اجزای کمپرسورهای رفت و برگشتی

کمپرسور هوا

اجزای کمپرسورهای رفت و برگشتی به سه دسته تقسیم میشوند:

اجزای ثابت, اجزای متحرک , تجهیزات جانبی.

اجزای ثابت(stationary components): 

اجزای ثابت در کمپرسورهای رفت و برگشتی عبارتند از:

سیلندر-سوپاپ-محفظه میل لنگ-رینگ پیستون-یاتاقان-پکینگ-استافینگ باکس

سیلندر(cylinder): 

سیلندر استوانه ای توخالی و ماشین کاری شده است. که پیستون و سوپاپ ها در داخل آن قرار داده شده اند. سیلندر در قسمت انتهایی میل لنگ قرار گرفته است.

در واقع عمل تراکم در این قسمت انجام میگیرد. گاز در حالی که فشرده میشود توسط پیستون، از انتهای سیلندر به سمت جلو حرکت میکند. با کم شدن حجم، متراکم میگردد.

میل پیستون در ابتدای سیلندرقرار گرفته و اطراف آن کاملا آب بندی میشود. در انتهای سیلندر نیز سوپاپها قرار میگیرند. سیلندر معمولا به وسیله آستری پوشانده می شود. این آستر مقاومت زیادی در مقابل فرسایش دارد.

سوپاپ(valve): 

کمپرسورهای رفت و برگشتی در انتهای هر سیلندراحتیاج به سوپاپهایی برای مکش و تخلیه گاز دارند. این شیرها از نوع یکطرفه هستند. حرکات آنها با حرکات پیستون ها هماهنگ می شود.

در شیرهای یکطرفه گاز فقط از یکطرف وارد و از جهت دیگر خارج می شود. جریان معکوس گاز امکان پذیر نیست.

هر سوپاپ از یکسری صفحات متصل شده به هم تشکیل گردیده است. باز و بسته شدن آنها به طور خودکار و با کمک فشار گاز و فنرهای موجود انجام میگیرد.

اجزای متحرک سوپاپ به شکلهای مختلف به صورت صفحات شکافدار و حلقه های شکل داده شده ساخته میشوند.

سوپاپها گاهی اوقات دچار مشکلاتی از جمله شکستگی، مسدود شدن میشوند.

این سوپاپها به سرعت بر کارآیی کمپرسور تاثیر میگذارند. معمو لا باعث افزایش درجه حرارت گاز میشوند.

محفظه میل لنگ(crank shaft box): 

محفظه ای است که در آن میل لنگ، شاتون و یاتاقانهای میل لنگ قرار داده میشوند.

برخی از خصوصیات محفظه میل لنگ عبارتست از:

-باید در مقابل هوا و روغن عایق باشد.

-این محفظه باید تمام فشارهای ایجاد شده در اثر حرکت را تحمل کند.

-از جنسی کاملا محکم ساخته شده باشد.

-در مقابل شرایط محیطی مانند خوردگی مقاومت داشته باشد.

رینگ پیستون(piston ring): 

رینگها قطعاتی حلقوی شکل هستند. برخی از رینگها برای چفت شدن پیستون در داخل سیلندر بکار میروند.

نکته مهم تغییرات دمایی است که باعث انبساط و انقباضهای شدید در سیلندر و پیستون میگردد.

دمای سیلندر دقایقی پس از شروع به کار کمپرسورهای رفت و برگشتی دچار تغییرات شدیدی میشود. در نظر نگرفتن آن باعث ایجاد آسیبهای جدی به کمپرسور میگردد.

رینگها در این زمینه نقش مهمی را ایفا می کنند. باعث از بین بردن این اثر و جلوگیری از ایجاد آسیب به کمپرسور میشوند.

یاتاقان ها(bearing): 

یاتاقانها در همه ماشینها و تجهیزات چرخنده وجود دارند. هدف از استفاده از یاتاقانها ایجاد تکیه گاه و هدایت بخشهای متحرک،میباشد.

برخی از یاتاقانها در جهت شعاعی و برخی در جهت محوری نیروهای وارد بر روتور را تحمل میکنند.

پیچیده ترین یاتاقانها،برای شفتهای چرخنده که با سرعت زیادی چرخیده و متحمل بارسنگین هستند ساخته میشوند.

یاتاقانها به دو گروه جداگانه تقسیم میشوند:

یاتاقانهای مسطح(لغزشی) و یاتاقان های چرخشی.

یکی از ساده ترین انواع یاتاقانها، یاتاقانهای مسطح میباشند. یاتاقانهای مسطح روی فیلم روغنی که بین دو قطعه لغزنده وجود دارد، قرار میگیرند.

اینها توانایی تحمل بارهای بالایی را دارند. متکی به وجود یک سیستم روغن کاری برای ایجاد فیلم روغن میباشند. جرم یاتاقانهای مسطح مخصوصا از نوع tilting pad زیاد است.

پدهای موجود در این یاتاقان از چرخش روغن به همراه شفت تا حدی جلوگیری کرده. موجب تعادل بیشتری می شوند. یاتاقانهای چرخشی از ساچمه ها و غلطکهایی تشکیل میشوند.

این نوع از یاتاقانها حرارت خیلی کمتری نسبت به یاتاقانهای مسطح ایجاد میکنند. بنابراین توان کمتری تلف میشود. به روانکاری کمتری نیاز دارند.

این یاتاقانها نسبت به یاتاقانهای مسطح، کوچکتر و سبکتر هستند.

پکینگ(packing): 

در کمپرسورهای رفت و برگشتی ، جهت نشت بندی از پکینگ استفاده میشود. پکینگ  به صورت ساده یک رینگ درون یک پوسته، یا مجموعه ای از رینگها میباشد.

در کمپرسورهای رفت و برگشتی ، انواع پکینگها عبارتند از:

– cylinder pressure packing از خروج گاز از درون سیلندر جلوگیری میکند.

– wiper packing از خروج روغن محفظه میل لنگ در طول میل پیستون جلوگیری میکند.

– partition packing در کمپرسورهایی که distance piece دارند از نشتی بین آن ها جلوگیری میکند.

استافینگ باکس(stuffing box): 

در کمپرسورهای رفت و برگشتی در صورتی که اتصال شاتون به پیستون توسط میل پیستون انجام شود، حرکت میل پیستون در محفظه ای به نام استافینگ باکس که شامل قسمتهایی به نام distance piece میباشد انجام میشود.

برای جلوگیری از نشت روغن محفظه میل لنگ، به داخل سیلندر و نشت گاز، از داخل سیلندر به این قسمت، آب بندی توسط پکینگهای خاصی انجام میشود.

اجزای متحرک(moving components): 

اجزای متحرک کمپرسورهای رفت و برگشتی عبارتند از:

پیستون-میل پیستون-شاتون-کراس هد- چرخ طیار-میل لنگ

پیستون(piston): 

پیستون قطعه ای است که از یک طرف در داخل سیلندر قرار دارد. از طرف دیگر به شاتون متصل است. پیستون  وظیفه فشرده کردن گاز را بر عهده دارد. طراحی و ساخت این قطعه به شکلهای مختلفی انجام میگیرد.

در تمام این طراحیها اندازه پیستون از اندازه سیلندرکوچکتر است. و کاملا در سیلندر چفت نمیگردد.

پیستون با کمک حلقه های ویژه که به نام رینگ پیستون،داخل سیلندر چفت میگردد. این رینگها بر روی فیلم روغن حرکت کرده. با سیلندر تماس مستقیم برقرار نمیکنند.

میل پیستون(piston rod): 

در مواردی که شاتون به طور مستقیم به پیستون وصل نشده،از میل پیستون استفاده میشود. این قطعه از یک طرف به پیستون و از طرف دیگر به کراس هد متصل میگردد.

میل پیستون قطعه ای میله ای شکل، که گاهی دارای پوشش خاصی میباشد. این قطعه عهده دار انتقال نیروی فشاری به پیستون است.

برای پیستونهای با قطر زیاد که فشار پایینی تولید میکنند، میل پیستون کوچک ساخته میشود. برای پیستونهای با قطر کم و فشار تولیدی بالا، میل پیستون به طرز بزرگ در نظر گرفته میشود.

شاتون(connecting rod): 

شاتون در کمپرسورهای رفت و برگشتی وظیفه انتقال حرکت میل لنگ به پیستون را دارد. شاتون قطعه ای کوتاه و دمبل مانند است. از یک طرف به میل لنگ و از طرف دیگر به کراس هد متصل است.

شاتون در محل اتصال به میل لنگ دارای یاتاقانهایی است که در اطراف میل لنگ قرار داده میشوند. در انتهای دیگر نیز با کمک یاتاقان های کوچکی به کراس هد متصل میگردد.

در میل لنگ و شاتون،مسیرهایی برای عبور روغن سوراخکاری میگردد. با کمک همین مسیرها روغن به یاتاقان های ذکر شده میرسد. باعث انجام عمل روغن کاری می شود.

کراس هد(cross head): 

در برخی کمپرسورها شاتون مستقیما به پیستون متصل نیست. قطعه ای به نام کراس هد بین شاتون و پیستون قرار دارد. قرار دادن این قطعه برای کنترل بهتر نشتهای احتمالی صورت میگیرد.

کراس هد از یک طرف به انتهای میل پیستون و از طرف دیگر به شاتون متصل میشود. این قطعه نیروی رفت و برگشتی ایجاد شده توسط میل لنگ را به میل پیستون و نهایتا به پیستون منتقل مینماید.

در کمپرسورهای رفت و برگشتی کراس هد داخل محفظه مخصوصی قراردارد. هماهنگ با شاتون، پیستون و میل پیستون حرکت میکند.

چرخ طیار(flywheel): 

چرخ طیار برای حذف ارتعاشات ایجاد شده در اثر رفت و برگشت پیستونها است. ارتعاش ایجاد شده ارتباط مستقیمی با تعداد سیلندرها در کمپرسورهای رفت و برگشتی دارد.

هرچه تعداد سیلندرها بیشتر باشد این نوسانات کمتر میشود.

چرخ طیار صفحه دایره ای و سنگین است که از طریق یک فلنج به میل لنگ متصل میگردد.

به دلیل جرم بالای چرخ طیار،توازن دینامیکی میل لنگ و چرخ طیار بسیار حساس میباشد.

نیاز به طراحیهای ویژه ای دارد. اتصال چرخ طیار به میل لنگ بسیار مهم بوده. اتصال ضعیف و یا آسیب دیده باعث حرکت آزاد چرخ طیار نسبت به میل لنگ وایجاد خسارت به سیستم میگردد.

میل لنگ(crank shaft): 

در صنعت برای تولید نیروی مکانیکی از موتورهای الکتریکی و یا توربین استفاده میشود. باید به نحوی حرکت چرخشی این دستگاه ها به حرکت رفت و برگشتی تبدیل گردد.

میل لنگ حرکت چرخشی محرک را به قطعه دیگری به نام شاتون منتقل میکند. بسته به کاربرد، برخی از میل لنگها دارای یک لنگ و برخی دارای چندلنگ میباشند.

میل لنگ قطعه یکپارچه ای است که دارای وزن قابل توجه است. در ساخت آن ظرافت مهندسی خاصی بکار گرفته میشود. این قطعه دارای محلهای مشخصی برای قرار گرفتن یاتاقانها میباشد.

تجهیزات جانبی(auxiliary components): 

تا به اینجا، با اجزای ثابت و متحرک کمپرسورهای رفت و برگشتی آشنا شدیم.

دسته سوم اجزا در کمپرسورهای رفت و برگشتی ، تجهیزات جانبی هستند که عبارتند از:

محرک-جعبه دنده-خنک کننده-ابزارهای کنترلی-سیستم روغن کاری

ضربان گیر-فیلتر-جداکننده-مخزن آبگیر-اتاقک صداگیر-شیر برگشت جریان

محرک(driver): 

دستگاهی است که حرکت چرخشی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن اجزای متحرک کمپرسورها را فراهم میکند.

محرکهای کمپرسور به دسته های زیر تقسیم میشوند:

موتورهای الکتریکی و توربین(توربین بخار و توربین گازی)

موتورهای الکتریکی: انرژی الکتریکی را دریافت میکند. آن را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند. این انرژی مکانیکی به صورت حرکت چرخشی یک شفت به دستگاهی مثل کمپرسور منتقل میشود.

توربین: انرژی بخار فشرده شده را به حرکت مکانیکی تبدیل میکنند.

دراین کمپرسورها بخار فشرده شده به پره های توربین که روی روتور نصب هستند برخورد میکند. درنهایت سبب چرخش روتور میشود.

در توربینهای گازی، هوا توسط یک کمپرسور گریز از مرکز فشرده شده. به یک محفظه احتراق تخلیه میشود. سوخت از میان یکسری نازل به داخل محفظه احتراق وارد میشود.

یک مجرای میانی نیز گاز داغ را به داخل توربین هدایت میکند. در نهایت منجر به چرخاندن روتور میشود.

جعبه دنده(gear box): 

مجموعه ای از چرخ دنده هاست که توان یک محرک را بین دو شفت انتقال میدهند. نسبت سرعت ایجاد شده برای هر جعبه دنده مقداری ثابت است.

در صورتی که این سرعت دورانی افزایش یابد، ظرفیت کمپرسور افزایش خواهد یافت.

خنک کننده(cooler): 

دمای گاز خروجی از کمپرسورها اغلب بالا میباشد. بنابراین گاز خروجی را خنک میکنند تا بخاراتی که قابلیت مایع شدن دارند. قبل از ورود به شبکه لوله های خروجی کمپرسور،از گاز جدا گردند.

وقتی فشار گاز خروجی از یک مرحله، کمتر از حد مورد نیاز است، از مراحل دیگر جهت افزایش فشار استفاده میگردد.

برای انجام این عملیات لازم است تا بین مراحل مختلف کمپرسور خنک کننده و مخزن جمع آوری میعانات قرار داده شود تا راندمان آنها بالا رود.

در صورتیکه دمای گاز ورودی به بالاتر از حد مجاز باشد بازده آن کاهش میابد. در برخی موارد خطوط آبسرد در سیلندر و سرسیلندر به منظور خنک کردن آن تعبیه میشود.

برای کاهش دمای گاز از مبدل گر های مختلفی از جمله خنک کنده های آبی، هوایی و… استفاده میشود.

ضربان گیر(pulsation dampener): 

در کمپرسورهای رفت و برگشتی ، در خطوط جریان ورودی و خروجی گاز، به دلیل باز و بسته شدن سوپاپها،امکان ایجاد نوسانات وجود دارد.

اگر این ارتعاشات در حد استانداردی قرار نگیرند، ممکن است باعث بروز مشکلاتی در سیستم شوند.

به طور کلی، به دلایل زیر باید این ارتعاشات برطرف شوند:

– تامین جریان آرام(laminar flow) به داخل و خارج از کمپرسور

– جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر کمپرسورها

– کاهش ارتعاشات کلی کمپرسورها

روش حذف ارتعاشات استفاده از مخزنهای گاز در نزدیکی مسیر ورودی و خروجی کمپرسور است. این مخازن به عنوان ذخیره کننده های موقتی گاز عمل کرده و نوسان را کاهش میدهند.

 

 

شیر برگشت جریان (recycle valve): 

کمپرسورهای رفت و برگشتی با دور ثابت دارای حجم مکش ثابتی هستند. در هنگام راه اندازی، گاز تخلیه شده اغلب از طریق یک شیر برگشتی به ورودی کمپرسور برگشت داده میشود.

در صورت برگشت دادن درصد زیادی از جریان خروجی کمپرسور، قرار دادن یک خنک کننده در مسیر جریان ضروری است.

اجزای کمپرسورهای رفت و برگشتی 

اجزای کمپرسورهای رفت و برگشتی 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *