کمپرسورهای هوا از جمله تجهیزات کاربردی هستند که امروزه در اکثر صنایع استفاده‌های متعددی داشته و می‌توانند بر اساس فاکتورهایی همچون سرعت یا سرعت متغیر، تعداد مراحل کار، فشار مکش، دهش و ظرفیت نوع موتور محرک، پاشش روغن و نحوه روغن‌کاری، نحوه کار و عملکرد، ابعاد و اندازه و … دسته‌بندی شوند. کمپرسورها همانند انواع تجهیزات صنعتی و غیرصنعتی دیگر می‌توانند از قطعات و تجهیزات مختلفی برخوردار باشند و هر کدام از قطعات آنها قابلیت‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی دارند. فیلتر سپراتور یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین قطعات کمپرسور است که به منظور تفکیک هوا از روغن و ذرات آنها به کار می‌رود و باید در تمامی کمپرسورها، خصوصاً کمپرسورهای اسکرو و معدنی استفاده شود. در ادامه مطلب به بررسی و معرفی فیلتر سپراتور، مشخصات فنی آن، نحوه عملکرد و مزایای آن پرداخته خواهد شد.
فیلتر سپراتور چیست؟
فیلتر سپراتور (SEPARATOR FILTER) در حقیقت قطعه‌ای است که به منظور جدا کردن ذرات روغن از هوا به کار می‌رود و با فیلترهایی که برای تفکیک آلودگی‌های موجود در هوا یا روغن به کار می‌روند متفاوت است. وظیفه اصلی این فیلترها جدا کردن ذرات روغن از هوا بوده و بیشتر در کمپرسورهای اسکرو روغنی (oil injected) به کار می‌روند. نحوه و اساس کار این فیلترها به این شیوه است که هوا بعد از خروج از بلوک هواساز (Airend) برای فشرده‌سازی از طریق لاین هوا و روغن به مخزن سپراتور وارد می‌شود. در این مرحله جریان به شکل دو فازی متشکل از هوا و روغن بوده و برای آنکه هوای خروجی از روغن و مخزن آن جدا شود از یک فیلتر جداساز استفاده می‌شود که این وظیفه بر عهده فیلتر سپراتور خواهد بود. در حقیقت فیلتر سپراتور شباهتی به فیلترهای هوا یا فیلترهای روغن ندارد که برای جداسازی آلودگی‌ها به کار می‌روند و این فیلتر برای تفکیک ذرات از هم به کار می‌رود.
نحوه عملکرد فیلتر سپراتور و مراحل جداسازی آن
فیلترهای سپراتور همانند انواع فیلترهای جداساز دیگر می‌توانند برای تفکیک ذرات از فرآیند و عملکرد ویژه‌ای استفاده کنند و در نهایت به بهبود راندمان کمپرسور هوا کمک کنند. به صورت کلی تفکیک ذرات در این فیلترها در دو مرحله اصلی و یک مرحله تکمیلی انجام می‌شود که به شرح زیر هستند.
در مرحله اول هوا به داخل مخزن وارد می‌شود و با توجه به موقعیت قرارگیری نازل ورودی و شکل مخزن، حرکت پیچشی به خود گرفته و با توجه به نیروی گریز از مرکز از مرکزی که در نتیجه چرخش به وجود می‌آید، ذرات روغن به واسطه وزن مولکولی بالا جدا می‌شوند. الکتریسیته ساکن تشکیل شده در این مرحله باید به سمت ارت کمپرسور هدایت و تخلیه شده و از انفجار داخلی مخزن جلوگیری شود.
در مرحله دوم هوایی که حاوی ذرات روغن است به طرف فیلتر سپراتور هدایت می‌شود و بعد از وارد شدن به آن، عملیات تفکیک انجام می‌شود. فیلتراسیون توسط لایه‌های میکرو فایبر گلاس و توری استیل نگه‌دارنده انجام خواهد شد.
در مرحله تکمیلی ذرات باقی ماند توسط فیلترها جذب شده و به قسمت انتهایی سپراتور هدایت می‌شوند. روغن جمع شده در نهایت در یک حوضچه جمع شده و توسط یک لاین ساکشن که به ورودی ایراند متصل است، مکش می‌شود و برای برگشت نخوردن جریان روغن از ایراند به آن از چک ولو در مسیر استفاده خواهد شد.
انواع فیلترهای سپراتور
فیلترهای سپراتور همانند انواع فیلترهای هوا و روغن می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردارند. فیلترهای سپراتور می‌توانند بر اساس ابعاد و اندازه، فشار کاری فیلتر، برند سازنده، تانکی یا پیچشی بودن و … دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردارند. این فیلترها بر اساس ظاهر و نحوه قرارگیری به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند که به شرح زیر هستند:
فیلتر سپراتور کارتریجی (اکسترنال)
فیلتر سپراتور کارتریجی یا اکسترنال در اصل جدیدترین نسل از فیلترهای سپراتور است که امروزه توسط شرکت‌های معتبری همچون Mikropor، SOTRAS، Mann و … تولید و عرضه می‌شوند. این فیلترها بر روی رسیور قرار گرفته و مهم‌ترین مزیت آن در مقایسه با فیلترهای قدیمی، تعویض راحت و سریع آن است. افت فشاری که توسط فیلترهای سپراتور کارتریجی ایجاد می‌شود، تقریباً 0.25 بار و حداکثر دبی عبوری از آن در فشار کاری ثابت 7 بار، 1 الی 6 متر مکعب بر دقیقه خواهد بود
فیلتر سپراتور تانکی (مخزنی)
فیلتر سپراتور تانکی داخل مخزن و محفظه سپراتور قرار خواهد گرفته و جهت جریان در این فیلترها از خارج به داخل خواهد بود. در اثر ورود هوای فشرده شده توسط کمپرسور به داخل مخزن و بر اثر ایجاد جریان گریز از مرکز (گردابی) مقدار زیادی از روغن از هوای فشرده جدا شده و در انتهای مخزن جمع می‌شود و ذرات باقی مانده روغن در اثر عبور از المنت‌های فایبرگلاس بر روی سطح فیلتر جذب می‌شوند. فیلترهای مخزنی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند.
- فیلتر سپراتور کاسه بیرونی که درون مخزن سپراتور تعبیه می‌شود و در انتهای آنها کاسه فیلتر بیرون‌زدگی دارد. در سطح این فیلتر جریان از خارج به سمت داخل هدایت می‌شود. در المنت فیلتر سپراتور کمپرسورها ترکیب هوا و روغن به شکل چرخشی وارد مخزن سپراتور می‌شود. بعد از ورود هوا و روغن مقداری از روغن بر اثر نیروی گریز از مرکز تفکیک شده و به سمت پایین مخزن فرو می‌ریزند. ذرات سبک‌تر روغن که هنوز هم در هوا وجود دارند بعد از عبور از میان الیاف میکرو فایبرگلاس به آن چسبیده و بعد از تشکیل شبنم از سطح فیلتر به پایین می‌چکند.
- فیلتر سپراتور کاسه داخلی که شباهت بالایی به فیلتر سپراتور کاسه بیرونی دارد اما برجستگی و بیرون‌زدگی ندارد. افت فشار در این فیلترها در حدود ۰.۱۷ ولی در فیلترهای کاسه داخلی در حدود ۰.۲ بار است. نرخ جریان در فشار ۷ بار برای این فیلتر ۲ تا ۴۲ متر مکعب در هر دقیقه بوده در حالی که در فیلتر کاسه داخلی ۳.۵ تا ۴۶ متر مکعب در هر دقیقه خواهد بود.
مهم‌ترین مزایای فیلتر سپراتور
شاید این‌گونه به نظر برسد که عملکرد فیلترهای سپراتور فقط تفکیک ذرات روغن و آلودگی است اما این فیلترها می‌توانند از مزیت‌های متعددی برخوردار باشند که مهم‌ترین آنها به شرح زیر می‌باشند:
- این فیلترها از هوای فشرده شده در داخل کابین کمپرسور را از ذرات روغن پاک می‌کنند
- استفاده از این فیلترها باعث می‌شود که روغن موجود در هوای خروجی کمپرسور به شکل قابل توجهی کاهش یابد.
- فیلتر سپراتور می‌تواند باعث افزایش راندمان کلی سیستم شود
- محصولات تولید شده مرتبط با هوای فشرده از کیفیت بالاتری برخوردار خواهند بود.
- این فیلترها می‌توانند هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمپرسور را کاهش بدهند
- استفاده از فیلتر سپراتور می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های فیلتراسیون خطوط هوای فشرده شود.
مشخصات فنی فیلتر سپراتور
همان‌طور که گفته شد فیلترهای تفکیک کننده می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی شده و تنوع بسیار زیادی دارند. هر کدام از این فیلترها می‌توانند مشخصات فنی متفاوتی داشته باشند. مهم‌ترین پارامترهای فنی این فیلترها به شرح زیر هستند:
d1: قطر بیرونی بدنه استوانه‌ای
d2: قطر دهانه داخلی بدنه استوانه‌ای
d3: قطر فلج (فلج) یا قطر لبه فلزی فیلتر
h1: ارتفاع فیلتر
h2: ارتفاع کلاهک یا ارتفاع کاسه یا تانک
عملیات تفکیک و فیلتراسیون در فیلترهای سپراتور با توجه به اندازه و ابعاد ذرات موجود در هوای فشرده می‌تواند از نوع فیزیکی یا شیمیایی باشد. ذرات روغن موجودی که ابعاد بزرگ‌تری دارند توسط کاغذهایی از نوع میکرو فایبرگلاس فیلتر می‌گردند که ساختار فایبرگلاس از الیاف مصنوعی شیشه با رزین بوده که به صورت لایه‌ای قرار خواهند گرفت. هرچه فشردگی لایه‌ها بیشتر باشد راندمان و بازده فیلتر سپراتور کمپرسور بالاتر است.
مهم‌ترین پارامترهای انتخاب فیلتر سپراتور
فیلترهای سپراتور از تنوع و تعدد بالایی برخوردارند و هر کدام از آنها می‌توانند قابلیت‌ها، عملکرد، مزایا و معایب خاص خود را داشته باشند به همین دلیل لازم است که در زمان انتخاب و خرید آنها به فاکتورها و پارامترهای مختلفی توجه داشت که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر هستند:
- حداکثر میزان فلوی روغن
- میزان اختلاف فشار اولیه
- ابعاد فیلتر
- فشار محیط
- فشار کاری
- مش بندی فیلتر و اندازه شبکه‌های داخلی
- جنس المنت و بدنه فیلتر
زمان تعویض فیلتر سپراتور
یکی از مهم‌ترین نکاتی که می‌تواند بر روی عملکرد مناسب فیلترهای سپراتور مؤثر باشد مشخص کردن زمان تعویض آنها است. به صورت کلی زمان تعویض این فیلترها توسط شرکت‌های تولید کننده مشخص می‌شود. فیلترهای سپراتور بعد از اتمام زمان کارکرد کاملاً اشباع شده و کارایی خود را از دست داده و دیگر توانایی تفکیک ذرات را نخواهند داشت و این باعث می شود که اختلاف فشار داخل و خارج المنت فیلتر بالا برود و در نهایت عملکرد کلی کمپرسور هوا دچار اختلال هوا شود. البته پارامترهای متعددی همچون جنس و کیفیت متریال به کار رفته در تولید فیلتر، شرایط محیطی، میزان ذرات آلاینده موجود در هوا، کیفیت روغن و … می‌توانند بر روی عملکرد فیلتر سپراتور مؤثر باشند. مهم‌ترین علائمی که نشان می‌دهد زمان تعویض فیلتر سپراتور فرا رسیده است به شرح زیر می‌باشند:
- زمانی که فیلتر 1000 تا 4000 ساعت کار کرده باشد (زمان مناسب تعویض 1500 ساعت است)
- وجود مایع شیری رنگ به هنگام تخلیه آب موجود در مخزن کمپرسور
- وجود ذرات روغن در هوای خروجی از کمپرسور
- افزایش دمای بیش از حد و غیر معمول کمپرسور
- خارج شدن ترکیب آب و روغن از کمپرسور به جای آب
- کیفیت پایین فیلتر سپراتور و عملکرد نامناسب آن در تفکیک ذرات
علاوه بر موارد ذکر شده لازم است که فیلتر سپراتور به صورت دوره‌ای بررسی شود چرا که ممکن است علاوه بر موارد گفته شده علائم دیگری همچون شکستگی و … وجود داشته باشد که نیاز به تعویض فیلتر را تایید کند.
مهم‌ترین عوامل مؤثر در افزایش مدت کارکرد فیلتر سپراتور
همان‌گونه که گفته شد زمان تعویض فیلتر بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی تعیین می‌شود اما این فیلترها می‌توانند در شرایط مختلف عملکرد متفاوتی داشته باشند و همانند پمپ خلا و سایر تجهیزات دچار نوسان شوند. از جمله مهم‌ترین پارامترهایی که می‌توانند در افزایش مدت کارکرد فیلترهای سپراتور مؤثر باشند می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
تعویض به موقع روغن کمپرسور
در حقیقت هر چقدر که روغن از سلامت بیشتری برخوردار باشد می‌تواند به بهبود کلی تمامی اجزای سیستم کمپرسور کمک کند. روغن مورد استفاده در کمپرسورها حتماً باید بر اساس دستورالعمل شرکت‌های سازنده تعویض شود و حتماً باید از روغن‌های باکیفیت استفاده کرد. زمانی که روغن دستگاه به موقع تعویض شده و کیفیت بالایی داشته باشد، فیلتر سپراتور نیز می‌تواند مدت زمان بیشتری کار کند و کمتر دچار آسیب شود.
تعویض به موقع فیلتر روغن کمپرسور
فیلترهای روغن کمپرسور نیز می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر روی عملکرد کلی دستگاه و قطعات آن داشته باشند. این فیلترها باید بعد از 3 تا 4 هزار ساعت کار تعویض شوند چرا که به مرور کارایی خود را از دست داده و قادر به جداسازی آلودگی‌ها نخواهند بود.
تعویض به موقع فیلتر هوا
فیلتر هوا نیز از جمله قطعاتی است که تأثیر ویژه‌ای بر روی عملکرد و کارایی کمپرسورهای هوا و اجزای اصلی آن دارند. هرچقدر که فیلترهای هوا کثیف‌تر باشند احتمال ورود آلاینده به داخل قطعات بیشتر می‌شود و در نهایت منجر به کاهش طول عمر فیلتر سپراتور می‌شود. به صورت کلی فیلترهای هوا باید هر 3 هزار ساعت تعویض شوند هرچند که باید شرایط محیطی، آلودگی‌ها و … در نظر گرفته شوند.
برقراری درست و صحیح ارتباط ارتینگ
همان‌طور که گفته شد تشکیل الکتریسیته ساکن تشکیل شده در کمپرسور هوا می‌تواند منجر به انفجار داخلی مخزن و آسیب رساندن به قطعات مختلف شود. ارتباط مناسب و صحیح ارتینگ می‌تواند از بروز اتفاقاتی همچون آتش‌سوزی، انفجار و … جلوگیری کند و در نهایت فیلتر سپراتور طول عمر بیشتری خواهد داشت.
تنظیم درست ساکشن روغن
زمانی که روغن جمع شده در تانک کوچکی در انتهای سیلندر فیلتر و در داخل سپراتور به درستی تخلیه نشود و روغن دوباره مخزن اصلی برگشت داده شود می‌تواند مشکلات متعددی ایجاد کند و در نهایت باعث آسیب به فیلتر و کاهش طول عمر آن شود. ساکشن روغن باید به گونه‌ای تنظیم شود که تمام روغن جمع شده به صورت کامل خارج شود در غیر این صورت ممکن است مشکلاتی همچون انفجار فیلتر، افزایش فشار و … ایجاد شود.
قیمت فیلتر سپراتور
پارامترهای و فاکتورهای مختلفی می‌توانند بر روی قیمت فیلترهای سپراتور مؤثر باشند به همین دلیل نمی‌توان قیمت دقیق و مشخصی برای آنها عنوان کرد. از مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر بر روی قیمت این فیلترها می‌توان به مواردی همچون نوع فیلتر و نحوه عملکرد آن، برند و شرکت سازنده، کیفیت ساخت فیلتر، ابعاد و اندازه، مشخصات فنی و فیزیکی فیلتر، استانداردهای تولید و مدت زمان گارانتی، نرخ ارز و نوسانات آن و … اشاره کرد.
جمع‌بندی نهایی
فیلتر سپراتور جدا کردن ذرات روغن از هوا در کمپرسورهای صنعتی، اسکرو و …به کار می‌رود. این کمپرسورها می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی همچون ابعاد و اندازه، فشار کاری فیلتر، برند سازنده، تانکی یا پیچشی بودن دسته‌بندی شوند و به صورت کلی شامل انواع مختلفی همچون فیلتر سپراتور کارتریجی (اکسترنال) و فیلتر سپراتور تانکی (مخزنی) هستند و تأثیر قابل توجهی در بهبود عملکرد کمپرسور و قطعات آن دارند.
