اطلاعاتی درباره کمپرسور

به منظور جلوگیری از افت فشار که در خطوط لوله حادث می‌گردد نیاز به تقویت فشار گاز می‌باشد. معمولاً گاز از نقاط وصول در طول خط لوله دریافت و در دبی و فشار مشخص به مراکز فروش تحویل می‌گردد. به لحاظ انبساط گاز، وجود تلفات اصطکاکی، تغییر در ارتفاع، ‌یا نوسانات دما، در بین این نقاط یک افت فشار به وقوع می‌پیوندد. تغییر جریان سبب تغییر فشار در خط لوله می‌گردد. هنگامی که دبی جریان گاز از محدودة مبنای طراحی فراتر رود، برای تثبیت محدودة فشار مورد نیاز در نقطة تحویل، روشهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که عبارتند از:الف) لوپ(Loop )نمودن خط لوله
ب ) اضافه نمودن ایستگاه تقویت فشار
ج ) بهره‌گیری از دو روش الف و ب

انواع کمپرسورهاکمپرسورها را می‌توان به سه گروه اصلی تقسیم‌بندی نمود:

1-جابجایی مثبت(Postive Displacement)
2-دینامیکی(Dynamic)
3-انژکتوری(Injectors)کمپرسورهای جابجایی مثبت یا جریان متناوب، مقداری از گاز را در داخل یک حجم بسته محبوس می‌کنند. با کاهش حجم، فشار گاز محبوس افزایش می‌یابد. آنگاه گاز تحت فشار قرار گرفته به نقطة دهش (-Discharge)کمپرسور تحویل داده می‌شود.
کمپرسورهای جابجایی مثبت یا جریان متناوب، به دونوع مجزا تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف) کمپرسورهای رفت و برگشتی
ب ) کمپرسورهای چرخشی
در کمپرسورهای رفت و برگشتی، حجم گاز درون یک سیلندر توسط یک پیستون کاهش می‌یابد. برای هدایت جریان گاز و نیز جلوگیری از جریان برگشتی، نیاز به وجود سوپاپ در سیلندرها می‌باشد.
در کمپرسورهای چرخشی، روتورها با پره یا لبه تجهیز می‌گردند. آنها گاز را در یک حجم ثابت یا متغیر،‌بین خودشان و یک پوستة خارجی محبوس می‌کنند. همزمان با گردش روتور،‌ گاز از ورودی به خروجی جابجا می‌شود. در این نوع کمپرسور نیازی به سوپاپ نمی‌باشد. این نوع کمپرسورها معمولاً برای تقویت فشار هوا در تأسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرند.کمپرسورهای جریان پیوسته یا دینامیکی (همچنین: توربوکمپرسورها) فشار گاز را در مقابل نیروهای داخلی افزایش می‌دهند (یعنی افزایش سرعت گاز و تغییر انرژی به فشار).کمپرسورهای دینامیکی به دو نوع اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف) کمپرسورهای گریز از مرکز (شعاعی)
ب‌ ) کمپرسورهای محوری
در کمپرسورهای گریز از مرکز، سرعت توسط تیغه‌های یک پروانه دوار، به گاز افزوده می‌شود. در حین چرخیدن آنها، ‌نیروهای گریز از مرکز مولکولهای گاز را به سمت خارج سوق می‌دهند، که سبب افزایش شعاع چرخش و بنابراین افزایش سرعت مماسی مولکولهای گاز می‌گردد. افزایش سرعت باعث ایجاد شتاب می‌شود، و این شتاب نیروهای اینرسی را که بر مولکولهای گاز اعمال می‌شوند فعال و مولکولها را متراکم می‌سازد. بخشی از فشار در پروانه و بخشی در پخشگر(Diffuser) شعاعی محیط بر پره، یا در پخشگر حلزونی دهش واقع در انتهای خروجی کمپرسور، احیاء می‌شود.به هنگام تقویت فشار در کمپرسورهای محوری، یک روتور چرخشی، انرژی خود را به درون جریان گاز انتقال می‌دهد. در این نوع کمپرسور، جریان گاز موازی با محور می‌باشد.کمپرسورهای انژکتوری از انرژی جنبشی یک جریان سیال برای فشرده‌ سازی سیال دیگر استفاده می‌کنند. این نوع کمپرسورها در سیستمهای انتقال گاز طبیعی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.


کمپرسورهای پیستونیکمپرسورهای تناوبی (Reciprocating) که رفت و برگشتینیز نامیده می‌شوند، یکی از قدیمی‌ترینانواعکمپرسورهامی‌باشند. اولیننمونه‌های اینکمپرسورهابا سیلندر چوبی (مثلاً از جنس بامبو Bamboo) ساخته شده و پیستون آن بهوسیله نیروی انسانی (دستی) عقب و جلو برده می‌شد. آب بندی پیستون توسط پر پرندگانصورت می‌گرفت تا از این طریق در مرحله مکش هوا وارد کمپرسور شده و در مرحله تراکماز آن خارج شود. از این کمپرسور غالباً برای ذوب فلزات استفاده می‌گردید. براساسشواهد تاریخی یونانیان در ۱۵۰ سال قبل از میلاد مسیح توانستند کمپرسورهای فلزیبسازند که در آن از آلیاژهای برنزی استفاده شده بود. بهرحال در ساختار اینکمپرسورهاتا قرن هیجدهممیلادی پیشرفت چندانی صورت نگرفت تا اینکه یک مهندس انگلیسی به نام" J.Wilkison" کمپرسوری را طراحیکرد که شبیه کمپرسورهای امروزی بوده و سیلندر آن از چدن ریخته‌گری ساخته و ماشینکاری شده بود.
کمپرسورهای تناوبی عموماً برای دبی کم و فشار زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. دبی گاز در این نوع کمپرسورها از مقادیر کم تا ۲۰۰۰m3/hrمی‌رسد و با آن می‌توان به فشارهای زیاد (تاbar۶۰۰) دست یافت. در نسبت‌های تراکم بالاتر از ۵/۱ در هر مرحله این کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها از راندمان بالاتری برخوردار می‌باشند. کمپرسورهای تناوبی اساساً جزء ماشین های با ظرفیت ثابت می‌باشند ولی در شرایط خاصی می‌‌توان ظرفیت آن را برحسب شرایط مورد نظر تغییر داد.

در کمپرسورهای پیستونی با حرکت پیستون به سمت عقب گاز به درون سیلندر وارد شده و فضای درون سیلندر را پر می‌کند. در حرکت رو به جلو، با اعمال نیرو از سوی پیستون گاز حبس شده در سیلندر متراکم می‌گردد. جهت سهولت در ورود و خروج گاز در سیلندر و ایجاد شرایط لازم برای تراکم آن در حرکت روبه جلوی پیستون، این کمپرسورها مجهز به سوپاپ‌های مکش و دهش می‌باشند. جهت شناخت مقدماتی عملکرد کمپرسورهای پیستونی می‌توان تلمبه‌های باد دستی را مورد بررسی قرار داد، چرا که این تلمبه‌ها ضمن سادگی در رفتار دارای تمامی مشخصه‌های یک کمپرسور پیستونی می‌باشند.
تلمبه‌ها شامل پیستون، سیلندر و سوپاپ های مکش و دهش بوده و نیروی محرکه لازم برای تراکم هوا توسط نیروی انسانی تأمین می‌گردد. سوپاپ دهش این کمپرسورها همان والو (Valve) لاستیک دو چرخه بوده که مانع از نشت هوا از لاستیک ( قسمت دهش) به دورن تلمبه در هنگام حرکت رو به عقب پیستون ( مرحله مکش) می‌گردد. سوپاپ مکش این تلمبه‌ها بر روی پیستون آن نصب گردیده است. این قطعه به صورت فنجانی شکل (Cup _ Shaped) بوده که از جنس چرم و یا مواد مشابه آن ساخته شده است.
در حالت مکش، در اثر حرکت رو به عقب پیستون، هوای جلوی پیستون منبسط شده و درون سیلندر خلاء ایجاد می‌شود. با توجه به اینکه هوای سمت بیرونی پیستون تحت فشار آتمسفر قرار دارد، همین امر باعث جداشدن قطعه چرمی از کناره سیلندر گردیده و هوا می‌تواند از این طریق وارد سیلندر شده و آن را پرنماید.
در حرکت رو به جلوی پیستون، با کاهش حجم گاز، فشار گاز درون سیلندر افزایش یافته و نیروی حاصل از آن بر روی قطعه چرمی اثر نموده و باعث چسبیدن آن به کناره پیستون گردیده و موجب آب‌بندی پیستون شده و مانع از نشت گاز از کناره پیستون به خارج می‌شود.
با تراکم گاز در سیلندر و افزایش فشار هوای حبس شده در آن، لحظه‌ای فرا می‌رسد که فشار درون سیلندر، از فشار درون تیوپ لاستیک بیشتر شده و باعث باز شدن سوپاپ لاستیک گردیده و هوای متراکم شده از درون سیلندر به داخل لاستیک فرستاده می‌شود. بدیهی است هرچه فشار درون لاستیک بیشتر باشد، سوپاپ آن دیرتر باز شده و انرژی بیشتری برای تراکم گاز و ارسال آن به داخل لاستیک مورد نیاز می‌باشد. به عبارت دیگر اگر مقاومتی در جلوی تلمبه نباشد و مستقیماً به آتمسفر متصل باشد، برای تخلیه گاز از درون تلمبه به انرژی ناچیزی نیاز خواهد بود.

کمپرسورهای اسکرو

در این کمپرسور ها دو روتور با پروفیل هایمتفاوت داخل یک اتاقک با جهت های متفاوت می چرخند .روتور اصلی ٨۵% تا ۹۰% انرژیدریافتی را به انرژی گرمایی و فشار تبدیل می کند. با چرخش مداوم روتورها هوای محبوسشده با کاهش حجم افزایش فشار می یابد . در تمام مراحل روغن وارد فضایبین پره ها می شود ( درنوع روانکاری با روغن ). این روغن وظیفه روان کاری و خنک کردن روتور ها را عهده داراست .
مرحله اول هوا به داخل قسمت روتورها کشیده می شود وفضای بین پره ها را پر می کند این قسمت مانند مرحله مکش در کمپرسور های پیستونی می باشد
مرحله دوم و سوم
هنگامی که هوا وارد قسمت فشرده سازی شد با چرخش روتورها حجم آن کم می شود و بنا بر این فشار افزایش می یابد. این کم شدن حجم تا قسمت تخلیه هوا ادامه می یابد تا فشار به مقدار دلخواه برسد
مرحله چهارم
هوای فشرده به بیرون کمپرسور جریان می یابد