کمپرسور پیستونی چیست؟ بررسی کامل انواع، عملکرد و کاربردها
کمپرسور پیستونی یا رفت و برگشتی (سیلندر پبیستونی) یکی از قدیمی ترین انواع کمپرسورهای صنعتی است. در گذشته از این کمپرسورها در ساخت یخچال ها و وسایل تهویه هوا استفاده می شد. امروزه نیز کمپرسور های پیستونی کاربردهای فراوانی دارند. از ساخت انواع وسایل سرما ساز گرفته تا استفاده های صنعتی دیگر. در این مقاله قصد داریم به بررسی نحوه عملکرد این مدل از کمپرسورها بپردازیم. سپس مزایا و معایب آن را نام ببریم و بیشتر با آن آشنا شویم؛ با ما همراه باشید.
کمپرسور پیستونی (رفت و برگشتی) چگونه کار میکند؟
کمپرسور های پیستونی که همان کمپرسور سیلندر پیستونی هستند را باید مادر تمام کمپرسورهای امروزی دانست. این کمپرسور سیلندر پیستونی از لحاظ عملکرد بسیار شبیه به محفظۀ احتراق خودروها عمل میکنند؛ با این تفاوت که در لحظه فشرده سازی سیال دیگر خبری از جرقه و انفجار نبوده و گاز فشرده شده، باید از سمت شیر خروجی به بیرون هدایت شود. برای بررسی کمپرسور های رفت و برگشتی میتوان آن ها را به صورت بخش های جداگانه بررسی کرد. عمل فشرده سازی در یک کمپرسور پیستونی به کمک رفت و برگشت پیستون ها در داخل سیلندر انجام میشود.
تعداد این پیستون ها ظرفیت کمپرسور را تعیین کرده و آن را بالا میبرد. حرکت رفت و برگشتی پیستون ها به صورت خطی است. ولی نیروی محرکهای که این حرکت خطی را به وجود می آید، یک میل لنگ است که حرکت دورانی دارد. میل لنگ به کمک موتور دستگاه به حرکت در آمده و به صورت پیاپی حرکتی دورانی شکل را طی میکند. از طرفی هر پیستون به کمک شاتون ها به میل لنگ متصل میشوند. به این صورت حرکت دورانی میل لنگ به حرکت خطی و رفت و برگشتی پیستون ها تبدیل شده و عملیات مکش، فشرده سازی و تخلیه در کمپرسور های پیستونی انجام میشود.
قطعات و اجزای کمپرسور پیستونی
کمپرسورهای پیستونی شامل:
- میللنگ (توسط موتور حرکت کرده و باعث حرکت پیستون در داخل سیلندر و ایجاد خلأ میشود)
- میلگرد اتصال
- پیستون (با حرکت مکانیکی خود باعث ایجاد خلأ و درنهایت فشرده ستزی میشوند)
- دو سیلندر (در جهات مخالف میللنگ قرار دارند تا با حرکت مکانیکی آن پیستونها به پایین کشیده شوند)
- شیر و سرشیر
- موتور (تأمین انرژی برای حرکات مکانیکی)
بعضی کمپرسورهای پیستونی ساده از اجزای کمتری تشکیل میشوند اما بهطورمعمول هر کمپرسور پیستونی این اجزا را دارا است. با همکاری و هماهنگی بین این قطعات، مراحلی طی میشود و در آخر گاز فشردهشده از سرشیر خارج میشود. اجزای هر کمپرسور، بخش اعظمی از کار اصلی را انجام میدهند. اما ممکن است با گذر زمان، استفاده نادرست، عدم مراقبت و عوامل دیگری این اجزا خرابشده و در کار دستگاه اخلال ایجاد کنند. که در این صورت باید اجزا را در صورت توان تعویض یا تعمیر کرد.
انواع کمپرسور پیستونی بر اساس ساختار
1.کمپرسور پیستونی باز
کمپرسورهای سیلندر پیستونی باز به دلیل مشکلاتی نظیر وزن و هزینه بالا، احتمال نشت مبرد از محل شفت، سختی در همراستا کردن شفت کمپرسور و الکتروموتور، و عمر کوتاه تسمهها در سیستمهای غیرمستقیم، کمتر استفاده میشوند. اما یک نکته مثبت کمپرسورهای پیستونی این است که گرمای تولید شده توسط الکتروموتور به سیستم خنککننده وارد نمیشود. کمپرسورهای سیلندر پیستونی باز اغلب در صنایع مرتبط با تولید بستنی و یخ کاربرد دارند.
2.کمپرسور پیستونی بسته
کمپرسورهای بسته سیلندر پیستونی به ندرت در چیلرهای تراکمی استفاده میشوند، مگر اینکه چیلر شامل چندین کمپرسور با ظرفیت پایین باشد. به طور کلی، کمپرسور سیلندر پیستونی بسته بیشتر در مینی چیلرهای خانگی و صنعتی و همچنین در سردخانههای کوچک به کار میروند.
کمپرسور پیستونی بسته به دلیل قیمت مناسب و لرزش و صدای کمتر، مزایای خود را دارند، اما از نظر تعمیرات، قابل بازسازی نیستند.
سیلندرهای این کمپرسورها میتوانند به صورت عمودی، V شکل (خورجینی)، یا W شکل قرار گیرند، و تعداد آنها میتواند از یک تا چند سیلندر متغیر باشد. در کمپرسورهای عمودی، که عمدتاً برای سیستمهای کوچک و کمظرفیت استفاده میشوند، با هر دور گردش میل لنگ، یک بار عمل تراکم انجام میشود. اما در برخی از کمپرسورهای خورجینی، با هر دور میل لنگ، دو بار عمل تراکم صورت میگیرد.
3.کمپرسور پیستونی نیمه باز
در چیلرها و سردخانههای با ظرفیت بالا، معمولاً از کمپرسورهای سیلندر پیستونی نیمه باز استفاده میشود. کمپرسور پیستونی نیمه باز به دلیل اشغال فضای کمتر و خنک شدن الکتروموتور توسط بخار مبرد، انتخاب مناسبی هستند. همچنین، یکی از ویژگیهای مهم آنها دسترسی آسان به قطعات برای تعمیر و نگهداری است.
از جمله مزایای کمپرسورهای سیلندر پیستونی نیمه باز میتوان به ساختار ساده، طول عمر بالا، امکان تعمیرات و تنوع در ظرفیت برودتی اشاره کرد.
در سردخانهها و چیلرهای تراکمی، کمپرسورهای سیلندر پیستونی نیمه باز کاربرد گستردهای دارند.
4.کمپرسور پیستونی دو مرحلهای
این کمپرسورها در دسته کمپرسورهای رفت و برگشتی قرار دارند. مهم ترین شاخص این کمپرسورها انجام عملیات فشرده سازی در دو مرحله میباشد. این کمپرسور دارای دو سیلندر است و هر سیلندر دو پیستون دارد. اجرای فشردهسازی مثل دیگر کمپرسورها با نیروی یک الکتروموتور شروع میشود و در ادامه با حرکت پیستونها درون سیلندر، جریان متراکمسازی مبرد انجام میشود. گاز ورودی در سیلندر اول و توسط پیستون اول فشرده میشود و از طریق پیستون دوم وارد سیلندر بعدی شده تا در آنجا طی فرایندی خنک شود و به سمت مخرج هدایت شود.
مهم ترین کاربرد آن در دمای زیر صفر مثل تونل های انجماد میباشد.همچنین برای انجماد های سریع میتوان از این کمپرسور استفاده کرد. تفاوت این نوع کمپرسور و حساسیت آن نسبت به دیگر کمپرسورها در این است که برای کمپرسورهای دو مرحله ای باید کندانسور متناسب با همان طراحی شود. ویژگی های این کمپرسور شامل این موارد میشود: طول عمر بالا، اسهلاک کم،راندمان و بازدهی بالا، کاهش انرژی مصرفی، دارای نوسانات دمایی کم، حجم مناسب.
کاربرد کمپرسورهای پیستونی
کمپرسورهای سیلندر پیستونی با توجه به مزایا و معایبی که در بالا ذکر شد، برای برخی فعالیتها مناسب و برای برخی نامناسب میباشند. به دلیل داشتن فشار زیاد، از کمپرسور سیلندر پیستونی میتوان برای عملهای سردسازی و خنککننده، غواصی و کشاورزی استفاده کرد. به دلیل مصرف انرژی پایین و صدا و لرزش زیاد، از این کمپرسور در کارگاههای کوچک، کارخانههای شیمیایی، پالایشگاه نفت و اتومبیلسازی نیز استفاده میشود.
به دلیل وجود تنوعهای بیکیفیت و تقلبی کمپرسورهای پیستونی در بازار برای تهیه آن علاوه بر دقت به موارد ذکرشده باید از اصالت دستگاه هم مطمئن شوید تا بعد از استفاده مشکلات فنی و تعمیر آن کاهش پیدا کند.
نحوه عملکرد کمپرسور پیستونی
عملکرد یک کمپرسور رفت و برگشتی را میتوان در سه مرحله دسته بندی کرد. این مراحل را در ادامه میبینید :
- عملیات مکش : با شروع حرکت میل لنگ، پیستون ها در داخل سیلندر شروع به حرکت کرده و به سمت پایین کشیده میشوند. همزمان با شروع این حرکت، شیر ورودی دستگاه باز میشود. این اتفاق در داخل محفظه سیلندر ایجاد خلأ کرده و سبب مکش گاز از شیر ورودی دستگاه میگردد.
- عملیات فشرده سازی : پس از اینکه حرکت پیستون کامل شد و به پایین ترین حد ممکن رسید، حرکت به سمت بالا را شروع میکند. در این حالت شیر ورود و خروج سیلندر بسته بوده و با حرکت پیستون دما و فشار گاز افزایش مییابد.
- عملیات تخلیه : وقتی دما و فشار گاز به میزان تعیین شده برسد، شیر خروجی سیلندر باز شده، گاز با فشار بالا به بیرون تخلیه میشود. زمانی که پیستون به انتهای مسیر سیلندر برسد سیکل حرکت تکمیل شده و مجدداً به نقطۀ آغازین باز خواهد گشت.
کمپرسور های پیستونی به صورت رفت و برگشتی و منقطع کار می کنند. همین عامل سبب ایجاد لرزش های بالا و سروصداهای زیادی میشود.
دسته بندی انواع کمپرسور رفت و برگشتی
کمپرسور های پیستونی را میتوان با توجه به عملکرد و یا ظرفیت تولید دسته بندی کرد. در درجه اول این تقسیم بندی به صورت تک مرحلهای و یا دو مرحلهای بودن انجام میگیرد. اگر وضعیت گاز مبرد به گونهای باشد که تنها در یک طرف پیستون عملیات فشرده سازی صورت بگیرد، به آن کمپرسور تک مرحله ای گفته میشود. اگر طراحی کمپرسور به گونهای باشد که از هر دو طرف پیستون بتوان برای عملیات فشرده سازی مبرد استفاده کرد، به آن کمپرسور دو مرحله ای میگویند.
دیگر دسته بندی هایی که برای کمپرسورهای رفت و برگشتی معمول است، دسته بندی بر اساس ساختار، ظرفیت و دمای عملکرد است.
بر اساس ساختار
- کمپرسورهای باز : در کمپرسورهای باز موتور و محفظه کمپرسور از یکدیگر جدا هستند. کمپرسور های یخچال برای مثال در این دسته قرار میگیرند.
- کمپرسورهای نیمه باز : پوسته این کمپرسورها کاملا بسته نیست و با پیچ مونتاژ شده و در صورت خرابی قابلیت تعمیر را دارند. کمپرسورهای با ظرفیت بالا معمولاً در این دسته قرار میگیرند.
- کمپرسورهای بسته : کمپرسورهای بسته قابلیت تعمیر ندارند. در این کمپرسورها موتور و محفظه در کنار هم هستند. معمولاً کمپرسورهای کوچک در این دسته قرار میگیرند.
بر اساس ظرفیت
- کمپرسورهای ریز : ظرفیت کمتر از 3.5 کیلووات
- کمپرسورهای کوچک : ظرفیت از 3.5 تا 23 کیلووات
- کمپرسورهای متوسط : ظرفیت از 23 تا 105 کیلووات
- کمپرسورهای بزرگ : ظرفیت بالاتر از 105 کیلووات
بر اساس دمای عملکرد
- دمای بالا : کمپرسورهایی که برای تهویه مورد استفاده قرار میگیرند.
- دمای متوسط : کمپرسورهای سردخانه ای تا حد دمای بالای صفر درجه سلسیوس
- دمای پایین : کمپرسورهای سردخانه ای مخصوص دماهای زیر صفر درجه سلسیوس
مزایای کمپرسور پیستونی
- کاربرد فراوان : کمپرسورهای پیستونی از قدیمی ترین انواع کمپرسورها بوده و در صنایع متفاوتی کاربرد دارند.
- تنوع ظرفیت : از کمپرسورهای پیستونی به این خاطر که با ظرفیت های متفاوتی قابل تولید هستند، در دستگاه های مختلفی می توان استفاده کرد. از سردخانه های بزرگ گرفته تا یخچال های کوچک خانگی.
معایب کمپرسور پیستونی
کمپرسورهای پیستونی چون نسبت به دیگر کمپرسورهای صنعتی قدیمی تر هستند، نقص های بیشتری هم دارند. نقایص زیر را میتوان برای انواع کمپرسورهای پیستونی برشمرد:
- بازدهی پایین : بازدهی کمپرسورهای پیستونی به خاطر نشتی پیستون و سیلندر و همچنین منقطع بودن عملکرد نسبت به دیگر انواع کمپرسورها پایینتر است.
- اشغال فضای زیاد و وزن بالا : در طراحی کمپرسورهای پیستونی از قطعات زیادی استفاده میشوند که سبب بالا رفتن وزن دستگاه شده و فضای زیادی را نیز اشغال میکند.
- سروصدای بالا : به خاطر منقطع بودن عملکرد دستگاه، کمپرسورهای پیستونی سروصدا و لرزش بالایی دارند.
- حساسیت نسبت به ورود مایعات : اگر آب یا مایع دیگری به محفظه های سیلندر وارد شود، تولید سروصدای زیادی کرده و در ادامه به پیستون ها و بدنه سیلندر آسیب وارد میکند.
- هزینه های بالای نگهداری : ساختار پیچیده کمپرسورهای پیستونی سبب شده تا هزینه های نگهداری و تعمیر آنها به خصوص در صنایع بزرگ بالا رفته و استفاده از آن ها مقرون به صرفه نباشد.
برندهای کمپرسور پیستونی موجود در ایران
کمپرسور پیستونی بیتزر
کمپرسور پیستونی بیتزر یکی از معتبرترین و پرفروشترین مدلهای موجود در بازار ایران و جهان است. این برند آلمانی با طراحی دقیق، راندمان بالا و طول عمر قابل توجه، انتخاب اول بسیاری از سردخانهها و چیلرهای صنعتی محسوب میشود. کمپرسورهای پیستونی بیتزر عمدتاً در مدلهای نیمهباز و باز تولید شده و به دلیل قابلیت تعمیر، دسترسی آسان به قطعات و تنوع ظرفیت برودتی، در پروژههای متوسط و بزرگ کاربرد گسترده دارند. کیفیت ساخت بالا و عملکرد پایدار در دماهای پایین، این کمپرسورها را برای تونلهای انجماد و سردخانههای زیر صفر بسیار مناسب کرده است.
کمپرسور پیستونی دانفوس
کمپرسور پیستونی دانفوس بیشتر در مدلهای بسته (Hermetic) عرضه میشود و به دلیل مصرف انرژی پایین، صدای کم و ابعاد فشرده، در سیستمهای تهویه مطبوع، یخچالهای صنعتی و مینی چیلرها کاربرد دارد. این برند دانمارکی تمرکز ویژهای بر بهرهوری انرژی و تکنولوژیهای مدرن دارد. کمپرسورهای پیستونی دانفوس معمولاً برای ظرفیتهای پایین تا متوسط مناسب بوده و گزینهای اقتصادی و قابل اعتماد برای پروژههای سبکتر محسوب میشوند.
کمپرسور پیستونی کوپلند
کمپرسور پیستونی کوپلند که زیرمجموعه برند آمریکایی Emerson است، در مدلهای نیمهباز و بسته تولید میشود و به دلیل دوام بالا و عملکرد پایدار در شرایط کاری سخت شناخته میشود. این کمپرسورها در سردخانهها، سیستمهای برودتی تجاری و صنایع غذایی کاربرد گسترده دارند. طراحی مهندسی دقیق، راندمان مناسب و دسترسی به قطعات یدکی از جمله مزایای کمپرسورهای پیستونی کوپلند است. این برند به ویژه در پروژههایی که پایداری طولانیمدت اهمیت دارد انتخاب محبوبی است.
کمپرسور پیستونی دورین
کمپرسور پیستونی دورین (DorIn) یک برند ایتالیایی با سابقه در تولید کمپرسورهای نیمهباز است که بیشتر در کاربردهای صنعتی و سردخانهای مورد استفاده قرار میگیرد. این کمپرسورها به دلیل ساختار مقاوم، عملکرد قابل اعتماد در دماهای پایین و قابلیت تعمیر، در پروژههای برودتی متوسط و بزرگ کاربرد دارند. کمپرسورهای پیستونی دورین معمولاً برای سیستمهای با فشار کاری بالا و شرایط عملیاتی سنگین مناسب هستند و به عنوان گزینهای مقرونبهصرفه در کنار برندهای مطرح بازار شناخته میشوند.
قیمت کمپرسور پیستونی و عوامل مؤثر بر آن
قیمت کمپرسور پیستونی بسته به نوع ساختار (باز، بسته یا نیمهباز)، ظرفیت و توان دستگاه، برند سازنده، کیفیت قطعات داخلی و شرایط بازار متغیر است. معمولاً کمپرسورهای با ظرفیت بالاتر و برندهای معتبر جهانی قیمت بیشتری دارند، اما در مقابل از راندمان بهتر، طول عمر بالاتر و هزینه نگهداری کمتر برخوردارند. همچنین عواملی مانند نوسانات ارزی، هزینه واردات، خدمات پس از فروش و گارانتی نیز میتوانند بر قیمت نهایی کمپرسور پیستونی در بازار تأثیر مستقیم داشته باشند.
نمایش 1–10 از 248 نتیجه
جمع بندی
ازآنجاییکه کمپرسور یک دستگاه ساده اما کاربردی در صنعت و دنیای امروزه هست، کسب اطلاعات برای انتخاب مناسب این دستگاه بسیار ضروری است. کمپرسورهای پیستونی نیز از قدیمیترین نوع کمپرسورها هستند و کماکان در بسیاری از صنعتها استفاده میشوند. کمپرسورها در انواع مختلف، برای هر صنعت و فعالیتی اختصاصی شدهاند و انتخاب اشتباه در خرید آنها میتواند از لحاظ اقتصادی و کارآمدی بسیار آسیبزننده باشد. در متن فوق، تمام اطلاعات لازم برای تشخیص مناسبترین کمپرسور از بهترین برند گفتهشده است. امید است مطالب بالا، نیازهای شما در باب کمپرسورهای پیستونی را رفع کرده باشد.
