کمپرسور پیستونی چیست؟
کمپرسور پیستونی در صنعت برودتی از جایگاه بسیار مهم و حیاتی برخوردار است. کمپرسور پیستونی یا نام دیگر آن کمپرسور رفت و برگشتی، یکی از قدیمی ترین کمپرسور های مورد استفاده بشر می باشد.
با پیشرفت صنعت و به دنبال آن پیشرفت صنایع برودتی، شیمیایی و پتروشیمی، تغییرات مهم و کاربردی در طراحی و ساخت این نوع کمپرسور ها به وجود آمد. در میان دیگر انواع کمپرسورها، کمپرسور سیلندر پیستونی، بیش تر از سایر انواع مورد استفاده صنایع قرار می گیرد.
در این نوع کمپرسورها، سیال با حرکت رفت آمدی پیستون در داخل سیلندر، متراکم می شود و سیال متراکم شده ی پرفشار، از یک دریچه خروجی، خارج شده و به سمت خارج کمپرسور حرکت می کند. کمپرسور های رفت و برگشتی از نظر عملکرد، شباهت زیادی به محفظه احتراق خودروها دارد، اما با این تفاوت که در هنگام فشرده سازی سیال، خبری از جرقه و انفجار نیست و سیال فشرده و متراکم شده، باید از سمت شیر خروجی، خارج شود.
تعداد سیلندرها، ظرفیت کمپرسور را تعیین می کند و با بالا رفتن تعداد سیلندر و پیستون، ظرفیت کمپرسور سیلندر پیستونی بالا می رود. جابجایی و حرکت رفت و برگشتی پیستون ها در داخل سیلندر به صورت خطی ست اما نیروزی محرکه ای که این رفت و برگشت خطی را به وجود می آورد، یک میل لنگ است که حرکتی دورانی دارد.
میل لنگ در داخل کمپرسور، توسط قطعه ای به نام شاتون، به پیستون متصل می شود. حرکت دورانی میل لنگ در کمپرسور از طریق همین قطعه شاتون به حرکت خطی پیستون ختم می شود. بدین ترتیب عملیات مکش، فشرده سازی و تخلیه در کمپرسورهای سیلندر پیستونی انجام می شود.
نحوه عملکرد کمپرسور پیستونی
عملکرد کمپرسور سیلندرپیستونی را می توان در 3 مرحله تقسیم بندی کرد:
عملیات مکش: همزمان با شروع حرکت دورانی میل لنگ، پیستون های داخل سیلندر توسط شاتون شروع به حرکت می کند و به سمت پایین جابجا می شود. با این جابجایی شیر ورودی کمپرسور باز می شود. این اتفاق در داخل محفظه سیلندر باعث خلاء شده و سبب مکش گاز از شیر ورودی کمپرسور می شود.
عملیات فشرده سازی: پس از آنکه پیستون به پایین ترین حد ممکن رسید، همزمان شیر ورودی و خروجی سیلندر بسته می شود. سپس پیستون حرکت به سمت بالا را شروع می کند تا سیال را فشرده نماید. با فشرده شدن سیال، دما و فشار آن افزایش می یابد.
عملیات تخلیه: زمانی که دما و فشار سیال در اثر تراکم به حد معین و تعیین شده برسد، شیر خروجی سیلندر باز شده و سیال با فشار و دمای بالا به بیرون تخلیه می شود. در این مرحله زمانی پیستون به بالاترین حد ممکن در محفظه سیلندر برسد، چرخه حرکت تکمیل شده و دوباره به نقطه آغاز باز خواهد گشت.
انواع کمپرسور پیستونی
انواع کمپرسور های پیستونی با توجه به عملکرد، ساختار، ظرفیت و دمای عملکرد، به چندین گروه مختلف تقسیم بندی می شود:
تقسیم بندی کمپرسور پیستونی بر اساس عملکرد
کمپرسور های سیلندر پیستونی بر اساس عملکردشان به دو دسته تک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم می شود. در طراحی کمپرسور تک مرحله ای، سیال تنها می تواند در یک سمت پیستون دچار عملیات فشرده سازی شود اما در طراحی کمپرسور دو مرحله ای، سیال می تواند پس از تراکم در سمت اول پیستون، به سمت دوم پیستون فرستاده شود و دوباره دچار عملیات فشرده سازی بشود.
تقسیم بندی کمپرسور پیستونی بر اساس ساختار
کمپرسور سیلندر پیستونی باز: در این نوع کمپرسور، موتور و محفظه کمپرسور جدا از یکدیگر قرار دارند. مانند کمپرسور های یخچال
کمپرسور سیلندر پیستونی نیمه باز: این نوع کمپرسورها ساختارشان شباهت زیادی به نوع باز دارد. پوسته کمپرسور پیستونی نیمه باز کاملا بسته نیست و با پیچ بسته شده است. در صورت خرابی این نوع کمپرسور می توان آن را تعمیر کرد. کمپرسورهای با ظرفیت بالا مثال این نوع می باشد.
کمپرسور سیلندر پیستونی بسته: کمپرسورهای نوع بسته قابلیت تعمیر شدن ندارند. موتور و محفظه در این کمپرسورها کنار یکدیگر قرار دارند، در واقع بهم پرس شده اند. مانند کمپرسورهای کوچک
تقسیم بندی کمپرسور پیستونی بر اساس ظرفیت کارکرد
کمپرسور رفت برگشتی ریز: این نوع کمپرسور ظرفیت کمتر از 3.5 کیلووات را شامل می شود.
کمپرسور رفت برگشتی کوچک: این نوع کمپرسور ظرفیت از 3.5 تا 23 کیلووات را شامل می شود.
کمپرسور رفت برگشتی متوسط: این نوع کمپرسور ظرفیت از 23 تا 105 کیلووات را شامل می شود.
کمپرسور رفت برگشتی بزرگ: این نوع کمپرسور ظرفیت بالاتر از 105 کیلووات را شامل می شود.
تقسیم بندی کمپرسور پیستونی بر اساس دمای عملکرد
دمای بالا : کمپرسورهایی که جهت تهویه مورد استفاده قرار می گیرند.
دمای متوسط : کمپرسورهای سردخانه ای تا حد دمای بالای صفر
دمای پایین : کمپرسورهای سردخانه ای مخصوص دماهای زیر صفر
مزایا و معایب کمپرسور پیستونی
کمپرسور پیستونی یکی از قدیمی ترین کمپرسور ها در صنعت به شمار می آید. این کمپرسور دارای معایب و مزایایی می باشد که در ادامه به آن می پردازیم:
مزایا کمپرسور پیستونی
- کاربرد گسترده درصنایع مختلف
- کاربرد فراوان از لحاظ نوع گاز
- دارای تنوع ظرفیت از یخچال های خانگی گرفته تا سیستم های برودتی بزرگ
- عمر زیاد
- وفور تعمیرکاران متخصص به علت قدیمی بودن طراحی کمپرسور
- قیمت مناسب
معایب کمپرسور پیستونی
- صدای نسبتا زیاد
- کارایی و راندمان پایین
- اشغال فضای زیاد و وزن بالا
- هزینه ی بالای نگهداری
- حساس نسبت به ورود مایعات و در صورت ورود دچار سر و صدای بیشتر شده و کمپرسور آسیب می بیند
- لرزش نسبتا زیاد در حین کار کردن به علت یکنواخت نبودن حرکت سیال
- نگهداری نسبتا دشوار با توجه به ساختار پیچیده این کمپرسور
- روغن ریزی کمپرسور
قطعات داخلی کمپرسور پیستونی
کمپرسور سیلندر پیستونی از چندین قطعه داخلی تشکیل شده است. در اینجا قصد داریم به طور خلاصه به معرفی و نقش قطعات داخلی و اصلی کمپرسور پیستونی بپردازیم.
پوسته کمپرسور پیستونی : پوسته یا همان بدنه کمپرسور قسمتی از کمپرسور می باشد که دیگر قطعات در داخل آن قرار می گیرد.
سیلندر کمپرسور پیستونی : محفظه ای استوانه ای شکل و تو خالی که پیستون در آن به صورت خطی حرکت (رفت و برگشتی) می کند و باعث ایجاد تراکم و تغییر فشار مبرد می شود.
پیستون کمپرسور پیستونی : قطعه ای از کمپرسور به شکل استوانه تو پر که به طور متحرک در داخل سیلندر قرار می گیرد تا با حرکت رفت و برگشتی در سیلندر باعث تغییر فشار مبرد و ایجاد تراکم شود.
شاتون کمپرسور پیستونی : قطعه ای اهرمی شکل که برای اتصال میل لنگ به پیستون مورد استفاده قرار می گیرد.
میل لنگ کمپرسور پیستونی : قطعه ای که به عنوان رابط، نیروی محرکه سیم پیج را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند.
اویل پمپ کمپرسور پیستونی : قطعه ای که روغن موجود در کارتر کمپرسور را، به طرف قطعات داخلی جهت روغن کاری، پمپ می کند.
کارتر کمپرسور پیستونی : قطعه ای که روغن کمپرسور در آن جمع آوری شده و سپس روغن جمع آوری شده توسط اویل پمپ به تمام قسمت های داخلی کمپرسور پمپ می شود.
هیتر کارتر کمپرسور پیستونی : قطعه ای در داخل کمپرسور که در هنگام خاموش بودن کمپرسور برق دار شده و روغن داخل کارتر را گرم نگه می دارد تا از حرکت ماده مبرد و مخلوط شدن آن با روغن کمپرسور جلوگیری کند.
یاتاقان کمپرسور پیستونی : زمانی که روغن کاری کمپرسور به درستی انجام نشود، قطعه ای به نام یاتاقان در بین شاتون و میل لنگ قرار می گیرید تا از خرابی آن دو جلوگیری نماید. این عمل به جای خرابی شاتون و میل لنگ، با خرابی یاتاقان همراه است.
رینگ پیستون کمپرسور پیستونی : قطعاتی حلقوی شکل که در داخل شیار های پیستون قرار می گیرند تا پیستون در سیلندر چفت شود و عمل تراکم گاز مبرد به درستی انجام شود.
بوش کمپرسور پیستونی : قطعه ای که بر روی میل لنگ سوار شده تا میل لنگ بتواند انتقال نیرو به شاتون را به درستی انجام دهد و از مسیر خود خارج نشود.
سیم پیچ کمپرسور پیستونی : وسیله ای که به عنوان نیروی محرکه ی کمپرسور عمل می کند و زمانی که جریان الکتریکی در آن برقرار می شود، نیروی مغناطیسی ایجاد شده باعث چرخش روتور و میل لنگ می شود.
ترمیستور کمپرسور پیستونی : ترمیستور یا کنترل کننده دما قطعه در کمپرسور محسوب می شود که در هنگام بالا رفتن غیر عادی دما در کمپرسور و سیم پیج، برق کمپرسور در مدار را قطع می کند.
سایت گلاس روغن کمپرسور پیستونی : این قطعه بر روی کارتر کمپرسور وصل می شود تا روغن و سطح روغن درون آن را نشان دهد.
شیر ورودی و شیر خروجی کمپرسور پیستونی : همانطور که از نامشان پیداست، در قسمت ورود مبرد به داخل کمپرسور و در قسمت خروج مبرد از داخل کمپرسور، شیر ورودی و خروجی قرار دارد که وظیفه آن باز و بسته کردن مسیر جریان مبرد می باشد.
شیر تزریق و CIC کمپرسور پیستونی : قطعه ای که کمپانی بیتزر همراه با کمپرسور سیلندر پیستونی خود به مشتریان ارائه می دهد. این قطعه جهت خنک کاری کمپرسور سیلندر پیستونی به کار می رود.
کاربرد کمپرسور پیستونی
با توجه به اینکه کمپرسور های پیستونی یکی از قدیمی ترین انواع کمپرسور ها می باشند، این نوع کمپرسور در صنایع مختلف، کاربردهای گسترده ای دارند. از جمله در یخچال و فریزهای خانگی، سردخانه های بالاصفری و پایین صفری، در تهویه مطبوع واحد های تجاری و صنعتی، صنایع نفتی و پتروشیمی، تونل های انجماد، آیس بانک ها، چیلر های تراکمی، صنایع مختلف شیمیایی و … کاربرد دارند.
برند های کمپرسور پیستونی موجود در بازار ایران
در بازار ایران، کمپرسور پیستونی با برند های زیر موجود می باشد:
بیتزر
کمپانی بیتزر در سال 1934 در آلمان توسط مارتین بیتزر تاسیس شد. این کمپانی بزرگ در صنعت برودت دارای شعار تبلیغاتی (شاید نتوانید محصولات ما را هر جایی ببینید ولی می توانید همه جا احساسش کنید) است. این کمپانی در زمینه تولید محصولات برودتی و تهویه مطبوع فعالیت دارد.
محصولات کمپانی بیتزر دارای کیفیت بسیار خوبی در صنعت برودتی به شمار می رود به طوری که در صورت استفاده از این محصولات طول عمر سیستم برودتی و تهویه مطبوع را افزایش می دهد.
این کمپانی در بیشتر کشور های جهان چه در قاره اروپا، چه در قاره آمریکا و آفریقا و آسیا نمایندگی های فروش بسیاری دارد. در ایران هم محصولات بیتزر یکی از پر فروش ترین محصولات در صنعت برودت می باشد. از محصولات کمپانی بیتزر می توان کمپرسور پیستونی بیتزر نوع سمی هرمتیک را نام برد که در قسمت پایین می توانید آن را مشاهده نمایید.
قدرت کمپرسور پیستونی بیتزر از رنج 1.5 تا 70 اسب را دارا می باشد و بنا بر ظرفیت سیستم برودتی، می توان کمپرسور با قدرت مناسب سیستم برودتی مورد نظر را انتخاب کرد. همچنین این کمپرسور توانایی پوشش دهی رنج دمایی زیر صفر و بالای صفر را دارد.
انتخاب کمپرسور پیستونی مناسب
برای انتخاب کمپرسور پیستونی مناسب سیستم برودتی، ابتدا باید به بار برودتی مورد نیاز توجه نماییم. بار برودتی سیستم یا نام دیگر آن ظرفیت سیستم برودتی، به میزان حرارتی گویند که در واحد زمان باید از فضای سیستم خارج شود تا دمای سیستم به دمای مطلوب برسد.
محاسبه صحیح و درست بار برودتی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا در صورت محاسبه اشتباه، اجزای سیستم هم به غلط تعیین شده و باعث می شود دمای مورد نیاز تامین نشود. به گونه ای که علارغم هزینه های زیاد، سیستم برودتی توانایی تامین دمای مطلوب را ندارد.
پس از محاسبه دقیق بار برودتی توسط مهندس مربوطه، کمپرسور پیستونی مناسب با مقدار اسب معینی، مشخص می شود. پس از مشخص شدن میزان قدرت کمپرسور پیستونی، میتوان دیگر اجزای سیستم برودتی از جمله کندانسور و اواپراتور را انتخاب کرد. در اینجا نکته قابل توجه این است که تمام مراحل انتخاب کمپرسور پیستونی مناسب، باید توسط متخصصان و مهندسان این حوزه انجام شود تا با کمترین هزینه ممکن بهترین نتیجه را گرفت.
نگهداری درست و افزایش طول عمر کمپرسور پیستونی
کمپرسور موتور و قلب هر سیستم برودتی ست و مانند هر دستگاه دیگری نیاز به نگهداری و سرویس دوره ای دارد تا بتواند بهترین کارکرد خود را ارائه دهد. با انجام چند کار ساده می توان مقدار قابل توجهی، طول عمر مفید کمپرسور پیستونی را افزایش داد و از بروز خرابی های ناگهانی جلوگیری کرد.