کمپرسورهای پیستونی یکی از انواع پرکاربرد کمپرسورها در صنعت هستند که برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها از سیلندرهایی که حاوی پیستون‌های متحرک هستند، استفاده می‌کنند. هوای فشرده شده توسط کمپرسور پیستونی به مخزن انتقال می‌یابد تا برای استفاده‌های مختلف در دسترس باشد.
کمپرسور پیستونی چیست ؟
کمپرسور باد پیستونی یکی از انواع کمپرسورهای هوا است که با استفاده از یک یا چند پیستون، هوا یا گاز را درون یک مخزن یا محفظه فشرده می‌کند. این کمپرسورها معمولاً در کاربردهایی که به فشار بالا و حجم هوای فشرده‌ی کمتر نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع کمپرسور پیستونی
کمپرسورها بر اساس نحوه عملکرد به دو دسته دینامیکی و جابجایی مثبت تقسیم می‌شوند. کمپرسورهای سانتریفیوژ و محوری در دسته دینامیکی قرار دارند، در حالی که کمپرسورهای پیستونی، اسکرو و روتاری (دورانی) در دسته جابجایی مثبت جای می‌گیرند.
کمپرسورهای پیستونی نیز بر اساس نوع کاربردشان به دو مدل تقسیم می‌شوند:
- کمپرسور پیستونی تک مرحله‌ای: این مدل معمولاً برای خنک کردن فضا در محیط‌های خانگی و کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کمپرسور پیستونی دو مرحله‌ای: این نوع کمپرسور با داشتن دو پیستون و قدرت بالاتر، بیشتر در صنایع استفاده می‌شود.
این دستگاه از پرکاربردترین انواع کمپرسورهای باد محسوب می‌شود که در ابعاد مختلف (از 25 تا 1000 لیتری) موجود است و برای تامین هوای فشرده در کارگاه‌های مختلف به کار می‌رود. دسته بندی دیگری در ادامه بیان شده است؛
- کمپرسور پیستونی کولر گازی
با توجه به تغییرات اقلیمی و اهمیت صرفه‌جویی در مصرف انرژی، استفاده از وسایلی که بهره‌وری بالایی دارند اهمیت زیادی پیدا کرده است. کولرهای گازی که در مدل‌های مختلفی در بازار موجود هستند، از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند: اوپراتور (تبخیر کننده)، کندانسور و کمپرسور.
اوپراتور هوا را از محیط داخلی جذب کرده و به کندانسور منتقل می‌کند. در این فرآیند، کمپرسور که بیشترین انرژی کولر گازی را مصرف می‌کند و یکی از اجزای کلیدی آن است، وظیفه فشرده‌سازی و متراکم کردن گازها را بر عهده دارد. عملکرد کمپرسورهای پیستونی (که به سه نوع پیستونی، روتاری و اسکرو تقسیم می‌شوند) مشابه موتور خودرو است.
در این فرآیند، گاز مبرد توسط کمپرسور فشرده شده و دمای آن کاهش می‌یابد. این گاز در کندانسور تبدیل به مایع می‌شود و در نهایت باعث ایجاد سرما در محیط می‌گردد. کمپرسور پیستونی با حرکت پیستون‌ها در داخل محفظه، گاز را فشرده کرده و از طریق دریچه با فشار خارج می‌کند. - کمپرسور پیستونی یخچال
کمپرسور یخچال یکی از اجزای اصلی دستگاه است که وظیفه تولید سرما را بر عهده دارد. در برخی از یخچال‌ها، کمپرسور و موتور جدا از یکدیگر هستند و این نوع کمپرسور که به آن “باز” گفته می‌شود، بیشتر در یخچال‌های خانگی با موتورهای کوچک استفاده می‌شود. این کمپرسور شامل دو بخش اصلی است:
موتور الکتریکی تک فاز
اجزای مکانیکی شامل میل‌لنگ، پیستون‌ها و سوپاپ‌ها
کمپرسورهای باز با قدرت بالا اغلب افقی بوده و دو عمله هستند، اما کمپرسورهای بسته معمولاً عمودی و تک‌مرحله‌ای هستند. عملکرد کمپرسور یخچال به این صورت است که موتور، میل‌لنگ را به حرکت درآورده و این حرکت دورانی به پیستون‌ها منتقل می‌شود و باعث حرکت رفت و برگشتی آنها می‌گردد. این حرکت منجر به باز و بسته شدن سوپاپ‌ها و فشرده‌سازی گاز می‌شود. با وجود ظرفیت ۱۰۰ اسب بخار، کمپرسورهای پیستونی صدای زیادی دارند و گرمای بالایی تولید می‌کنند که ممکن است مشتریان را به استفاده از کمپرسورهای اسکرو که صدای کمتری دارند و فضای کمتری اشغال می‌کنند، ترغیب کند. - انواع کمپرسور پیستونی چیلر
در چیلرها، سیکل تبرید کمپرسور به این صورت است که گاز مبرد از اوپراتور مکیده شده و پس از فشرده‌سازی وارد کندانسور می‌شود. طراحی سیلندرهای کمپرسور پیستونی بر اساس تعداد، نحوه آرایش و نوع پیستون‌ها (دو سره یا یک سره) متفاوت است. این کمپرسورها معمولاً با ۱۶ سیلندر ساخته می‌شوند و می‌توانند به صورت‌های جناقی، جفت جناقی، شعاعی و ستاره‌ای تنظیم شوند.
کمپرسورهای پیستونی که در کولرهای گازی بهکار می‌روند، به سه نوع هرمتیک، نیمه هرمتیک و باز تقسیم می‌شوند. یکی از دلایل نصب کمپرسورهای چیلر در موتورخانه یا پشت بام، صدای زیاد آنها در مقایسه با سایر کمپرسورهاست.
مشخصات و قطعات کمپرسور باد پیستونی
کمپرسورهای باد پیستونی از قطعات متعددی تشکیل شده‌اند که هرکدام وظایف خاصی را انجام می‌دهند و در کاربردهای گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه این کمپرسورها از تعداد زیادی قطعه ساخته شده‌اند، اما برخی از مهم‌ترین اجزای آنها شامل موارد زیر می‌شود:
- الکتروموتور کمپرسور
الکتروموتور یا دینام یکی از اجزای اصلی کمپرسورهای باد پیستونی است که وظیفه تأمین انرژی لازم برای راه‌اندازی کمپرسور را برعهده دارد. این قطعه با تسمه‌ای به واحد هواساز متصل می‌شود و با چرخاندن فلکه سیلندر، هوای فشرده تولید می‌کند. - تابلو برق کمپرسور
تابلو برق وظیفه کنترل و مدیریت نوسانات برق را دارد تا از آسیب دیدن سایر قطعات جلوگیری کند. این قطعه در کمپرسورهایی با توان ۲ اسب بخار به بالا استفاده می‌شود و از سوختن الکتروموتور در برابر نوسانات ولتاژ محافظت می‌کند. - شیر یک‌طرفه
این شیر جریان هوای فشرده را از واحد هواساز به مخزن هدایت کرده و مانع برگشت آن به داخل هواساز می‌شود. اگر این قطعه خراب شود، هوا به واحد هواساز برمی‌گردد و میتواند به واشر سر سیلندر و الکتروموتور آسیب برساند. - مخزن باد
مخزن هوا مسئول ذخیره هوای فشرده است و از روشن و خاموش شدن مکرر کمپرسور جلوگیری می‌کند که این امر باعث افزایش عمر کمپرسور می‌شود. جنس مخازن معمولاً از فولاد بوده و بسته به نوع، کیفیت متفاوتی دارند. - پرشر سوئیچ
این قطعه فشار هوای داخل مخزن را کنترل می‌کند و به الکتروموتور فرمان روشن یا خاموش شدن می‌دهد. به طور مثال، وقتی فشار به ۸ بار می‌رسد، برق الکتروموتور را قطع کرده و با کاهش فشار به ۶ بار، دوباره آن را راه‌اندازی می‌کند. - شیر تخلیه مخزن
این شیر در زیر مخزن قرار دارد و وظیفه تخلیه آب جمع شده داخل مخزن را دارد. این شیرها به صورت دستی یا خودکار عمل می‌کنند و هر کدام مزایای خاص خود را دارند. - مانومتر
مانومتر بر روی مخزن کمپرسور نصب شده و فشار هوای فشرده داخل مخزن را نمایش می‌دهد. این فشار به واحدهایی مانند بار یا کیلوپاسکال اندازه‌گیری می‌شود و به اپراتور وضعیت هوای داخل مخزن را نشان می‌دهد. - شیر گازی
شیر گازی که با نام بال‌والو نیز شناخته می‌شود، وظیفه تنظیم خروجی هوای فشرده را بر عهده دارد و بر روی مخزن نصب می‌شود. - سوپاپ اطمینان
این قطعه در مواقعی که فشار داخل مخزن بیش از حد افزایش یابد و پرشر سوئیچ عمل نکند، هوای اضافی را تخلیه می‌کند تا فشار به سطح ایمنی بازگردد. - فیلتر هوا
این قطعه از ورود گرد و غبار و آلودگی به واحد هواساز جلوگیری می‌کند و لازم است به طور مرتب تمیز شود تا از خرابی سایر قطعات جلوگیری شود. - پیستون و رینگ‌ها
پیستون یکی از قطعات اصلی است که با حرکت خود، فرآیند فشرده‌سازی هوا را انجام می‌دهد. رینگ‌های مختلفی روی پیستون نصب می‌شوند که هر کدام وظایف خاصی دارند، مانند جلوگیری از نشت روغن یا گاز متراکم. - سنسور حرارتی
این سنسور دمای دستگاه را هنگام فشرده‌سازی هوا پایش می‌کند و از خطرات ناشی از افزایش دما جلوگیری می‌کند. - افتر کولر
این قطعه هوای فشرده‌شده را خنک می‌کند تا دمای آن کاهش یابد، زیرا فشرده شدن هوا باعث افزایش دمای آن می‌شود. - اینتر کولر
در فرآیند فشرده‌سازی چند مرحله‌ای، اینتر کولر به خنک کردن هوا در بین مراحل کمک می‌کند تا بازدهی فرآیند افزایش یابد و دما در حد مطلوب باقی بماند.
مزایا و معایب کمپرسور پیستونی
در ادامه مزایای کمپرسورهای پیستونی را بررسی خواهیم کرد.
- کاربرد فراوان: این نوع کمپرسورها از قدیمی‌ترین انواع هستند و در صنایع متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- تنوع ظرفیت: کمپرسورهای پیستونی در ظرفیت‌های مختلف قابل تولید هستند، بنابراین در دستگاه‌های متفاوتی از سردخانه‌های بزرگ تا یخچال‌های خانگی میتوان از آنها استفاده کرد.
معایب کمپرسورهای پیستونی:
- بازدهی پایین: به دلیل نشتی پیستون و سیلندر و همچنین کارکرد متناوب، بازدهی این کمپرسورها نسبت به دیگر انواع پایین‌تر است.
- اشغال فضای زیاد و وزن بالا: در ساخت این کمپرسورها از قطعات متعددی استفاده می‌شود که موجب بالا رفتن وزن و اشغال فضای بیشتر می‌شود.
- سروصدای بالا: به خاطر کارکرد متناوب، این کمپرسورها دارای سروصدا و لرزش زیادی هستند.
- حساسیت به ورود مایعات: ورود آب یا سایر مایعات به داخل سیلندر، باعث ایجاد سروصدای شدید و آسیب به پیستون‌ها و سیلندر می‌شود.
هزینه‌های نگهداری بالا: ساختار پیچیده کمپرسورهای پیستونی، هزینه‌های نگهداری و تعمیر آنها را به خصوص در صنایع بزرگ افزایش می‌دهد و استفاده از آنها را مقرون به صرفه نمی‌کند.
عملکرد کمپرسور پیستونی
کمپرسورهای پیستونی از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند: بلوک هوا ساز (سیلندر)، الکتروموتور و مخزن ذخیره هوا. الکتروموتور با استفاده از برق به کار می‌افتد و از طریق تسمه و پولی، بلوک هوا ساز را به حرکت در می‌آورد. داخل بلوک هوا ساز، یک یا چند پیستون وجود دارند که با شروع به کار بلوک، هوا را از محیط اطراف جذب می‌کنند. این هوا به داخل سیلندر کمپرسور وارد می‌شود و سپس با کاهش حجم سیلندر، فشرده می‌گردد.
هوای فشرده‌شده به مخزن کمپرسور منتقل می‌شود تا برای استفاده‌های بعدی ذخیره شود. بلوک‌های هوا ساز به دو نوع تقسیم می‌شوند:
- تک مرحله‌ای: در این نوع بلوک، یک یا چند سیلندر به طور مستقل هوا را فشرده و به مخزن ارسال می‌کنند.
- دو مرحله‌ای: در این نوع، ابتدا هوا در یک سیلندر فشرده شده و سپس به سیلندر دوم که کوچکتر است، منتقل می‌شود. در سیلندر دوم، هوا تحت فشار بیشتری قرار گرفته و سپس به مخزن ارسال می‌گردد. در واقع، در کمپرسورهای دو مرحله‌ای، سیلندرها با همکاری یکدیگر هوا را به فشار بالاتری می‌رسانند.
نکات مهم روش نگهداری از کمپرسور پیستونی
- تمیزی و نگهداری پیستون و سیلندرها: اطمینان حاصل شود که پیستون و دیواره‌های داخلی سیلندرها تمیز و خشک باشند تا از اصطکاک و سایش زیاد جلوگیری شود.
- تعویض فیلتر هوای ورودی: فیلتر هوای ورودی به منظور حفاظت از دستگاه در برابر ذرات و آلودگی‌های هوا باید با دوره‌های منظم تعویض شود.
- بررسی و تعمیرات منظم: بررسی دوره‌ای و تعمیرات به موقع برای اجزای متحرک مانند پیستون و سیلندرها به منظور افزایش عمر مفید دستگاه ضروری است.
- کنترل فشار و دما: تنظیم و کنترل فشار و دما در محدوده مجاز آنها برای جلوگیری از خرابی‌های ناشی از افزایش ناگهانی فشار یا دما ضروری است.
- روشن و خاموش کردن به موقع: استفاده و خاموش کردن به موقع کمپرسور برای جلوگیری از سایش زاید قطعات دستگاه و صرفه‌جویی در مصرف انرژی حیاتی است.
نتیجه‌گیری
با توجه به اهمیت کمپرسورهای پیستونی در صنایع مختلف، نگهداری منظم و صحیح از آنها میتواند عمر مفید و کارایی دستگاه را بهبود بخشد. توجه به نکات فوق نه تنها به بهینه‌سازی عملکرد کمپرسور کمک می‌کند بلکه از هزینه‌های ناشی از تعمیرات ناگهانی نیز جلوگیری می‌کند. برای اطلاعات بیشتر و خرید کمپرسورهای پیستونی با کیفیت، میتوانید به شرکت کمسان مراجعه نمایید.
سوالات متداول
بله، فیلتر هوای ورودی به راحتی میتواند توسط کاربر تعویض شود. این کار به منظور حفاظت از دستگاه در برابر ذرات معلق در هوا ضروری است.
فشار و دما باید در محدوده مجاز تولید کننده کمپرسور تنظیم شوند تا از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری شود و عمر مفید دستگاه افزایش یابد.
با تمیز نگه داشتن و روغنکاری منظم پیستون و سیلندرها، میتوانید از سایش زاید آنها جلوگیری کنید و عمر مفید دستگاه را افزایش دهید.
استفاده بهینه و خاموش کردن به موقع کمپرسور به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند و هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهد.
