب می راند.
4- با عقب رفتن پیستون ، گاز حبس شده در فضای مرده منبسط شده و تا زمانی که فشار درون سیلندر به فشار,ورودی نرسد، پیستون دارای حرکت رو به عقب خواهد اولا انبساط گاز موجب انجام کار مفیدی می گردد که نمونه ای از آن حرکت رو به عقب پیستون است ثانیًا در مرحله انبساط گاز حبس شده در فضای مرده و کاهش فشار آن تا فشار مکش کمپرسور هیچ گونه گازی از بیرون وارد سیلندر نمی شود و فقط هنگامی که تعادل فشار در دوسمت پیستون برقرار گردید ، حرکت رو به عقب پیستون موجب ایجاد خلاء در سیلندر شده و از این به بعد گاز می تواند از طریق ولوورودی وارد سیلندر شود. ثالثًا راندمان حجمی کمپرسوری که دارای فضای مرده می باشد (که البته وجود آن الزامی است) به در صد فضای مرده مرتبط است
5-هنگامی که فشار در داخل سیلندر از فشار مکش کمتر شودولو مکش باز شده و برعکس اگر فشار درون سیلندر با فشار مکش مساوی و یا بیشتر باشد، ولو مکش بسته می شود.
6-ولوها اساسًا یک شیر یک طرفه هستند که در شرایط عادی(وقتی فشار دو سمت آن یکسان باشد) بسته است که بسته بودن ولوها بوسیله نیروی فنر (یا فنر هائی) که در آن بکار برده شده است صورت می گیرد. بنابراین برای باز شدن ولو مکش ، لازم است که فشار درون سیلندر ، آنقدر کاهش یابد که اختلاف فشار بین لوله خط مکش و داخل سیلندر به حدی برسد که بتواند بر نیروی وارده از سوی فنر نیز غلبه نماید
7- جریان گاز از درون ولوها نیز به لحاظ مقاومتی که در مسیر جریان گاز وجود دارد باعث افت فشار می گردد. وجود دو پدیده فوق به سهم خود نیاز به صرف انرژی داشته که بر خلاف انرژی لازم برای تراکم گاز حبس شده درفضای مرده قابل بازیابی نبوده وباید آن را به عنوان انرژی از دست رفته شده تلقی کرد
8- ولوخروجی نیز هنگامی باز می شود که فشار داخل سیلندر از فشار خط خروجی بیشتر شود در این مرحله نیز نیروی لازم برای غلبه بر نیروی فنر (فنرها ) و از دست رفت انرژی ناشی ازاصطکاک موجود در مسیر عبور گاز از درون ولوها باید مورد توجه قرار گیرد . همانند ولوهای مکش ، انرژی مصرف شده برای غلبه بر نیروی فنر و از دست رفت انرژی ناشی از اصطکاک حاصل از عبور جریان گاز از درون ولوها ، به عنوان از دست رفت انرژی محسوب می شود که جزء معایب کمپرسورها پیستونی محسوب می شوند.
طبقه بندی کمپرسورهای رفت و برگشتی
الف-کمپرسورهای پیستونی بدون میله هادی
ب-کمپرسورهای همراه با میله هادی(کراس هد)
پ-کمپرسورهای پیستونی روغنکاری شونده
ت-کمپرسورهای پیستونی بدون روغن
ث-کمپرسورهای یک طرفه Single Acting
ج-کمپرسورهای دو طرفه Double Acting
کمپرسورهای پیستونی بدون میله هادی
طراحی کمپرسورهای بدون کراس هد موجب سادگی ، کوچک شدن ابعاد و کاهش قطعات مصرفی متحرک در کمپرسور می گردد. در این طرح پیستون از قسمت زیرین به کارتل متصل بوده و لذا برای روانکاری سیلندر و سایر قطعات کمپرسور(میل لنگ ، یاطاقان ها ، پین و بوش شاتون و …) می توان از یک نوع روغن در کمپرسور استفاده کرد . یکی از مسائل مهم در این طرح این است که رینگ ها نه تنها باعث آب بند کردن پیستون با سیلندر در مرحله تراکم می گردند ، بلکه مقداری از نیروهای حاصل از انتقال قدرت از شاتون به پیستون را برروی خود حذف می کند.
کمپرسورهای همراه با میله هادی(کراس هد)
در طراحی کمپرسورهای مجهزبه میله هادی ، پیستون بطور مستقیم به میل لنگ متصل نمی باشد بلکه برای انتقال قدرت از شاتون به راد پیستون از قطعه ای که اصطلاحًا آن را میل هادی Crosshead می نامند استفاده می شود این قطعه تقریبًا تمامی نیروهای افقی حاصل از حرکت شاتون را حذف می نماید.
ویژگی های کمپرسورهای همراه با میله هادی(کراس هد)
1-پیستون هیچ گونه نیرویی در راستای افقی دریافت نکرده و در نتیجه آن را به رینگ ها و دیواره سیلندر منتقل نمی کند.
2-از آنجائی که دسته پیستون بصورت ثابت به پیستون متصل می باشد، به روانکاری خاصی نیاز ندارد.
3-حرکت عمودی دسته پیستون این امکان را مهیا می کند که بتوان با آب بند کردن آن ، محفظه تراکم را از کارتل جدا نمود . لذا می توان برای روانکاری سیلندر (در صورت نیاز ) از روغن ها ی مخصوص که با روغن مورد استفاده در کارتل یکسان نیست، استفاده کرد
طبقه بندی کمپرسورهای رفت وبرگشتی براساس عملکرد
کمپرسورهای یک طرفه Single Acting
کمپرسورهای دو طرفه Double Acting
در نوع Double Acting هم قسمت جلو پیستون (سر سیلندر ) و هم قسمت عقب آن(ته سیلندر) عمل تراکم انجام می شود که به عنوان دو کمپرسور موازی عملیات مکش و تراکم را با تاخیر زمانی 180 درجه ای انجام می دهند . کمپرسورهای نوع دوطرفه که غالبا دراکثر صنایع مورداستفاده قرار می گیرد علاوه بر بالا بردن ظرفیت کمپرسور باعث کم شدن نیروهای لرزاننده Shaking Forceبه بدنه کمپرسور و میل لنگ نیز می شودکه باعث افزایش طول عمر قطعات وکمپرسور می گردد
Double Acting comp.
برای کنترل کردن مسیرهای ورودی وخروجی گاز،از کمپرسور ولوها :Compressor Valve استفاده می شود.
ولوها از مهم ترین قطعات کمپرسورهای رفت و برگشتی می باشند که خراب شدن آن ها باعث عدم آب بندی آن ها و برگشت مجدد گاز به داخل کمپرسور و گرم شدن کمپرسور و نهایتاً کاهش ظرفیت و فلوی کمپرسور می شود و عملکرد نامناسب آن ها نیز باعث کاهش کارائی آن می شود
کمپرسور ولوها
برای محافظت از کمپرسورهای نوع جابجایی مثبت در برابر فشارهای بالا که باعث آسیب به کمپرسور و ایجاد خسارت های جانی و مالی فراوانی می شود معمولاً در قسمت خروجی آن ها یک عدد شیر اطمینان Safety Valve نصب می شود و روی فشار مورد نظرSet می گردد و در صورت افزایش فشار به هر دلیل مقداری از گاز داخل کمپرسور از آن خارج می شود و به یک محیط مطمئنی منتقل می شود.
شیر اطمینان
طبقه بندی کمپرسورهاازلحاظ تعدادمرحله
کمپرسورهای یک مرحله ایSingle Stage Compressors
ب- کمپرسورهای چند مرحله ای Multistage Compressors
در بعضی از کمپرسورها به خاطر محدودیت های ذاتی(نظیر کمپرسورهای گریز از مرکز) و در بسیاری از موارد به لحاظ محدودیت های دمائی)افزایش غیر مجاز درجه حرارت در اثر تراکم و حساسیت قطعات مکانیکی به لحاظ رعایت لقی ها و آثار نامطلوب درجه حرارت بر روی ماده روان کننده) عملا دست یابی به فشار مورد نظر در کمپرسورهای یک مرحله ای میسر نبوده و بعد از تراکم گاز در مرحله اول لازم است که قبل از استمرار تراکم گاز ، آن را از کمپرسور خارج کرده و بعد از خنک کردن جهت دستیابی به فشار مورد نظر به مرحله (یا مراحل) بعدی فرستاد.کمپرسورهائی که در آن فرآیند تراکم در چند مرحله صورت می گیرد را اصطلاحًا کمپرسورهای چند مرحله ایMultistage می نامند
دلایل اجباربه استفاده ازکمپرسورهای چندمرحله ای
1-کم کردن تنش های کششی وفشاری روی قسمت های مختلف کمپرسور .
2-فرصت خنک کاری گاز در مراحل میانی به توسط Inter Cooler ها .
3-صرفه جویی در مصرف انرژی .
4-افزایش راندمان حهت کاهش توان مصرفی
5-کاهش هزینه های تعمیراتی
چیدمان کمپرسورهای چندمرحله ای
یکی از ویژگی های منحصربه فرد کمپرسورهای پیستونی, استفاده از یک کمپرسور برای تراکم چند گاز مختلف است که در سایر انواع کمپرسورها امکان پذیر نمی باشد . در یک کمپرسور با چند پیستون از هر سیلندر می توان برای تراکم یک گاز استفاده کرد . بعنوان مثال از یک سیلندر می توان برای تراکم گاز پروپان وراه اندازی سیستم تبرید استفاده نموده وبقیه سیلندرها به تراکم گاز اصلی سیستم اختصاص داده شود.
مشخصه های کمپرسورهای پیستونی
١-این کمپرسورها از نوع رفت و برگشتی بوده و لذا همواره مقداری نیروی متعادل نشده در آن باقی می ماند و به همین خاطر نیاز به فوندانسیون سنگین تری دارند
٢-میزان لرزش در این کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها (دورانی و گریز از مرکز) بیشتر بوده و به همین خاطر امکان انتقال لرزش به سایر تجهیزات از طریق لوله ها و فوندانسیون وجود دارد.
٣- اکثر این کمپرسورها بصورت روانکاری شونده ساخته می شوند ولی ممکن است در شرایط خاصی بصورت خشک ساخته شوند . عدم روانکاری سیلندر موجب افزایش فرسایش رینگ ها ، به علت کاهش راندمان و افزایش هزینه های تعمیراتی می گردد. به علت نشت گاز از کناره پیستون راندمان حجمی آن می تواند کمتر نیزبشود.
4- تغییر جرم مولکولی گاز در قسمت مکش تاثیری روی عملکرد این کمپرسورها باقی نمی گذارد.
5- فشار گاز خروجی از این کمپرسورها مستقل از سرعت دورانی آن است.
6-گاز خروجی از کمپرسور دارای ضربات Pulse بوده و به همین خاطر در صورت بهره برداری از چند کمپرسور پیستونی بطور موازی می تواند باعث بروز مشکلاتی نظیر تشدید Resonance گردد لذا در چنین حالتی بکارگیری از قطعات ضربه گیرDamping Element در قسمت های ورودی وخروجی ضروری است.
7-راندمان آنها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها بالاتر بوده و امکان طراحی آن بصورت چند مرحله ای با بکارگیری از خنک کن بین مرحله ای وجود دارد و به همین خاطر برای شرایط سخت بهره برداری کمپرسور مناسبی است
9-بکارگیری ولو های داخلی ورودی و خروجی در این کمپرسورها ضروری بوده و همین امر باعث کاهش کارآئی و افزایش خرابی و توقف دراین نوع کمپرسور می شود . مشکلات مربوط به ولوها به ویژه در شرایطی که فشار مکش پائین باشد از اهمیت بیشتری برخوردار است.
١٠-کمپرسورهای پیستونی دارای قطعات فرسایش زیادی نظیر ولوها ، رینگ های آب بندی ویاتاقانی و روغنی، و … بوده و به همین خاطر به سرویس و نگهداری و تعمیرات بیشتری در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها نیاز دارند.
11- این کمپرسورها نسبت به حضور مایع در گاز مورد تراکم حساس بوده و می تواند باعث بروز مشکلاتی نظیر خرابی ولوها ، کج شدن شاتون یا دسته پیستون و حتی بریدن دسته پیستون گردد
١٢ -برای شرایطی که فشارخروجی بسیار بالا موردنظر باشد کمپرسور بلارقیبی بوده ولی از نظر ظرفیت برای دبی کم تا متوسط مناسب می باشند.
١٣ – سرعت دورانی آنها نسبتًا پائین بوده و به همین خاطر اساسًا ماشینی کم سروصدا می باشد.
١٤-کنترل ظرفیت آنها به روش های مختلفی امکا ن پذیر است که در این زمینه در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها از تنوع ومشکلات بیشتری, برخوردار است.
١٥-کمپرسورهای پیستونی دارای فضای مرده بوده و به همین خاطر راندمان حجمی آنها بویژه در نسبت تراکم های بالا ، پائین می باشد. به همین خاطر نمی توان از آن برای دست یابی به خلاء پائین استفاده کرد.
١٦-روانکاری قسمت انتقال قدرت(میل لنگ و( … را می توان با روغن های مناسب و روانکاری قسمت تراکم آن را با روغن سازگار با گاز مورد تراکم و شرایط بهر ه برداری انجام داد . به همین خاطر بسیاری از مشکلات حضور روغن در گاز مورد تراکم را می توان بر طرف کرد.
١٧-محل خروج شافت از محفظه تراکم را می توان با سیستم آب بند کننده مناسب آب بندی کرده و یا با بکارگیری از گاز خنثی آن را تحت فشار نگه داشت تا مانع از نشت گاز مورد تراکم به بیرون شود
کمپرسورهای نوع دیافراگمی
اصول کار این نوع کمپرسورها نیز مانند کمپرسورهای پیستونی بر اساس تغییرات حجم داخل کمپرسور است که به توسط حرکت رفت و برگشتی ، دیافراگم انجام می شود ( مثل پمپ بنزین اتومبیل ها ) و کنترل کردن ورود و خروج گاز داخل کمپرسور به توسط ولوهایی که بطور اتوماتیک بر اساس اختلاف فشار کار می کنندComressor Valve انجام می شود
کمپرسورهای نوع دیافراگمی
انواع کمپرسورهای دیافراگمی
بسته به نوع مکانیزم تحریک دیافراگم این نوع کمپرسورهادر چنددسته زیرطبقه بندی می شوند:
الف-کمپرسورهای دیافراگمی باعملگر هیدرولیکی
ب-کمپرسورهای دیافراگمی باعملگر مکانیکی
محاسن کمپرسور ها ی دیافراگمی
1-مهمترین حسن این کمپرسور هاعدم تماس بین گاز وقطعات کمپرسور است.
2-ازدیگر ویژگیهای بارز کمپرسور دیافراگمی این است که تنها دیافراگم و مجاری ورودی و خروجی کمپرسور با گازکمپرس شونده در تماس هستند.
3- این نوع کمپرسورها هانیازبه اب بندی ندارند ومی توان ادعا کرد که نشتی در این گونه کمپرسور ها صددرصدصفراست.
کمپرسورهای دینامیکی ( Dynamic Compressor ): این نوع کمپرسورها عملیات بالا بردن فشار گاز را به توسط حرکت دینامیکی ( سرعتی ) که توسط پره های دوار به گاز اعمال می کنند باعث بالا بردن انرژی جنبشی گاز می شوند
کمپرسورهای جریان شعاعی (Radial Flow )
کمپرسورهای جریان محوری (Axial Flow )
مشخصه های شاخص کمپرسورهای دینامیکی
1-این کمپرسورهاتوانائی جابجائی گازهارادرحجم های زیادبافشارهای پایین ومتوسط دارند(برخلاف کمپرسورهای رفت وبرگشتی که قادربه تامین فشارهای بالابافلوی کم هستند).
2-این نوع کمپرسورهادرشرایطی که تحت بارکامل قراردارندبالاترین راندمان رادربین کمپرسورهادارند.
3-درمواردی که امکان همراه شدن مایعات(به مقدارکم)ویاذرات جامددرگازوجودداشته باشدبهترین گزینه استفاده ازکمپرسورهای دینامیکی(گریزازمرکز)است.
4-بسته به نیازعملیاتی دراین نوع کمپرسورهاامکان تغییردادن فلوی کمپرسوروجوددارد.
5-هزینه های تعمیرونگهداری آنهابسیارپایین است وطول عمرقطعات آنهابسیاربالااست
6-امکان آلوده شدن گازباروغن وجودندارد.
7-این نوع کمپرسورهابرخلاف کمپرسورهای پیستونی نیازی به فوندانسیون های سنگین ندارند
8-ساختمان آنهابسیارساده است.
9-راندمان آنهابالا(بین 68تا.76درصد)است.
10-نیازی به روغنکاری داخلی ندارند
بزرگترین مشکل این کمپرسورهاسرج است
کمپرسورهای جریان محوری Axial Flow Compressor
اصول کاراین نوع کمپرسورهابراساس حرکت دادن گاز(هل دادن)توسط پره های دوارنصب شده روی رتوراست وبیشتر استفاده این نوع کمپرسورهادر توربین های گازی است ویا برای جاهایی که نیاز به جریان وفلو زیادگاز باشد. معمولا فشارخروجی کمپرسورهای جریان محوری پایین ومتوسط است.
کمپرسورهای جریان محوری
جریان گازدرداخل کمپرسوردرجهت محوریAxial است ودارای دونوع پره هستند:
1-پره های متحرک که روی رتورنصب می شوندو وظیفه انتقال انرژی ازرتوربه سیال رابه عهده دارند (وبامحورمی چرخند)
2-پره های ثابت که روی بدنه کمپرسورنصب گردیده وبه آنهاپره های راهنما گفته می شودکه وظیفه آنها:
الف-جهت دادن به سیال, برای انتقال ازیک مرحله به مرحله دیگر
ب- تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشاری رانیزبه عهده دارند.
کمپرسورجریان محوری
کمپرسورهای جریان شعاعی Radial Flow
این نوع کمپرسورها به گریز از مرکز معروف هستند و اصول کار آنها, استفاده از نیروی گریزاز مرکزبرای بالابردن انرژی جنبشی گاز است این عمل توسط Vane های نصب شده روی پروانه به سیال اعمال می شود
کمپرسورهای جریان شعاعی (گریز ازمرکزی )
طبقه بندی کمپرسورهای گریزازمرکز
1-ازنظرپروانه پروانه به سه دسته طبقه بندی می شوند:
الف-کمپرسورهای باپروانه بسته Enclosed
ب-کمپرسورهای باپروانه نیمه باز Semiopen
ج-کمپرسورهای باپروانه بازopen
2-ازنظرتبدیل انرژی دردودسته زیرطبقه بندی می شوند:
کمپرسورهای حلزونی
کمپرسورهای دیفیوزری
ازنظرساختمان بدنه
ازنظرتعدادمراحل دردودسته زیرطبقه بندی می شوند:
الف کمپریورهای یک مرحله ای
ب-کمپرسورهای چندمرحله ای
طبقه بندی کمپرسورهای گریزازمرکز
کمپرسورهای باپروانه بسته Enclosed
کمپرسورهای باپروانه نیمه باز Semiopen
کمپرسورهای باپروانه بازopen
کمپرسورهای باپروانه بسته Enclosed
راندمان کمپرسورهای گریزازمرکزبا پروانه بسته ازانواع دیگرپروانه ها بیشتراست(به دلیل امکان اب بندی داخلی).ازاین نوع پروانه ها معمولا درکمپرسورهای گریزازمرکز چندمرحله ای که درفشارهای بالا کارمی کنند(مثل کمپرسورهائی که برای Recirculation گازداخل راکتورها کارمی کنند)استفاده می شود.
نوع اب بندداخلی که برای ممانعت ازنشتی های داخلی مورداستفاده قرارمی گیردلابیرینت Labyrinthهاهستندکه کاراب بندی روی چشمه پروانه (مثل Wearing Ringهای نصب شده روی پروانه های پمپ های گریزازمرکز)راانجام می دهند.
ازاین نوع پروانه هابرای فشاروحجم متوسط وغالبادرکمپرسورهای چندمرحله ای استفاده می شود
کمپرسورهای باپروانه نیمه
ازاین نوع پروانه برای جابجائی حجم زیادگازبافشارپایین ومتوسط ومعمولا درکمپرسورهای:
الف- یک مرحله ای
ب-درکمپرسورهای چندمرحله ای که درهرمرحله فقط یک پروانه درانتهای محورقرارمی گیرد
ج-به عنوان پروانه مرحله اول کمپرسورهای چندمرحله ای استفاده می شود
ساختمان این نوع پروانه شامل تعدادی تیغه بافرم وشکل مخصوص است که برروی یک صفحه نصب می شوند.
کمپرسورهای باپروانه بازOpen Impeller
این نوع پروانه ها فقط دارای تعدادی تیغهBladeهستند(بدون داشتن دیواره)ومعمولا برای انتقال حجم زیادگازمورداستفاده قرارمی گیرند.
به دلیل نداشتن صفحه نگهدارنده برای پره هامقاومت مکانیکی این نوع پروانه هانسبت به انواع دیگر کمتراست وموردکاربردانهابرای فشارهای پایین وفلوی زیاداست ومعمولا درکمپرسورهای یک مرحله ای مورداستفاده قرارمی گیرند.
کمپرسورهای چندمرحله ای باپروانه نیمه باز
کمپرسورهای گریزازمرکزبا پروانه های نیمه بازغالبابصورت چندمرحله ای ساخته ومورداستفاده قرارمی گیرندوبرخلاف کمپرسورهای باپروانه بسته که تمامی پروانه هاروی یک محورنصب می شونددراین نوع کمپرسورها هر دو عددپروانه روی یک محورPinionنصب می شوند.وهرپینیون نیزبایک چرخ دنده بزرگ ترکه به انBull Gearگفته می شوددررابطه است که علاوه برانتقال قدرت به ان باعث افزایش دورپینیون وپروانه نیز می شود.
کمپرسورهای چندمرحله ای باپروانه نیمه باز
آب بندهای مورداستفاده روی این نوع کمپرسورها
تنظیم فاصله پروانه وShroud
کمپرسورهای گریزازمرکزی چندمرحله ای
کمپرسورهای گریز ازمرکز رامی توان پاسخ مناسبی برای مشکل ظرفیت کمپرسورها دانست اولین کمپرسور گریز ازمرکز درسال ١٨٩٩ توسط یک مهندس فرانسوی بنام Rateau با ظرفیت ٢٠٠٠ مترمکعب درساعت و فشارخروجی٥ بار طراحی وساخته شد. ازسال ١٩٠٣ تولید کمپرسورهای گریز ازمرکز باظرفیت وفشار خروجی بالاتر دائمًا دردستور کار شرکت های سازنده قرارگرفته ، به نحوی که امروزه این کمپرسورها درظرفیت بیش از ١٢٥٠٠٠٠ مترمکعب درساعت ساخته می شود.و فشار قابل دسترسی دراین دسته ازکمپرسورها ازطریق افزایش تعدادمراحل تا ١٦ مرحله به بیش از ٧٠٠ بار نیز رسانیده شده وبه دلیل بالابودن قابلیت اعتماد آن ، دوره ها ی بهره بدون توقف آن ازنوع خشک Oil Free به بیش از سه سال نیز می رسد.
ساختمان کمپرسورهای چندمرحله ای باپروانه بسته
راندمان کمپرسورهای گریزازمرکزبا پروانه های بسته به دلیل امکان اب بندی بهترقسمت های فشار پایین وفشاربالای پروانه به مراتب ازکمپرسورهای قبلی بالاتراست وامکان استفاده ازانهادرفشارهای بالا را فراهم نموده است .همچنین به دلیل این که کلیه پروانه هاروی یک محورنصب می شوندونیازبه محورهای اضافیHigh&Low Speed Pinionندارندومستقیما باسیستم محرک کوپله می شونددارای ساختمانی ساده ترهستندوهزینه های اولیه وتعمیرونگهداری انها نیزبه مراتب کمتراست ازکمپرسورهای نوع قبلی است.
انواع کمپرسورها لحاظ بدنهCasing
1- کمپرسوربدنه افقی دوتکهHorizontally Split Casing
2- کمپرسوربدنه عمودی دوتکهVertically Split Casing
کمپرسوربدنه دوتکه افقی Horizontally Split Casing
دراین نوع طراحی پروانه ها پشت سرهم وروی یک محورنصب می شوندوقسمت های بالائی وپایینی بدنه کمپرسوربصورت افقی روی هم قرارمی گیرندو باهم پیچ ومهره به هم متصل می شوندوچنانچه کاوربالائی برداشته شودتمام قطعات داخل کمپرسورقابل رویت است.بدین دلیل انجام کارهای تعمیراتی تعویض قطعات ان به مراتب راحت ترازطراحی های دیگر است.ازاین نوع طراحی معمولا درکمپرسورهای فشارپایین استفاده می شود
کمپرسوربدنه دوتکه عمودی Vertically Split Casing
دراین نوع طراحی محورودیگرقطعات کمپرسوردرداخل بدنه استوانه یا بشگه مانندی قرارمی گیرند
کمپرسور نوع بشگه ایType Barell
طبقه بندی کمپرسورهای گریزازمرکزازلحاظ بدنه
نیروهای داخلی اعمال شده روی رتوروروش های کنترل کردن انها
الف-نیروهای شعاعی
ب-نیروهای محوری
نیروهای محوریThrust Forces
نیروهای اعمال شده بر بالانسینگ درام
اجزا کمپرسورهای سانتریفوژ
رینگ های فرسایشیWearing Rings
ازاین نوع اب بند برای اب بندی قسمت های داخلی کمپرسورهای گریز ازمرکزبرای جلوگیری ازنشتی های داخلی ازطرف قسمت فشار بالا(Discharge) به سمت فشار پایین (Suction)پروانه کمپرسوراستفاده می شود
دیافراگم Diaphragm
دیافراگم قسمتی ازبدنه کمپرسورهای گریزازمرکزچندمرحله ای است ودیواره ای قابل تعویض است که بین پروانه های مراحل مختلف کمپرسورقرارمی گیردو هم زمان چندین عمل راانجام می دهد:
1- دیواره های جداکننده مراحل مختلف کمپرسور
2- محلی برای نصب دیفیوزرکه عمل تبدیل انرژی جنبشی به فشاری رابرای گازانجام می دهند.
3- به عنوان راهگاهی برای انتقال وهدایت گازازیک مرحله به مرحله بعدی کمپرسور.
به عنوان محلی برای نصب اب بندهای داخلی بین مرحله ای(لابیرینت ها).
پره های قابل تنظیم ورودیAdjustable Inlet Guide Vane
سیستم های خنک کنندهCooling Systems
الف-عبوردادن اب خنک ازلابلای دیافراگم ها
ب-استفاده کردن ازکولرهای بین مرحله ای
ج-استفاده ازسیستم های Jacket Coolingاطراف بدنه کمپرسور
استفاده کردن ازکولرهای بین مرحله ای
استفاده ازسیستم Jacket Cooling
عبوردادن اب خنک ازلابلای دیافراگم ها
سیستم تخلیه مایعاتCondensate Drain
انتخاب کمپرسور
برای انتخاب یک کمپرسور برای شرایط عملیاتی نیاز به پارامترهای زیادی اعم از :
1-مقدار فلووفشارموردنیاز .
2-حداکثردرجه حرارت قابل قبول
3-سرمایه گذاری اولیه اقتصادی.
4-هزینه های تعمیرو.نگهداری وقطعات یدکی.
5-خواص فیزیکی وشیمیائی گازکمپرس شونده .
6-راندمان وهزینه های انرژی مصرفی
7-قیمت اولیه
8-قابلیت اعتماد
9-حساسیت به حضورروغن
می باشد.
انتخاب کمپرسور:
فن ها به دو دسته زیر طبقه بندی می شوند :
الف- دمنده ها ( Forced Draft Fan ) FD-Fan
ب –مکنده هاInduced Draft Fan)ID–Fan)
دمنده ها Forced Draft Fan
دمنده ها نوع خاصی از کمپرسورهستند که فشارخروجی نسبتا " کم و دبی نسبتا " زیاد دارند . حداکثر فشار قابل دسترس توسط آنهایک ونیم تادواتمسفر می باشد. دمنده ها ی بافشار کم ودبی زیاد ازنوع گریزازمرکز ساخته می شوند. حال آنکه برای فشارهای بالا)نزدیک به ٢ بار(ودبی کمتر نوعRotary دورانی متداول تر می باشد ساخت دمنده های از نوع رفت و برگشتی عملا ً منتفی است
وظیفه دمنده هاحرکت دادن گازهاوبیرون راندن(هل دادن) آنهاازیک محیط بطرف محیط دیگر است وموارداستفاده آنهادرپالایشگاه هاشامل:
1-برای راندن هوا به داخل سیستم بویلرها و کوره هاجهت احتراق سوخت.
2- عبور دادن هوا از روی Fin Fan های هوایی برای خنک کردن سیال گرم داخل لوله های فن.
3-واردکردن هوا به داخل چاه هاوحوضچه ها برای جلوگیری ازخفگی
و… است.
Forced Draft Fan
مکنده ها Induced Draft Fan
وظیفه مکنده ها مکش کردن گازهاازیک محیط بطرف محیط دیگراست مثل فن های تهویه(فن آشپزخانه) که وظیفه آنهابیرون بردن هوای داخل آشپزخانه به طرف بیرون است.و بیشترین استفاده صنعتی آنهادر برج های خنک کننده مرطوب برای خنک کردن آب ازطریق تبخیرآن است .
Induced Draft Fan