در این نوشتار بر آنیم شما را با کمپرسورها و راندمان انواع سیستم‌های مختلف آن اشنا کنیم تا شناخت بهتری از انواع کمپرسورها داشته باشید.

کمپرسورها دومین جایگاه در پتانسیل کاهش مصرف انرژی را به خود اختصاص می دهند(به طور متوسط ۱۷٫۱ درصد). و نیز بعد از پمپ‌ها، دومین تجهیزات مصرف کننده انرژی در صنایع مختلف می‌باشند (با مصرف ۱۶ درصد برق موتورهای صنعتی توسط کمپرسورهای هوا و ۷ درصد آن توسط کمپرسورهای سیستم‌های تبرید).

انواع کمپرسورها ی دیگر:

کمپرسورهای کمکی، تشدید کننده های فشار و پمپ های خلا که به هر کدام از این کمپرسورها در ذیل اشاره شده است.

کمپرسورهای کمکی

کمپرسور کمکی (Booster compressor)، کمپرسوری است که هوای فشرده شده از قبل را تا فشار بالاتری متراکم می‌کند. این کمپرسور برای جبران فشارهایی که در طول خطوط لوله‌های طویل افت کرده‌ است مورد استفاده قرار می‌گیرد و یا در مواردی که به فشارهای بالاتری در فرایند نیاز است، استفاده می‌شود. تراکم ممکن است که یک یا چند مرحله‌ای باشد و کمپرسور نیز می‌تواند از نوع دینامیکی یا جابجایی باشد، اما در این مواقع کمپرسورهای پیستونی رایج ترین هستند. توان مورد نیاز برای کمپرسور کمکی با افزایش نسبت فشار، افزایش می‌یابد، درحالیکه جرم در حال حرکت افت می‌نماید. منحنی مقتضیات توان که تابعی از فشار ورودی می‌باشد از نظر شکل کلی با منحنی پمپ خلاء مشابه‌است.

تشدید کننده‌های فشار

تشدید کننده فشار فقط برای جریان‌های خیلی کم موجود می‌باشند. وقتی که محفظه پر فشار از هوا پر می‌شود، پیستون کم فشار بالا برده می‌شود. وقتی که سیال مولد فشار وارد محفظه می‌شود پیستون به طرف پایین رانده می‌شود، و تحت فشار بالایی سیال را به بیرون می‌راند. تشدید کننده فشار می‌تواند در یک فرایند تناوبی تا دامنه سطح فشار از پیش تنظیم شده‌ای کار کند. تمامی گازهای خنثی می‌توانند به این طریق فشرده شوند. هوا را نیز می‌توان در یک تشدید کننده فشار متراکم ساخت، اما باید کاملاً عاری از روغن باشد تا از احتراق خود به خود آن ممانعت شود. تشدید کننده‌های فشار (Pressure intensifiers)، فشار را در سیال افزایش می‌دهند به عنوان مثال برای تست‌های آزمایشگاهی بر روی شیر، لوله‌ها و شیلنگ‌ها. فشاری حدود ۷ بار را می‌توان با یک مرحله تا ۲۰۰ بار یا حتی تا فشار ۱۷۰۰ بار در تجهیزات چند مرحله‌ای افزایش داد.

پمپ‌های خلاء

خلاء به معنی فشار پایین‌تر نسبت به فشار آتمسفر است. یک پمپ خلاء، کمپرسوری است که در این دامنه فشار کار می‌کند از جمله ویژگی خاص پمپ خلاء این است که آنها با نسبت فشار خیلی بالا کار می‌کنند، با این وجود، علی‌رغم این موضوع، کمپرسورهای متراکم کننده چند مرحله‌ای می‌توانند برای محدوده فشارهای ۱ بار تا ۱/. بار مورد استفاده قرار گیرند.

الکتروموتور پله ای

الکتروموتور پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند. در این دسته از موتورهای الکتریکی یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند.

ساختار الکتروموتور پله ای  

این موتور عموما دارای چهار قطب است که سیم پیچ ها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای ۰ و ۱ به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی ۰ و ۱ کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش ۷درجه باشد این موتور در هر باری که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند۷ درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این ۷ درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است. ۱۰۰تا ۲۰۰ پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتی که شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از الکتروموتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است.

الکتروموتور معمولی و اجزای مختلف تشکیل دهنده آن عبارت اندز:

استاتور

بخش ثابت الکتروموتور، استاتور (stator) است که معمولا دارای سیم پیچ یا آهن‌ربای دایمی می‌باشد.

روتور

در یک الکتروموتور معمولی، روتور (rotor) بخش در حال حرکت است که با چرخاندن شافت توان مکانیکی را تحویل می‌دهد. روتور معمولا دارای رساناهایی می باشد که دارای جریان الکتریکی هستند و تحت تاثیر میدان مغناطیسی استاتور تولید نیروی لازم برای چرخش شافت را انجام می‌دهند. البته برخی از روتورها آهن‌رباهای دایمی دارند و رسانای حامل جریان در استاتور  هستند.

فاصله هوایی

در بین روتور و استاتور فاصله هوایی (air gap) وجود دارد. شکاف هوایی دارای تاثیر مهمی است و معمولا تا حد ممکن کوچک می‌باشد زیرا یک شکاف بزرگ اثر منفی زیادی بر عملکرد یک الکتروموتور می‌گذارد.

کموتاتور الکتروموتور معمولی

کموتاتور (commutator) مکانیزمی است که برای تغییر ورودی ماشین‌های AC و DC به کار می‌رود و شامل قطاع‌های رینگ‌های لغزشی (slip ring) هستند که از یکدیگر و از شفت الکتروموتور عایق شده‌اند. جریان آرمیچر (armature) الکتروموتور از طریق جاروبک‌های (brushes) ثابت در تماس با کموتاتور دوار تامین می‌شود که باعث معکوس شدن جریان مورد نیاز و اعمال توان بهینه به ماشین در زمان چرخش روتور از یک قطب تا قطب دیگر می‌شود. در غیاب این معکوس‌سازی جریان، الکتروموتور تا توقف کامل ترمز می‌کند. در سایه پیشرفت‌های قابل توجه چند دهه گذشته به دلیل بهبود تکنولوژی کنترلر الکترونیکی (electronic controller)، کنترل بدون سنسور (sensorless control)، موتور القایی (induction motor) و الکتروموتورهای با میدان آهن‌ربای دایمی، موتورهای با کموتاسیون الکترومکانیکی (electromechanically commutated motors) به صورت گسترده در حال جایگزینی به وسیله موتورهای القایی با کموتاسیون خارجی (externally commutated induction motors) و موتورهای آهن‌ربای دایمی (permanent magnet motors) هستند.

سیم پیچ

سیم پیچ‌ها (windings) سیم‌هایی هستند که به صورت کلاف بافته شده‌اند و معمولا در اطراف یک هسته مغناطیسی (magnetic core) چند لایه از جنس آهن نرم پیچیده شده‌اند؛ به طوری که زمانی که در اثر جریان الکتریکی انرژی می‌گیرند، تشکیل قطب مغناطیسی می‌دهند. ماشین‌های الکتریکی دارای دو نوع آرایش قطب‌های میدان مغناطیسی هستند: ماشین‌های قطب برجسته (salient-pole) و ماشین‌های قطب غیر برجسته (nonsalient-pole). در ماشین‌های قطب برجسته، میدان مغناطیسی قطب توسط پیچش سیم‌پیچ در اطراف قطب در زیر وجه قطب تولید می‌شود. در ماشین قطب غیر برجسته، یا ماشین با میدان توزیع شده (distributed field) و ماشین با روتور مدور، سیم پیچ در شیارهای وجه قطب توزیع شده است. موتور با قطب سایه‌دار (shaded-pole motor) دارای یک سیم پیچ در اطراف بخشی از قطب است که فاز میدان مغناطیسی را برای قطب به تاخیر می‌اندازد. برخی الکتروموتوها دارای رساناهایی هستند که از فلز ضخیم‌تری مانند میله یا ورق فلزی از جنس مس و گاهی آلومینیوم تشکیل شده‌اند و معمولا به وسیله القای الکترومغناطیسی حرکت می‌کنند.

الکتروموتور گشتاوری (torque motor) نوع خاصی از موتور الکتریکی است که در حالت قفل شده (جلوی حرکت روتور گرفته شده باشد) می‌تواند به طور نامحدود کار کند، بدون این که متحمل آسیب شود. در این حالت کاری، الکتروموتور یک گشتاور ثابت را به بار وارد می‌کند که نام این موتور نیز از همین گرفته شده است. یک کاربرد معمول الکتروموتورهای گشتاوری، موتورهای چرخش نوارهای کاست می‌باشد. در این کاربرد، الکتروموتور دارای این ویژگی است که همواره یک کشش ملایم ثابت به نوار اعمال می‌کند.

این موتورها با دریافت ولتاژ بالاتر می‌توانند نوار را سریع به جلو یا عقب حرکت دهند، بدون این که نیازی به مکانیزم‌های اضافی مانند چرخ‌دنده یا کلاچ داشته باشند. یکی دیگر از کاربردهای رایج الکتروموتورهای گشتاوری، کنترل دریچه گاز یک موتور احتراق داخلی به کمک یک گاورنر الکترونیکی است. در این کاربرد، موتور در برابر یک فنر بازگشتی کار می‌کند و دریچه گاز را مطابق با خروجی گاورنر حرکت می‌دهد.

بویلر و دیگ کارواش آبگرم فوری که از دو لایه کوئل لوله ای ساخته می شود از این توانایی برخوردار است که بطور لحظه ای آب گرم با دمای مناسب جهت شستشوی ماشین ها را برای شما تامین نماید. این نوع دیگ با مشعل هایی کار می کند که توانایی مصرف سوخت گاز و گازوئیل و یا بصورت دوگانه را داشته باشد.

همان طور که می دانیم استفاده از آب گرم در کارواش ها رایج و متداول شده است. لذا تولید بویلر و دیگ کارواش در نوع بخار و نوع ابگرم در حال توسعه و پیشرفت قرار دارد. این بویلر و دیگ کارواش بصورت پکیج نیز ارائه می شود و در این مجموعه تجهیزات علاوه بر بویلر آبگرم، تجهیزات دیگری به شرح ذیل در آن قرار داده می شود:

1. مشعل از نوع گازوئیلی
2. ترموستات جهت تنظیم دمای آب
3. مخزن سوخت برای زمانی که بصورت پرتابل و متحرک است
4. مخزن آب مصرفی جهت زمانی که بصورت متحرک استفاده می گردد
5. پمپ پیستونی مخصوص با فشار بالا
6. شیلنگ و لانس به مقدار مورد نیاز

گیربکس و چرخ دنده های ساده در آن به دلیل ساخت آسانشان ارزان هستند و به همین دلیل کاربرد زیادی در صنعت دارند. برای مثال در ساعت های کوکی و اتوماتیک ،ماشین لباس شویی ،پنکه و نمونه اینها کاربرد دارند.

این نوع چرخ دنده ها در گیربکس، ساده ترین مکانیزم چرخ دنده ها را دارند، دارای دندانه های مستقیمی می باشند و با محور چرخ دنده در حالت موازی قرار گرفته اند. برای کاهش سرعت و افزایش قدرت، در بسیاری از مواقع تعداد زیادی از آنها را کنار هم قرار می دهند. روی محورهای موازی جهت حرکت یکی از آنها ، خلاف جهت حرکت دیگری است. اگر بخواهند دو چرخ دنده درگیر در یک جهت حرکت کنند بین آنها چرخ دنده سومی را قرار می دهند تا جهت حرکت ورود و خروج یکی شود. به چرخ دنده های ساده  چرخ دنده های مارپیچ ،جناغی و پیشانی نیز می گویند.

 بزرگ ترین عیب آنها سرو صدای زیاد است. هر بار که دندانه یک چرخ دنده به چرخ روبرو می رسد ، صدای کوچکی در اثر برخورد ایجاد می شود ، و زمانی که تعداد زیادی از این دندانه ها به هم برسند ،صدا بیشتر می شود ، تا جایی که حتی در دراز مدت ، این برخورد ها باعث شکستن دندانه ها می شوند.

کمپرسورهای دورانی و اجزای مختلف تشکیل دهنده آن ها عبارت اندز:

۱ـ ساختمان قسمت متحرک :
قسمت متحرک در کمپرسورهای نوع تیغه متحرک جزئی از خود محور می باشد. تیغه ها در شکافهایی که برای نصب آنها قرار داده شده است قرار می گیرند. امتداد تیغه ها در شعاع محور می باشد. در کمپرسورهای نوع تیغه ثابت، قسمت متحرک شامل غلطکی است که دقیقاً با قسمت خارج از مرکز محور که جزئی از محور است چفت می شود. در بعضی از این نوع تیغه ثابت به برشی روی غلطک متصل شده که این امر باعث تماس بهتر پره با لنگ خارج از مرکز و آب بندی خوب آن بوده و هم وسیله مؤثری جهت حرکت پره در شکاف می شود .

۲ـ ساختمان سیلندر :
سیلندر کمپرسورهای دورانی از چدن درست می شود. سطح داخلی آن بدقت تراش داده شده و صیقلی می شود. دریچه ورودی و خروجی روی جدار سیلندر تعبیه می شوند. بر روی صفحه انتهایی سوار و صفحه سوپاپ در خروجی دریچه تخلیه و حتی الامکان نزدیک به محفظه فشار سوار می شود. بوسیله چند پیچ سیلندر به بدنه محکم شده و چند خار سیلندر را در جای مناسب بر روی صفحه نگه می دارد.

۳ـ ساختمان تیغه :
تیغه ها ممکن است از فولاد، آهن، چدن و آلومینیوم یا زغال ساخته شده باشند لبه آنها صاف و صیقلی بوده و طول آنها باید اندازه ارتفاع سیلندر باشد.

۴ـ ساختمان سوپاپ :
سوپاپ تخلیه بخار کمپرسور از آلیاژ فولاد کربن آب داده شده که خاصیت فنری پیدا کرده ساخته می شود. پاشنه سوپاپ معمولاً جزئی از یکی از صفحات سر سیلندر است و از همان جنس صفحه و باید به صفحه چسبیده و یا نزدیک باشد تا فضای مرده سرسیلندر کم باشد . بعضی از سوپاپ ها دارای فنر ظریفی هستند که بهتر بسته شدن دریچه و بیشتر باز شدن سوپاپ را در مواردی که کمپرسور روغن را از خود عبور می دهد امکان پذیر می سازد .

۵ـ ساختمان میله ( محور) :
میله کمپرسور معمولاً از فولاد کوبیده شده یا فولاد با کربـن متــوسط ساخــته شده و آب داده می شود، در کمپرسورهای باز انتهای میله مخروطی است و در آن شیاری جهت نصب خار نگهدارنده چرخ طیار تعبیه شده است. میله باید کاملاً صاف و صیقلی باشد و با پوسته یاطاقان فاصله ای در حدود۰۱۲/ ۰ میلی متر داشته باشد. انتهای محور بعضی از کمپرسورهای مستقیم یک قطعه اتصال قابل انعطاف دارد که غیر هم راستایی جزئی محور موتور و کمپرسور را خنثی می کند .

۶ـ روغن کاری :
در کمپرسورهای دورانی یک لایه نازک روغن در روی سیلندر در غلطک گردان و سطوح تیغه ها باید باشد. روغن تحت تأثیر مکش از طریق یاطاقان اصلی بداخــل سیلنـــدر وارد می شود و سطح روغن تا نیمه یاطاقان را می گیرد. در بیشتر کمپرسورهای دورانی روغنکاری تحت فشار انجام می پذیرد و برای این منظور از پمپ جداگانه ای استفاده می شود و در بعضی دیگر از حرکت جلو عقب رفتن تیغه در شکافشان به عنـوان پمــپ روغن استــفاده می شود .

۷-کاسه نمد :
کاسه نمد میل لنگ کمپرسورهای دورانی شبیه کمپرسورهای تناوبی بوده و معمولاً در طرف پرفشار بسته می شود. میله دارای برجستگی است که یک واشر حلقه ای شیاردار لاستیکی به آن تکیه می کند و یک فنر حلقه ای در شیار واشر قرار دارد که آنرا بطرف خارج می فشارد تا از چرخش آن با میله جلوگیری کند. در بعضی از انواع یک کاسه نمد فانوسی با یک واشر زغالی یا لاستیکی در داخل فانوس به میل لنگ متصل می شود. این واشر زغالی یا لاستیکی به همراه میله می چرخد.

در این نوشتار سعی شده است درباره دسته بندی کمپرسورها از بعد روغن کاری شونده صحبت شود. لذا مطالب این نوشتار درباره عملکرد و مزایای این نوع کمپرسورها می باشد.

در کمپرسورهای از نوع دورانی روغن کاری شونده اختلاط روغن با گاز مورد تراکم بطور عمدی صورت می پذیرد. در این نوع از کمپرسورها روغن تحت فشار گاز خروجی از کمپرسور به محفظه تراکم فرستاده شده و ضمن اختلاط با گاز مورد تراکم عملیات روانکاری ، خنک کاری و کاهش نشتی گاز از لقی موجود در بین قطعات را به عهده دارد. روغن مخلوط شده با گاز مورد تراکم در تله جدا کننده روغن (Oil Separator) از آن جدا شده و بعد از خنک کاری به محفظه تراکم برگشت داده می شود.

به طور کلی روغن کاری شدن، به معنی تماس روغن با گاز در محفظه تراکم است. به همین دلیل کمپرسورها را می توان به دو دسته روغن کاری شونده (Lubricated) یا کمپرسورها از بعد روغن کاری شونده و خشک یا فاقد روغن (Dry or Oil Free) تقسیم نمود.

درکمپرسورهای خشک، محفظه تراکم از قسمت انتقال قدرت کاملا جدا بوده و لذا عملا گاز مورد تراکم هیچگونه تماسی با ماده روان کننده ندارد. در کمپرسور از نوع پیستونی روغن کاری شونده، اختلاط روغن با گاز مورد تراکم بطور ناخواسته و از طریق نشت روغن از کارتل به بالای پیستونها و از کناره رینگها صورت می گیرد.

امروزه با وجود مشکلات و مسائل متعددی که در زمینه بهره برداری از کمپرسورهای خشک وجود دارد، در بسیاری از موارد شرایط بهره برداری و مشخصه های فیزیکی و شیمیایی گاز مورد تراکم ایجاب می کند که عمل تراکم گاز در محفظه تراکم در غیاب روغن صورت گیرد.

تولید اکسیژن، صنایع غذائی و داروئی، تراکم بسیاری از گازهای مورد استفاده در صنایع پتروشیمی و … نمونه هایی از صنایعی بوده که نسبت به حضور روغن در گاز مورد تراکم حساس می باشند. هرچند که کمپرسورهای گریز از مرکز ذاتا فاقد روغن  OilFree می باشند ولی در کمپرسورهای رفت و برگشتی و دورانی با اعمال تدابیر لازم می توان مانع از حضور روغن در محفظه تراکم شد. کمپرسورهای خشک هر چند که از نظر حداکثر دمای قابل تحمل در محفظه تراکم در مقایسه با کمپرسورها از بعد روغن کاری شونده دارای مزیت می باشند (دمای مجاز در آن حدود ٣٠ تا ٧٠ درجه سانتیگراد از دمای مجاز در کمپرسورهای روغن کاری شونده بیشتر بوده و به همین خاطر نسبت تراکم بالاتری را در هر مرحله از این کمپرسورها می توان پیش بینی کرد ) ولی به لحاظ قیمت بالاتر، هزینه های تعمیر و نگهداری بیشتر، قابلیت اعتماد کمتر، راندمان پایینتر و … امروزه جزء در موارد اجباری حتی الامکان سعی می شود از کمپرسورهای خشک استفاده نشود . ویژگیهای نامطلوب کمپرسورهای خشک باعث شده تا امروزه نگرش جدیدی در این زمینه مطرح شود و آن عبارتست از تزریق روغن به مقدار بسیار کم (در حد چند( ppm با سازگاری لازم با گاز مورد تراکم. حضور روغن، حتی به مقدار ناچیز موجب بهبود نسبی در عملکرد کمپرسورهای خشک می گردد.

درکمپرسورهایی که بصورت خشک طراحی می شوند لازم است تا قطعاتی که در معرض سایش قرار دارند از کیفیت مطلوب تری در مقابل اصطکاک و عوارض ناشی از آن برخوردار باشند.

موادی نظیر تفلن گرافیتی ، گرافیت و … بعنوان مواد اولبه با ضریب اصطکاک پائین، خاصیت خود روانکاری و .. جزء ترکیبات مطلوب در ساخت رینگهای هادی و تراکم در کمپرسورهای پیستونی و به عنوان ماده پوشش دهنده در ساخت روتور کمپرسورهای حلزونی شدیدا مورد توجه قرار گرفته اند.