أدوات التحكم في الضاغط وكيفية تحسين كفاءة نظام الهواء المضغوط

يكمن الاختلاف الرئيسي في أن أدوات التحكم في الضاغط تركز على عمليات ضبط الضواغط كل على حدة، بينما تتضمن أنظمة الضواغط تنسيق الضواغط المتعددة للعمل معًا بكفاءة. وكلاهما ضروري لتوفير الطاقة وضمان عمل النظام بسلاسة. 

تعتبر أدوات التحكم في النظام واختيار نوع الضاغط من العوامل الأكثر أهمية التي تؤثر على أداء النظام وكفاءته. ولقد تطورت تقنية الضاغط لتتضمن البدء/الإيقاف والتحميل/التفريغ وتعديل التحكم في المدخل وغيرها من عناصر التحكم، بينما تم تطوير المواتير الكهربية ووحدات التحكم لتلبية الطلب على التحكم الدقيق. وتتوفر طرق خاصة للتحكم في الضواغط المتعددة في نظام يضم الضواغط ثابتة السرعة والضواغط متغيرة السرعة (VSD).

تتوفر عدة أنواع من أدوات التحكم في الضاغط، مثل:

يقوم نظام التحكم في التشغيل/الإيقاف بتشغيل وإيقاف تشغيل الموتور الذي يشغّل الضاغط استجابة لضغط التفريغ وهو الأنسب لدورات العمل المنخفضة في نطاق القدرة 25 حصانًا وأقل منه. 

أداة التحكم في التحميل/التفريغ مناسبة لأي نوع تقريبًا من الضواغط وهي تتطلب مساحة تخزين كبيرة في مُستقبِل الهواء، حيث تحول الضاغط إلى التفريغ عند نقطة ضبط ضغط التفريغ وتعيده إلى السعة الكاملة بمجرد الوصول إلى ضغط التحميل المنخفض.  

يطابق التعديل، المعروف أيضًا بتعديل صمام المدخل، قدرة الضاغط مع استخدام الهواء عن طريق خنق مدخل الهواء مع ارتفاع الضغط. ولكن يمكن أن تتسبب هذه الطريقة في ضعف أداء الحمل الجزئي وتتطلب مساحة تخزين كبيرة في مُستقبِل الهواء.  

يجمع التحكم المزدوج بين التحكم في التعديل والتحميل/التفريغ لتوفير أداء أفضل للحمل الجزئي وتقليل حجم مُستقبِل تخزين الهواء.  

تضبط أداة التحكم في الضاغط متغير السرعة (VSD) سرعة موتور الضاغط لتتوافق مع متطلبات استخدام الهواء بدقة. ويتيح ذلك تحسين كفاءة الطاقة وأداء الحمل الجزئي، حيث يمكن للضاغط العمل بسرعات مختلفة لتلبية الطلب. 

تشكل أدوات التحكم في الشبكة سلسلة اتصال بين وحدات التحكم في الضاغط المدمجة وتُنسِّق وظائف الضاغط لتحسين استخدام الهواء. 

تُستخدَم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وواجهات التحكم التفاعلية بين الإنسان والآلة (HMI) للعمليات التلقائية، ويمكن أن تؤثر الاختلافات في سرعة وحدة الإدارة على خرج الضاغط. وتتمتع أنظمة التحكم في الضاغط بالقدرة على تعديل صمام المدخل، وسحب غاز الخانق، والحفاظ على ضغط معين، ما يضمن وفاء خرج الضاغط بالتوقعات. ويمكن بدء إيقاف التشغيل التلقائي في حال تعطل أحد المكونات أو في حال ظروف العمل غير الآمنة. وتستخدم أدوات التحكم المتصلة عبر شبكة في الصناعات التي تحتاج إلى أكثر من ضاغط واحد، حيث يتولى ضاغط واحد دور الضاغط الرئيسي بينما تتولى الضواغط الأخرى مهام الضواغط التابعة. 

تعتمد كفاءة ضاغط الهواء بشكل كبير على طريقة التحكم المستخدمة، وتوجد عدة طرق متاحة لأنواع مختلفة من الضواغط. 

بالنسبة إلى الضواغط الحلزونية الدوارة المحقونة بالزيت، فإن تعديل صمام المدخل، المعروض أيضًا بالتعديل، هو طريقة تحكم واحدة تطابق قدرة الضاغط مع استخدام الهواء عن طريق خنق مدخل الهواء عند ارتفاع الضغط. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب هذه الطريقة في ضعف أداء الحمل الجزئي وتتطلب مساحة تخزين كبيرة في مُستقبِل الهواء.

أداة التحكم في التحميل/التفريغ، من جهة أخرى، مناسبة لأي نوع تقريبًا من الضواغط وهي تتطلب مساحة تخزين كبيرة في مُستقبِل الهواء، حيث تحول الضاغط إلى التفريغ عند نقطة ضبط ضغط التفريغ وتعيده إلى السعة الكاملة بمجرد الوصول إلى ضغط التحميل المنخفض.

تعمل أدوات التحكم في الضاغط متغير السرعة على تغيير سرعة الموتور وخرج الهواء من خلال مجموعة إدارة ترددية لتوفير تدفق يتناسب تقريبًا مع الطاقة عند الحمل الجزئي.

وبالنسبة إلى ضواغط الطرد المركزي، فإن صمام التصريف وصمام التجاوز هما الخياران التقليديان للتحكم في طلب الهواء والارتفاعات المفاجئة، بينما يقلل التحكم في التفريغ من استهلاك الطاقة إلى نسبة من 10 إلى 20% من استهلاك طاقة الحمل الكامل.