متداولترین نوع کمپرسور اسکرو کمپرسورهایی است که دو روتور نر و ماده در هم پیچیده دارد و از این نوع کمپرسور در صنایع تبرید صنعتی، کمپرسورهای هوا و فرآیندی گاز استفاده میشود. در چنین کمپرسورهایی متداولترین روش کنترل ظرفیت بکارگیری شیرهای کشویی یا اسلاید والو است. برخلاف کمپرسورهای ابتدایی تر که از خاموش و روشن مکرر دستگاه و یا نیمه باز کردن شیر مکش استفاده میکنند، شیر کشویی به کمپرسور اسکرو این امکان را داده تا در بارهای متغیری از ۱۰ درصد تا ۱۰۰ درصد کار کرده و توامان بازده نسبتا بالایی را حفظ کند.
شیر اسلاید یا کشویی قطعهی متحرک و شبیه پیستون است که در محفظهای تراشخورده داخل بدنهی کمپرسور جاگذاری شده و به موازات با روتورهای نر و ماده قرار گرفته است.
اسلاید ولو کمپرسور اسکرو چگونه کار میکند؟
در شرایط مختلف این شیر رفتار متفاوتی نشان میدهد:
۱. موقعیت بار کامل یا ظرفیت ۱۰۰ درصد
شیر کشویی به گونهای قرار میگیرد که مسیرهای برگشت یا بایپس موجود در بدنهی کمپرسور کاملا مسدود شود. در این حالت تمام گاز محبوس میان روتورها فشرده و تخلیه میشود.
۲. موقعیت بار جزئی یا ظرفیت از ۳۰ تا ۹۵ درصد
شیر کشویی به سمت تخلیهی کمپرسور لغزیده و با این حرکت شکاف بای پس را باز میکند. این شکاف شیر روتور را به سمت مکش متصل ساخته است. در این وضعیت:
- پیش از شروع فشردهسازی بخشی از گاز موجود در شیار روتورها به سمت مکش بازگردانده میشود.
- اتفاق فوق به شکل موثری طول مفید روتورها که در اختیار عملیات فشردهسازی است کاهش میدهد.
- در نتیجه کمپرسور حجم کمتری از گاز را در هر راند فشردهسازی پردازش میکند.
۳. موقعیت حداقل بار یا ظرفیتی حدود ۲۵ درصد
شیر کشویی در این حالت کاملا حرکت کرده و مسیر بایپس را به طور حداکثری باز میکند. در چنین موقعیتی تنها قسمت انتهایی روتورها گاز را فشرده میکند.
توجه داشته باشید که شیر کشویی مسیر مکش را گشاد یا تنگ نمیکند، بلکه جابجایی داخلی کمپرسور را تغییر میدهد.
سیستم کنترلی اسلاید والو
شیر کشویی توسط پیستون هیدرولیکی که در پوستهی انتهایی سمت تخلیهی کمپرسور تعبیه شده به حرکت واداشته میشود. در این سیستم فشار روغن که از مدار روغن کمپرسور تامین شده به یک طرف پیستون اعمال میشود و شیر برقی جریان روغن به پیستون را کنترل میکند. موقعیت شیر کشویی معمولا با پتانسیومتر به کنترل گزارش میشود. البته در کمپرسورهای کوچکتر یا قدیمیتر به جای سیستم هیدرولیک از سیستمهای مکانیکی دستی یا محرک الکتریکی استفاده میشود.
علل استفاده از اسلاید والو
معایب اسلاید والو در کمپرسور اسکرو
- تخلیه کامل نیست. حتی در حداقل ظرفیت که حدود ۱۰ تا ۲۵ درصد است کمپرسور به موجب اصطکاک و کار فشردهسازی باقیمانده توان قابل توجهی مصرف میکند.
- به سیستم روغن کمپرسور وابسته است. شیرهای کشویی کمپرسور اسکرو عموما با محرک هیدرولیک بوده و به فشار روغن تمیز و پایدار نیاز دارد. فشار روغن پایین باعث حرکات ناخواسته یا عدم حرکت شیر میشود.
- پیوسته است ولی فوری نیست. حرکت از ۱۰۰ درصد به ۵۰ درصد ظرفیت کمپرسور چند ثانیه طول میکشد و این به دبی روغن بستگی دارد.
- در طول زمان مستهلک میشود. شیر کشویی با فاصلهی کمی روی روتورها یا بدنهی کمپرسور حرکت میکند. سایش نشتی داخلی را افزایش داده و ظرفیت در موقعیتهای گفته شده کاهش می یابد.
- این شیر مناسب همهی گازها نیست. شیر کشویی مشابه با سایر شیرها در گازهای سبکی چون هیدروژن و به ویژه در جریانهای آلوده ضعف نشان داده، دچار گرفتگی و خوردگی میشود.
مقایسهی شیر کشویی و درایو سرعت متغیر
در بسیاری از کمپرسورهای بزرگ و مدرن از هر دو استفاده میشود. سیستم کنترل ظرفیت فرکانس متغیر برای کنترل دقیق تا حدود ۴۰ درصد سرعت و اسلاید ولو کمپرسور اسکرو برای کاهش بیشتر ظرفیت به کار گرفته میشود.
عیب یابی و مشکلات رایج اسلاید ولو در کمپرسور اسکرو
شیر کشویی مانند پوشاندن جزئی یک ردیف از پنجرههای باز با صفحهای لغزنده است. در این سیستم
۱. به هنگام بار کامل صفحه همهی پنجرهها را میپوشاند تا تمام هوا از آن عبور کند.
۲. به هنگام بار جزئی صفحه حرکت میکند و برخی از پنجرهها را باز میگذارد. یعنی هوا قبل از ورود به اتاق به بیرون باز میگردد. فن همچنان کار میکند اما هوای کمتری وارد اتاق میشود.
شیر کشویی یا اسلاید ولو روشی هوشمندانه برای مدیریت تغییرات ظرفیت کمپرسور اسکرو است که بادوام و کارآمد بوده و اتلاف انرژی خاصی بر روی بار مصنوعی ندارد. این شیر استاندارد صنعتی برای سیستمهای تبرید و کمپرسورهای گاز فرآیندی است و در مواردی کاربرد آن چشمگیر است که بار متغیر است ولی استفاده از درایو سرعت و فرکانس متغیر به صرفه یا در دسترس نیست. درک عملکرد تمامی اجزای کمپرسور اسکرو به حفظ کارایی و طول عمر آن کمک میکند. در کاربردهای خاصی چون تبرید آمونیاکی، کمپرسور هوا و کمپرسور گاز فرآیندی برخی از جزئیات بکارگیری اسلاید والو در موضوعاتی چون اندازهگیری،استراتژی کنترلی و حالتهای خرابی متنوع و متفاوت است.
کمپرسور اسکرو برخلاف بسیاری از ماشین آلات دیگر بسیار به جهت چرخش حساس است. این کمپرسورها برای چرخش در تنها یک جهت طراحی شده اند و حتی چند ثانیه چرخش در جهت نادرست صدمات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت.
اهمیت جهت چرخش کمپرسور اسکرو
از جملهی عواقب چرخش اشتباه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. خرابی مکانیکی سریع: روتورها با فاصلههای بسیار دقیقی طراحی شده اند. چرخش معکوس باعث برخورد روتورها با یکدیگر یا به بدنهی کمپرسور شده و خرابی تماس فلزات ایجاد خواهد شد.
۲. از بین رفتن روغنکاری کمپرسور: پمپ روغن به جهت چرخش وابسته است و چرخش معکوس جریان روغن را متوقف میکند. قطعی جریان روغن کمپرسور منجر به داغی بیش از حد و قفل قطعات داخلی خواهد بود.
۳. مشکل فشار داخلی: کمپرسور گاز فشار پایین را مکیده و گاز فشار قوی را به بیرون تخلیه میکند. این پروسه معطوف به جهت چرخش صحیح است و در چرخش معکوس شیرهای یکطرفهی داخلی درست کارد نمیکند و اجزایی همچون تکیهگاههای روتورها میشکند.
به چه روشهایی میتوان جهت چرخش کمپرسور اسکرو را چک کرد؟
الکتروموتور و المنت کمپرسور درون پوستهای بسته قرار دارند و برای تست جهت چرخش می بایست از روشهای غیرمستقیم که متکی بر مشاهدهی چشمی نیستند بهره ببریم:
۱. توصیه میشود از توالی سنج فاز استفاده کنید:
قبل از روشن کردن، حتما قبل از روشن کردن کمپرسور، با کمک توالی سنج جهت توالی فازهای برق ورودی را بررسی کنید. سازندهی کمپرسور جهت صحیح توالی فازهای ورودی، ساعتگرد یا پادساعتگرد، را مشخص میکند.
۲. روش تست لحظهای یا بامپ تست – این روش تنها به کارشناسان خبره و مسلط توصیه میشود:
- کمپرسور را برای تنها یک لحظهی کوتاه روشن و بلافاصله خاموش کنید.
- جهت چرخش فن خنککنندهی موتور یا کوپلینگ را مشاهده کنید. این جهت بایستی با جهت چرخش حک شده بر روی بدنهی کمپرسور مطابقت داشته باشد.
- به فشار سمت مکش توجه کنید: اگر چرخش صحیح باشد فشار مکش بلافاصله کاهش می یابد. اگر فشار ثابت مانده و یا افزایش یافت کمپرسور در حال چرخش معکوس است و فورا باید متوقف شود.
تغییر جهت چرخش کمپرسور اسکرو
برای تغییر جهت چرخش موتور سه فاز کافیست تا جای دو فاز از سه فاز برق ورودی را عوض کنید:
۱. برق را قطع کنید: دستگاه را از برق جدا کرده و قفل کنید.
۲. دو فاز را جابجا کنید: در جعبهی ترمینال اصلی یا کنتاکتور راهانداز جای دو سیم فاز، مثلا L1 و L2 را با هم عوض کنید.
- در استارترهای ستاره مثلث حتما فازها را در سمت ورودی، قبل از انشعاب به کنتاکتورهای اصلی و مثلث، جابجا کنید.
- در استارترهای پارت وایند (Part-Wind) هر دو سیم یک جفت را با هم جابجا کنید.
۳. دوباره تست کنید: برق را وصل کرده و با تست لحظهای مطمئن شوید که جهت چرخش با پیکان روی بدنه هماهنگ است.
هشدار برای مانیتور فاز
برخی کمپرسورها دارای محافظ فاز هستند. اما توجه داشته باشید که اگر موتور سیمپیچی مجدد شده باشد ممکن است این اتصالات داخلی معکوس شده باشد. در این حالت توالی سنج فاز جهت صحیح را نشان میدهد اما موتور معکوس میچرخد. در چنین الکتروموتورهایی همیشه جهت چرخش صحیح را با مشاهدهی مستقیم فن یا کوپلینگ و مقایسه با پیکان روی بدنه تطبیق دهید.
نکات تکمیلی و استثنائات
در برخی از مدلهای کمپرسور اسکرو این ماشین با شافت عبوری طراحی شده است که در هر دو جهت ساعتگرد و پادساعتگرد کار میکند. در این موارد حتما دفترچهی راهنما را بررسی کنید. همچنین نکات گفته شده معطوف به کمپرسور اسکروست و در کمپرسورهای پیستونی چرخش معکوس آسیبی نداشته و تنها کار فشردهسازی انجام نمیشود.
منابع: