کمپرسور هوا به صورت متراکم یا فشرده از جمله کاربردی‌ترین تجهیزاتی است که امروزه در اکثر صنایع مورد استفاده قرار گرفته و حتی کاربردهای نیمه‌صنعتی و غیر صنعتی متعددی نیز دارد. کمپرسورهای هوا می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی همچون فشار مکش، دهش و ظرفیت آنها، سرعت یا سرعت متغیر، تعداد مراحل کار، نوع موتور محرک، پاشش روغن و نحوه روغن‌کاری، نحوه کار و عملکرد و حتی پارامترهایی مانند اندازه و سایز، قیمت و … دسته‌بندی شوند و از تنوع بسیار زیادی برخوردار هستند. تنوع بالای کمپرسور باعث می‌شود که افراد در انتخاب آنها متناسب با نوع پروژه و فعالیت‌های خود دچار سردرگمی و چالش شوند. در ادامه مطلب به بررسی مهم‌ترین فاکتورهای انتخاب و خرید انواع کمپرسور هوای فشرده و کاربردهای آنها متناسب با صنایع و پروژه‌های مختلف پرداخته خواهد شد.
انواع کمپرسورهای هوای فشرده
همان‌طور که گفته شد کمپرسورهای هوای فشرده می‌توانند بر اساس فاکتورها متعددی دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردارند اما به صورت کلی می‌توان گفت تمام کمپرسورها زیرمجموعه کمپرسورهای دینامیکی و کمپرسورهای جابجایی مثبت هستند که هر کدام می‌توانند از مکانیسم عملکردی و نحوه کار متفاوتی برخوردار باشند. به صورت کلی برای افزایش فشار یک سیال مانند هوا از دو فرآیند تراکمی کاهش حجم و افزایش سرعت استفاده می‌شود.
کمپرسورهایی که از روش کاهش حجم استفاده می‌کنند،کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت (Positive displacement) هستند و کمپرسورهایی که از روش افزایش سرعت بهره می‌برند کمپرسورهای دینامیک (Dynamic) می‌باشند.
کمپرسور دینامیکی و انواع آن
کمپرسورهای دینامیکی (DYNAMIC AIR COMPRESSOR) از جمله انواع کمپرسور هوای فشرده هستند که از تیغه‌های متعددی برخوردار بوده و با سرعت بسیار بالایی به چرخش درمی‌آیند. در این تجهیزات، سیال میان پره‌های چرخان پروانه، مکیده شده و باعث افزایش سرعت می‌شود. در نهایت سیال از دیفیوزری که انرژی جنبشی سیال یا گاز را به فشار تبدیل می‌کند، تخلیه خواهد شد. این کمپرسورها بر اساس اصول ترمودینامیک کار می‌کنند و می‌توانند به دو دسته اصلی تقسیم شوند.
کمپرسورهای جریان محوری (Axial Flow Compressor)
این دسته از کمپرسورهای دینامیکی بر اساس حرکت دادن گاز توسط پره‌های دوار نصب شده روی روتور عمل کرده و می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند. این کمپرسورها معمولاً دارای فشار خروجی کم یا متوسطی هستند. در داخل این کمپرسورها جریان هوا یا سیال در جهت محوری بوده و علاوه بر پره‌های نصب شده بر روی روتور که موظف به انتقال انرژی از روتور به سیال هستند و همزمان با محور می‌چرخند، مجموعه دیگری از پره‌های ثابت نیز بر روی بدنه دستگاه به عنوان پره‌های راهنما نصب شده‌اند.
کمپرسورهای جریان شعاعی (Radial Flow Compressor)
کمپرسورهای جریان شعاعی که با نام کمپرسورهای گریز از مرکز یا سانتریفیوژی نیز شناخته می‌شوند نوعی دیگری از کمپرسورهای دینامیکی هستند که با استفاده از نیروی گریز از مرکز، انرژی جنبشی گاز را افزایش می‌دهند و این نیرو توسط پره‌های نصب شده روی پروانه تأمین خواهد شد. نحوه کار این کمپرسور به این شکل است که فشار سیال با عبور از Lmpeller زیاد شده و سیال بعد از ایمپلر، تغییر فشار داده و وارد پخش‌کننده شده و با کاهش سرعت سیال، فشار استاتیک آن افزایش می‌یابد. این کمپرسورها می‌توانند به صورت تک محوره و گیربکسی وجود داشته باشند و از کاربردهای صنعتی متعددی برخوردارند.
مزایا و معایب کمپرسورهای دینامیکی
کمپرسورهای دینامیکی به واسطه نحوه عملکرد خاص و ویژه‌ای که دارند می‌توانند در صنایع مختلفی همچون ماشین‌آلات سنگین، صنعت گاز، صنایع پتروشیمی، صنعت خودروسازی، صنعت برق، صنعت هوایی و موتور جت، صنایع مختلف ساخت و تولید و … کاربردهای متعددی داشته باشند. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های این دسته از انواع کمپرسور هوای فشرده می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- این کمپرسورها از طول عمر بالا و دوام و ماندگاری بسیاری خوبی برخوردار هستند
- در محیط‌هایی که نیاز به فشار بالا باشد می‌توانند کارایی و راندمان خوبی داشته باشند
- این کمپرسورها به واسطه نحوه طراحی ویژه و تعداد قطعات کم استهلاک کمی دارند.
- کمپرسورهای دینامیکی می‌توانند راندمان و بازدهی بسیار خوبی داشته باشند.
- این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای جابجایی مثبت می‌توانند بسیار به‌صرفه‌تر باشند و هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمتری دارند
- این کمپرسورها از ارتعاش بسیار کمی برخوردارند و به همین دلیل نیازی به فونداسیون و پی‌سازی ندارند
این کمپرسورهای در کنار تمامی مزیت‌های عنوان شده می‌توانند معایب و ایراداتی نیز داشته باشند که مهم‌ترین آنها شامل مواردی همچون هزینه اولیه بالا، عدم پوشش ظرفیتهای پایین مشابه ظرفیت خانگی، داشتن صفحه فرمان پیچیده، حساس بودن دستگاه و … هستند.
کمپرسور جابجایی مثبت و انواع آن
دسته دوم از کمپرسورهای هوا بر اساس مکانیسم عملکرد و نحوه کار، کمپرسورهای جابجایی مثبت (Displacement compressor) هستند که از یک جز رفت و برگشتی (مانند پلانجر، پیستون، دیافراگم یا پره‌ها) برای متراکم کردن سیالاتی همچون هوا و گاز استفاده می‌کنند. کمپرسورهای جابجایی مثبت بدون توجه به فشار خروجی و با دبی ثابت عمل خواهند کرد و با جابجایی حجم سیلندر کمپرسور محیط کار را فشرده می‌کنند. این کمپرسورها می‌توانند حجم مشخصی از هوا را داخل خود محصور کرده و فضای محصور شده را به تدریج کاهش می‌دهند و این کاهش حجم فضا باعث افزایش فشار سیال و افزایش دما، انرژی جنبشی و چگالی مولکول‌های آن می‌شود. این کمپرسورها کاربردهای متعددی در صنایع مختلف دارند و برخلاف کمپرسورهای دینامیکی می‌توانند از تنوع بالایی برخوردارند.
کمپرسورهای پیستونی
این کمپرسورها از جمله کمپرسورهای جابجایی مثبت هستند که نحوه عملکرد آنها به‌صورت رفت و برگشتی بوده و با کمک یک پیستون و سیلندر محور میل‌لنگ می‌توانند سیال را فشرده کرده و موجب افزایش فشار آن شوند. به صورت کلی این کمپرسورها در سه مرحله اصلی سیال را متراکم کرده و موجب افزایش فشار آن می‌شوند.
- در مرحله اول که میل‌لنگ‌ها شروع به حرکت کرده و بعداً پیستون‌ها داخل سیلندر حرکت خود را شروع کرده و همزمان با این حرکت‌ها شیر ورودی کمپرسور باز می‌شود. این فعالیت‌های انجام شده باعث می‌شوند که در داخل محفظه سیلندر خلأ تشکیل شده و مکش هوا از شیر ورودی دستگاه برگردد.
- در مرحله دوم متراکم سازی سیال انجام می‌شود و بعد از تکمیل شدن حرکت پیستون و رسیدن به پایین‌ترین حد ممکن، حرکت به سمت بالا شروع خواهد شد و در این حالت شیر ورود و خروج سیلندر بسته می‌شود و در آخر حرکت پیستون به افزایش دما و فشار هوا منجر خواهد شد.
- مرحله پایانی مرحله تخلیه است و زمانی که دما و فشار به میزان مشخصی رسید شیر خروجی سیلندر باز شده و گاز با فشار بالا به بیرون منتقل خواهد شد. زمانی که پیستون به انتهای مسیر سیلندر برسد این چرخه کامل شده و دوباره به نقطه ابتدایی برمی‌گردد.
کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی می‌توانند انواع مختلفی همچون کمپرسورهای تک اثره، دو اثره و دیافراگمی داشته باشند و هر کدام از آنها می‌توانند ویژگی‌ها، مزیت‌ها و کاربردهای صنعتی متعددی داشته باشند.
کمپرسور دورانی یا روتاری
دسته دوم از کمپرسورهای جابجایی مثبت کمپرسورهای روتاری یا دورانی هستند که با چرخش 360 درجه و با حرکات چرخشی تیغه‌ها یا حرکت غلتک خارج از مرکز متصل به شفت موتور، سیال یا مبرد فشرده شده را تولید می‌کند. این کمپرسورها می‌توانند به دو دسته اصلی کمپرسور چرخشی تیغه‌ای ثابت و کمپرسور دوار تیغه دوار تقسیم شوند. در این کمپرسورها زمانی که گاز از دریچه ورودی وارد دستگاه می‌شود بر اثر چرخش تیغه‌ها و برخورد با هوا، آن را با فشار به طرف لوله دهش هدایت می‌شود. از این کمپرسورها معمولاً برای تراکم هوا در فشار پايين و حجم زياد استفاده می‌شود، در حالي که از کمپرسورهاي رفت و برگشتي بيشتر به منظور متراکم کردن گاز در فشار بالا و حجم‌های پایین استفاده ميشود. این کمپرسورها نیز همانند کمپرسورهای پیستونی می‌توانند انواع مختلفی همچون کمپرسورهای اسکرو، کمپرسورهای اسکرول، کمپرسورهای رینگ مایع، کمپرسورهای Lobe و کمپرسورهای Vane داشته باشند و هر کدام از آنها از ویژگی‌ها، مزیت‌ها و کاربردهای متعددی برخوردارند.
مزایا و معایب کمپرسور جابجایی مثبت
کمپرسورهای جابجایی مثبت در مقایسه با کمپرسورهای دینامیکی می‌توانند کاربردهای صنعتی بسیاری بیشتری داشته باشند و می‌توانند در تأمین هوای مورد نیاز ابزارهای پنوماتیک، تأمین هوای توربین‌ها، موتور جت‌ها و …، صنعت خودروسازی، صنعت الکترونیک، صنایع شیمیایی، دندانپزشکی و صنعت پزشکی، وسایل حمل‌ونقل و کامیون‌ها، آزمایشگاه‌ها، سیستم‌های تهویه مطبوع و تبریدی، کارخانه‌های مختلف مانند کارخانه‌های ریسندگی، صنعت کشاورزی، ساختمان‌سازی، نقاشی و … به کار بروند. از مهم‌ترین مزیت‌های این کمپرسورها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- این کمپرسورها از تنوع بسیار زیادی برخوردارند و می‌توانند متناسب با هر نوع پروژه‌ای به کار گرفته شوند
- از عملکرد مناسب و راندمان بالایی برخوردارند
- هزینه‌های ابتدایی کمی دارند
- این نوع از کمپرسورهای هوا هزینه تولید پایینی دارند و ساخت قطعات آنها آسان است.
- این نوع از کمپرسورها دارای نسبت فشار بالایی هستند
انواع کمپرسور هوای فشرده از نوع جابجایی مثبت می‌توانند در کنار مزیت‌های متعدد از معایب و ایراداتی نیز برخوردار باشند که مهم‌ترین آنها شامل مواردی همچون نیاز به نگهداری زیاد، ایجاد سروصدای بیشتر در مقایسه با کمپرسورهای دینامیکی، داشتن ظرفیتهای محدود، مناسب نبودن برای دبی بالا و … هستند.
نحوه انتخاب انواع کمپرسور هوای فشرده متناسب با پروژه‌های صنعتی
همان‌طور که گفته شد کمپرسورها می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی شده و از تنوع بسیار زیادی برخوردارند و هر کدام از آنها از ویژگی‌ها، مشخصات، مزیت‌ها و معایب منحصربه‌فردی برخوردارند. برای انتخاب یک کمپرسور مناسب و متناسب با نوع پروژه‌ها باید به نکات و فاکتورهای مختلفی توجه داشت که مهم‌ترین آنها به شرح زیر هستند:
شناسایی انواع کمپرسورها
همان‌طور که گفته شد کمپرسورها را بر اساس فاکتورها و پارامترهای متعددی همچون نحوه روغن‌کاری و پاشش آن، نحوه عملکرد، فشار مکش و دهش، موتور محرک و … دسته‌بندی می‌شوند و هر کدام از ویژگی‌های منحصربه‌فردی برخوردارند. آشنایی کامل با کمپرسورها می‌تواند به افراد در انتخاب دقیق آنها متناسب با نوع پروژه کمک کند.
توجه به نیاز تجهیزات
در هر کدام از انواع صنایع مختلف تجهیزات و ابزارهای مختلف و متعددی وجود دارند که با استفاده از هوای متراکم عمل می‌کنند و هر کدام از این ابزارهای پنوماتیک می‌توانند شرایط مختلفی داشته و به حجم مشخصی از هوا نیاز داشته باشند. قدرت و توان انواع کمپرسور هوای فشرده باید به‌گونه‌ای باشد که پاسخگوی نیاز تجهیزات باشد چرا که اگر کمپرسور قادر به تأمین هوای موردنیاز تجهیزات نباشد باید بیشتر از توان خود کار کند و این باعث آسیب و خسارت دیدن آن خواهد شد
کیفیت هوای فشرده شده
کیفیت هوای متراکم تولید شده یکی دیگر از مهم‌ترین فاکتورهای انتخاب کمپرسورها است که باید به آن توجه شود. به عنوان نمونه استفاده از کمپرسورهای روغنی می‌تواند در محیط‌های تولیدی پاک مشکلات و چالش‌های متعددی ایجاد کند و با آلوده کردن هوای متراکم تولید شده باعث بروز اختلال در عملکرد پروژه شود. در اصل نحوه خنک کاری و روانکاری کمپرسور می‌تواند اهمیت و ارزش بسیار زیادی در صنایع مختلفی همچون غذا و دارو و سایر صنایع حساس داشته باشد.
حمل‌ونقل کمپرسور و نصب
از دیگر فاکتورهای مهم در انتخاب کمپرسورها، حمل‌ونقل، نصب و استفاده از آنها است. هر کدام از کمپرسورهای صنعتی و غیر صنعتی می‌توانند در ابعاد و اندازه‌های مختلفی تولید شوند و حمل‌ونقل و نصب هر کدام از آنها شرایط خاص خود را دارد. معمولاً در پروژه‌های بزرگ که نیازی به جابجایی و حمل‌ونقل کمپرسور نیست از کمپرسورهای بزرگ استفاده می‌شود و در یک مکان ثابت نصب خواهد شد اما زمانی که لازم باشد کمپرسور جابجا شود باید از کمپرسورهایی با شرایط حمل‌ونقل ساده‌تر استفاده کرد.
میزان مصرف انرژی
هر کدام از انواع کمپرسورها از موتورهای محرک متفاوتی برخوردارند و می‌توانند انرژی خود را به شیوه خاصی تأمین کنند. میزان مصرف انرژی کمپرسور خصوصاً در صنایع و پروژه‌های بزرگ از اهمیت بالایی برخوردار است و باید به آن توجه ویژه‌ای داشت.
مقدار اسب بخار (HP)
میزان اسب بخار کمپرسور از اصلی‌ترین فاکتورهای انتخاب آنها به شمار می‌رود چرا که این فاکتور نشان دهنده حجم هوای تولید شده است. هر کدام از انواع کمپرسورها می‌توانند قدرت و توان خاصی داشته باشند و در یک محدوده و دامنه ویژه از اسب بخار طبقه‌بندی شوند. هر چقدر میزان اسب بخار و قدرت کمپرسور بیشتر باشد می‌تواند جریان هوای بیشتری تولید کرده و کارایی بهتری در صنایع بزرگ مختلف داشته باشد.
CFM (Cubic Feet Per Minute)
CFM که جریان حجمی کمپرسور را نشان می‌دهد می‌تواند اهمیت بسیار زیادی در انتخاب آن داشته باشد چرا که هرچقدر که CFM یک کمپرسور بیشتر باشد قادر خواهد بود حجم بیشتری از هوای فشرده را تولید نماید و کارایی و راندمان پروژه‌های عظیم را بهبود می‌بخشد.
ظرفیت مخزن کمپرسور باد
مخزن کمپرسورها از دیگر فاکتورهایی است که حتماً باید به آن توجه شود چرا که مشخص کنند حجم هوای ذخیره شده توسط دستگاه است. هرچه مخزن کمپرسور بزرگ‌تر باشد می‌تواند حجم هوای بیشتری ذخیره کرده و مدت زمان بیشتری مورد استفاده قرار بگیرد.
- علاوه بر موارد گفته شده فاکتورهای دیگری همچون فشار هوای کمپرسور باد، نوع منبع انرژی، چرخه‌ی کار یا چرخه‌ی وظیفه در کمپرسور باد، هزینه‌های تعمیر و نگهداری و … می‌توانند در انتخاب انواع کمپرسور هوای فشرده مؤثر باشند و باید به آنها توجه داشت
قیمت انواع کمپرسور هوای فشرده
با توجه به اطلاعاتی که در مورد انواع کمپرسورهای هوا عنوان شد می‌توان گفت قیمت کمپرسورهای هوا تحت تأثیر فاکتورها و پارامترهای مختلفی قرار دارد و نمی‌توان نرخ مشخصی برای آنها عنوان کرد. از مهم‌ترین پارامترهایی که بر روی قیمت این تجهیزات مؤثر هستند می‌توان به مواردی همچون نوع منبع تغذیه کمپرسور، حجم مخزن دستگاه، شاخص‌های عملکرد دستگاه مانند SCFM، PS و HP، نوع کمپرسور بر اساس نحوه کار و عملکرد، برند و شرکت تولیدکننده کمپرسور، هزینه‌های تعمیر و نگهداری کمپرسور، کاربردها و کارایی کمپرسور، مدت زمان گارانتی کمپرسور، نرخ ارز و … اشاره داشت.
جمع‌بندی نهایی
کمپرسورهای هوای فشرده از اصلی‌ترین و مهم‌ترین تجهیزات صنعتی هستند که می‌توانند انرژی مورد نیاز بسیاری از تجهیزات را فراهم کرده و کاربردهای متعددی داشته باشند. انواع کمپرسور هوای فشرده می‌تواند بر اساس فاکتورهای مختلفی همچون فشار مکش، دهش و ظرفیت آنها، سرعت، تعداد مراحل کار، نوع موتور محرک، پاشش روغن و نحوه روغن‌کاری، نحوه کار و عملکرد و … دسته‌بندی شود و هر کدام از آنها از ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص برخوردارند. برای انتخاب بهترین کمپرسور متناسب با نوع پروژه‌های صنعتی باید به مواردی همچون شناسایی انواع کمپرسورها، نوع نیاز تجهیزات، کیفیت هوای فشرده شده، حمل‌ونقل کمپرسور و نصب، میزان مصرف انرژی، مقدار اسب بخار (HP)، CFM، ظرفیت مخزن کمپرسور باد، قیمت و … توجه داشت.
