البحث في موقع Wiki الخاص بالهواء المضغوط

الضاغط الحلزوني

ضواغط الإزاحة أنواع الضواغط الضواغط موقع Wiki الخاص بالهواء المضغوط

ربما تكون على علم بوجود مبدأين أساسيين لضغط الهواء. أحدهما هو مبدأ الضغط بالإزاحة. ثمة الكثير من أنواع الضواغط التي تصنف كضاغط إزاحة. وأحد أفضل الأنواع المعروفة وأكثرها شيوعًا هو ضاغط الهواء الحلزوني الدوّار المزدوج.

ما المقصود بضواغط الهواء الحلزونية الدوّارة المزدوجة؟

تم وضع مبدأ ضاغط الإزاحة الدوّار في شكل حلزوني مزدوج خلال ثلاثينيات القرن العشرين، عندما كانت هناك حاجة إلى ضاغط دوّار بمعدل تدفق عالٍ وثابت في ظل ظروف ضغط متغيرة. وتعد الأجزاء الرئيسية للعنصر الحلزوني المزدوج دوّارات مذكرة ومؤنثة تدور في اتجاهات معاكسة بينما ينخفض الحجم بينهما والمبيت.

يحتوي كل عنصر حلزوني على نسبة ضغط ثابتة ومضمنة تعتمد على طوله وخطوة الحلزون وشكل منفذ التفريغ. وللحصول على أقصى كفاءة، يجب تكييف نسبة الضغط المضمنة مع ضغط التشغيل المطلوب. ولا يتم تزويد الضاغط الحلزوني عادةً بصمامات ولا يتضمن قوى ميكانيكية تتسبب في عدم التوازن. مما يعني أنه يمكنه العمل عند سرعة عمود عالية ويمكنه دمج معدل تدفق كبير مع أبعاد خارجية صغيرة. ويجب التغلب على القوة الفاعلة المحورية، التي تعتمد على فرق الضغط بين المدخل والمخرج، بالمحامل.

ضواغط هواء حلزونية دوّارة خالية من الزيت

كانت الضواغط الحلزونية المزدوجة الأولى تتضمن مقطعًا دوّارًا متماثلاً ولم تكن تستخدم أي سائل تبريد داخل حجرة الضغط. وكان يُطلق عليها اسم الضواغط الحلزونية الجافة أو الخالية من الزيت. تتضمن الضواغط الحلزونية الخالية من الزيت عالية السرعة الحديثة مقاطع حلزونية غير متماثلة، مما ينتج عنه تحسين كفاءة استهلاك الطاقة بدرجة كبيرة، بسبب انخفاض التسرب الداخلي. وتُستخدم التروس الخارجية في الغالب لمزامنة موضع الدوارات عكسية الدوران. وحيث إن الدوارات لا تلامس بعضها ولا مبيت الضاغط، فلا حاجة إلى التشحيم داخل حجرة الضغط.

ومن ثم، يكون الهواء المضغوط خاليًا من الزيت تمامًا. ويتم تصنيع الدوارات والمبيت بدقة متناهية لتقليل التسرب من جانب الضغط إلى المدخل. وتكون نسبة الضغط المضمنة محدودة بالفرق الحدي في درجة الحرارة بين المدخل والتفريغ. ولهذا السبب، يتم في الغالب تزويد الضواغط الحلزونية الخالية من الزيت بمراحل متعددة وعملية تبريد بين المراحل للوصول إلى قيم ضغط أعلى.

كيف تعمل الضواغط الحلزونية المحقونة بالسائل؟

في الضواغط الحلزونية المحقونة بالسائل، يتم حقن سائل في حجرة الضغط وغالبًا في محامل الضاغط. وظيفة هذا السائل هي تبريد الأجزاء المتحركة في عنصر الضاغط وتشحيمها لتبريد الهواء المضغوط بالداخل وتقليل التسرب العائد إلى المدخل. وحاليًا يعد الزيت هو سائل الحقن الأكثر شيوعًا نتيجة لخصائص التشحيم ومنع التسرب الجيدة التي يتميز بها، لكن تستخدم سوائل أخرى أيضًا، على سبيل المثال، الماء أو البوليمرات. يمكن تصنيع عناصر الضاغط الحلزوني المحقون بالسائل لنسب ضغط عالية، وتكفي عادةً مرحلة ضغط واحدة لتوفير ضغط يصل إلى 14 وحتى 17 بار، ولو على حساب انخفاض كفاءة الطاقة.

الضواغط ثابتة السرعة مقابل ضواغط الإدارة متغيرة السرعة (VSD)

يمكن اكتشاف الفارق الأساسي بين التقنيتين من التسمية مباشرةً. تعمل الضواغط ثابتة السرعة بسرعة ثابتة مستمرة وتكون فعالة للغاية عند التشغيل بمعدل ‎100% من قدرتها، أي عند تشغيل المحرك وتصنيع الهواء المضغوط. ويمكن ملاحظة عدم كفاءة الضاغط ثابت السرعة بوضوح وقياس ذلك بسهولة عند تفريغ الوحدة وتوقفها عن إنتاج الهواء. وقبل توقف المحرك تمامًا، سيظل يعمل بينما لا ينتج أي هواء، ومن ثم يؤدي إلى هدر في الطاقة والمال. ويمكن ملاحظة عدم الكفاءة والهدر بوجه خاص في المرافق التي تشغل مناوبات عمل متعددة و/أو التي لديها تقلبات هائلة في الطلب على التدفق طوال اليوم.

تعمل تقنية الإدارة متغيرة السرعة (VSD) بمبدأ مختلف، حيث إنها تشغل المحرك عند السرعة المناسبة لكمية الهواء المطلوبة داخل مصنع/منشأة معينة. وبعبارة أبسط، كلما زادت الحاجة إلى/الطلب على الهواء، زادت سرعة المحرك، ومن ثمّ يزيد التدفق. ومن الناحية الأخرى، إذا انخفض الطلب، فسيعمل المحرك ببطء تلقائيًا ولن يستخدم إلا الطاقة المطلوبة لتوفير تدفق مناسب. وتطابق ضواغط الهواء ذات الإدارة متغيرة السرعة بين الخرج والطلب اللازم ويمكنها استشعار كمية التدفق المستخدمة مع ضبط سرعتها وفق ذلك. وفي الأيام التي ينخفض فيها الإنتاج أو الاستراحة على مدار اليوم أو خلال مناوبات العمل الأدنى الثانية والثالثة، تكون تقنية الإدارة متغيرة السرعة مفيدة على نحو خاص، حيث تحد من الهدر في الكهرباء، ومن ثمّ توفر المال.

نظرًا إلى أن استخدام الهواء المضغوط قد يكون مكلفًا، حيث يمثل ما يزيد على ‎70% من التكلفة الإجمالية للملكية في تكاليف الكهرباء، فيمكن أن يساعدك استخدام تقنية الإدارة متغيرة السرعة (VSD) على تحقيق وفورات تبلغ 35-50%. وفق حجم الضاغط، يمكن أن تتراوح الوفورات بين 100 دولار و10,000 دولار سنويًا أو أكثر، مما يجعلها استثمارًا مثاليًا لأي منشأة. كما أصبحت ضواغط الهواء ذات الإدارة متغيرة السرعة (VSD) هي الأساس، حيث يتمتع العديد من العملاء بوفورات سنوية في الطاقة بجانب القدرة على إعادة استثمار الأموال في أصول أخرى.