روش تنظیم ظرفیت کمپرسور های پیستونی
در این مقاله قصد داریم شما را با انواع روش های تنظیم ظرفیت کمپرسور های پیستونی آشنا کنیم. قبل از مطالعه این مقاله می توانید با کمک مقالات زیر با کمپرسور های پیستونی و اجزای آنها آشنا شوید:
در صورتی که قصد خرید کمپرسور اسکرو (نه پیستونی!) را داشته باشید. روی همین متن بزنید تا شما را به راهنمای خرید بهترین کمپرسور اسکرو هدایت کنیم.
مرحله اول ایراد یابی
اگر به هر دلیل فشار خروجی کمپرسور از حد معین فاصله گیرد، کمپرسور به سمت ناپایداری پیش می رود و ممکن است با لرزش های فراوانی همراه گردد. در هر کمپرسور شیرهای کنترل، گیجها و کنترل کنندهای دما، سطح، ارتعاش و …از جمله عواملی هستند که برای کنترل و حفاظت کمپرسورها در نظر می گیرند. روش های کنترل را بر این اساس طراحی می کنیم که ابتدا تجهیزات اندازه گیری، مقدار متغیر را اندازه گیری میکنند، سپس این مقدار را به سیستم کنترل می فرستند. (ارسال این پیام میتواند به صورت یک سیگنال الکتریکی باشد).
مرحله دوم ایراد یابی
پس از مقایسه میزان اندازه گیری شده و مقدار مشخص شده اولیه توسط طراح در صورتیکه تفاوت آنها از حد مجاز بیشتر باشد، عمل کنترل انجام شده و متغیر مربوطه تصحیح میشود. به عنوان مثال اگر شدت جریان سیال ورودی به کمپرسور از حد مجاز کمتر باشد شیر کنترل مربوطه باز میشود تا گاز بیشتری به داخل کمپرسور مکیده شود. در ابتدای راه اندازی و در حین عملیات، اپراتورها بایستی سیستمهای کنترلی را بررسی کرده و در صورت بروز اشکال به سرپرست واحد و بخش تعمیرات گزارش دهند. هشدار دهندهها بایستی دائماً كنترل شوند و کاربرها باید بدانند که کدام هشدار دهنده باید در هنگام راه اندازی از مدار خارج شوند و چرا.
مرحله سوم ایراد یابی
یکی از راههای معمول برای بررسی عملکرد درست سیستمهای کنترلی بررسی متناوب متغیرهایی است که طراح مشخص می کند. این کار با پر کردن برگه دادههای روزانه انجام میشود. لازم به ذکر است که اکثر سیستمهای کنترل هم به صورت دستی و هم به صورت خودکار عمل میکنند. به عنوان مثال طراح هر کمپرسوری یک سری سیستمهای تریپ در نظر میگیرد که اگر در حین عملیات اندازه متغیرهای خاصی از حد مجاز کمتر یا بیشتر شد کمپرسور از سرویس خارج شود. بطور مثال غالباً افزایش بیش از حد سرعت ابتدا آلارم ها را به کار ی اندازد و سپس با بدتر شدن شرایط دستگاه را از سرویس خارج می کند.
برای شروع به کار کمپرسورها بایست از صحت کارکرد سیستمهای کنترلی اطمینان حاصل شود. البته این نکته را نیز بایست مد نظر قرار داد که سیستم کنترلی اولیه نیاز دارد با آنچه که در ادامه مسیر و حین کارکرد کمپرسور کل شبکه را مد نظر قرار میدهد تفاوت داشته و طبیعتاً نیاز به کنترل مجدد سیستم کنترلی دارد.
روش تنظیم ظرفیت کمپرسور های پیستونی
چهار روش برای کنترل و تنظیم ظرفیت کمپرسورهای رفت و برگشتی وجود دارد که عبارتند از:
- تغییر سرعت دورانی
- باز نگهداشتن سوپاپ ورودی
- تغییرات حجم فاصله آزاد
- برگشت جریان خروجی
هرکدام از روشهای فوق را بر اساس نوع طراحی سیستم، استفاده می کنیم. در روشهای اول و دوم در صورت کاهش ظرفیت توان مصرفی نیز کاهش می یابد. در روشهای سوم و چهارم میتوان ظرفیت کمپرسورها را در حالیکه توان مصرفی تقریباً بدون کاهش محسوس میباشد تا حد صفر به راحتی تقلیل داد.
تغییر سرعت دورانی (روش اول تنظیم ظرفیت کمپرسور های پیستونی)
تغییر ظرفیت با تغییر سرعت متناسب است و در نتیجه میتوان از این روش برای کنترل ظرفیت استفاده کرد. این روش اقتصادی است اما نیازمند یک محرک با سرعتهای متغیر مثل توربینهای گازی، توربینهای بخار و موتورهای احتراق داخلی است که تغییرات سرعت در آنها تا حدی آسان باشد.
در مورد محرکهایی مثل موتورهای الکتریکی این روش قابل استفاده نیست. در چنین مواردی به جای تغییرات دور، کمپرسور به طور متناوب خاموش و روشن میشود یا از روشهای دیگر استفاده میشود. یکی از مشکلات موجود در این روش ایجاد نوسانات با بسامدهای طبیعی لوله ها و ساختارهای کمپرسور است که با ایجاد پدیده تشدید در سیستم خساراتی به بار می آورد.
باز نگهداشتن سوپاپ ورودی (روش دوم تنظیم ظرفیت کمپرسور های پیستونی)
در کمپرسورهای رفت و برگشتی باز و بستگی سوپاپها به اختلاف فشار دو طرف آنها بستگی دارد. برای مثال سوپاپ مکش زمانی باز میشود که فشار داخل سیلندر تا حدی کم شود که اختلاف فشار دو طرف سوپاپ به حد مشخصی برسد. اگر توسط عامل جانبی دیگری مثلاً اعمال فشار هوا روی سوپاپ ورودی، این سوپاپ باز نگهداشته شود، میتوان ظرفیت کمپرسور را تغییر داد.
شکل ۴۵-2. با حرکت سیلندر به سمت پائین، گاز از طریق شیر ورود گاز وارد سیلندر میگردد. در باز گشت سیلندر شیر ورود بسته شده و پس از رسیدن فشار به حد معینی شیر خروجی باز و گاز متراکم شده خارج میگردد.
مثلاً زمانیکه سوپاپ ورودی باز نگهداشته شده است گاز درون سیلندر با وجود حرکت رفت و برگشتی پیستون فشرده نمیشود، در نتیجه سوپاپ خروجی بسته میماند. باید توجه داشت که سوپاپ خروجی زمانی باز میشود که فشار داخلی سیلندر تا حد فشار مرحله تخلیه تراکم باشد. به این ترتیب ظرفیت کمپرسور با حذف مرحله تخلیه کاهش پیدا میکند. پس از عادی شدن شرایط سیکل عادی حرکت پیستون و سوپاپها تکرار میشود.
تغییرات حجم محفظه آزاد (روش سوم )
در بعضی از کمپرسورها محفظه های کوچکی خارج از سیلندر تعبیه می کنیم. هر کدام از این محفظه ها را میتوان به دلخواه باز کرد تا گاز متراکم در مرحله تراکم در داخل آن قرار گیرد و در مرحله انبساط به داخل سیلندر برگردد. به این ترتیب از ورود گاز اضافی از بیرون به داخل سیلندر جلوگیری گردد.
در صورتیکه فشار ورودی کاهش یابد محفظههای آزاد باز میشوند تا ظرفیت کمپرسور یعنی حجم گاز خروجی از آن کاهش یابد. برعکس زمانی که فشار ورودی افزایش مییابد محفظههای آزاد بسته میشوند تا ظرفیت کمپرسور یعنی حجم گاز خروجی از آن افزایش یابد. در واقع اضافه شدن حجم این محفظهها به سیلندر در هر سیکل تراکم حجم مرده را افزایش میدهد.
گاهی این محفظهها با شیرهای دستی باز میشوند. گاهی هم باز و بسته شدن آنها به صورت خودکار و توسط سیستم کنترل فشار ورودی انجام میشود.