مقدمه

همانطوريكه قبلا گفته شد كمپرسور به ماشيني اطلاق مي شود كه از آن براي افزايش فشار سيالات تراكم پذير (گازها و بخارات) استفاده مي گردد. فشار مكش دركمپرسور مي تواند از خلاء تا مقادير بسيار بالا تغييرنموده و به همين ترتيب فشار دهش بركمپرسور مي تواند از فشارزير ٦٠٠٠  bar اتمسفر باشد و جرم مولكولي گاز مورد تراكم مي تواند از ٢ (هيدروژن ) تا ٣٥٢ تا(هگزافلوئورو اورانيم) تغيير كند. موارد مصرف كمپرسور بسيار متنوع مي باشد. يخچالهاي خانگي تا صنايع پيچيده و وسيع پتروشيمي نمونه هاي گوناگوني از مصرف كمپرسور در صنايع و مصارف خصوصي تغيير كند. صنايع پتروشيمي، پالايشگاهها، صنايع كاغذ سازي، توليد ازت و اكسيژن از هوا، بازيافت بخارات، تراكم بخارآب و... عمده ترين واحدهاي مصرف كننده كمپرسور مي باشند. امروزه ماشين آلات مختلفي در صنعت وجود دارد كه با اسامي مختلف ناميده مي شوند. ولي باتوجه به تعريف بنيادي كه براي كمپرسورها ارائه گرديد، اصولا بايستي آنها را نوع خاصي از كمپرسورها دانست.

پمپهاي خلاء، هواكش ها(Fans)، دمنده ها(Blowers) و نهايتا كمپرسورها انواع خاصي از خانواده كمپرسورها مي باشند. آنچه كه اساسا موجب اين نامگذاري ها گرديده است تفاوت فشار مكش و يا فشاردهش آنها مي باشد.

دسته بندي كمپرسورها

دسته بندي كمپرسورها مي تواند همانند بسياري از ديگر تقسيم بندي ها ي اجتماعي و صنعتي ازديدگاههاي مختلف صورت پذيرد. كمپرسورها را مي توان از نظر رفتاري، از ديدگاه فشار،دبي، روغن كاري شدن (Lubricated) يا خشك بودن (Dry or Oil Free) و... تقسيم بندي كرد.

دسته بندي كمپرسورها برحسب فشار مكش، دهش و ظرفيت آنها

پمپ خلاء Vacuum Pumps

برخلاف اسم آن، در واقع پمپهاي خلاء نوعي كمپرسور بوده كه فشار قسمت مكش آن از فشار جوكمتر و فشار دهش آن اندكي از فشار جو بيشتر مي باشد. پمپهاي خلاء در طرحهاي مختلفي ساخته شده كه داراي قابليتهاي زير مي باشند.

گريزازمركز                         حداكثر خلاء قابل دسترس                        ٦mmHg

تناوبي                              حداكثر خلاءقابل دسترس                         ٠,٣mmHg

اژكتورهاي بخاري                    حداكثر خلاء قابل دسترس                      ٠,٠٥mmHg 

دوراني                              حداكثر خلاء قابل دسترس                        ٠,٠٠٠٠٥mmHg

دربين طرحهاي فوق پمپهاي خلاء از نوع دوراني از مصونيت بيشتري برخوردار مي باشد.

هواكشها Fans

اين نوع كمپرسورها عموما براي دبي زياد و فشار كم (تا ٠,١ بار ) ساخته شده و عموما ازخانواده گريزازمركز مي باشند.

دمنده ها Blowers

دمنده ها نوع خاصي از كمپرسورها بوده كه فشار نسبتا كم و دبي نسبتا زياد دارند. حداكثر فشارقابل دسترس توسط آنها

(١,٥-٢ بار ) مي باشد. دمنده ها ي بافشار كم و دبي زياد از نوع گريز ازمركز ساخته مي شوند.حال آنكه براي فشارهاي بالا (نزديك به ٢ بار) و دبي كمتر نوع دوراني(Rotary) متداول تر مي باشد. ساخت دمنده هاي از نوع تناوبي (رفت و برگشتي) عملا منتفي است.

كمپرسورهاCompressors

كمپرسورها كه موضوع اصلي اين مجموعه مي باشند عموما براي فشارهاي بالا (بيشتر از ٢ بار) مورداستفاده قرار مي گيرند. امروزه كمپرسورهايي ساخته شده اند كه قادر به تراكم گازها تافشارbar  ٦٠٠٠ مي باشند.

دسته بندي كمپرسورها از نظر رفتاري

برحسب چگونگي فرآيند تراكم، كمپرسورها به دو دسته تقسيم مي شوند:

كمپرسورهاي جابجائي مثبتPositiveDisplacement

كمپرسورهاي گريزازمركزCentrifugal

دركمپرسورهاي جابجائي مثبت همواره مقدار معيني از گاز بين دو قطعه به تله انداخته شدهو با كاهش حجم محفظه،فشار گاز افزايش مي يابد.اين كمپرسورها خود به دو دسته تناوبي(Reciprocating) و دوراني(Rotary)  تقسيم مي شوند. البته هريك از دسته هاي فوق تنوع زيادي درشكل و ساختار مكانيكي داشته ولي از لحاظ رفتاري داراي ويژگيهاي نسبتا يكساني هستند. دركمپرسورهاي جريان پيوسته (گريزازمركز) ابتدا انرژي جنبشي گاز مورد تراكم افزايش داده شده و سپس بخش اعظمي از انرژي جنبشي آن در يك مجراي گشادشونده بنام حلزوني (Voulte) به انرژي پتانسيل (فشار) تبديل مي شود.

دسته بندي كمپرسورها از نظر روغن كاري شدن

منظوراز روغن كاري شدن، تماس روغن با گاز در محفظه تراكم مي باشد. بر اين اساس كمپرسورها را مي توان بدو دسته خشك يا فاقد روغن (Dry or Oil Free) و روغن كاري شونده (Lubricated) تقسيم كرد.

دركمپرسورهاي خشك، محفظه تراكم از قسمت انتقال قدرت كاملا جدا بوده و لذا عملا گاز مورد تراكم هيچگونه تماسي با ماده روان كننده ندارد. در كمپرسور از نوع پيستوني روان كاري شونده، اختلاط روغن با گاز مورد تراكم بطور ناخواسته و از طريق نشت روغن از كارتل به بالاي پيستونها و از كناره رينگها صورت مي گيرد.

دركمپرسورهاي از نوع دوراني روان كاري شونده اختلاط روغن با گاز مورد تراكم بطور عمدي صورت مي گيرد. در اين دسته از كمپرسورها روغن تحت فشار گاز خروجي از كمپرسور به محفظه تراكم فرستاده شده و ضمن اختلاط با گاز مورد تراكم عمليات روانكاري ، خنك كاري و كاهش نشتي گاز از لقي موجود در بين قطعات را بعهده دارد. روغن مخلوط شده با گاز مورد تراكم در تله جدا كننده روغن (Oil Separator) از آن جدا شده و بعد از خنك كاري به محفظه تراكم برگشت داده مي شود.

امروزه با وجود مشكلات و مسائل متعددي كه در زمينه بهره برداري از كمپرسورهاي خشك وجود دارد،در بسياري از موارد شرايط بهره برداري و مشخصه هاي فيزيكي و شيميائي گاز مورد تراكم ايجاب مي كند كه عمل تراكم گاز در محفظه تراكم در غياب روغن صورت پذيرد.

توليد اكسيژن، صنايع غذائي و داروئي، تراكم بسياري از گازهاي مورد استفاده در صنايع پتروشيمي و ... نمونه هايي از صنايعي بوده كه نسبت به حضور روغن در گاز مورد تراكم حساس مي باشند.در هرچند كه كمپرسورهاي گريز از مركز ذاتا فاقد روغن  OilFree مي باشند ولي در كمپرسورهاي رفت و برگشتي و دوراني با اعمال تدابير لازم مي توان مانع از حضور روغن در محفظه تراكم شد. كمپرسورهاي خشك هر چند كه از نظر حداكثر دماي قابل تحمل درمحفظه تراكم در مقايسه با كمپرسورهاي روانكاري شونده داراي مزيت مي باشند (دماي مجاز در آن حدود ٣٠ تا ٧٠ درجه سانتيگراد از دماي مجاز در كمپرسورهاي روانكاري شونده بيشتر بوده و به همين خاطر نسبت تراكم بالاتري را در هر مرحله از اين كمپرسورها مي توان پيش بيني كرد ) ولي بلحاظ قيمت بالاتر، هزينه هاي تعمير و نگهداري بيشتر ، پائين بودن راندمان، قابليت اعتماد كمتر و ... امروزه جزء در موارد اجباري حتي الامكان سعي مي شود از كمپرسورهاي خشك استفاده نشود . ويژگيهاي نامطلوب كمپرسورهاي خشك باعث شده تا امروزه نگرش جديدي در اين زمينه مطرح شود و آن عبارتست از تزريق روغن به مقدار بسيار كم (در حد چند( ppm با سازگاري لازم با گاز مورد تراكم. حضور روغن، حتي به مقدار ناچيز موجب بهبود نسبي در عملكرد كمپرسورهاي خشك مي گردد.

دركمپرسورهائي كه بصورت خشك طراحي مي شوند لازم است تا قطعاتي كه در معرض سايش قرار دارند از كيفيت مطلوب تري در مقابل اصطكاك و عوارض ناشي از آن برخوردار باشند.

موادي نظير تفلن گرافيتي ، گرافيت و ... بعنوان مواد اولبه با ضريب اصطكاك پائين، خاصيت خودروانكاري و .. جزء تركيبات مطلوب در ساخت رينگهاي هادي و تراكم در كمپرسورهاي پيستوني و بعنوان ماده پوشش دهنده در ساخت روتور كمپرسورهاي حلزوني شديدا مورد توجه مي باشند.

منبع: مبانی کمپرسورها – شرکت ره آروران فنون پتروشیمی