کمپرسور پیستونی از رایج ترین انواع کمپرسورها در سیستم های برودتی، تهویه مطبوع و بسیاری از کاربردهای صنعتی به شمار می رود. این کمپرسور با حرکت رفت و برگشتی پیستون درون سیلندر کار می کند و وظیفه آن فشرده سازی گاز مبرد، و هدایت آن در چرخه های برودتی یا پنوماتیکی است.
طراحی ساده، قابلیت ایجاد فشار بالا و عملکرد مطمئن در شرایط کاری سخت باعث شده کمپرسور باد صنعتی هم در صنایع سبک و هم در پروژه های صنعتی بزرگ کاربرد گسترده ای داشته باشد. سازوکار عملکرد آن مشابه موتورهای احتراقی است، با این تفاوت که به جای احتراق، فرآیند فشرده سازی گاز انجام می گیرد.
نحوه عملکرد کمپرسور پیستونی
عملکرد کمپرسور پیستونی به عنوان یکی از انواع کمپرسور جابجایی مثبت بر اساس حرکت رفت و برگشتی پیستون در داخل سیلندر انجام می شود. در این فرآیند، با حرکت پیستون به سمت پایین، حجم سیلندر افزایش یافته و کاهش فشار ایجاد می شود که باعث باز شدن سوپاپ ورودی و مکش گاز مبرد به داخل سیلندر می گردد.
سپس پیستون با حرکت رو به بالا، حجم محفظه را کاهش داده و گاز را فشرده می کند. زمانی که فشار گاز به مقدار مشخص برسد، سوپاپ خروجی باز شده و گاز فشرده به سمت مدار سیستم هدایت می شود. این سیکل به صورت پیوسته تکرار شده و جریان یکنواختی از گاز فشرده در سیستم برودتی یا پنوماتیکی فراهم می کند.
نحوه عملکرد کمپرسور پیستونی به صورت کلی شامل مراحل زیر می شود:
- مرحله مکش
- مرحله فشرده سازی
- مرحله تخلیه
مرحله مکش پمپ باد پیستونی
پمپ باد پیستونی شامل یک سیلندر و یک یا چند پیستون است. پیستون در داخل سیلندر حرکت می کند و وظیفه فشرده سازی گاز را بر عهده دارد. مرحله مکش به صورت زیر انجام می شود:
- پیستون به سمت پایین حرکت می کند. (درون سیلندر)
- سوپاپ ورودی باز شده و هوا از طریق فیلتر هوا به داخل سیلندر مکش می شود.
- سوپاپ تخلیه بسته می شود تا از برگشت هوا جلوگیری شود.
- فشار داخل سیلندر کاهش یافته و هوای محیط وارد می شود.
مرحله فشرده سازی کمپروسور پیستونی
هنگامی که پیستون به پایین ترین نقطه خود رسید، دریچه ورودی بسته می شود و پیستون به سمت بالا حرکت می کند. این حرکت باعث کاهش حجم گاز داخل سیلندر و افزایش فشار آن می شود. مراحل فشرده سازی به صورت زیر است:
- پیستون به سمت بالا حرکت می کند و حجم هوای داخل سیلندر کاهش می یابد.
- سوپاپ ورودی بسته شده تا هوا نتواند خارج شود.
- با کاهش حجم، فشار هوا افزایش می یابد.
- هنگامی که فشار به حد معینی رسید (مثلا ۸ بار در کمپرسورهای تک مرحله ای) سوپاپ تخلیه باز می شود.
مرحله تخلیه
در فرآیند تخلیه کمپرسورهای پیستونی، زمانی که فشار گاز به حد مشخص و تنظیم شده برسد، دریچه خروجی یا تخلیه باز می شود و گاز فشرده از داخل سیلندر خارج می گردد، سپس این چرخه به صورت مداوم تکرار می شود تا فشار مورد نیاز سیستم تامین شود و در صورت رسیدن فشار به مقدار بیش از حد مجاز، این وضعیت می تواند به عنوان علت خاموش شدن کمپرسور از طریق عملکرد سیستم های ایمنی و کنترل فشار عمل کند.
- هوای فشرده از طریق سوپاپ تخلیه به سمت مخزن ذخیره یا سیستم پنوماتیک هدایت می شود.
- پیستون مجدد به سمت پایین حرکت کرده و چرخه تکرار خواهد شد.
اجزای اصلی کمپرسور رفت و برگشتی
کمپرسور پیستونی صنعتی از مجموعه ای از قطعات اصلی تشکیل شده است که هماهنگی دقیق میان آن ها، عملکرد پایدار و صحیح دستگاه را ممکن می سازد. بررسی قطعات پمپ باد پیستونی شامل موارد زیر است:
- پیستون: مهم ترین بخش این سیستم به شمار می رود که با حرکت رفت و برگشتی درون سیلندر، عمل مکش و فشرده سازی گاز را انجام می دهد. سیلندر به عنوان محفظه حرکت پیستون، نقش مهمی در کاهش اصطکاک و افزایش بازده دستگاه دارد و کیفیت سطح داخلی آن تاثیر مستقیمی بر طول عمر کمپرسور می گذارد.
- میل لنگ: قطعه ای دوار است که حرکت چرخشی موتور را دریافت کرده و از طریق شاتون به حرکت خطی پیستون تبدیل می کند. شاتون به عنوان رابط بین پیستون و میل لنگ، انتقال نیرو را به صورت یکنواخت انجام می دهد و موجب حرکت منظم پیستون می شود.
- سوپاپ های ورودی و خروجی: وظیفه کنترل ورود گاز به داخل سیلندر و خروج گاز فشرده را بر عهده دارند و این فرآیند را به صورت خودکار بر اساس فشار داخلی تنظیم می کنند.
- کارتل روغن: با نگهداری روغن روانکار، وظیفه کاهش اصطکاک و افزایش دوام قطعات متحرک مانند پیستون، میل لنگ و شاتون را بر عهده دارد.
انواع کمپرسور رفت و برگشتی
کمپرسورهای پیستونی با توجه به ساختار طراحی، شیوه عملکرد و حوزه کاربرد به گروه های مختلفی تقسیم می شوند. انتخاب نوع مناسب به عواملی مانند شرایط کاری، ظرفیت مورد نیاز و دسترسی به خدمات تعمیر و نگهداری بستگی دارد و آشنایی با این دسته بندی ها کمک می کند تا گزینه ای متناسب با نیاز انتخاب شود.
- کمپرسور پیستونی تک مرحله ای: در این مدل فرآیند فشرده سازی گاز تنها در یک مرحله انجام می شود و برای فشارهای پایین تا متوسط در مصارف خانگی یا کاربردهای سبک مورد استفاده قرار می گیرد.
- کمپرسور پیستونی دو مرحله ای: دارای فرآیند فشرده سازی در دو مرحله است، به طوری که گاز ابتدا در سیلندر اول متراکم شده و سپس برای افزایش فشار نهایی وارد سیلندر دوم می شود و این ویژگی آن را برای فشارهای بالا و کاربردهای صنعتی مناسب تر می کند.
- نوع باز: در نوع باز، موتور و کمپرسور به صورت جداگانه طراحی شده و از طریق تسمه یا کوپلینگ به یکدیگر متصل می شوند که این ساختار امکان تعمیر و سرویس آسان تری را فراهم کرده و در پروژه های صنعتی و سردخانه های بزرگ به کار می رود.
- مدل نیمه بسته: دارای موتور و کمپرسور در یک پوسته مشترک است اما امکان باز کردن پوسته برای تعمیرات وجود دارد و تعادل مناسبی میان کارایی و تعمیر پذیری ایجاد می کند.
- کمپرسورهای بسته: کامل یا هرمتیک دارای ساختاری یکپارچه و غیرقابل باز شدن هستند که به دلیل ابعاد کوچک و طراحی فشرده، بیشتر در یخچال ها، کولرها و تجهیزات برودتی کوچک استفاده می شوند، هرچند در صورت خرابی امکان تعمیر نداشته و نیاز به تعویض کامل دارند.
مزایای و معایب کمپرسور پیستونی
کمپرسورهای پیستونی به واسطه طراحی ساده و سابقه طولانی استفاده در صنعت، همچنان از پرکاربردترین گزینه ها در سیستم های برودتی و تهویه مطبوع به شمار می روند، با این وجود مانند سایر تجهیزات صنعتی، مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند.
مزایای کمپرسور پیستونی
- انتقال بدون روغن
- برخورداری از دوام بالا و طول عمر زیاد
- تعمیر و نگهداری کم هزینه به دلیل ساختار ساده مکانیکی
- قابلیت کار در محدوده فشار گسترده (از فشار پایین تا بسیار بالا)
- امکان استفاده در محیط های مختلف صنعتی، کارگاهی و حتی خانگی
- عملکرد مطلوب در فشارهای بالا (به ویژه در مدل های چند مرحله ای)
- قیمت کمتر کمپرسور باد پیستونی نسبت به کمپرسورهای محوری و سانتریفیوژی
معایب کمپرسور پیستونی
- سر و صدای زیاد
- تولید گرما و نیاز به خنک کاری
- لرزش و استهلاک بالای مکانیکی
- حساس نسبت به ورود مایعات
- غیرقابل استفاده برای کارکرد به صورت مداوم
- نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر نسبت به کمپرسورهای دوار
- افت ناگهانی فشار به دلیل عملکرد ضعیف دیسک های نگهدارنده
- برای مصارف صنعتی با نیاز به دبی هوای بالا (بالای ۲۰۰ CFM) مناسب نیستند.
- کمپرسورهای پیستونی بزرگتر و سنگین تر از برخی دیگر از انواع کمپرسورها هستند.
کاربردهای کمپرسور رفت و برگشتی
- بسته بندی محصولات در خطوط تولید
- جابه جایی گازهای طبیعی در خطوط لوله
- تامین هوای فشرده برای ابزارهای پنوماتیک
- شستشو و تمیزکاری قطعات با هوای فشرده
- پرکردن باد لاستیک ها در خط تولید و تعمیرگاه ها
- تزریق گاز به چاه های نفت برای افزایش فشار مخزن
- عملیات رنگ پاشی در خطوط تولید خودرو و صنایع رنگ
- انتقال سیال تراکم پذیر و فرآیند های شیمیایی در صنایع پتروشیمی
نتیجه گیری
کمپرسور باد پیستونی، نوعی کمپرسور است که از مکانیزم رفت و برگشت پیستون برای فشرده سازی هوا استفاده می کند. این دستگاه از یک یا چند سیلندر تشکیل شده است که درون آن ها پیستون ها حرکت می کنند. کمپرسورهای پیستونی علیرغم برخی معایب مانند سر و صدای نسبتا بالا و بازدهی کمتر در مقایسه با برخی کمپرسورهای جدید، همچنان در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
فروشگاه ایران کمپرسور با پشتوانه سال ها تجربه در زمینه عرضه تجهیزات برودتی، مجموعه ای متنوع از انواع پمپ بادها را ارائه می دهد. تمامی محصولات همراه با ضمانت اصالت، مشاوره تخصصی پیش از خرید و امکان ارسال به سراسر کشور در اختیار مشتریان قرار می گیرند.
من متخصص و پژوهشگر در زمینه هوای فشرده و انواع کمپرسور باد هستم و سعی می کنم تا جدیدترین و کارامدترین اطلاعات را در خصوص صنعت هوای فشرده با شما به اشتراک بگذارم.
واقعا ارزش وقت گذاشتن داشت
میتونیم توی سایت شما مطلب بنویسیم؟ 😍😍😍
شادکام و سلامت باشید
مثل همیشه عالی و کاربردی
بازم درمورد این موضع مطلب بزارین 😍😍😍
شما کانال تلگرام هم دارین؟ 😍😍😍
حرفتون خیلی عالیه
مهندس جان عالی بود
مطلب خوبی بود 😍😍😍
بیشتری بنویسین لطفا
سلام و خسته نباشید؛
من چند وقتی هستش که برای ارائه یک تحقیق کامل درباره کمپرسور ها دارم مطلب گردآموری میکنم اول اینکه خواستم تشکر کنم بابت مقاله و دوم اینکه من بخصوص دارم درباره کمپرسور دیزلی هم اطلاعات گردآوری میکنم؛ طی سرچها وبسایت شمارو مشاهده کردم که اطلاعات مفیدی راجبه کمپرسور دیزلی داشتید. گفتم معرفی کنم تا دوستان نیز استفاده کنند.