فایل:pdf

حجم:4.27 MB

زبان : فارسی

برای دانلود کلیک کنید.

لطفا در صورت خرابی لینک دانلود اطلاع دهید.

................................................................................................

برای مشاهده فرمولها وعلائم استفاده شده حتما آن را دانلود کنید.

مبانی کمپرسورها

فهرست مندرجات

پیش گفتار
بخش اول : تاریخچه کمپرسورها
بخش دوم : ترمودینامیک گازها و فرآیندهای تراکم در کمپرسورها
بخش سوم : دسته بندی کمپرسورها
بخش پنجم : کمپرسورهای دورانی
بخش ششم : کمپرسورهای گریز ازمرکز
بخش هفتم : روانکاری کمپرسورها
بخش هشتم : خشک کردن گازها
مراجع :

پیش گفتار:
کمپرسور به ماشینی اطلاق می شود که از آن برای افزایش فشار سیالات تراکم پذیر (گازها و
بخارات) استفاده می شود. کمپرسور در رفاه زندگی بشری و گسترش صنایع از آنچنان اهمیتی
صنایع می نامند. ((Work Horse برخوردار بوده بنحوی که امروزه اصطلاحًا آن را اسب بارکش
با گسترش صنایع که از نیمه دوم قرن نوزدهم شروع گردید و با رشدی شتابان قرن بیستم را
پشت سر گذاشت، باید انتظار داشت که این ماشین پرارزش نقش مهمتری را در قرنی که
بتازگی شروع شده در رفاه بشر و توسعه صنایع بعهده داشته باشد. در اهمیت کمپرسورها
همین بس که دامنه بکارگیری از آن در شاخ ههای مختلف صنایع، پزشکی، لوازم خانگی و غیره
بسرعت در حال توسعه بوده، بطوری که امروزه حضور آن در جای جای جوامع بشری بشدت
بچشم می خورد که عمده ترین آنها عبارتند از وسائل خانگی (یخچال، فریزر، کولر گازی،
جاروبرقی)، تجهیزات پزشکی (دریل های دندانپزشکی، هوای مورد استفاده در بیمارستانها) صنایع
هواپیمائی (تأمین هوای فشرده برای موتور توربین) و صنایع (تامین هوای فشرده برای
سیستم های پنوماتیکی، میعان گازها، ذخیره سازی گاز و...).
شرایط بهره برداری از کمپرسور ها در صنایع از چنان دامنه وسیعی برخوردار است که امروزه
انواع مختلف کمپرسورها در ظرفیت های مختلف و از فشار مکش بسیار کم (خلاء) تا فشار دهش
بسیار زیاد (بیش از ۶٠٠٠ بار) بکارگرفته می شود. اهمیت ویژه کمپرسورها و نقش مستقیم آن
در عملکرد واحد های تولیدی و صنعتی مؤلف را بر آن داشت تا این مجموعه را تهیه و در اختیار
خوانندگان محترم قرار دهد. در بخش اول تاریخچه کمپرسورها و اصطلاحات رایج مربوط به آن
مورد اشاره قرار می گیرد. بخش دوم به ترمودینامیک گازها و فرآیند های تراکم در
کمپرسورها اختصاص داده شده است. در بخش سوم دسته بندی انواع کمپرسورها و ویژگیهای
عمومی آنها مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش چهارم کمپرسورهای تناوبی، بخش پنجم
کمپرسورهای دورانی و بخش ششم کمپرسورهای گریز ازمرکز مورد بررسی قرار گرفته و به
ویژگیهای هر یک از آنها شاره خواهد شد. بخش هفتم به بررسی روش های روانکاری و
روانکار های مناسب در انواع کمپرسورها اختصاص داده شده است. با توجه به مشکلات ناشی از
حضور رطوبت در گازها، روش های رطوبت زدائی در بخش هشتم شرح داده خواهند شد.
هرچند که عیب یابی و تعمیر و نگهداری کمپرسورها از موضوعات مورد علاقه کارشناسان و
تکنسین های صنایع می باشد ولی بلحاظ موضوعی ترجیح داده شدکه این امر در مجموعه ای
جداگانه تدوین ودراختیار خوانندگان محترم قرارداده شود.


فصل اول:
تاریخچه کمپرسورها و اصطلاحات رایج در آن
مبانی کمپرسورها ۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
١-تاریخچه کمپرسورها:
بسیاری از پیشرفتهای تکنولوژی امروزی اقتباس تکامل یافته ای ازدستاوردهای مراحل نخستین
زندگی بشر می باشند. به عنوان مثال ، اولین مورد استفاده ازهوای فشرده مربو ط به زمانی است
که انسان نخستین بادمیدن به کنده های نیم سوزی که براثر صاعقه بوجود آمده بود ، آتش را
روشن نگه می داشت.
هوای مورد نیاز برای دمیدن راشش های وی که کمپرسوری خدادادی بامشخصات شگفت انگیز
است، تأمین می کرد.شش های انسان عادی قادر است ١٠٠ لیتر در دقیقه ویاشش مترمکعب
٠,٠٢ بار تأمین کند . درصورت سالم بودن ، این کمپرسور اولیه - درساعت با فشاری معادل ٠,٠٨
انسانی به نحو شایسته وبدون رقیب وبی وقفه کارکرده وهزینه نگهداری وتعمیرات آن درحد
صفر می باشد.
اهمیت کیفی این کمپرسور طبیعی درروشن کردن اولین آتش است . چون اگر شش ها ی انسان
درانجام این امر مهم قاصر بود، بدون شک تمدن امروزی بشر مسیر دیگری راطی می کرد.
امادرسه هزارسال قبل ازمیلاد حضرت مسیح ، زمانیکه بشر فلزاتی ازقبیل ، طلا ، مس ، قلع وسرب
راکه بصورت خالص درطبیعت وجود داشت کشف کرد وهمچنین پس ازگذشت چندی ، هنگامیکه
برای احیاء اکسید این فلزات ،که درواقع اولین مواد خام برای استفاده فلزکاران جهت مصنوعات
فلزی آن روز بود ، احتیاج به عمل ذوب وتولید هوای فشرده برای ایجاد حرارت مورد نیاز
راداشت. دراین هنگام کمپرسور انسانی یعنی شش ها دیگر قادر به تأمین هوای مورد نیاز نبودند .
برای رف ع این مشکل وایجاد دمای حدود یک هزار درجه سانتی گراد ازکمپرسورقوی تردیگری
که آنهم به دست طبیعت ساخته شده بود، استفاده کرد.
باید توجه داشت که اختراع دمی (اولین کمپرسور مکانیکی ) راباید به عنوان تولدی تازه برای
تولید هوای فشره به حساب آورد . این وسیله ودستگا ه ه ائی که توسط چرخ دوارآبی کار
می کردند، تادویست سال بعد بدون وقفه مورد استفاده قرارگرفتند.

نمونه ای از دمی آهنگری مورد استفاده در مصر باستان

درحدود سال های ١٧٠٠ میلادی حجم کور ه ها ی ذوب فلزات روبه افزایش گذاشت . ولی
دستگاه های دمی موجود درآن زمان از عهده انجام کارهای مربوط به گداخت این کوره ها برنمی
برای اولین بار سیلندر (John Smeaton) آمدند.تاسرانجام درسال ١٧۶٢ میلادی جان اسمیتون
هوائی رااختراع کرد .این دستگاه هرچند بسیار ابتدائی بود ولی به هرصورت برای کوره های
موجود مورد استفاده قرارگرفت . زیرا ساخت یک سیلندر دقیق وخوب برای تولید هوای فشرده
درآن زمان امکان پذیر نبود.

(John وضعیت کار به همین منوال ادامه داشت تااینکه درسال ١٧٧۶ میلادی جان ویلکینسون
دستگاه ماشین تراشی برای ساختن توپ اختراع کردکه توسط آن می شد (Wilkinson
سیلندرهای دقیقی ازفولاد ریختگی رات راشید. اولین دستگاه هوای فشرده دقیق توسط ویلکینسون
ساخته ودرکارگاهش نصب شد . این کمپرسور مکانیکی فقط قادر بود هوای فشرده ای بافشاری
برابر یک بار تولید کند وتراکم بیش ازآن امکان پذیر نبود . چرا که در صورت افزایش فشار ،
دمای کمپرسور زیادشده وبندهاوتسمه های چرمی که به سوپاپ های چوبی اتصال داشتند تاب
حرارت رانیاورده وازبین می رفتند.

(Mt.Ce اولین انتقال عظیم وموفق هوای فشرده هنگام تسریع در ساختمان تونل مونت سنیس
درکوه های آلپ سویس صورت گرفت . این تونل پس ازتکمیل دارای دوریل وطولی برابر (Nis
١٣ کیلومتر بود . عملیات ا حداث تونل درسال ١٨۵٧ بااستفاده ازچکش های دستی شروع شد . /۶
ولی باسرعتی که کارحفاری پیش می رفت، ساختن این تونل سی سال به طول می انجامید. بنابراین
از روی ضرورت واجبار مدیران راه آهن تصمیم گرفتند ازچکش های بادی که با هوای فشرده با
فشار ۶ آتمسفر کار می کردند استفاده کنند.

ساختن کمپرسورها چهارسال طول کشید ودردودهانه تونل نصب شد .درطول این مدت نیز
(Germain Sommeiller) چکش های بادی، توسط مهندس ارشد تون ل ها جرمن سومیلر
طراحی شد تا مورد استفاده قرارگیرد . باید توجه داشت که مشکلات وگرفتاریهائی که درکاراین
کمپرسورها وچک ش های مربوطه به وجود آمد ، باعث پیشرفتهای فراوانی در زمینه ساختمان
کمپرسورها وچکش ها ی بعدی شد وفن حفاری تونل گامی بزرگ به سوی تکامل برداشت . لازم
به توضیح است که هردو کمپرسور ازنوع خنک شونده آبی بودند ، که آب برای خنک کردن
هوای داخل سیلندرها استفاده می شد

این طرح ظاهرًا قدیمی ، سعی وکوششی بود که درجهت تکامل وپیشرفت وتوسعه دمی ها ی
هوائی قبلی صورت گرفته بود .زیرا مهندسین وطراحان از بوجود آمدن یک دیواره حرارتی بین
سیلندرها، سوپاپها ، شیرها و دریچه ها که به صورت مشکل غیرقابل حلی جلوه گر می شد ، بیم
داشتند. خوشبختانه دردسرهای جدی ومتعدد این سوپاپها و دریچه ها که به صورت ظاهر شدن


فواره آب درآنها به سرعت بروز کرد ، باعث به وجود آمدن تکنیک ها ی جدید وماندنی به
صورت پیستون های آبی شد .همچنین مشکلات موجود در اولین کوشش برای استفاده ازاین
چکش های سنگ شکن در حدی بود ک ه برای بهره برداری از ٩ دریل ، ۵۴ عدد از آن در کارگاه
در دست تعمیر بودند.

هنگامیکه دوگروه حفاری به یکدیگر رسیدند ، تقریبًا از ٧٠٠٠ متر لوله برای انتقال هوای
فشرده ای که از دهانه ها تا قسمت اصلی حفاری کشیده شده بود ، استفاده می شد. این اقدام نشان
دادکه نیروی هوای فشرده تامسافت های دور نیز قابل انتقال واستفاده می باشد. اخبار مربوط به
حفر تونل مونت سنیس درروزنامه ها ومجلات صنعتی چاپ شدومورد توجه اکثر مردم
ومهندسین ودانشمندان درسراسر جهان قرارگرفت.

بحث وابراز عقیده ودادن راهکارهای لازم درباره امکانات ایجاد وساخت شبکه های انتقال نیروی
هوای فشرده


 نمونه ای از اولین کمپرسور صنعتی

وتغذیه واستفاده صنایع وتجارت ازاین نیرو ، رونق گرفت . در سال ١٨٧۵ درنزدیکی منطقه ای
صنعتی واقع درجنوب سوئد ، بزرگترین کارخانه هیدروالکتریک (تولید نیروی برق ازآب ) به
١٣٠٠٠٠ برای تأمین نیروی لازم و به حرکت kw ٣۶٠٠ وقابل توسعه تا kw قدرت اولیه
درآوردن کمپرسورهای تولید هوای فشرده ایجاد شد . ولی این پروژه موفقیت اقتصادی
مطلوبی را در پی نداشت.

با استفاده از ابزارها و وسایل بادی ، قدرت وشعاع عمل دست بشر ، بدون آنکه ازمیزان حساسیت ،
دقت وانعطاف پذیری غیرقابل رقابتش کاسته شودبه مقدار قابل ملاحظه ای توسعه یافته
وپیشرفت کرده است واین ضروری ترین مسئله ای است که درانجام کار باید صورت بگیرد .
ابزارهای هوائی کم وزن ، جمع وجور ، بادوام ، مطمئن ودقیق اند .کارکردن باآنها برای فرد ایجاد
خستگی نکرده ودارای ایمنی بالایی می باشند.

هوای فشرده برای کنترل ونظارت ، تنظیم از راه دور ونزدیک وانجام فرمان های متناوب وزمان
دار وگاهی نیز همراه وهمزمان وهماهنگ باسیستم های هیدرولیکی ، الکتریکی والکترونیکی برای
انجام مقاصد مورد نظر، درخدمت بشردرآمده است.

باگسترش چشمگیری که در نیم ه دوم قرن نوزدهم برای صنایع به وقوع پیوست ، تولید انبوه
محصولات وضرورت دستیابی به دبی وفشار بالاتر ومحدودیت هائی که کمپرسورهای تناوبی در
دبی زیاد دارند باعث شد تا صنعتگران مجبور شوند در فکر طراحی وساخت انواع جدیدتری
ازکمپرسورها باشند.

هرچند که کمپرسورهای ت ناوبی ازنظر قابلیت دستیابی به فشار بالا و راندمان هنوز هم مناسب
ترین کمپرسورها می باشند ولی بالا بودن قیمت اولیه ، محدودیت دستیابی به دبی زیاد ، پائین
بودن قابلیت اعتماد ، توقف های ناخواسته همراه با بالابودن هزینه های تعمیرات عم ً لا باعث گردید
تا این کمپرسور ها قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایعی که بارشدی شتابان درحال گسترش
بودند نباشد . به همین خاطر ازاواخر دهه ١٨۶٠ نسل جدیدی ازکمپرسورها که درحین دارابودن
بسیاری از ویژگیهای مطلوب کمپرسور های تناوبی ، قادر به تراکم و جابجا کردن حجم وسیعتری
(Rotary) ازگاز بودند ابداع گردید که به لحاظ ماهیت رفتار ظاهری به کمپرسورهای دورانی
معروف شدند.

رامی توان اولین نمونه ازکمپرسورهای دورانی دانست که (Lobe) کمپرسورهای گوشواره ای
نمونه ای ازدمنده Roots تولید آن ازدهه ١٨۶٠ شروع گردید . دراواخر قرن نوزدهم شرکت
٧ متر بودند برای تهویه معادن بکار گرفت که قادر بود / فوق راکه دارای گوشوارهائی به قطر ۵
١٧۴٠٠٠ مترمکعب درساعت هوارا جهت تهویه به داخل تونل های معدنی بفرستد . قابلیت ها ی
معروف گردیدوهنوز هم در بسیاری (Roots) این دمنده آنچنان بالا بود که بنام شرکت سازنده


نامیده می شوند . اولین کمپرسور تیغه Roots ازمراجع علمی کمپرسورهای گوشواره ای بنام
طراحی (Dry) درسال ١٨٩٠ در آمریکا ساخته شدکه بصورت خشک (Sliding Vane) لغزنده
شده بودند . پائین بودن راندمان ومشکل گرم کردن جزء معایب اساسی این کمپرسورها بوده
تا اینکه درسال ١٩۴٧ با تزریق روغن که نقش آب بند کنن ده وخنک کاری کمپرسور را بعهده
داشت، کارآئی ، عمرمفید و قابلیت های این کمپرسور به مقدار چشمگیری افزایش داده شد
(Lubricated) وامروزه نسل جدیدی ازکمپرسورهای دورانی بصورت روغن کاری شونده
درصد بالائی از بازار فروش کمپرسورها رابه خود اختصاص داده است . هرچند که کم پرسورهای
دورانی درمقایسه با کمپرسورهای تناوبی ازقابلیت بالاتری درامر متراکم کردن گازها بادبی
بیشتر برخوردار بودند ولی با این وجود قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایع روبه گسترش که
هر ساله ازنظر ظرفیت توسعه می یافتند نبودند.

کمپرسورهای گریز ازمرکز رامی توان پاسخ مناسبی برای مشکل ظرفیت کمپرسورها دانست .
با Rateau اولین کمپرسور گریز ازمرکز درسال ١٨٩٩ توسط یک مهندس فرانسوی بنام
١ بار مطلق ) ساخته / ١ (فشارخروجی ۶٢ /۶ : ظرفیت ٢٠٠٠ مترمکعب درساعت وبانسبت تراکم ١
۵ طراحی وبکار : شد. درسال ١٩٠٣ کمپرسور گریز ازمرکز ۵ مرحله ای بانسبت تراک م کلی ١
گرفته شد تولید کمپرسورهای گریز ازمرکز باظرفیت وفشار خروجی بالاتر دائمًا دردستور کار
شرکت های سازنده قرارگرفته ، بنحوی که امروزه این کمپرسورها درظرفیت بیش از ١٢۵٠٠٠٠
مترمکعب درساعت ساخته می شود. فشار قابل دسترسی دراین دسته ازکمپرسورها ازطریق
افزایش تعدا دطبقات تا ١۶ طبقه به بیش از ٧٠٠ بار نیز رسانیده شد کمپرسورهای گریز
بوده وبعلت بالابودن قابلیت اعتماد آن ، دوره ها ی بهره (Oil Free) ازمرکز ذاتًا ازنوع خشک
برداری بدون توقف آن به بیش از سه سال نیز میرسد.


بخش دوم:
ترمودینامیک گازها وفرآیند های تراکم در کمپرسورها

Pressure : فشار
بر سطحی F بنابر تعریف نیروی وارده بر واحد سطح رافشار می گویند. اگر نیرویی برابر با
٢) بدست می آید. - برآن وارد می سازد که از رابطه ( ١ P اثر کند، فشاری معادل A معادل

 
 فشار جو 

کره زمین توسط جو خود پوشانیده شده است که ارتفاع آن به حدود ٨٠ کیلومتر می رسد ، از
آن جائی که هوا دارای وزن می باشد لذا ستون هوا به ارتفاع فوق، فشاری برزمین وسایر اجسام
وارد می سازد که آن را فشار جو (فشار اتمسفر) می نامند.
فشار جو برحسب ارتفاع محیط ، درجه حرارت ، رطوبت هوا و ... متفاوت بوده ومقدارآن در سطح
١۴,٧ ) معادل ٧۶ سانتی متر جیوه می باشد، بدیهی psia ١۴,۶٩۶ (با تقریب کافی psia دریا معادل
.(٢- است که فشار جو با افزایش ارتفاع، کاهش می یابد

Gauge Pressure : فشار مطلق وفشار سنجشی 

فشار مطلق همان فشار واقعی (کلی) درسیستم بوده ، درصورتی که فشاری را که فشار سنج نشان
می دهد، فشار سنجشی می باشد که برابر است باتفاضل فشار مطلق وفشار جو . مث ً لا در کنار دریا ،
می باشد. (a)١bar فشار سنج مقدار صفر را نشان داده، حال آنکه فشار واقعی
٢) فشار سنجشی ± فشار جو = فشار مطلق -٢)
علامت منفی برای مواقعی است که فشار سیستم، از فشار اتمسفر کمتر باشد.

WORK : کار
انجام شده W جابجا نماید ، کاری برابر با L بر جسمی وارد وآن را به اندازه F اگرنیرویی مانند
W=F×L (٢- است که مقدارآن برابر است با:

POWER : توان (انرژی
کار انجام شده در واحد زمان را توان م ی نامند. برای انجام کار همواره به صرف انرژی نیاز
می باشد.


انرژی درطبیعت به شکلهای مختلفی وجود داشته که عمده ترین آنها عبارتند از:
(KINETIC ENERGY) الف: انرژی جنبشی
((K.E انرژی که در جسم در حال حرکت وجود دارد را انرژی جنبشی (حرکتی) می نامند
(POTENTIAL ENERGY) ب: انرژی پتانسیل
ده ذخیره شده و یا ان رژی ناشی از
فشار گاز
TEMPERATURE ( ٢: دما (درجه حرارت -۴
درجه حرارت یکی از خواص فیزیکی ماده بوده که جهت نمایش گرمی آن بکار می رود،
(oF) ودرجه فارنهایت ( oC ) متداولترین واحدهای مورد استفاده در صنعت درجه سانتیگراد
می باشند.

٢: دمای مطلق
بنابرقرار داد دمای ٢٧٣ - درجه سانتیگراد (یا ۴۶٠ - درجه فارنهایت ) راصفر مطلق می گویند و
عبارتست از دمائی که درآن کلیه حرکتهای ذرات اجسام صفر می گردد . دمای مطلق اجسام را
نمایش T نشان داد . دمای مطلق اجسام وسیالات رابا ( OR ) ویا رانکین (K) می توان با کلوین
می دهند.

٢: قوانین گازها -۵
جهت آشنائی با تحولاتی که در سیستمهای تراکم به وقوع می پیوندد، تغییرات فشار ، دما وحجم
گازهای ایده آل تحت تحولات مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.

الف: قانون چارلز
تحت فشار ثابت ، باگرم کردن گازها حجم آن افزایش وباسرد کردن گاز حجم آن کاهش
(T) ( ) (٢- می یابد.
حجم گاز می باشد. این تراکم را اصطلاحا " تک فشار V دمای مطلق و T ، فشار مطلق P که درآن
دربیرون پرانتز مبین ثابت بودن فشار می باشد. p می نامند. اندیس (Isobar)

ب: قانون بویل
تحت دمای ثابت ، باافزایش فشار (تراکم) حجم گاز کاهش وباکاهش ف شار(انبساط ) حجم آن
می نامند. (Isothermal) افزایش می یابد. این تحول را تک دما

ج: قانون آمونتون
مبانی کمپرسورها ١٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تحت حجم ثابت، با افزایش فشار ، دمای گاز افزایش یافته وباکاهش فشار دمای آن کاهش
می یابد.

٢: قانون کلی گازهای ایده آل -۶
با ترکیب روابط فوق می توان در حالت کلی ، تغییرات فشار ، دما وحجم گازها رادر صورت تغییر
٢) بدست آورد. - حداقل یکی از سه عامل فوق از رابطه ( ١٣
PV (٢-١٢)


قانون گازهای کامل
٢) نشان داده - بین حجم ، دما وفشار گازهای کامل همواره یک رابطه برقرار ب وده که بارابطه ( ١۴
PV = MRT (٢- شده است: ( ١٣
دمای مطلق T ضریب ثابت گاز و R ، جرم مولکولی گاز M ، حجم V ، فشار مطلق P که درآن
٢) نشان داده شده است. - برای گازهای مختلط در جدول ( ٢ R می باشد. مقدار
Specific Heat : ٢ : گرمای ویژه -٨
مقدار حرارت لازم برای گرم کردن یک کیلومول از ماده به ازاء یک درجه سانتیگراد افزایش دما
mol. oC Kcal / گرمای ویژه می نامند. در سیستم متریک واحد گرمای ویژه Kcal رابرحسب
می باشد.
(CP) اگر عمل گرم کردن درفشار ثابت صورت گیرد آن را گرمای ویژه در فشار ثابت
(CP) می نامند . رابطه (Cv) واگردرحجم ثابت صورت گیرد آن را گرمای ویژه در حجم ثابت
بصورت زیر می باشد. 

برای هر گاز تقریبا " مقداری است ثابت که آن راثابت نمائی درتراکم آدیاباتیک
نشان می دهند. 

٢) ارائه شده است.
ADIABATIC PROCESS ٢: تحول آدیاباتیک
اگر در طی تحولی ، سیستم با خارج هیچگونه حرارتی را مبادله ننماید ، آن را تحول آدیاباتیک
خواهد بود ، یعنی حرارت جسم هیچگونه تغییری ΔQ = می نامند، بنابراین درتحول آدیاباتیک ٠
نخواهد نمود.
مبانی کمپرسورها ١٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٢): مقادیر ثابت نمائی آدیاباتیک برای گازهای مختلف
٢): ثابت گازها برای گازهای مختلف -
ISOTHERMAL PROCESS ٢: تحول تک دما -١٠
تحول تک دما به تحولی گفته می شود که سیستم با تبادل حرارت با خارج همواره دمای خود را
ثابت نگه می دارد. بدیهی است از آنجاکه اکثر تحولات ترمودینامیکی نظیر تراکم در کمپرسورها
با تغییر درجه حرارت گاز صورت می گیرد، لذا تحول تک دما تنها در صورتی امکان پذیر است که
تمامی حرارت ایجاد شده که می تواند موجب گرم شدن گاز گردد بطور کامل ازسیستم خارج
ΔT = شود که عم ً لا در کمپرسورهای واقعی امکان پذیر نمی باشد . درتحول تک دما ٠
خواهدبود.

Polytropic : تحول پولی تروپیک
قبلا" گفته شد که در تحول تک دما ، درجه حرارت گاز ثابت مانده ودرتحول آدیاباتیک ،گاز
هیچگونه حرارتی باخارج تبادل نمی کند . در تراکم گاز در کمپرسور باوجود ای نکه سیلندرها مجهز
به سیستم خنک کن آبی یا هوائی هستند وسعی می شود تاحرارت ایجادشده درمرحله تراکم گاز
گرفته شود ، بااین وجود عملا " گاز بهنگام خروج از کمپرسور گرمتر از گازورودی درقسمت
مبانی کمپرسورها ١۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
مکش کمپرسورمی باشد ، بعبارت دیگر فرآیند تراکم گاز درکمپرسور نه از نوع تک دما ونه از
نوع آدیاباتیک می باشد. چراکه هم درجه حرارت تغییر نموده وهم مقداری حرارت از گاز توسط
سیستم خنک کن گرفته می شود (سیستم باخارج تبادل حرارتی می نماید)، بنابراین می توان تراکم
درکمپرسور رادرعمل تحولی بین دوحالت فوق (تک دما - آدیاباتیک ) دانست که آنرا تحول
پولی تروپیک می نامند. بادرنظر گرفتن کلیه تحولات ذکرشده دربالا وقانون گازها می توان
رابطه بین فشار وحجم گازها راکلا" بصورت زیر خلاصه نمود:
PVγ =C (٢-١۶)
(γ ) مقداری است ثابت . نمای پول ی تروپیک C به ترتیب فشار وحجم گازبوده و V و P که درآن
به نوع تحول بستگی داشته که میتواند مقادیر زیررا اختیار نماید:
γ = ٠ ⇒ PV ثابت = ٠ ⇒ P = تحول با فشار ثابت ثابت
γ = ١ ⇒ PV = ثابت ⇒ T = تحول تک دما ثابت
γ = k ⇒ PV k = تحول آدیاباتیک ثابت
γ = ±∞ ⇒Pγ ⋅V=C⇒ V = ثابت (Isochor) تحول با حجم ثابت
١
γ =γ ⇒ PV γ = C تحول پولی تروپیک
K⟩γ ⟩ به شرایط تراکم بستگی داشته ومقدارآن برابر است با: ١ (γ) نمای پولی تروپیک
بیشتر باشد ، با کاهش حجم گاز ، افزایش فشار با شدت بیشتری صورت γ اساسًا هر چه مقدار
که بیانگر انرژی مصرف شده برای تراکم گاز P-V پذیرفته یا بعبارت دیگر سطح زیر منحنی
می باشد افزایش بیشتری می یابد. تراکم واقعی (پولی تروپیک ) در کمپرسورها به تحول آدیاباتیک
نزدیک تر است تا تحول تک دما.

محاسبه توان مصرفی در انواع تحول ها:

الف: تحول تک دما
در این تحول که عمدتًا جنبه فرضی داشته تا عملی در طی فرآیند تراکم عملیات خن ک کاری گاز
به نحوی صورت م ی گیرد که با خارج سازی حرارت از گاز مورد تراکم دمای آن ثابت بماند .
شکل واقع ی تر این فرآیند افزایش مراحل به تعداد بسیار زیاد (در حد ب ینهایت) می باشد. هرچند
که این اقدام موجب بهبود راندمان و کاهش توان مصرفی می شود ولی بلحاظ مسائل اقتصادی و
٢) نمودار تغییرات حجم و فشار - اجرائی عم ً لا هیچگاه جنبه واقعیت را بخود نمی گیرد. در شکل ( ١
در یک تحول تک دما نشان داده شده است.
کار انجام شده بر روی گاز در طی تحول (با توان مصرفی کمپرسور برابر نم ی باشد) سطح زیر
می باشد. که بر اساس روابط ترمودینامیکی برابر است با: P- V منحنی



به P و ٢ P دمای گاز (مطلق )، ١ T ، ثابت گاز R ، دبی برحسب کیلوگرم در ثانیه m که در آن
لگاریتم نپرین می باشد. Ln ترتیب فشار مطلق ورودی و خروجی و
١٢ کیلوگرم هوادر هر ثانیه دردمای ۴٠ درجه سانتیگراد بطور تک دما توسط :٢- مثال ١
کمپرسوری متراکم شده وفشار آن از یک به ۵ بار (مطلق) رسانیده می شود . مطلوبست میزان
انرژی مصرف شده در کمپرسور.
حل:
٢٨٧ J برابر SI برای هوا درسیستم R ٢)، مقدار - طبق جدول ( ٢
می باشد . بنابراین با Kg.oK
:(٢- توجه به رابطه ( ١٧
W=١٢×٢٨٧× ۴٠+٢٧٣Ln ۵= w = kw

١٧٣۴٩٣٠ ١٧٣۵
ب) تحول آدیاباتیک
با توجه به عدم تبادل حرارت ت وسط گاز با بیرون در طی تراکم ، کار مصرف شده در کمپرسور
K مقداری ثابت بوده که در آن PV k صرف افزایش انرژی داخلی گاز می شود. در این تراکم
١) و نمودار - ٢) نمودار تحول تک دما با منحنی (' ٢ - نمای آدیاباتیک گاز م ی باشد.در شکل ( ٢
١) نشان داده شده است . توان مصرف شده در طی تراکم - تحول آدیاباتیک با منحنی ( ٢
آدیاباتیک برابر است با:


٢) بیانگر کار انجام شده توسط کمپرسور نبوده ، بلکه کار داده - لازم به ذکر است که رابطه ( ١٨
شده به گاز جهت تغییر شرایط از وضعیت ( ١) به وضعیت ( ٢) می باشد. تغییرات درجه حرارت در
٢) بدست م یآید: - تراکم آدیاباتیک از رابطه ( ١٩


٢)نمودار تراکم در تحول تک دما و آدیاباتیک

تذکر:اگر در محاسبه توان مصرفی برای تراکم گاز بجای دبی جرمی ، دبی حجمی مورد استفاده
قرار گیرد در این صورت توان مصرفی در تحولات آدیاباتیک و تک دما را به می توان از روابط
زیر محاسبه کرد:


دبی حجمی گاز در شرایط مکش Q ١) و ١ bar =١٠۵ Pa ) فشار مکش بر حسب پاسکال P که در آن ١
توان مصرفی برحسب کیلووات م یباشد. W برحسب متر مکعب در ثانیه و
K = ٢) به ص ورت آدیاباتیک صورت پذیرد ، بافرض ١,۴ - ٢: اگر عمل تراکم در مثال ( ١ - مثال ٢
میزان توان مصرفی رامحاسبه کنید.
حل: اگر دبی جرمی گاز دردست باشد مقدار توان مصرفی در تحول آدیاباتیک براساس رابطه


٢٢٠٢,۶٩ می باشد .به عبارت - ١٧٣۴,٩٣ = ۴۶٧,٧۶ kw اختلاف توان مصرفی برابر با
دیگر توان مصرفی درحالت تک دما حدود ٢١,٢ درصد کمتر می باشد.
Polytropic Compression : ج: تحول پولی تروپیک
دونوع تحول تعریف شده در قبل (آدیاباتیک وتک دما ) عملا " درکمپرسورهااتفاق نمی افتند .
استفاده از سیستم های خنک کن در جداره سیلندر (یاپوسته)و خنک کاری بکمک هوایا آب موجب
می شودتابخشی از حرارتی که درطی فرآیند تراکم حاصل می شود توسط سیال خنک کننده (آب
یاهوا) از سیستم خارج شده ویا دراثر پدیده تشعشع از جداره سیلندر به محیط اطراف داده شود .
دانست . گرم ش دن گاز درطی مراحل (ΔQ = بنابراین عملا " نمی توان تراکم را آدیاباتیک ( ٠
تراکم پدیده ای محسوس بوده وغیر قابل چشمپوشی می باشد. لذا فرآیند تراکم درکمپرسورها
رانمی توان تک دما فرض نمود .ولی واقعیت امر این است که فرآیند واقعی تراکم که در
کمپرسور هابوقوع می پیوندد، فرآیندی است بین آدیاباتیک وتک دما ، اما آنکه درچه م رحله ای از
حد فاصل آن دوقرارمی گیرد بستگی به طراحی کمپرسور دارد .بدیهی است هرچه گرما ی ناشی
ازتراکم به مقداربیشتری ازسیستم خارج شود ،فرایندتراکم ازحالت آدیاباتیک به سمت تک
دمامیل می کند. اماواقعیت ا مراین است که دور شدن از حالت آدیاباتیک (وبه عبارت دیگر نزدیک
شدن به فرآیندتک دما ) نیازبه بکارگیری از روش ها ی پیچیده ای نظیرافزایش تعدادمراحل
واستفاده ازخنک کن بین مرحله ای وبهره گیری از روش مناسب خنک کردن
درهرمرحله(مثلا استفاده ازژاک تهای خنک کن در جداره سیلندربا آب )و...دارد. واین
امرنهایتاموجب پیچیده شد ن،گرانی،افزایش هزینه تعمیرات و ... کمپرسورمی شود . لذادرنهایت
امرمی توان فرآیندهای تراکم واقعی (پولی تروپیک )راهرچندغیرآدیاباتیک ولی نزدیک به آن
دانست.
(٢- برای محاسبه توان مصرفی در کمپرسور در تحول پولی تروپیک کافی است که در رابطه ( ٢٠
قرار گیرد.

٢)محاسبه می نمایند. - دمای گازدرقسمت دهش رابکمک رابطه ( ٢٣


٢) دمای واقعی گازخروجی بوده ، - لازم به یادآوری است که دمای به دست آمده از رابطه ( ٢٨
استفاده شود. ((Jacket Cooling مشروط براینکه از خنک کن آبی درپشت سیلندرها
٢: تراکم چند مرحله ای -١٣
در بعضی از کمپرسورها بخاطر محدودیت های ذاتی (نظیر کمپرسورهای گریز از مرکز ) و در
بسیاری از موارد بلحاظ محدودیت های دمائی (افزایش غیر مجاز درجه حرارت در اثر تراکم و
حساسیت قطعات مکانیکی به لحاظ رعایت لق ی ها و آثار نامطلوب درجه حرارت بر روی ماده
روان کننده) عم ً لا دست یابی به فشار مورد نظر در کمپرسورهای یک مرحله ای میسر نبوده و
بعد از تراکم گاز در مرحله اول لازم است که قبل از استمرار تراکم گاز ، آن را از کمپرسور خارج
کرده و بعد از خنک کردن جهت دستیابی به فشار مورد نظر به مرحله (یا مراحل ) بعدی
فرستاده شود . کمپرسورهائی که در آن فرآیند تراکم در چند مرحله صورت می گیرد را
می نامند. (Multistage) اصطلاحًا کمپرسورهای چند مرحل های
البته گاهی اوقات چندمرحله ای کردن تراکم گاز در کمپرسور بخاطر بهبود راندمان کمپرسور
صورت می گیرد. هرچند که ا فزایش تعداد مراحل کمپرسور موجب گرا ن شدن قیمت اولیه و در
مواردی افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری آن می گردد ولی با توجه به اهمیت انرژی مصرفی
و ارتباط آن با راندمان کمپرسور و تأثیر چشمگیر آن بر هزین ه های بهر ه برداری بسیاری از
خریداران ترجیح می دهند که از کم پرسورهای چندمرحله ای بجای کمپرسورهای یک مرحله ای
استفاده نمایند.
در طراحی خن ک کن های بین مرحل ه ای سعی براین است که گاز مورد تراکم قبل از ورود به
مرحله بعدی تا دمای ورودی به مرحله اول خنک شود . ولی این نظریه همواره صادق نبوده و
عامل تعیی نکننده در این زمینه هزینه های خن ککاری، تأثیر آن بر راندمان کمپرسور،
صرفه جوئی در هزین ه های بهر ه برداری و محدودیت خنک کاری از نظر بروز میعان در مراحل
٢) فرآیند تراکم در یک کمپرسور دومرحله ای نشان داده - بعدی کمپرسور می باشد. در شکل ( ٣
شده است.
٢)تراکم در یک کمپرسور دو مرحله ای همراه با خنک کن بین مرحله ای - شکل ( ٣
به تراکم تک دما مربوط می شود.در کمپرسور AFH به تراکم آدیاباتیک و منحنی AEB منحنی
رسید ، گاز از محفظ ه تراکم مرحله اول خارج شده E دو مرحل ه ای هنگامی که فشار گاز به نقطه
مبانی کمپرسورها ١٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
و جهت خنک کاری به خنک کن بین مرحله ای فرستاده می شود تا دمای آن به دمای گاز ورودی
به مرحل ه اول رسانیده شود . خنک شدن گاز خروجی از خنک کن بین مرحله ای موجب کاهش
و سپس برای ادامه تراکم به مرحله دوم فرستاده م ی شود (منحنی (F حجم آن گردیده (نقطه
دو مرحله ای کردن تراکم موجب کاهش توان مصرفی در کمپرسور گردیده که مقدار آن .(FG
می باشد. البته نمودار فوق جنبه اید ه ال داشته و از افت فشار (EFGB سطح هاشور زده (سطح
ناشی از عبور گاز از خن ککن بین مرحل های صرفه نظر شده است.
مربوط به تراکم در یک کمپرسور چند مرحل های همراه با بکاگیری P- V ٢) نمودار - در شکل ( ۴
از خنک کن بین مرحله ای در بین دو مرحله متوالی نشان داده شده است.
در یک کمپرسور چندمرحله ای همراه با خنک کن بین مرحله ای P- V ٢)دیاگرام - شکل ( ۴
بدیهی است که با افزایش تعداد مراحل ، منحنی تراکم بسمت حالت تک دما متمایل م ی شود .
افزایش تعداد مراحل موجب افزایش راندمان ک مپرسور و کاهش توان مصرفی در آن م ی گردد
ولی این اقدام موجب پیچیده شدن ساختار مکانیکی کمپرسور ، افزایش قیمت اولیه ، افزایش هزینه
تعمیر و نگهداری (با وجود افزایش عمر مفید قطعات در اثر کاهش درجه حرارت ) بلحاظ افزایش
و تنوع قطعات مصرفی در کمپرسور ، افزایش از دست رف ت انرژی ناشی از افزایش اصطکاک در
قطعات مکانیکی و افزایش از دست رفت انرژی (افت فشار ) در خن ک کن های بین مرحل ه ای و …
خواهد شد.
برای این منظور در یک جمع بندی کلی و در انتخاب نهائی تعداد مراحل باید محدودی ت های
اجرائی و تحلیل اقتصادی تأثیر افزایش تعداد مراحل ب ر روی هزین ه های ثابت و جاری را مورد
توجه قرار داد.

به همین خاطر لازم است که نسبت تراکم بهینه در کمپرسورهای چندمرحله ای مورد بررسی
قرار گیرد . در یک کمپرسور چن د مرحله ای (مث ً لا دو مرحل های) توان مصرفی برابر است با جمع
توان مصرفی در هر یک از مراحل کمپرسور . توان مصرفی هنگامی به حداقل خود میرسد که
مساوی صفر شود . بر اساس این نظریه در یک ( Pi ) نسبت به فشار بین مرحله ای W مشتق
کمپرسور دومرحله ای برای اینکه توان مصرفی از نظرتئوری به حداقل خود برسد باید فشار بین
مرحله ای واسطه هندسی بین فشار مکش و دهش کمپرسور باشد.
به ترتیب فشار مکش ، دهش Pi,P٢,P برای یک کمپرسور دو مرحله ای فرض براین می شود که ١
وبین مرحله ای باشد. لذا توان مصرفی کل برابر است با جمع توان مصرفی دردو مرحله یا:


در طراحی کمپرسور فرض براین بود که خنک کن بین مرحله ای دمای گاز ورودی به مرحله
دوم را مساوی دمای گاز ورودی به مرحله اول نماید. دراین صورت:
P١V١ = Pi Vi (٢-٢۶)


dW توان مصرفی موقعی حداقل است که
dPi
γ ٠ = باشد. بافرض
γ

١ ومشتق گیری از = a
٢) نتیجه می شود: - رابطه ( ٢٧
Pi PP (٢-٢٨)
٢
= ١ ٢
Pi = PiP٢ (٢- ویا: ( ٢٩
N باید واسطه هندسی بین فشار ابتدائی وانتهائی کمپرسور باشد . برای کمپرسورهای Pi یعنی
مرحله ای، نسبت تراکم هرمرحله برابر است با:
(r) P (٢-٣٠)
P stg = N ٢
١
تذکر: درمحاسبات انجام شده گازها ایده آل فرض شده اند . حال آنکه درخیلی از موارد به
نتایج به دست آمده برای گ ازهای واقعی دارای مغایرت ها ی غیر قابل Z≠ ١,Cp لحاظ تغییر
چشم پوشی خواهد بود . برای چنین مواردی (نظیر سیستم های تبرید ) بهتراست که از دیاگرام
استفاده شود . ضمنًا در بررسی فوق از افت فشار در خنک کن بین مرحله ای (Mollier) مولیر
صرفه نظر شده است.

جمع بندی کلی
٢) استفاده - جهت بررسی تأثیر خن ککاری بر روی توان مصرفی کمپرسور م یتوان از شکل ( ٨
کرد. در این شکل فرض شده است که:

الف) خنک کاری در بالاترین سطح فشار صورت پذیرد.
ب) دمای گاز خروجی از خن ک کن بین مرحل ه ای مساوی دمای گاز ورودی به محفظه تراکم
مرحله قبلی باشد.
ج) افت فشار در خن ککن بین مرحل های در حد ٢ درصد است.
د) متوسط راندمان پولی تروپیک ٧۵ درصد باشد.
نتایج بررسی:
١- در نسبت تراک م های پائین (مث ً لا ٢) تأثیر تعداد خن ک کن بین مرحله ای بر روی توان مصرفی در
مقایسه با تراکم آدیاباتیک بسیار ناچیز م یباشد.

٢- با افزایش نسبت ت راکم، تأثیر تعداد خن ک کن های بین مرحله ای (تعداد مراحل تراکم ) افزایش
می یابد.

٣- تأثیر افزایش تعداد مراحل (تعداد خنک کن های بین مرحله ای) برروی توان مصرفی مقدار
ثابتی نبوده و سیر نزولی را بخود می گیرد. بعنوان مثال در نسبت تراکم ٨، اگر توان مصرفی در
تراکم آدیاباتیک ١٠٠ واحد انرژی باشد ، اضافه کردن یک خنک کن بین مرحل ه ای (تراکم
دومرحله ای)، توان مصرفی به ٨٢ واحد انرژی کاهش م ی یابد ( ١٨ درصد کاهش توان مصرفی ).
اما با اضافه کردن دومین خن ک کن بین مرحل ه ای (کمپرسور سه مرحل ه ای)، توان مصرفی به ٧٧
واحد انرژی کاهش یاف ته و با افزودن سومین خنک کن بین مرحله ای (کمپرسور ۴ مرحله ای) توان
مصرفی به ٧۵ واحد انرژی و چهارمین خنک کن بین مرحله ای (کمپرسور ۵ مرحله ای) توان
٧٣ واحد انرژی کاهش می یابد. شاید بتوان تأثیر افزایش تعداد مراحل کمپرسور را / مصرفی به ۵
دانست که بر اساس آن با « نزولی بودن مطلوبیت » برروی توان مصرفی ، حالتی از قانون اصل
افزایش کمیت، تغییرات افزایش کیفیت شکلی نزولی را بخود م یگیرد.
تأثیر افزایش یک مرحله برروی توان
مصرفی
توان
مصرفی
نوع تراکم
١٠٠ یک مرحله ای- آدیاباتیک ٠
٨٢ دو مرحله ای - پولی تروپیک ١٨
٧٧ سه مرحله ای - پولی تروپیک ۵
٧۵ چهار مرحله ای -پولی تروپیک ٢
٧٣,۵ پنج مرحله ای - پولی تروپیک ١,۵


بخش سوم:
دسته بندی کمپرسورها

٣: مقدمه: -١
همانطوری که قب ً لا گفته شد کمپرسور به ماشینی اطلاق م ی شود که از آن برای افزایش فشار
سیالات تراکم پذیر (گازها وبخارات ) استفاده می گردد. فشار مکش درکمپرسور می تواند از خلاء
تامقادیر بسیاربالا تغییرنموده وبه همین ترتیب فشار دهش برکمپرسور می تواند از فش ار زیر
۶٠٠٠ باشد وجرم مولکولی گاز مورد تراکم می تواند از ٢ (هیدروژن ) تا ٣۵٢ bar اتمسفرتا
(هگزافلوئورو اورانیم) تغییر کند.
موارد مصرف کمپرسور بسیار متنوع می باشد.یخچالهای خانگی تا صنایع پیچیده ووسیع پتروشیمی
نمونه ها ی گوناگونی از مصرف کمپرسور در صنایع و مصارف خصوصی تغییر کند . صنایع
پتروشیمی، پالایشگاهها ، صنایع کاغذ سازی ، تولید ازت واکسیژن از هوا ، بازیافت بخارات ، ت راکم
بخارآب و... عمده ترین واحدهای مصرف کننده کمپرسور می باشند.
امروزه ماشین آلات مختلفی در صنعت وجود دارد که با اسامی مختلف نامیده می شوند . ولی
باتوجه به تعریف بنیادی که برای کمپرسورها ارائه گردید ، اصولا " بایستی آنها را نوع خاصی از
کمپرسورها دانست.
ونهایتا " کمپرسورها انواع خاصی از خانواده (Blowers) دمنده ها ،(Fans) پمپهای خلاء ، هواکش ها
کمپرسورها می باشند. آنچه که اساسا " موجب این نامگذاری ها گردیده است تفاوت فشار مکش و
یا فشاردهش آنها می باشد.

٣: هدف از بکارگیری کمپرسورها در صنایع -٢
هر چند که وظیفه کمپ رسورها افزایش گازها و یا بخارات می باشد ولی این عمل می تواند بنا به
دلایل مختلفی باشد که عمده ترین آنها عبارتند از:
الف: غلبه بر از دست رفت انرژی د رهنگام انتقال گازها(نظیر خطوط گاز سراسری).
ب: صرفه جوئی در حجم مخازن در زمان نگهداری گازها (ذخیره سازی گازها)
ج: تغذیه گازها به منابع زیر زمینی جهت افزایش بازیابی منابع نفتی.
د: افزایش فشار گاز جهت میعان آن (سیستم تبرید).
ه: تامین نیروی محرکه لازم برای انجام کار مکانیکی (پنوماتیک، ابزار دقیق).
و: افزایش فشار گاز جهت انجام واکنش شیمیائی و تولید فرآورده ها ی پتروشیمی (تولید
آمونیاک)

دسته بندی کمپرسورها
دسته بندی کمپرسورها می تواند همانند بسیاری از دیگر تقسیم بندی ها ی اجتماعی و صنعتی از
دیدگاههای مختلف صورت پذیرد . کمپرسور ها را می توان از نظر رفتاری، از دیدگاه فشار ، دبی ،
و... تقسیم بندی کرد. (Dry or Oil Free) یا خشک بودن (Lubricated) روغن کاری شدن
مبانی کمپرسورها ٢۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٣: دسته بندی کمپرسورها برحسب فشار مکش، دهش و ظرفیت آنها -۴
Vaccum Pumps ٣: پمپ خلاء -۴-١
بر خلاف اسم آن ، در واقع پمپهای خلاء نوعی کمپرسور بوده که فشار قس مت مکش آن از فشار
جو کمتر و فشار دهش آن اندکی از فشار جو بیشتر می باشد. پمپهای خلاء در طرحهای مختلفی
ساخته شده که دارای قابلی تهای زیر می باشند.
۶ mmHg گریزازمرکز حداکثر خلاء قابل دسترس
٠,٣ mmHg تناوبی حداکثر خلاء قابل دسترس
٠,٠۵ mmHg اژکتورهای بخاری حداکثر خلاء قابل دسترس
٠,٠٠٠٠۵ mmHg دورانی حداکثر خلاء قابل دسترس
در بین طرحهای فوق پمپهای خلا ء از نوع دورانی از مصونیت بیشتری برخوردار می باشد.
Fans ٣: هواکش ها -۴-٢
این نوع کمپرسورها عموما " برای دبی زیاد وفشار کم (تا ٠,١ بار ) ساخته شده و عمومًا ازخانواده
گریزازمرکز می باشند.

Blowers : دمنده ها
دمنده ها نوع خاصی از کمپرسورها بوده که فشار نسبتا " کم و دبی نسبتا " زیاد دارند . حداکثر
١,۵ بار ) می باشد. دمنده ها ی بافشار کم ودبی زیاد ازنوع - فشار قابل دسترس توسط آنها ( ٢
گریزازمرکز ساخته می شوند. حال آنکه برای فشارهای بالا (نزدیک به ٢ بار )ودبی ک متر نوع
متداول تر می باشد ساخت دمنده های از نوع تناوبی (رفت و برگشتی ) عم ً لا (Rotary) دورانی
منتفی است.
Compressors ٣: کمپرسورها -۴-۴
کمپرسورها که موضوع اصلی این مجموعه می باشند عموما " برای فشارهای بالا (بیشتر از ٢ بار )
مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه کمپرسورها یی ساخته شده اند که قادر به تراکم گازها تا
۶٠٠٠ می باشند. bar فشار
٣: دسته بندی کمپرسورها از نظر رفتاری -۵
برحسب چگونگی فرآیند تراکم، کمپرسورها به دو دسته تقسیم می شوند:
Positive Displacement الف: کمپرسورهای جابجائی مثبت
Centrifugal ب: کمپرسورهای گریزازمرکز
درکمپرسورهای جابجائی مثبت همواره مقدارمعینی ازگاز بین دوقطعه به تله انداخته شده و
باکاهش حجم محفظه،فشارگاز افزایش م ییابد.این کمپرسورها خودبه دودسته تناوبی
مبانی کمپرسورها ٢۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تقسیم می شوند . البته هریک از دسته ها ی فوق تنوع (Rotary) ودورانی (Reciprocating)
زیادی درشکل وساختار مکانیکی داشته ولی از لحاظ رفتاری دارای ویژگیهای نسبتا" یکسانی هستند.
درکمپرسورهای جریان پیوسته (گریزازمرکز) ابتدا انرژی جنبشی گاز مورد تراکم افزایش داده
شده وسپس بخش اعظمی از انرژی جنبشی آن در یک مجرای گشادشونده بنام حلزونی
٣) دسته بندی انواع کمپرسورها - به انرژی پتانسیل (فشار) تبد یل می شود. در شکل ( ١ (Voulte)
نشان داده شده است.
انتخاب کمپرسور مناسب به شرایط کار ونوع کار بستگی دارد که اهم آن به شرح زیرمی باشد:
١) فشار و دبی مورد نیاز ٢) حساسیت به حضور روغن
٣) خواص فیزیکی وشیمیائی گاز مورد تراکم ۴) بهای انرژی
۵) قابلیت اعتماد ۶) هزینه های تعمیر ونگهداری وقطعات یدکی
٧) قیمت اولیه ٨) حداکثر درجه حرارت قابل قبول
٣: دسته بندی کمپرسورها از نظر روغن کاری شدن -۶
منظور از روغن کاری شدن ، تماس روغن با گاز در محفظه تراکم می باشد . بر این اساس
و روغن کاری (Dry or Oil Free) کمپرسورها را می توان بدو دسته خشک یا فاقد روغن
تقسیم کرد. (Lubricated) شونده
در کمپرسورهای خشک ، محفظه تراکم از قسمت انتقال قدرت کام ً لا جدا بوده و لذا عم ً لا گاز
مورد تراکم هیچگونه تماسی با ماده روان کننده ندارد . در کمپرسور از نوع پیستونی روان کاری
شونده، اختلاط روغن با گاز مورد تراکم بطور ناخواسته و از طریق نشت روغن از کارتل به بالای
پیستونها و از کناره رینگها صورت می گیرد.
در کمپرسورهای از نوع دورانی روان کاری شونده اختلاط روغن با گاز مورد تراکم بطور
عمدی صورت می گیرد. در این دسته از کمپرسورها روغن تحت فشار گاز خروجی از کمپرسور
به محفظه تراکم فرستاده شده و ضمن اختلاط با گاز مورد تراکم عملیات روانکاری ، خنک کاری و
کاهش نشتی گاز از لقی موجود در بین قطعات را بعهده دارد . روغن مخلوط شده با گاز مورد
از آن جدا شده و بعد از خنک کاری به محفظه (Oil Seprator) تراکم در تله جدا کننده روغن
تراکم برگشت داده می شود.

امروزه با وجود مشکلات و مسائل متعددی که در زمینه بهره برداری از کمپرسورهای خشک
وجود دارد، در بسیاری از موارد شرایط بهره برداری و مشخصه های فیزیکی و شیمیائی گاز
مورد تراکم ایجاب می کند که عمل تراکم گاز در محفظه تراکم در غیاب روغن صورت پذیرد.

تولید اکسیژن ، صنایع غذائی و داروئی ، تراکم بسیاری از گازهای مورد استفاده در صنایع
پتروشیمی و ... نمونه هایی از صنایعی بوده که نسبت به حضور روغن در گاز مورد تراکم حساس
می باشند ولی در ((Oil Free می باشند. هرچند که کمپرسورهای گریز از مرکز ذاتًا فاقد روغن
کمپرسورهای رفت وبرگشتی و دو رانی با اعمال تدابیر لازم می توان مانع از حضور روغن در
محفظه تراکم شد . کمپرسورهای خشک هر چند که از نظر حداکثر دمای قابل تحمل در محفظه
تراکم در مقایسه با کمپرسورهای روانکاری شونده دارای مزیت می باشند (دمای مجاز در آن
حدود ٣٠ تا ٧٠ درجه سانتیگراد از دمای مجاز در کمپرسورهای روانکاری شونده بیشتر بوده و
به همین خاطر نسبت تراکم بالاتری را در هر مرحله از این کمپرسورها می توان پیش بینی کرد )
ولی بلحاظ قیمت بالاتر ، هزینه های تعمیر و نگهداری بیشتر ، پائین بودن راندمان ، قابلیت اعتماد
کمتر و ... امروزه جزء در موارد اجباری حتی الامکان سعی می شود از کمپرسورهای خشک
استفاده نشود . ویژگیهای نامطلوب کمپرسورهای خشک باعث شده تا امروزه نگرش جدیدی در
با (ppm این زمینه مطرح شود و آن عبارتست از تزریق روغن به مقدار بسیار کم (در حد چند
سازگاری لازم با گاز مورد تراکم . حضور روغن ، حتی به مقدار ناچیز موجب بهبود نسبی در
عملکرد کمپرسورهای خشک می گردد.
در کمپرسورهائی که بصورت خشک طراحی می شوند لازم است تا قطعاتی که در معرض سایش
قرار دارند از کیفیت مطلوب تری در مقابل اصطکاک و عوارض ناشی از آن برخوردار باشند.
موادی نظیر تفلن گرافیتی ، گرافیت و ... بعنوان مواد اولبه با ضریب اصطکاک پائین ، خاصیت خود
روانکاری و .. جزء ترکیبات مطلوب در ساخت رینگهای هادی و تراکم در کمپرسورهای پیستونی و
بعنوان ماده پوشش دهنده در ساخت روتور کمپرسورهای حلزونی شدیدًا مورد توجه می باشند

بخش چهارم:
کمپرسورهای تناوبی

۴: مقدمه -١
نیز نامیده می شوند، یکی از قدیمی ترین انواع (Reciprocating) کمپرسورهای تناوبی
کمپرسورها می باشند. اولین نمونه های این کمپرسور ها با سیلندر چوبی (مث ً لا از جنس نی بامبو
ساخته شده و پیستون آن بوسیله نیروی انسانی (دستی) عقب و جلو برده می شد . (Bamboo
آب بندی پیستون توسط پر پرندگان صورت می گرفت تا از این طریق در مرحله مکش هوا وارد
کمپرسور شده و در مرحله تراکم از آن خارج شود . از این کمپر سور غالبًا برای ذوب فلزات
استفاده میگردید . بر اساس شواهد تاریخی یونانیان در ١۵٠ سال قبل از میلاد مسیح توانستند
کمپرسورهای فلزی بسازند که در آن از آلیاژهای برنزی استفاده شده بود . بهر حال در ساختار
این کمپرسورها تا قرن هیجدهم میلادی پیشرفت چندانی صورت نگرفت تا اینکه یک مهندس
کمپرسوری را طراحی کرد که شبیه کمپرسورهای امروزی بوده و J.Wilkinson انگلیسی بنام
سیلندر آن از چدن ریخته گری ساخته و ماشین کاری شده بود.
کمپرسورهای تناوبی عموما " برای دبی کم وفشار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند . دبی گاز
m دراین نوع کمپرسوره ا از مقادیر کم تا
hr
٢٠٠٠ م ی رسد وباآن می توان به فشارهای بسیار ٣
زیاد (تا ۶٠٠٠ بار ) دست یافت . درنسبت های تراکم بالاتر از ١,۵ این کمپرسورها در مقایسه با
سایر انواع کمپرسورها از راندمان بالاتری برخوردار میباشند . کمپرسورهای تناوبی اساسا " جزء
ماشینهای با ظرفیت ثابت می باشند ولی در شرایط خاصی می توان ظرفیت آن را برحسب شرایط
مورد نظر تغییرداد که شرح کامل روش های متداول برای این منظور در قسمت های بعد ارائه
خواهد شد.
بزرگترین مزیت این کمپرسور ها در مقایسه با سایر انواع مورد استفاده در صنایع (دورانی و
گریزازمرکز) بالا بودن راندمان کلی آن وقابلیت دست یابی به فشا رهای بالا می باشد.
با پیشرفت صنعت، در طی قرون نوزدهم و بیستم تغییرات مهمی در ساختار و طراحی
کمپرسورهای پیستونی حاصل شد و این امر در درجه اول مدیون انقلاب صنعتی و گسترش صنایع
شیمائی و پتروشیمی می باشد.
از اواخ ر دهه ١٩۵٠ تا ١٩٧٠ میزان استفاده از این کمپرسورها رو به کاهش نهاد . علت امر در
این بود که هرچند این کمپرسورها ازلحاظ راندمان کلی بالاتر بوده ونهایتا " میزان انرژی مصرفی
برای هر مترمکعب گاز مورد تراکم دراین نوع کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها
کمتر می باشد، ولی به ازاء آن قیمت اولیه ، هزینه های تعمیر ونگهداری و ... این کمپرسورها نسبتا "
بالا بوده وبا توجه به ارزان بودن قیمت انرژی در آن دوران ، فواید بالا بودن راندمان و وپائین
بودن انرژی مصرفی در مقایسه با سایر هزینه ها (قیمت اولیه وهزینه تعمیر ونگهداری ) چندان
مبانی کمپرسورها ٣٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
مطلوب نبوده واستفاده از کمپرسورهای ارزان تر و ساده تر (نظیر کمپرسورهای ازنوع
گریزازمرکز یا دورانی) به سرعت رو به رشد نهاد.
بعداز افزایش ناگهانی قیمت نفت در اواسط دهه ١٩٧٠ مسئله صرفه جوئی در انرژی در صنعت
مطرح گردید و استفاده از کمپرسورها تناوبی مجد دًا مورد توجه قرار گرفت . یکی از ویژگیهای
منحصربه فرد این کمپرسورها استفاده از یک کمپرسور برای تراکم چند گاز مختلف می باشد که
در سایر انواع کمپرسورها امکان پذیر نمی باشد . در یک کمپرسور با چند پیستون از هر سیلندر
می توان برای تراکم یک گاز استفاده کرد . بعنوان مثال از یک سیلندر می توان برای تراکم گاز
پروپان وراه اندازی سیستم تبرید استفاده نموده وبقیه سیلندرها به تراکم گاز اصلی سیستم
اختصاص داده شود.
کمپرسورها بلا استثناء جزء ماشن آلاتی هستند که در اغلب واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار
می گیرند. کمپرسور هوا بهتری ن ماشین برای صرفه جوئی در نیروی انسانی وکار بدنی وافزایش
راندمان تولید می باشد. بنابراین انتخاب کمپرسور برای شرایط مورد نیاز به تجربه وتحلیل دقیق
نیاز دارد.
در خیلی از واحدهای صنعتی بخش اعظمی از انرژی مورد نیاز صرف راه اندازی کمپرسورها
شده ولذا انتخاب کمپر سور باراندمان بالا نقش مهمی در هزین ه های جاری آن واحددارد . علاوه
برآن انتخاب کمپرسور مناسب می تواند موجب صرفه جوئی در تأسیسات بالاخص زمین ، آب
خنک کننده، هزینه تعمیر ونگهداری و... گردد.
یکی از مسائل مهم ی که در طراحی کمپرسور باید مورد توجه قرار گیرد ، نحوه خنک کردن
سیلندرها می باشد. درکمپرسورهای بزرگ سیلندرها دارای ژاکت بیرونی جهت جریان آب بوده
تا گاز مورد تراکم توسط آن خنک شود . درعوض کمپرسورهای کوچک غالبا " باهواخنک
می شوند.
۴-اصول بهره برداری -٢
در کمپرسورهای پیستونی با حرکت پیستون بسمت عقب گاز بدرون سیلند ر وارد گردیده و
فضای درون سیلندر را پر می کند. در حرکت رو بجلو، با اعمال نیرو از سوی پیستون گاز حبس
شده در سیلندر متراکم می گردد.
جهت سهولت در ورود و خروج گاز در سیلندر و ایجاد شرایط لازم برای تراکم آن در حرکت
رو به جلوی پیستون ، این کمپرسورها مجهز به سوپ اپهای مکش و دهش می باشند. جهت شناخت
مقدماتی عملکرد کمپرسورهای پیستونی می توان تلمبه های باد دستی را مورد بررسی قرار داد ،
چرا که این تلمبه ها ضمن سادگی در رفتار دارای تمامی مشخصه ها ی یک کمپرسور پیستونی
.(۴- می باشند (شکل ١

۴): یک تلمبه باد دوچرخه، نمونه ساده ای از کمپرسورهای پیستونی - شکل ( ١
تلمبه ها شامل پیستون ، سیلندر و سوپاپهای مکش و دهش بوده و نیروی محرکه لازم برای تراکم
(Valve) هوا توسط نیروی انسانی تامین می گردد. سوپاپ دهش این کمپرسورها همان والو
لاستیک دوچرخه بوده که مانع از نشت هوا از لاستیک (قسمت ده ش) بدرون تلمبه در هنگام
حرکت رو بعقب پیستون (مرحله مکش ) می گردد. سوپاپ مکش این تلمبه ها برروی پیستون آن
بوده که از جنس چرم و یا (Cup-Shaped) نصب گردیده است . این قطعه بصورت فنجانی شکل
.(۴- مواد مشابه آن ساخته شده است 

سوپاپ مکش در تلمبه باد دو چرخه
در حالت مکش ، در اثر حرکت رو بعقب پیستون ، هوای جلوی پیستون منبسط شده و درون
سیلندر خلاء ایجاد می شود. با توجه به اینکه هوای سمت بیرون پیستون تحت فشار اتمسفر قرار
دارد، همین امر باعث جدا شدن قطعه چرمی از کناره سیلندر گردیده و هوا می تواند از این
.(۴- طریق وارد سیلندر شده و آن را پر نماید (شکل ٣
۴): مرحله مکش در تلمب ههای دستی - شکل ( ٣
در حرکت رو بجلوی پیستون ، با کاهش حجم گاز ، فشار گاز درون سیلندر افزایش یافته و نیروی
حاصل از آن برروی قطعه چرمی اثر نموده و باعث چسبیدن آن به کناره پیستون گردیده و
.(۴- موجب آب بند کردن پیستون شده و مانع ازنشت گاز ازکناره پیستون خارج می شود(شکل ۴
مبانی کمپرسورها ٣٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۴): مرحله تراکم (دهش)در تلمبه دستی - شکل ( ۴
با تراکم گاز در سیلندر و افزایش فشار هوای حبس شده در آن، لحظه ای فرا می رسد که فشار
درون سیلندر ، از فشار درون تیوب لاستیک بیشتر شده و باعث باز شدن سوپاپ لاستیک گردیده
و هوای متراکم شده از درون سیلندر به داخل لاستیک فرستاده می شود. بدیهی است هر چه
فشار درون لاستیک بیشتر باشد ، سوپاپ آن دیرتر باز شده و انرژی بیشتری برای تراکم گاز
وارسال آن بدا خل لاستیک مورد نیاز می باشد. بعبارت دیگر اگر مقاومتی در جلوی تلمبه نباشد و
مستقیمًا به اتمسفر متصل باشد ، برای تخلیه گاز از درون تلمبه به انرژی ناچیزی نیاز خواهد بود .
براین اساس می توان نتیجه گرفت که:
در کمپرسورهای پیستونی انرژی لازم برای تراکم گاز به فشار دهش بستگی دارد . از سوی دیگر
فشار دهش قاب ل دسترس در این کمپرسور ها به مقاومت موجود در مقابل جریان گاز بستگی
داشته که توسط عوامل مکانیکی و حرارتی دارای محدودیت هائی می باشد ولی به سرعت حرکت
پیستون و خواص گاز مورد تراکم مرتبط نمی باشد.
هنگامی که پیستون به انتهای کورس تراکم خود می رسد، اگر دسته پی ستون آزاد شود ، بطور
خود کار به سمت عقب بر می گردد. چرا که همواره در پایان حرکت رو به جلوی پیستون ، بین
(Clearance پیستون و انتهای سیلندر مقداری فاصله هوائی وجود دارد که اصلاحًا فضای مرده
نامیده می شود. این فضا حاوی گاز متراکم شده بوده که به بیرون ف رستاده نشده (Volume
است. با آزاد کردن دسته پیستون انرژی پتانسیل ذخیره شده در گاز باقیمانده در فضای مرده
برروی پیستون نیرو وارد کرده و آن را بسمت عقب می راند. بدیهی است با عقب رفتن پیستون ،
گاز حبس شده در فضای مرده منبسط شده و تا زمانی که فشار درون سیلندر به فشار ات مسفر
نرسد، پیستون دارای حرکت رو بعقب خواهد بود . بررسی موارد ذکر شده در بالا دارای نتایج
جالبی می باشد که نیاز به بررسی و تجزیه و تحلیل بیشتری دارد.
او ً لا انبساط گاز موجب انجام کار مفیدی می گردد که نمونه ای از آن حرکت رو بعقب پیستون
می باشد، بعبارت دیگر بخ شی از انرژی صرف شده در مرحله تراکم ، در این فرآیند بازیابی
می شود، یعنی وجود فضای مرده در کمپرسور باعث هدر رفتن تمامی انرژی مکانیکی نمی
گردد.


ثانیًا در مرحله انبساط گاز حبس شده در فضای مرده و کاهش فشار آن تا فشار مکش کمپرسور
هیچگونه گازی از بیرون وارد سیلن در نمی شود و فقط هنگامی که تعادل فشار در دوسمت
پیستون برقرار گردید ، حرکت رو بعقب پیستون موجب ایجاد خلاء در سیلندر گردیده و از این
به بعد گاز مکش می تواند از طریق سوپاپ مکش وارد سیلندر شود.
ثالثًا راندمان حجمی کمپرسوری که دارای فضای مرده می باشد (که البته وجود آن الزامی است )
به در صد فضای مرده مرتبط است . نمونه ای از کمپرسور پیستونی که عم ً لا براساس فرآیندهای
۴) نشان داده شده است. - فوق کار می کند بصورت ساده در شکل ( ۵
و شاتون (Crank Shaft) حرکت رفت و برگشتی پیستون از طریق میل لنگ
تامین می شود. سوپاپهای مکش و دهش نصب شده در بالای سیلندر در (Connecting Rod)
جهت عکس یکدیگر عمل می کنند.
هنگامی که فشار در داخل سیلندر از فشار مکش کمتر شود سوپاپ مکش باز شده و برعکس اگر
فشار درون سیلندر با فشار مکش مساوی و یا بیشتر باشد، سوپاپ مکش بسته می شود.
سوپاپها اساسًا یک شیر ی ک طرفه بوده که در شرایط عادی (فشار دو سمت آن یکسان باشد )
بسته است . بسته بودن سوپاپها بوسیله نیروی فنر (یا فنر هائی) که در آن بکار برده شده است
صورت می گیرد. بنابراین برای باز شدن سوپاپ مکش ، لازم است که فشار درون سیلندر ، آنقدر
کاهش یابد که اختلاف فشار بین ل وله خط مکش و داخل سیلندر بحدی برسد که بتواند بر نیروی
وارده از سوی فنر نیز غلبه نماید.

طرحی ساده از یک کمپرسور پیستونی 
علاوه بر آن ، جریان گاز از درون سوپاپها نیز بلحاظ مقاومتی که در مسیر جریان گاز وجود دارد
باعث افت فشار می گردد. وجود دو پد یده فوق بسهم خود نیاز به صرف انرژی داشته که بر
خلاف انرژی لازم برای تراکم گاز حبس شده درفضای مرده قابل بازیابی نبوده وباید آن را
بعنوان انرژی از دست رفته شده تلقی کرد.
سوپاپ دهش نیز هنگامی باز می شود که فشار درون سیلندر از فشار خط دهش بیشتر شود . در
این مر حله نیز نیروی لازم برای غلبه بر نیروی فنر (فنرها ) و از دست رفت انرژی ناشی از
مبانی کمپرسورها ٣۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
اصطکاک موجود در مسیر عبور گاز از درون سوپاپها باید مورد توجه قرار گیرد . همانند
سوپاپهای مکش ، انرژی مصرف شده برای غلبه بر نیروی فنر و از دست رفت انرژی ناشی از
اصطکاک حاصل از عبور ج ریان گاز از درون سوپاپها ، بعنوان از دست رفت انرژی محسوب
م یشود که جزء معایب کمپرسورها پیستونی محسوب م یشوند.
۴: تراکم در کمپرسورها -٣
همانطوری که قب ً لا گفته شد ، تخلیه گاز از درون سیلندر هنگامی صورت می گیرد که فشار درون
سیلندر به حدی افزایش یابد که او ً لا ا ز فشار خط دهش بیشتر شده ، تا حدی که بتواند بر نیروی
فنر و اصطکاک ناشی از عبور گا ز از درون سوپاپ دهش غلبه کند . برای این منظور لازم است که
فرآیند فشار سازی (افزایش فشار ) در داخل سیلندر صورت پذیرد . بدیهی است که اگر قسمت
دهش به اتمسفر متصل باشد ، عمل تراکم باید در حدی صورت پذیرد که بتواند بر نیروی فنر و
اصطکاک جریان گاز از درون سوپاپ غلبه کند و یا بعبارت دیگر سوپاپ دهش با کمترین میزان
تراکم باز می شود.
اگر کمپرسور فاقد فضای مرده باشد (فرض فوق عم ً لا منتفی است ) سیکل تراکم در کمپرسور
۴) می باشد. در این دیاگرام عوارض مربوط به - فشار-حجم) مش ابه شکل ( ۶ ) P-V دارای دیاگرام
نشان (Scale) از دست رفت انرژی در سوپاپهای مکش و دهش بدون رعایت مقادیر واقعی آن
داده شده است.
در کمپرسورهای پیستونی فاقد فضای مرده P-V ۴): دیاگرام - شکل ( ۶
همانطوری که از دیاگرام فوق پیداست ، تحول تراکم در کمپرسور در حدی است که بتواند بر
مقاومت ناشی از فشار در لوله دهش و از دست رف ت های انرژی ناشی از اصطکاک در سوپاپها و
نیروی فنر غلبه کند.
بررسی پدیده های فوق نشان می دهد، که از دست رفت انرژی در سوپاپ مکش موجب کاهش
فشار گاز ورودی به داخل سیلندر گردیده و ه مین امر باعث کاهش دبی جرمی جریان گاز
بدرون سیلندر می گردد. چرا که با توجه به ثابت بودن حجم گاز پر شده در سیلندر ، با کاهش
فشار، دانسیته گاز ورودی به سیلندر کاهش یافته که نهایتًا منجر به کاهش جرم گاز وارد شده
بدرون سیلندر در هر سیکل تراکم می گردد. علاوه بر آ ن با توجه به افزایش نسبت تراکم (بلحاظ
که (Specific Power) ثابت بودن فشار دهش و کاهش فشار مکش) توان مصرفی مخصوص
توان مصرفی برای تراکم واحد جرم (و یا واحد حجم در شرایط استاندارد )می باشد ، افزایش
می یابد.

هر چند که شاید از دست رفت انرژی فوق درصد کمی از کل انر ژی مصرفی در کمپرسور را
بخود اختصاص دهد ، ولی با این وجود در مقایسه با انواع دیگر کمپرسورها (نظیر کمپرسورهای
دورانی و گریز از مرکز ) که فاقد سوپاپ می باشند، از دست رفت انرژی در سوپاپها جزء معایب
کمپرسورهای پیستونی می باشد. تأثیر از دست رفت انرژی در سوپاپها بو یژه در کمپرسورهائی
که با فشار مکش پائین کار می کنند از اهمیت بیشتری برخوردار است ، چرا که افت فشار درصد
بیشتری از فشار مکش را کاهش می دهد، حال آنکه در کمپرسورهای با فشار مکش بالا ، درصد
آن کمتر می باشد.
۴: فضای مرده -۴
بنا به دلایل متعدد ، وجود فضای مرده در کمپرسورهای پیستونی اجتناب ناپذیر می باشد . بلحاظ
انبساط حرارتی قطعات کمپرسور (پیستون، شاتون ، شافت پیستون و ...) در اثر گرم شدن ناشی از
تراکم گاز ، جهت جلوگیری از برخورد مکانیکی پیستون با سرسیلندر در هنگام بهره برداری از
با (TDC یا باختصار Top Dead Center ) کمپرسور باید بین پیستون در نقطه مرگ فوق انی
سرسیلندر یک فاصله هوائی وجود داشته باشد . بی توجهی به پدیده فوق در طراحی کمپرسور
باعث می شود که بعد از راه اندازی کمپرسور و گرم شدن آن ، در اثر انبساط طولی قطعات ،
پیستون با سرسیلندر برخورد مکانیکی نموده که می تواند منج ر به خرابی قطعات ، ایجاد سروصدا ،
لرزش و... گردد.

علاوه بر آن ، بین قسمت بالائی رینگهای تراکم تا سرسیلندرنیز فضای خالی وجود داشته که
بخشی از فضای مرده کمپرسور به آن مربوط می شود. برای قرار دادن سوپاپها در سیلندرها
لازم است که قسمتی از سیلندر و یا سر سیلندر خ الی شده که خود مقداری فضای خالی ایجاد
می کند. راهگاههای عبور گاز در سوپاپهای در حد فاصل بین محل آب بندی سوپاپ
تا لبه پائین بدنه سوپاپ نیز ماشین کاری شده که برروی فضای مرده تأثیر (Valve Seat)
می گذارد.مجموعه فضاهای خالی شده در بالا که در پایان سیکل تراکم ح اوی گاز تراکم شده
(۴- در شکل ( ٧ P-V می باشد را فضای مرده کمپرسور می نامند.تأثیر فضای مرده برروی دیاگرام
نشان داده شده است.
مبانی کمپرسورها ٣۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
برای کمپرسورهای پیستونی با احتساب تأثیر فضای مرده برروی آن P-V ۴): دیاگر - شکل ( ٧
باشد، مقدار c-a اگر حجم گاز وارد شده بدرون سیلندر کمپرسوری که فاقد فضای مرده است
کاهش می یابد. اختلاف دو مقدار c-b آن در حالتی که کمپرسور دارای فضای مرده می باشد به
خواهد بود ، حجمی از فضای جارو شده توسط پیستون می باشد که صرف انبساط گاز b-a فوق که
متراکم شده باقیمانده در فضای مرده می گردد که در این محدوده گا زی از قسمت مکش
سیلندر وارد نمی شود . در طراحی کمپرسور همواره سعی بر این است که در صد فضای مرده
را حتی الامکان کاهش دهند ، ولی تجربیات عملی در کمپرسور ها نشان می دهد آن دسته از
کمپرسورهائی که با درصد فضای مرده کم طراحی شده اند در هنگام بهره برداری سر و صدای
بیشتری دارند . امروزه اکثر کمپرسورهای پیستونی با فضای مرده حدود
۶ درصد (گاهی اوقات مقدار فوق به ١۵ درصد نیز میرسد ) طراحی و ساخته می شوند . -١٢
منظور از ذکر درصد ، نسبت حجم فضای مرده به حجم جارو شده توسط پیستون می باشد . اثر
فضای مرده برروی توان مصرفی و راندمان حجمی کمپرسورها بطور کامل در بخشهای بعدی
مورد بررسی قرار می گیرد.

طرحهای اصلی کمپرسورهای پیستونی
هرچند که تمامی کمپرسورهای پیستونی بر مبنای اصول ذکر شده در بالا کار می کنند ، ولی با
این وجود بعلت شرایط مختلف بهره برداری از آنها ، امروزه در طرحهای متف اوتی ساخته
می شوند. دسته بندی کمپرسورهای پیستونی از دیدگاههای متفاوت به صورتهای مختلف صورت
می گیرد:
(Cross head) و یا با شافت ها دی (Trunk کمپرسورها را می توان بدو دسته تنه ای (مستقیم
و یا دو طرفه (Singl Acting) تقسیم کرد. کمپرسورها ی پیستونی می توانند بصورت یک طرفه
ساخته شوند. بر حسب حضوریا عدم حضور روغن در محفظه تراکم ، این (Doble Acting)
مبانی کمپرسورها ٣٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تقسیم (Oil Free) و یا فاقد روغن (Lubricated) کمپرسورها به دو دسته روغنکاری شونده
شکل پیستون ویک یاچند مرحل ه ای “W” ,“V” , “L” بندی می شوند. آرایش سیلندرها بصورت
بودن، روشهای دیگر تقسیم بندی طراحی این کمپرسورها می باشد.
۴ : کمپرسورهای پیستونی از نوع تنه ای (مستقیم) -۵-١
در کمپرسورهای از نوع تنه ای، پیستون مستقیمًا توسط شاتون به میل لنگ متصل می شود (شکل
.

۴): کمپرسورهای با طرح تنه ای (مستقیم) 
استفاده از این ط رح موجب سادگی ، کوچک شدن ابعاد و کاهش قطعات مصرفی متحرک در
کمپرسور می گردد. در این طرح پیستون از قسمت زیرین به کارتل متصل بوده و لذا برای
روانکاری سیلندر و سایر قطعات کمپرسور (میل لنگ ، یاطاقانها ، گژن پین ، بوش گژن پین و ...)
می توان از یک نوع روغن در کمپرسور استفاده کرد . یکی از مسائل مهم در این طرح این است
که رینگها نه تنها باعث آب بند کردن پیستون با سیلندر در مرحله تراکم می گردند ، بلکه
مقداری از نیروهای حاصل از انتقال قدرت از شاتون به پیستون را برروی خود حذف می کند.
عم ً لا غیر ممکن (Oil Free) بکارگیری از این طرح برای ساخت کمپرسورهای فاقد روغن
می باشد، چرا که همواره مقداری روغن از طریق شاتون و گژن پین و از کناره دیواره سیلندر به
قسمت بالای پیستون رسیده و با گاز مورد تراکم مخلوط می شود. البته در بعضی از
کمپرسورهای با شرایط بهره برداری آسان که در آن یاطاقانها ا ز قبل روغن کاری شده اند و
کارتل آن خشک می باشد می توان از این طرح برای ساخت کمپرسورهای فاقد روغن استفاده
مبانی کمپرسورها ٣٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
نمود. بلحاظ محدودیت های زیادی که در این زمینه وجود دارد ، استفاده از این طرح برای
ساخت کمپرسورهای فاقد روغن عم ً لا منتفی می باشد.
بوده و بصورت دو طرفه (Stepped) در بعضی از طرحها این کم پرسورها، پیستون بشکل پله ای
کار می کنند.

کمپرسورهای پیستونی با شافت هادی
در این طرح ، پیستون بطور مستقیم به میل لنگ متصل نمی باشد بلکه برای انتقال قدرت از
می نامند (Crosshead ) شاتون به شافت پیستون از قطعه ای که اصطلاحًا آن را شافت ه ادی
استفاده می شود. این قطعه تقریبًا تمامی نیروهای افقی حاصل از حرکت شاتون را حذف می نماید.
۴) نشان داده شده است. - نمونه ای از کمپرسورهای پیستونی مجهز به شاف تهادی در شکل ( ٩
۴): کمپرسور پیستونی مجهزبه شافت هادی - شکل ( ٩
این طرح دارای ویژگیهای خاص خود می باشد که مهمترین آنها بشرح زیر است:
الف: پیستون هیچگونه نیرویی در راستای افقی دریافت نکرده و در نتیجه آن را به رینگها و
دیواره سیلندر منتقل نمی کند.
ب: از آنجائی که شافت پیستون بصورت ثابت به پیستون متصل می باشد، به روانکاری خاصی نیاز
ندارد.
ج: حرکت عمودی شافت پیستون این امکان را م  هیا می کند که بتوان با آب بند کردن آن ، محفظه
تراکم را از کارتل جدا نمود . لذ ا می توان برای روانکاری سیلندر (در صورت نیاز ) از روغن ها ی
مخصوص که با روغن مورد استفاده در کارتل یکسان ن یست، استفاده کرد . لازم به ذکر است که
مبانی کمپرسورها ٣٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
در صورت استفاده از روغن برای روانکاری سیلندر ، روغن قابل بازیابی نبوده و همراه گاز
متراکم شده از کمپرسور خارج می شود.
د: در این طرح، برخلاف طراحی از نوع تنه ای (مستقیم)، پیستون را می توان از نوع دو طرفه
ساخت. امروزه بسیاری از کمپرسورهای پیستونی مجهز به شافت هادی بوده و م یتوان آنرا
ساخت. ((Opposed Piston و یا از نوع آرایش متقابل پیستون W” , “V” , “L”“ ، بصورت افقی
استفاده از این طرح برای تراکم گاز در فشا رهای بالا امکان پذیر می باشد. قرار گرفتن پیستونها
در دو سمت میل لنگ موجب متعادل شدن و کاهش بار وارده بر میل لنگ و نهایتًا کاهش لرزش
در کمپرسور می شود.
۴ : کمپرسورهای با پیستون یک طرفه -۵-٣
به این معنی است که در فرآیند تراکم ، تنها از یک طرف (Single Acting) واژه یک طرفه
.(۴- پیستون برای تراکم گاز استفاده می شود. (شکل ١٠
۴): کمپرسورهای پیستونی از نوع یک طرفه - شکل ( ١٠
ظرفیت تئوریک کمپرسورهای پیستونی (حجم جارو شده توسط پیستو نها) برابر است با:


که در آن:
Qt = متر مکعب در دقیقه ظرفیت تئوریک کمپرسور
D= متر قطر داخلی سیلندر
S= متر کورس پیستون
N= دور در دقیقه سرعت دورانی کمپرسور
n= تعداد سیلندرهای مرحله اول
پیستون های یک طرفه را می توان بصورت تنه ای (مستقیم) و یا مجهز به شاف تهادی ساخت.
مبانی کمپرسورها ۴٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۴- کمپرسورهای با پیستون دو طرفه - ۵-۴
برخلاف کمپرسورهای یک طرفه ، در این طرح از هر دو سمت پیستون برای تراکم گاز استفاده
می شود. برای این منظور لازم است قسمتی که شافت پیس تون از سیلندر خارج می شود آب
بندی گردد . استفاده از شافت هادی در این طرح اجباری است تا شافت پیستون فقط دارای
حرکت عمودی بوده و آب بند کردن آن در محل خروج از سیلندر امکان پذیر باشد . نمونه ای
۴) نشان داده شده است . سوپا پها ر ا می توان - از کمپرسورهای پیستونی دو طرفه در شکل ( ١١
در قسمت های جانبی ، بالا و یا پائین سیلندر نصب نمود . باید دقت شود که راهگاههای جریان گاز
مکش و دهش طوری طراحی شوند که گاز بتواند به قسم ت ها ی فوقانی و تحتانی پیستون
رسیده (در مرحله مکش) و یا از آن خارج شود (در مرحله دهش).
۴): کمپرسور پیستونی دو طرفه - شکل ( ١١
بدیهی است که با دوطرفه کردن پیستون ، حجم جارو شده توسط پیستون افزایش می یابد ، چرا
که وقتی یک سمت پیستون در حال مکش می باشد، سمت دیگردر وضعیت تراکم قرار می گیرد و
به همین خاطر در هر کورس پیستون ، حجم جارو شده تقریبا دو برابر م ی شود. البته بد یهی است
بخاطر حضور شافت پیستون در قسمت زیرین آن میزان گاز حبس شده در قسمت زیرین در
مقایسه با قسمت فوقانی اندکی کمتر م یباشد.
VS = حجم جارو شده توسط قسمت بالای پیستون +حجم جارو شده توسط زیرین پیستون

VS = حجم جارو شده در هر کورس پیستون
d= قطر شافت پیستون

کمپرسورهای پیستونی روغنکاری شونده
این کمپرسورها می توانند از نوع تنه ای (مستقیم) و یا مجهز به شاف تهادی باشند.
در کمپرسورهای تنه ای یک طرفه ، روانکاری سیلندر بطور مستقیم صورت می گیرد . روغن
از روی سیلندر (Scraper Ring) بکاربرده شده برای روانکاری سیلندر توسط رینگهای روغنی
جدا شده و به کارتل برگشت داده می شود. روغن را م ی توان از طریق کانالی که در شاتون ،
بوش گژن پین و پیستون تعبیه شده ا ست به سیلندر رسانید . روغنکاری سیلندر ممکن است
توسط بخار روغن ناشی از گرم شدن روغن در کارتل صورت گیرد . روش دیگر روغنکاری
باشد . در اثر حرکت میل لنگ در داخل روغن درون کارتل ، ((Splash می تواند بصورت پاششی
روغن به اطراف و منجمله سیلندر رسانیده می شود. بدیهی است که در این روش فقط از یک
نوع روغن برای روانکاری تمامی قسمتهای مورد نظر در کمپرسور استفاده می شود.
در کمپرسورهائی که دارای شافت هادی می باشند می توان از تمامی ویژگیهای فوق استفاده
نموده و در کنار آن امکان روغنکاری سیلندر با روغنی متفاوت با روغن بکار برده ش ده در کارتل
(Injection) و یا تزریقی (Forced) نیز وجود دارد . روغنکاری سیلندر می تواند بروش اجباری
صورت پذیرد . روغن بکار برده شده برای روان کاری سیلندر همراه با گاز متراکم شده از
کمپرسورخارج شده و غیر قابل بازیابی می باشد. البته در مواردی که حساسیت گاز به رو غن
بکاربرده شده مهم بوده و یا مقدار آن نبایستی از حدی تجاوز نماید می توان از سیستم
برای بازیابی بخش اعظمی از روغن مخلوط با گاز (Oil Seprator) جداسازی روغن از گاز
٣-۵ ppm متراکم شده استفاده کرد . با این روش می توان غلظت روغن در گاز خروجی را تاحد
کاهش داد . حس ن مهم این نوع روغنکاری در این است که می توان برای روغنکاری قطعات
متحرک درون کارتل از یک نوع روغن مناسب آن استفاده نمود و در کنار آن بر حسب شرایط
مورد نیاز در سیلندر نظیر سازگاری با گاز مورد تراکم ، پایداری در مقابل درجه حرارت ،
پایداری در مقابل فرسایش و... می توان روغن مناسب برای روانکاری سیلندر انتخاب نمود.
با خواص روغن کاری عالی و قابلیت ریز (Synthetic Oils) امروزه بکمک روغ نهای مصنوعی
این امکان را ایجاد کرده است که (Micro Lube) کردن آن جهت روغنکاری بروش ذره ای
بتوان میزان روغن باقیمانده در گاز متراکم شده را به حداقل ممکن کاهش داد . این ویژگیها
باعث کاهش آلودگی گاز ، کاهش احتمال آتش گرفتن روغن و کاهش هزینه های بهره برداری از
کمپرسور می گردد.

کمپرسورهای پیستونی فاقد روغن

در کمپرسور ها (Dry or oil Free) در این قسمت نخست لازم است که اصطلاح فاقد روغن
مورد بحث قرار گیرد . منظور از کمپرسورهای خشک و یا فاقد روغن ، عدم بکارگیری از هر نوع
مبانی کمپرسورها ۴٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
روغن در کمپرسور نمی باشد . چرا که بهر حال قسمت های متعددی از کمپرسور نظیر یاطاقانها ،
شاتون، بوشها، دنده ها و... تحت هر شرایطی باید روغن کاری شده و لذا منظور از
کمپرسورهای فاقد ر وغن (یا خشک ) عدم بکارگیری روغن بطور مطلق در کمپرسور نمی باشد
بلکه هدف عدم حضور روغن در محفظه تراکم بوده تا گاز مورد تراکم با روغن مخلوط نشود .
چرا که در بسیاری از موارد حضور روغن در گاز مورد تراکم چندان مطلوب نبوده و در موارد
خاصی می تواند بسیار خطرناک باشد (نظیر واحدهای تولید اکسیژن که حضور روغن بمیزان کم
می تواند موجب بروز انفجار در واحد گردد ). امروزه کمپرسورهای پیستونی فاقد روغن را
می توان به دو روش طراحی و تولید نمود.
الف: استفاده از رینگهائی با خاصیت خود روانکاری و مقاومت سایشی خوب . برای این منظور
ترکیباتی نظیر گرافیت ، تفلن (تفلن نام تجاری ماده ای پلیمری بنام پولی تترافلوئور و کربن یا
تولید Du Pont می باشد که نخستین بار در سال ١٩٣٨ توسط شرکت PTFE بطور خلاصه
گردیده و امروزه کار برد وسیعی در صنعت دارد ) آغشته شده به گرافیت ، کربن با الیاف شیشه
و... می باشد. (Fiber Glass)
این رینگها در مقایسه با رینگهای فلزی که در کمپرسورهای روغنکاری شونده بکار برده می شوند
دارای عمر مفید کمتری می باشند. در صورت ضرورت م ی توان کمپرسورهائی را که مجهز به
شافت هادی هستند و سیلندر آن روغنکاری می شود را به کمپرسورهای فاقد روغن تبدیل کرد.
امروزه بلحاظ مشکلات عدیده ای که کمپرسورهای فاقد روغن دارند که عمده ترین آنها
فرسایش زودرس رینگها ، گرانی ، پائین بودن راندمان ، بالا بودن هزینه های تعمیر و نگهداری و ....
می باشد، اگر خلوص بالای گاز متراکم شده چندان ضروری نباشد ، بسیاری از شرکت های س ازنده
کمپرسور و خریداران آن ترجیح می دهند که سطح سیلندر را با مقادیر جزئی روغن روانکاری
نمایند. این امر بشدت بر روی عمر مفید رینگها تأثیر گذاشته و موجب کاهش فرسایش آن
می گردد.
در اینجا بررسی به شافت پیستون نیز ضروری می باشد. شافت پیستون در قسمت های زیرین که
با شافت هادی در تماس می باشد آغشته به روغن شده و برای جلوگیری از نشت روغن به
محفظه تراکم از طرحهای مختلفی برای تمیز کردن سطح شافت از روغن استفاده می شود که
نامیده می شود. با وجود تمامی اقداماتی که برای بهبود رفتار این قطعه و تمیز (Oil Wiper)
کردن سطح شا فت پیستون بکار برده شده است ، بازهم ممکن است مقداری روغن به محفظه
تراکم برسد.
در چنین وضعیتی ، هر چند که کمپرسور فاقد روغن می باشد ولی از نظر شیمیائی نمی توان گاز
مورد تراکم را مطلقًا فاقد روغن دانست . حال اگر لازم باشد که گاز مورد تراکم مطلقًا فاقد
مبانی کمپرسورها ۴٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
روغن باش د (نظیر هوای مورد استفاده در صنایع غذائی ، داروئی و یا هسته ای ) این شرایط نمی
تواند مورد قبول واقع گردد و باید روش مناسب تری برای جلوگیری از ورود روغن به محفظه
تراکم مورد استفاده قرار گیرد.
از سوی دیگر اگر روغن مورد استفاده با گاز مورد تراکم واکنش شیمیائی انجام دهد ، وجود لایه
روغن برروی شافت پیستون نه تنها باعث آلوده شدن گاز می گردد ، بلکه محصول واکنش
شیمیائی می تواند موجب فرسایش آب بند کننده شافت گردیده و در یک دوره زمانی طولانی
باعث فاسد شدن روغن گردد . برای حل این مشکل ، سازندگان کمپرسور با بکارگیری از یک
و افزایش طول شافت پیستون طوری عمل می کنند که قسمت (Distance Piece) قطعه رابط
آغشته شده به روغن شافت در قسمت انتهائی کورس پیستون (در حرکت رو به بالا ) نتواند وارد
محفظه تراکم گردیده تا از این طریق بتوان مانع از اختلاط روغن با گاز مورد تراکم شد . به این
.(۴- ترتیب کمپرسور را می توان از نظر شیمیائی نیز فاقد روغن دانست (شکل ١٢
۴): کمپرسورهای پیستونی دارای شافت هادی مجهز به قطعه رابط - شکل ( ١٢
امروزه تقریبًا تمامی کمپرسورهای فاقد روغن را مجهز به شاف تهادی و قطعه رابط می سازند.
۴- آرایش سیلندرها -۵-٧
امروزه برای س اخت کمپرسورهای پیستونی از طرحهای مختلفی استفاده می شود . برای انتخاب
آرایش و طراحی مناسب کمپرسور عوامل متعددی باید مورد توجه قرار گیرد . نوع گازمورد
متراکم، شرایط بهره برداری ، تعداد مراحل مورد نیاز برای تراکم گاز تا فشار مورد نظر ،
هزینه های تولید ، روش راه ان دازی و شرایط نصب کمپرسور مهمترین عواملی هستند که در
انتخاب آرایش مناسب سیلندرها تأثیر می گذارند. کمپرسورهای یک مرحله ای بایک سیلندر را
می توان بصورت عمودی و یا افقی ساخت . نمونه هائی از انواع طرحهای کمپرسورهای پیستونی
۴) نشان داده شده است


انواع آرایش های متداول در ساخت کمپرسورهای پیستونی
برای اینکه کمپرسور بصورت چند مرحله ساخته شود ، لازم است که سیلندرها دارای قطرهای
مختلفی بوده و یا اینکه اگر قطر داخلی سیلندر ها یکی باشند ، تعداد سیلندرهای هر مرحله باید از
تعداد سیلندرهای مرحله بعدی بیشتر باشد تا عمل تراکم گاز در فضای کوچکتری صورت پذیرد.
با توجه به ضرورت خنک کردن گاز در بین دو مرحله ، بعضی از طرحها براساس سهولت نصب
۴)، یک کمپرسور - انتخاب می شوند. بعنوان نمونه در شکل ( ١۴ (Intercooler ) خنک کن داخلی
که خنک کن بین مرحله ای در داخل آن جاسازی شده است نشان L”“ دو مرحله ای با طرح
داده شده است.
آرایش عمودی از این نظر می تواند مطلوب باشد که تمامی نیروی وزن پیستون و سایر قطعات
متصل به آن به میل لنگ تحمیل شده حال آنکه در آرایش افقی ، وزن پیستون برروی درگیری
رینگها با سیلندر تأثیر گذاشته و باعث ت شدید میزان سایش رینگها می شود. با این وجود آرایش
افقی بلحاظ سهولت در امر تعمیرات در بسیاری از موارد بر آرایش عمودی و طرحهای مشابه به
آن ترجیح داده می شود.
یک کمپرسور پیستونی دومرحله ای با خنک کن بین مرحله ای L ۴): آرایش - شکل ( ١۴
مبانی کمپرسورها ۴۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
گاهی اوقات از یک کمپرسو ر برای تراکم چند گاز مختلف استفاده می شود و یا اینکه تعدادی از
سیلندرها بعنوان موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار گرفته و از این طریق انرژی لازم برای
تراکم گاز تأمین م یشود.
با پله ای کردن پیستون می توان با تعداد کمتری سیلندر ، تعداد مراحل تراکم را در کمپ رسور
افزایش داد . در شکل ( ١٩ ) نمونه ای از یک کمپرسور پیستونی با پیستون ها ی پله ای نشان داده
شده است.
۴): کمپرسور پیستونی چند مرحله ای با پیستون های پله ای - شکل ( ١۵
بعلت بالا رفتن جرم قطعات متحرک ، این طرح دارای محدودیت ها ئی می باشد . تعمیرات این
کمپرسورها در مقایسه با طرحهای دیگر مشکل تر بوده و فقط در شرایط خاصی مورد استفاده
قرار می گیرد.
۴: قطر سیلندر و کورس پیستون -۶
همانطوری که قب ً لا گفته شد ، حجم جارو شده توسط پیستون در هر دور چرخش کمپرسور به
سیلندر در n قطر سیلندر و کورس آن بستگی دارد . فرض می شود که کمپرسوری یک طر فه، با
کارکند در این صورت ظرفیت تئوریک N با سرعت دورانی S و کورس ١ D مرحله اول به قطر ١
کمپرسور برابر است با:

افزایش و در عوض کورس آن به D٢ = ٢D حال فرض می شود که قطر پیستون مرحله اول به ١
کاهش یافته و سرعت دورانی پیستون و حجم جارو شده توسط پیستون ثابت بماند د راین S٢
صورت:


همانطوری که مشاهده می شود، چون ظرفیت کمپرسور با مربع قطر پیستون متناسب می باشد ،
لذا اگر قطر سیلندر دو برابر شود ، جهت ثابت نگهداشتن ظرفی ت کمپرسور باید کورس پیستون
۴ برابر کاهش یابد.

همانطوری که قبلا نیز گفته شد ، با افزایش قطر سیلندر فضای نصب سوپاپها بیشتر شده و این
امر اجازه می دهد که سوپاپهای بزرگتر و یا تعداد بیشتری را در سیلندر و یا سر سیلندر جاسازی
کرد که نهایتا منجر به کاهش از دست رف ت انرژی در هنگام عبور گاز از درون سوپاپ ها
می گردد. بحث فوق برای کمپرسورهای دو طرفه نیز صادق می باشد.
در ادامه این بحث لازم است که سرعت پیستون که یکی از عوامل محدود کننده در طراحی
کمپرسورها می باشد مورد بررسی قرار گیرد . سرعت پیستون در یک دوره کامل تراکم مق دار
و (TDC ) ثابتی نبوده و دائمًا در حال تغییر می باشد . سرعت پیستون در نقاط مرگ فوقانی
صفر بوده و در عوض در میانه کورس، پیستون دارای حداکثر سرعت می باشد. (BDC) تحتانی
حداکثر سرعت پیستون درست در لحظه ای است که میل لنگ در سطح موازی با زمین قرار
۴). با توجه به توضیحات فوق می توان نتیجه گرفت که سرعت پیستون - می گیرد شکل ( ١۶
بصورت یک موج سینوسی در حال تغییر می باشد. حداکثر سرعت پیستون برابر است با:
vmax = ٢ πrN (۴-۵)
۴): تغییرات سرعت پیستون در موقعیت های مختلف میل لنگ - شکل ( ١۶
۴) نشان داده شده است . از آنجائی که - علائم بکار برده شده در ر ابطه فوق در شکل ( ١٧
سرعت پیستون دائمًا در حال تغییر می باشد، لذا در محاسبات لازم است که از مقدار متوسط
سرعت پیستون استفاده شود.

سرعت متوسط پیستون بر حسب متر بر ثانیه م یباشد. VM که در آن


عوامل مؤثر در سرعت پیستون
((S ضریب ٢ در رابطه فوق به این علت است که پیستون در هر دور دو بار کورس خود را
طی می کند.
لازم به ذکر است که سرعت متوسط پیستون ، در طراحی کمپرسور دارای محدودیت ها یی
می باشد. این محدودیت به عوامل متعددی بستگی دارد که عمده ترین آن روغن کاری شدن (و
یا نشدن ) سیلندر و تأثیر آن برروی عمر مفید رینگها می باشد. برای کمپرسورهای فاقد روغن
که از رینگهای گرافیتی و یا تفلن گرافیتی استفاده می شود حداکثر سرعت متوسط مجاز در
٣ متر در ثانیه ب وده، حال آنکه مقدار فوق برای کمپرسور هایی که سیلندر - طراحی کمپرسور ٣,۴
آن روغنکاری می شود تا بیش از ۴ متر بر ثانیه نیز م ی رسد . با توجه به محدودیت فوق در
دست یابی به ظرفیت ثابت کمپرسور ، سعی می شود که ترکیب مطلوبی بین کورس ، قطر
سیلندر و سرعت دورانی کمپرسور انتخاب شود تا کمپرس ور دارای حداکثر کارآئی و کمترین
استهلاک گردد.
در یک سرعت ثابت ، کورس و سرعت دورانی با یکدیگرنسبت عکس دارند . ظرفیت کمپرسور
متناسب می باشد. اگر سرعت خطی پیستون ثابت باشد ، در این S×D ۴) با ٢ - طبق رابطه ( ١
ثابت می ماند . بنابر این در ظرفیت ثابت کمپرسور برای کاهش کورس پیستون ، S × Dþ صورت
باید سرعت دورانی آن را افزایش داد . بدیهی است که با کاهش کورس پیستون ابعاد کمپرسور
و بدنبال آن قیمت کمپرسور کاهش می یابد. به همین خاطر اکثر سازندگان کمپرسور سعی بر
این دارند که برای حفظ ظرفیت کمپرسور ، سرعت دور انی آن را افزایش دهند . در ادامه بحث
لازم است که تغییرات نیرو و شتاب در کمپرسور نیز مورد بررسی قرار گیرد.
شتاب پیستون که مشتق سرعت می باشد نیز شکل سینوسی داشته ولی با سرعت پیستون ٩٠
درجه اختلاف فاز دارد . بنابراین میزان شتاب در مواردی که سرعت به حداکثر خود می رسد
مبانی کمپرسورها ۴٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
(نقطه میانه کورس ) صفر بوده و در عوض در نقاط مرگ فوقانی و تحتانی به حداکثر خود
۴) نشان داده شده است. - می رسد. تغییرات سرعت و شتاب پیستون در شکل ( ١٨
۴): منحنی تغییرات شتاب و سرعت پیستون - شکل ( ١٨
بنابراین، در حالتی که سرعت متوسط پیستون ثابت فرض شود ، سرعت دورانی و کورس
پیستون با یکدیگر نسبت عکس دارند ، لذا اگر کورس پیستون نصف شود ، سرعت دورانی آن را
باید دو برابر کرد . از طرفی با دو برابر کردن سرعت دورانی کمپرسور و بدون تغییر کورس
پیستون، شتاب آن ۴ برابر افزایش می یابد.
در یک کمپرسور با ظرفیت ثابت با ک اهش کورس و افزایش سرعت ، نیروهای وارده برروی
قطعاتی که دارای حرکت تناوبی می باشند (نظیر پیستون ، شاتون ، شافت هادی، شافت پیستون و ...)
افزایش یافته و این امر منجر به افزایش بار وارده بر کلیه قطعات مربوطه منجمله میل لنگ
می شود.
بدیهی است که باافزایش سرعت کمپرس ور، شتاب گازی که از طریق سوپاپ باید وارد سیلندر
شود نیز افزایش می یابد که این امر بنوبه خود افزایش افت فشار گاز در اثر اصطکاک را در
برخواهد داشت.
افزایش قطر سیلندر ، تأثیری روی سرعت و شتاب پیستون نداشته ولی در عوض باعث افزایش
حجم جارو شده توسط پیستون (با توان دوم ) می گردد.البته ذکر این نکته ضروری است که
افزایش قطر پیستون منجر به افزایش وزن آن گردیده و لذا بار وارده بر یاطاقانها افزایش
می یابد.
از سوی دیگر با افزایش قطر پیستون ، محیط آن نیز افزایش یافته و همین امر باعث افزایش
فرسایش رینگ و میزان نشتی گاز از کناره رینگ ها می گردد. امروزه در تولید کمپرسورها سعی
بر این است که کورس آن را کاهش داده و قطر پیستون و سرعت آن را افزایش دهند . استفاده
از آلیاژهای سبک برای کاهش وزن پیستون و سایر قطعات متصل به آن یکی از راههای مطلوب
برای نیل به اهداف فوق می باشد.


سوپاپهای مورد استفاده در کمپرسورها ، یک شیر یک طرفه است که درحالت عادی (فشاردو
طرف آن یکسان باشد ) بسته بوده ودر صورت وجود اختلاف فشاردردوسمت آن (مشروط به
اینکه جهت تأثیر نیروی ناشی از فشارگاز درجهت مخالف تأثیر نیروی فنر باشد ) باز می شود. البته
در موارد خاصی (نظیر کمپرسورهای کوچک ) از یک قطعه بادامکی شکل (نظیر میل سوپاپ در
ماشینها) برای باز نمودن سوپاپ استفاده می شود.
سوپاپها بحرانی ترین قطعه در کمپرسورهای رفت و برگشتی می باشند. این قطعه بیشترین تأثیر
را روی عملکرد کمپرسور داشته و به همین خاطر هرگ ونه خرابی در آن می تواند بشدت
کارآئی کمپرسور را کاهش دهد . هر سوپاپ (مکش و یا دهش ) در هر سیکل تراکم یک بار باز و
یک بار بسته می شود، مث ً لا در یک
١٠٠٠ کار می کند ، در هر شیفت rpm کمپرسور یک مرحله ای یک طرفه که با سرعت دورانی
کاری هشت ساعته هر سوپاپ ٩۶٠,٠٠٠ م رتبه باز و بسته می شود . به همین خاطر بشدت در
معرض استهلاک و فرسایش قرار دارند . بالا بودن شدت کاردر سوپاپها و نوساناتی که در شرایط
بهره برداری از کمپرسور وجود دارد ، باعث می شود که نتوان زمان سرویس و تعمیر آن را
تخمین زد . بعنوان مثال در بعضی از واحدها ممکن است در حد هر سه ماه یکبار بوده و در جای
دیگر تا سالی یکبار نیز برسد . البته در موارد استثنائی ممکن است که عمر سوپاپ به چند سال هم
برسد. در یک جمع بندی کلی توصیه می شود که سوپاپها در هر ۴٠٠٠ ساعت یکبار بازرسی و
۴) نمائی ساده از سوپاپها مکش و دهش نشان داده شده است. - سرویس گردند. در شکل ( ١٩
۴)نمائی از ساده از سوپاپها مکش و دهش - شکل ( ١٩
جنس قطعات سوپاپها بایستی طوری انتخاب شوند که دوام آن زیاد بوده وسازگاری لازم راباگاز
مورد تراکم داشته باشد . محل نصب آن بایستی به نحوی باشد که به سهولت قابل بازوبسته
کردن وسرویس بوده، لذا عموما" در قسمت بیرونی سیلندرها قرار داده می شوند.
مبانی کمپرسورها ۵٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
طراحی سوپاپ باید به نحوی صورت گیرد که هیچگاه پرسنل تعمیر کننده نتواند به طور
اشتباهی آن را نصب نماید . سوپاپهای مکش ودهش از لحاظ ظاهری بایستی دارای مغایرتهائی
باشندتا اشتباها " به جای یکدیگر بسته ن شوند وعلاوه برآن نیاز به بازکردن آن درهنگام جاگذاری
نباشد.
سوپاپها بدون اغراق میان تمامی قطعات موجود در کمپرسور درمعرض بیشترین صدمات
می باشند وبه همین خاطر بیشترین توجه اپراتورها وتعمیرکاران باید متوجه این قطعه باشد .
٣۵ درصد توقفات - تحقیقات انجام شده برروی توقفات کمپرسور ها نشان می دهد که حدود ۴٠
کمپرسورها به خرابی سوپاپهای آن مرتبط می باشد . سوپاپها نسبت به حضور مایعات وذرات
جامد شدید ا" حساس بوده وهمین عوامل مهمترین دلیل شکسته شدن صفحات و فنرهای سوپاپ
می باشند. هنگامی که صفحه سوپاپ بلند می شود قادراست که در یک کورس بدفعات به حفاظ و
می نامند که (Valve Fluttering ) نشستگاه سوپاپ ضربه بزند. این پدیده را بال زدن سوپاپ
عامل مهمی در شکسته شدن صفحات سوپاپ می باشد.
گازهای با جرم مولکولی کم (نظیر هیدروژن) عامل اصلی بروز این پدیده در سوپاپها بوده
امکان پذیر است که در (Lift) وکنترل آن بوسیله محدود کردن میزان بلند شدن صفحه سوپاپ
نهایت می تواند موجب کنترل سرعت جریان گازدر سوپاپ گردد.
سرعت گاز در سوپاپهای کمپرسورهای دو طرفه باید نصف سرعت API براساس دستورالعمل
گاز در سوپاپهای کمپرسورهای یک طرفه باشد . براساس همین دستورالعمل سر عت جریان گاز
مورد استفاده قرار (M = در سوپاپهای کمپرسورهایی که برای تراکم گاز با جرم مولکولی ( ٢٠
(M = می گیرند، باید حداکثر ١٨ متر در ثانیه باشد حال آنکه برای گازهای سبکتر (مثلا " ٧
می تواند تا ٣۵ متر در ثانیه نیز برسد.
روشهائی که امروزه برای طراحی سوپاپها م ورد استفاده قرار می گیرند عموما " براساس قوانین
آئرودینامیک وترمودینامیک می باشند تانتایج تجربی. این روش در سالهای اخیر نتایج مطلوبی
داده و موجب افزایش راندمان کمپرسور گردیده است.
سوپاپهای مکش و دهش بایستی در فشار دهش آب بند باشند . آب بند کردن سوپاپ مکش
جهت جلوگیری از خروج گاز از سیلندر در مرحله تراکم بوده ولی آب بند کردن سوپاپ دهش
برای ممانعت از نشت گاز بدرون سیلندر در مرحله مکش می باشد.
افت فشار گاز در هنگام عبور از سوپاپ مکش ، باعث کاهش دانسیته آن گردیده که در نهایت
منجر به کاهش دبی جرمی کمپرسور می شود . افت فشار در اثر عبور گاز از درون سوپاپ
دهش باعث می شود تا کمپرسور برای بازکردن سوپاپ و تخلیه گاز به قسمت دهش ، فشاری
بیشتر از فشار واقعی قسمت دهش در داخل سیلندر ایجادنماید . از سوی دیگر با توجه به مطالبی
مبانی کمپرسورها ۵١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
که قب ً لا در مورد فضای مرده گفته شد کانالهای زیر قسمت آ ب بند کننده سوپاپ و مجرائی که
سوپاپ ها در آن نصب شده اند بخشی از فضای مرده کمپرسور را تشکیل می دهند. در یک جمع
بندی کلی، از دست رفت انرژی در سوپاپها، افزایش فضای مرده و نیاز به سرویس و
تعمیرنگهداری آن جزء معایب بکارگیری از سوپاپ در کمپرسورهای پیستونی می باشند. مواردی
که در سایر انواع کمپرسورها (نظیر دورانی و گریزازمرکز) وجود ندارد.
اهمیت بسیاری زیادی دارد . (Damping) خنثی کردن ضربات مربوط به باز و بسته شدن سوپاپها
در عملکرد سوپاپ سعی براین است که هر چه سریعتر باز و یا بسته شوند . همین امر ممکن
را در بر داشته باشد . این پدیده موجب افزایش نشتی گاز و (Bounce) است پدیده شناو ر شدن
فرسایش زودرس سوپاپ خواهد شد . به همین خاطر طراحان سوپاپ سعی بر این دارند که این
پدیده را بنحوی خنثی ساخته و یا حداقل عوارض آن را کاهش دهند . خواص فیزیکی گاز (جرم
نیز برروی شدت این پدیده تأثیر (Lift ) مولکولی آن ) و میزان بلند شد ن صفحه سوپاپ
می گذارند. به همین خاطر در صورت تغییرات شدید در کیفیت گاز مورد تراکم لازم است که
اصلاحات لازم برروی طراحی صفحه سوپاپ صورت پذیرد . مث ً لا اگر کمپرسوری برای تراکم
هیدروژن (با جرم مولکولی ٢) مورد استفاده قرار می گیرد، میزان بلند شدن صفحه سوپاپ آن
باید در مقایسه با کمپرسوری که برای تراکم هوا (با جرم مولکولی ٢٩ ) انتخاب شده است بسیار
کمتر باشد.
۴) تأثیر - ۴) تأثیر افت فشار در سوپاپ و نیروی مقاومت فنر آن و در شکل ( ٧ - در شکل ( ۶
بطور مختصر مورد اشاره قرار گرفت . با توجه به اهمت P-V فضای مرده برروی دیاگرام
عوامل فوق برروی عملکرد کمپرسورهای تناوبی لازم است تا بررسی جامعتری در این زمینه
صورت پذیرد که در ادامه این بخش بدان اشاره خواهد شد.
در کمپرسورهای پیستونی P-V ۴ - بررسی دیاگرام -٧-١
آن با آنچه که P–V بلحاظ وجود عواملی نامطلوب در زمان بهر ه برداری از کمپرسورها ، نمودار
در قسم ت های قبلی بدان اشاره شد تفاو ت های چشمگیری داشته و از آنجائی که این عوامل بر
عملکرد کمپرسورهای پیستونی تأثیرات نامطلوبی باقی م ی گذارند، لازم است که در این قسمت
بطور جامع مورد بررسی قرار گرفته و را ه حل مناسب برای کاهش عوارض آن بر عملکرد
کمپرسورهای پیستونی انتخاب شود.
Clearance Volume الف) فضای مرده
هرچند که طراحان کمپرسورهای پیستونی علاقمندند تا در هنگامی که پیستون به نقطه مرگ
فوقانی خود میرسد تمامی گاز متراکم شده در بالای پیستون به قسمت دهش تخلیه شود ولی
شرایط واقعی بهره برداری از کمپرسور عم ً لا اجرای چنین نظری را غیرممکن ساخته و همواره
مبانی کمپرسورها ۵٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
بخاطر وجود فضای مرده در بالای سیلندر مقداری گاز متراکم شده در سیلندر باقی می ماند .
۴) مورد اشاره قرار گرفته و در این قسمت بذکر عوامل بوجود - فضای مرده در بخش ( ۴
آورنده فضای مرده اکتفا م یشود.
از آنجائی که در زمان بهره برداری از کمپرسور قطعات داخلی آن شامل شاتون ، شافت پیستون ،
پیستون، شافت هادی و … گرمتر از دمای اولیه میگردد ، همین امر موجب افزایش طول قطعات
فوق گردیده و جهت جلوگیری از برخورد پیستون با سرسیلندر لازم است که لقی م ناسب در
بالای سرسیلندر پیش بینی شود.
حضور سوپاپهای مکش و دهش در قسمت سرسیلندر و وجود فضای آزاد در قسمت زیرین
باعث ایجاد فضای مرده در این (Valve Seat) صفحه سوپاپ تا سطح بیرونی نشستگاه سوپاپ
قسمت می شود.
از آنجائی که قطر خارجی پیستون از قطر داخلی سیلندر کم تر م ی باشد فضای بین لبه بالائی
رینگ تراکم فوقانی تا بالای پیستون را باید جزء فضای مرده محسوب کرد.
فضای مرده ضمن آنکه باعث تله افتادن مقداری از گاز متراکم شده در سیلندر می گردد ،
موجب تأخیر در باز شدن سوپاپ مکش در مرحله انبساط گشته و به همین خاطر بر راندمان
حجمی کمپرسور تأثیر نامطلوب می گذارد. شرکت ها ی سازنده کمپرسور بر حسب شرایط
درصد فضای مرده ) را ) C طراحی و بهره برداری کمپرسور همواره سعی بر آن دارند تا مقدار
١٢ درصد - در کمپرسورهای صنعتی عمدتًا بین ۵ C حتی الامکان کاهش دهند . با این وجود مقدار
۴) تأثیر فضای مرده بر روی - و در موارد خاص ی ممکن است به ١۵ درصد نیز برسد . در شکل ( ٧
نشان داده شده است. P- V دیاگرام
ب) از دست رفتن انرژی در سوپاپها
درکمپرسور ایده ال فرض بر این است هنگامی که فشار درون سیلندر به فشار خط دهش رسید
سوپاپ دهش باز شده و یا هنگامی که فشار درون سیلندرمعادل فشارلوله مکش گردید ،سوپاپ
۴) میشود . ولی شرایط واقعی در - مشابه شکل ( ٧ P– V مکش باز شود.درچنین حالتی نمودار
کمپرسور بنحوی است که عم ً لا امکان بروز چنین حالتی میسر نبوده و بنابه دلایل زیر نمودار
۴) در می آید. - در حالت واقعی بصورت شکل ( ٢٠ P- V
١: انرژی لازم جهت غلبه بر نیروی فنر
با توجه به تعریف بعمل آمده از سوپاپ ، بسته بودن آن در حالت عادی (تساوی فشار در دو
سمت آن ) بخاطر وجود فنر در آن می باشد. بدیهی است همین امر باعث می شود تا سوپا پ های
مکش و دهش در حالت تعادل فشار در سیلندر با قسم ت های مکش و دهش با ز نگردد . سوپاپ
مکش هنگامی باز می شود که فشار درون سیلندر در مرحله انبساط تا حدی از فشار قسمت مکش
مبانی کمپرسورها ۵٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
کمتر بوده تا اختلاف آن قادر باشد بر نیروی فنر غلبه کند . به همین خاطر بازشدن سوپاپ مکش
صورت می گیرد. مشابه این پدیده در مورد سوپاپ دهش وجود PS در فشار ١ PS بجای فشار
صورت می پذیرد. Pd درفشار ١ Pd داشته و بازشدن سوپاپ دهش بجای فشار
واقعی P- V ۴): نمودار - شکل ( ٢٠
علاوه برآن قوی بودن فنر م ی تواند باعث بروز جریان برگشتی در سوپاپ و برخورد توام با
ضربه آن با نشستگا ه شده که در نهایت می تواند منجر به شکستن صفحه سوپاپ و فرسایش
نشستگاه گردد.
به همین خاطر سازندگان کمپرسورها در انتخاب فنر همواره سعی بر آن دارند تا از فنر
ضعیف تر استفاده نمایند . این اقدام ضمن کاهش انرژی مصرفی برای بازکردن سوپاپ مانع از
بروز تأخیر در باز و بسته شدن سوپاپ می گردد. در عوض باید دقت شود که فنر انتخاب شده
آنچنان ضعیف نباشد که بر کیفیت آب بندکنندگی سوپاپ در زمان بسته بودن آن تأثیر
نامطلوب بگذارد.
٢: از دست رفت انرژی ناشی از اصطکاک
جریان گاز از درون سوپاپ و برخورد آن با جداره سوپاپ با اصطکاک توا م بوده و باعث از
دست رفت انرژی خواهد شد . از سوی دیگر مسیر جریان گاز در سوپاپ با تغییر سطح مقطع و
تغییر جهت بردار سرعت توام بوده و همین امر افت فشار را بدنبال خواهد داشت . از دست
رفت انرژی در اثر پدپده های فوق با مربع دبی (یا سرعت ) گاز مرتبط می باشد. عمومًا سوپاپ
در زمانی باز می شود که سرعت پیستون در نزدیکی حداکثر سرعت خود قرار داشته و به همین
خاطر از دست رفت انرژی در اثر بالابودن سرعت گاز زیاد بوده ولی بتدریج کم شده تا سوپاپ
بسته شود (سرعت گاز به صفر برسد).
مبانی کمپرسورها ۵۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
بروز عوامل فوق باعث می شود تا عمل تراکم در کمپرسور در حدی صورت پذیرد که بر دست
باز B رفت انرژی در سوپاپ دهش نیز غلبه کند و به همین خاطر سوپاپ دهش عم ً لا در نقطه ٢
می شود. مشابه حالت فوق موجب بروز تأخیر در بازشدن سوپاپ مکش گردیده و عم ً لا در فشار
Pباز می شود. S ٢
هرگونه کاهش در فشار مکش و افزایش در فشار دهش موجب افزایش نسبت تراکم گردیده
که در نهایت منجر به کاهش راندمان حجمی (کاهش ظرفیت کمپرسور )، افزایش توان مصرفی ،
افزایش درجه حرارت گاز خروجی از کمپرسور ، کاهش عمر مفید سوپاپ و افزایش هزین ه های
تعمیر و نگهداری خواهد شد.
نشان دهنده کار مصرفی در تحول تراکم P-V همان طوری که قب ً لا گفته شد، سطح زیر منحنی
کار مفید انجام شده بر روی گاز بوده ، سطح زیر منحنی ABCD می باشد. سطح زیر منحنی
از دست رفت انرژی جهت غلبه بر نیروی فنر در سوپاپ دهش ، سطح زیر منحنی BB١C
از دست رفت انرژی ناشی از جریان گاز از درون سوپاپ دهش م یباشد. BB٢CB١
از دست رفت انرژی ناشی از غلبه بر نیروی فنر در ADD به همین ترتیب سطح زیر منحنی ١
از دست رفت انرژی ناشی از جریان گاز در سوپاپ مکش AD٢DD سوپاپ مکش و سطح منحنی ١
می باشد.
از دست رفت ان رژی در سوپاپ مکش در مقایسه با سوپاپ دهش تأثیر بیشتری بر روی عملکرد
کمپرسور باقی م ی گذارد. این امر بویژه در کمپرسورهایی که فشار مکش آن نسبتًا پائین
ΔP می باشد دارای عوارض نامطلوب بیشتری خواهد بود . چرا که نسبت
PS
بلحاظ پائین بودن
Pدرصد بیشتری را نشان خواهد داد. S
امروزه شرکت های سازنده سوپاپ جهت افزایش کارآئی و عمر مفید سوپاپها تدابیر متعددی را
اتخاذ می کنند که عمده ترین آنها بشرح زیر م یباشد:
١- استفاده از فنر با حداقل تنش مورد نیاز
٢- طراحی آئرودینامیکی مجاری جریان گاز در سوپاپ
٣- صیقلی نمودن سطح جریان گاز در سوپاپ
۴- افزایش سطح مقطع جریان گاز در سوپاپ جهت کاهش سرعت جریان گاز درآن.
سوپاپ (Lift) این امر از طریق افزایش سطح کانالهای جریان گاز در سوپاپ و افزایش کورس
امکان پذیر می باشد. البته هریک از دو روش فوق دارای عوارض نامطلوب مربو ط به خود
خواهد بود . افزایش کورس سوپاپ باعث افزایش سرعت جابجاشدن صفحه سوپاپ و نهایتًا
افزایش ضربات در زمان تماس با نشستگاه سوپاپ می گردد که همین امر کاهش عمرمفید
قطعات فوق را در بر خواهد داشت.
مبانی کمپرسورها ۵۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
برای افزایش سطح آزاد مجاری گاز در نشستگاه سوپاپ لازم است که سوپ اپ با ابعاد بزرگتر
ساخته شده و همین امر ضمن افزایش قیمت سوپاپ ، محدودیت در فضای جاگذاری سوپاپ ،
افزایش فضای مرده را بدنبال خواهد داشت . با ثابت نگهداشتن قطر سوپاپ ، ا فزایش سطح آزاد
جریان گاز از سوپاپ از طریق کاهش ضخامت دیواره های نگهدارنده آن میسر می باشد که
کاهش مقاومت سوپاپ را بدنبال خواهد داشت.
Poly Ether Ether ) PEEK و(PTFE) ۵- استفاده ازصفحات سوپاپ ازجنس غیرفلزی نظیر تفلن
جهت افزایش عمرمفید قطعات سوپاپ در مقابل ضربه . این ترکیبات برای دماهای بالا (Keytone
٢۵٠ درجه سانتیگراد ) مناسب نم ی باشد. سوپاپ های با طراحی مطلوب دارای مشخص ه های زیر )
می باشند:
(Wetted Perimeter) ١- حداکثر سطح مقطع جریان گاز با کمترین محیط ترشده
٢- حداقل تغییر جهت بردار سرعت جریان گاز در زمان عبور از سوپاپ
٣- صیقلی بودن مطلوب سطوح ترشده آن
۴- حداقل کورس صفحه سوپاپ
۵- سبک بودن قطعات متحرک داخلی جهت تسریع در باز و بسته شدن
۶- کم بودن فضای مرده
٧- حرکت نرم و آرام حتی در سرعتهای بالا
٨- قیمت مناسب
طراحی مطلوب و عملکرد مناسب آن تأثیر بسزائی در کارآئی کمپرسورهای پیستونی داشته که
عمده ترین آنها عبارتند از:
١- کاهش توقعات کمپرسور
٢- کاهش انرژی مصرفی جهت تراکم گاز (حتی تا ٣٠ درصد)
٣- کاهش درجه حرارت گاز خروجی از سیلندر
۴- افزایش راندمان حجمی (افزایش ظرفیت واقعی کمپرسور)
۵- کاهش هزینه های تعمیرات
۴: انواع سوپاپهای مورد استفاده در کمپرسورهای پیستون -٧-٢
امروزه برحسب شرایط بهره برداری از کمپر سور، سوپاپها در طرحهای متنوعی ساخته می شوند .
در طراحی سوپا پ ها و انتخاب طرح مناسب ، عوامل متعددی نقش داشته که عمد ه ترین آنها
عبارتند از سرعت دورانی کمپرسور ، جرم مولکولی گاز مورد تراکم ، حضور ذرات جامد و مایع
در گاز مورد تراکم ، قیمت ، قابلیت اعتماد مورد نظر ، ظ رفیت کمپرسور و ....عمده ترین
سوپاپ های مورد استفاده در کمپرسورها عبارتند از:
مبانی کمپرسورها ۵۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
Poppet Type Valve ١- سوپاپ از نوع سوپاپ اتومبیل
Reed or Feather Type Valve ٢- سوپاپ های پره ای یا بال های
Channel Type Valve ٣- سوپاپ های کانالی
Plate Type Valve ۴- سوپاپ های صفحه ای
Disc or ring type valve ۵- سوپاپ های دیسکی
(Poppet Type Valve) الف: سوپاپهای از نوع ماشین
که شبیه سوپاپ ماشین بوده و توسط میل بادامک کار می کنند ((Poppet سوپاپ های از نوع
بندرت در کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند ، چراکه او ً لا باعث افزایش پی چیدگی
کمپرسور شده و ثانیًا کند عمل می کنند.این سوپاپها فقط برای کمپرسورهای با سرعت پائین
مناسب می باشند که امروزه کمتر مورد توجه خریداران قرار دارند.
(Reed or Feather Valve) ب: سوپاپهای باله ای یا پره ای
سوپاپ های از نوع باله ای یا پره ای دارای ساختمانی ب سیار ساده هستند که در آن از یک تیغه با
حالت فنری در جلوی مجرای جریان گاز استفاده میشود . با اعمال فشار از سوی گاز ، تیغه فوق از
جلوی مجرای گاز بلند شده و سوپاپ باز می شود و با کاهش فشار (و یا تساوی فشار در
دوسمت آن ) سوپاپ بسته می شود. یکی از ویژگیهای این ط رح در این است که سوپاپ ها ی
مکش و دهش را می توان برروی یک بدنه بطور همزمان نصب کرد . این طرح سوپاپ برای
کمپرسورهای هوا و تبرید با ظرفیت پائین و سرعت دورانی بالا نظیر کمپرسورهای بسته
مناسب م ی باشد. نمونه هایی از سوپاپ پر ه ای در (Semi-Hermetic) و نیمه بسته (Hermetic)
۴) نشان داده شده است . پائین بودن سروصدا ، بالا بودن راندمان ، ارزانی و بالا بودن - شکل ( ٢١
عمر مفید مهمترین ویژگیهای این طرح می باشد.
۴): سوپاپ های از نوع پره ای - شکل ( ٢١
(Channel Type Valve) ج: سوپاپ از نوع کانالی
مبانی کمپرسورها ۵٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
(Channel) طرح دیگر سوپاپ که در کمپرسورها مور د استفاده قرار می گیرد ، طرح کانالی
می باشد. در سوپاپهای کانالی تعدادی شیار مستقیم در بدنه سوپاپ ایجاد شده تا از طریق آن
گاز بتواند از درون سوپاپ عبور نماید . در قسمت روبروی شیارها ، کانالهای آب بند کننده با
طراحی خاص قرار داشته تا صفحه سوپاپ فقط در جهت بالا و پائین و نه در سایر جهت ها حرکت
کند. صفحات سوپاپ در بین کانال و در پوش سوپاپ قرار داشته تا حرکت عمودی کانال را در
زمان باز شدن محدود کند . سازگاری فنرها در داخل کانال اهمیت زیادی داشته بنحوی که
تراکم فنرها باید بنحوی باشد که خارج شدن گاز از درون سوپاپ با عمل آرام سازی حرکت آن
.(۴- توام باشد (شکل ٢٢ (Damping)
۴): اجزاءسوپاپهای کانالی - شکل ( ٢٢
در بین دیواره پوشش دهنده ، تعدادی شیار وجود داشته که امکان جریان گاز از درون سوپاپ را
در زمان باز شدن کانال توسط اختلاف فشار گاز در دوسمت صفحه آب بند کننده م یسر
می سازد
(Plate Type Valve) د: سوپاپ صفحه ای
می باشد. در این طرح از (Plate Valve) متداولترین طرح سوپاپ در کمپرسورها نوع صفحه ای
یک صفحه که دارای شیارهای متحدالمرکز می باشد.برای آب بند کردن سوپاپ استفاده می شود.
با اعمال (Valve Seat) این صفحات با قرار گرفتن در روبروی مجاری گاز در نشستگاه سوپاپ
۴) نمونه ای از سوپاپ - فشار از سوی گاز و یا نیروی فنر باز و بسته می شوند. در شکل ( ٢٣
صفحه ای نشان داده شده است.
و یا مخروطی (Plate Spring) فنر مورد استفاده در این سوپاپها می تواند از نوع صفحه ای
باشد. جهت کنترل شرایط شناور شدن صفحه سوپاپ در سرعت های بالا، از صفحه (Conical)
استفاده می شود. این صفحه در عین حال با کاهش اینرسی صفحه (Damping Plate) ضربه گیر
سوپاپ موجب کاهش فرسایش صفحه سوپاپ می گردد. تعیین میزان کورس صفحه سوپاپ
می باشد که بر حسب طراحی سوپاپ در حد فاصل نشستگاه (Lift washer) بعهده واشر کورس
مبانی کمپرسورها ۵٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۴) مجموعه ای از قطعات یک سوپاپ صفحه ای نشان - و حفاظ سوپاپ قرار می گیرد. در شکل ( ٢۴
داده شده است.
سوپاپ های صفحه ای از اجزاء زیر تشکیل شده است:
Valve seat ١- نشستگاه سوپاپ
وظیفه این قطعه آ ببند کردن سوپاپ در هنگام بسته بودن و تأمین مجرای جریان گاز م یباشد.
Valve plate ٢- صفحه سوپاپ
عمل آ ببند کردن سوپاپ بین این قطعه و نشستگاه سوپاپ صورت م یگیرد. این قطعه
آسیب پذیرترین جزء سوپاپ بوده و صیقلی بودن سطح آن و بخشی از نشستگاه که درتماس با
آن می باشد از اهمیت بالایی برخوردار است.
Springs ( ٣- فنر (فنرها
وظیفه فنر، بسته نگهداشتن سوپاپ در مواقعی است که فشار در دوسمت سوپاپ برابر باشد.
۴): اجزاء تشکیل دهنده سوپاپ صفحه ای - ۴): سوپاپ از نوع صفحه ای شکل ( ٢۴ - شکل ( ٢٣
Damping plate ۴- صفحه ضربه گیر
بکارگیری از صفحه ضربه گیر در سوپاپ اجباری نبوده و هدف از بکارگیری از آن کاهش اینرسی
صفحه سوپاپ و کاهش ضربه وارده بر صفحه سوپاپ و نشستگاه آن م یباشد.
Lift washer ۵- واشر کورس
کورس سوپاپ (فاصله ای که صفحه سوپاپ در طی باز و بسته شدن طی می کند ) بوسیله
واشر کورس مشخص می گردد. در سوپا پهایی که برای گازهای سبک نظیر هیدروژن بکار گرفته
(Valve flutering) می شود میزان کورس سوپاپ باید حت یالاامکان کم بوده تا پدیده با ل زدن
بوقوع نپیوندد.
Valve Guard ۶- حفاظ سوپاپ
مبانی کمپرسورها ۵٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
این قطعه بکمک نشستگاه سوپاپ، سایر قطعات سوپاپ را در بین خود نگهداری م یکند.
Pin ٧- پین
هدف از بکارگیری از پین جلوگیری از جابجائی و چرخش قطعات داخلی سوپاپ م یباشد.
Screw & Nut ٨- پیچ و مهره
هم محور نمودن و بسته نگهداشتن قطعات سوپاپ بکمک پیچ و مهره صورت م ی گیرد. از آنجائی
که سوپاپ در معرض ضربات متوالی در هنگام باز و بسته شدن قرار دا رد،مهره مورداستفاده از
باشد تا در طی بهر هبرداری از سوپاپ (Locking Nut) آن باید از نوع شیاردار و یا قفل شونده
مهره شل نشده و به کمپرسور آسیب نرسد.
Disc (ring) type valve ( ه- سوپاپ دیسکی (حلقه ای
گاهی اوقات می توان از تعدادی حلقه دایره ای شکل بجای صفح ه سوپاپ استفاده کرد که در این
می نامند . این صفحات توسط تعدادی فنر (Disc Valve ) صورت سوپاپ را از نوع دیسکی
می چسبد. سوپاپ حلقه ای دارای سطح (Valve Seat) به نشستگاه سوپاپ (Conical ) مخروطی
(۴- مقطع آزاد بیشتری در مقابل جریان گازدرمقایسه بانوع صفحه ای می باشد . در شکل ( ٢۵
نمونه ای از سوپاپهای مکش ودهش ازنوع حلقه ای نشان داده شده است .در این طرح تن ش ها ی
حرارتی از نوع صفحه ای کمتر بوده و به همین خاطر عمر مفید آن بیشتر است.
۴): سوپاپهای مکش و دهش از نوع حلقه ای - شکل ( ٢۵
۴: علائم خرابی سوپاپ -٧-٣
سوپاپ را باید سخت کارترین و بحرانی ترین قطعه در کمپرسورهای تناوبی دانست . بنابراین
بازرسی و سروی س و نگهداری و تعمیرات آن باید بطور منظم و توسط افراد خبره در این زمینه
صورت پذیرد . هرچند که غالبًا شرکتهای سازنده کمپرسور در دفترچه راهنمای تعمیر و
مبانی کمپرسورها ۶٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
نگهداری کمپرسور دوره های زما نی مناسب را برای بازرسی و تعمیرات سوپاپها اعلام م ی کنند
ولی شاید بتوان آن را بصورت حداکثر زمان توصیه شده برای بازرسی سوپاپ عنوان کرد .
شرایط بهره برداری و مشخصه های گاز مورد تراکم می توانند بر روی دوره های بازرسی سوپاپ
تأثیر بگذارند که عمده ترین آنها عبارتند از:
١- کیفیت گاز مورد تراکم از نظر حضور مایع و ذرات جامد
٢- درجه حرارت گاز خروجی از سیلندرها
٣- قابلیت تشکیل دوده توسط روغن مورد استفاده در کمپرسور
۴- کیفیت رینگها، سطح سیلندر و پیستون
در هر حال اپراتورها و تعمیرکاران باید همواره نسبت به خرابی سوپاپ ها حساس بوده و با
مشاهده هریک از علائم زیر نسبت به بازرسی و تعمیر (و یا تعویض ) سوپاپ معیوب اقدام نمایند .
اساسًا سوپاپ معیوب به سوپاپی اطلاق می شود که بنابه هر دلیلی ، در شرایط عادی (تساوی فشار
در دو سمت آن) نشتی داشته باشد. مهمترین علائم خرابی سوپاپها عبارتند از:
١- کاهش ظرفیت کمپرسور (افزایش دوره زیر بار بودن)
٢- گرم کردن گاز خروجی و درپوش سوپاپ
٣- شنیدن صدای غیرعادی در سرسیلندر (صدا می تواند از نوع برخورد دو فلز باهم و یا عبور
گاز از یک مجرای باریک باشد)
۴- غیرعادی بودن فشار بین مرحل های در کمپرسورهای چند مرحله ای
۵- عمل کردن شیر اطمینان بین مرحل های
۶- نشتی گاز از فیلتر مکش (در کمپرسورهای هوا)
۴ : عوامل موثر بر راندمان حجمی کمپرسورهای پیستونی -٨
همانطوری که قبلا " گفته شد دبی حجمی کمپرسور همواره از حجم جابجائی قطعات متراکم
کننده در کمپرسور (نظیر پیستونها) کمترمی باشد. علت این امر رابایدعوامل زیر دانست:
١) افت فشاردر قسمت مکش
٢) گرم شدن گاز ورودی
٣) انبساط گاز متراکم شده در فضای مرده در مرحله مکش
۴) نشتی گاز از درون سوپاپها، کناره رینگها و...
۵) تراکم اضافی جهت باز کردن سوپاپ دهش
از آنجائی که هرگز نمی ت وان کمپرسوری ساخت که فاقد فضای مرده باشد ، لذا تازمانی که گاز
متراکم شده در فضای مرده تا فشاری کمترازفشار مکش منبسط نشود گازبدرون سیلندر وارد
نمی شود.
مبانی کمپرسورها ۶١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
راندمان حجمی هر کمپرسور عبارت است از حجم گاز خارج شده از کمپرسور به حجم جابجائی
پیستونهای مرحله اول وبدیهی است فضای مرده مهمترین عامل مؤثر در آن می باشد.
لازم به ذکراست که کمپرسوری باراندمان حجمی بالاتر نمی تواند بطور قطعی بهتر از
کمپرسوری باشد که دارای راندمان حجمی کمتری است.
۴ : حجم جابجائی پیستون و راندمان حجمی کمپرسور -٨-١
حجم جابجائی پیستون همان ظرفیت تئوریک یک سیلندرمرحله اول کمپرسور می باشد که به
سطح مقطع مفید پیستون مرحله اول، کورس پیستون و سرعت دورانی کمپرسور بستگی دارد.
(۴- ۴ تا ٣ - محاسبه ظرفیت تئوریک کمپرسورها ی یک طرفه و دو طرفه بر اساس روابط ( ١
بدست می آیند. برای کمپرسورهای دوطرفه بامیل شاتون:


که درآن:
Z١,Z ضریب تراکم پذیری گاز در قسمتهای مکش ودهش = ٢
P فشار مطلق دهش = ٢
P فشار مطلق مکش = ١
C = درصد فضای مرده
γ = نمای پولی تروپیک
مورد استفاده قرار می گیرد. γ =١,٣- د رکمپرسورهای هوا عموما" مقدار ١,٣۵
۴) به این خاطر است که باید بزگترین مقدار مربوط به نسبت - در رابطه ( ٨ (i) تذکر: اندیس
تراکم را در یکی از مراحل ک مپرسورهای چند مرحله ای در این رابطه منظور کرد . البته از نظر
تئوریک نسبت فوق در تمامی مراحل تراکم باید یکسان بوده ولی در عمل ممکن است که مقدار
آن در مراحل مختلف تا حدودی متفاوت باشد. تجربیات به دست آمده برای تمامی
کمپرسورها نشان می دهد که ظرفیت واقعی کمپرس ورها با احتساب راندمان حجمی براساس
۴) کمتربوده واین امر نشان می دهد که عوامل دیگری را باید در محاسبه راندمان - رابطه ( ٨
حجمی منظور نمود یابه عبارت دیگر راندمان حجمی واقعی هر کمپرسور پیستونی از مقدار به
۴) کمتر می باشد. - دست آمده از رابطه ( ٨
باشد ، راندمان (C= بامراجعه مجدد به رابطه فوق می توان نتیجه گرفت که اگر فضای مرده ( ٠
حجمی بایستی برابر ١ باشد ولی درعمل مقدارآن از ١ کمتر بوده وعملا " حدود ٠,٩٧ می باشد .
مبانی کمپرسورها ۶٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
برروی گاز در حد فاصل قسمت مکش تا دهانه (Wire Drawing ) علت این امر بروزپدیده
سوپاپ مکش کمپرسور می باشد.
از سویی دیگر تأثیر نشتی از کناره رینگها نیز باید در رابطه فوق منظور گردد که برای این
که به سیستم روغن کاری شدن (و یا فشردن) سیلندر بستگی دارد L امربایستی از عددی مانند
استفاده نمود.
را بصورت زیر توصیه می نماید: L تجربیات انجام شده دراین زمینه مقدار
L = ٠,٠۵ - سیلندرهایی که روغن کاری می شوند ٠,٠۶
L = ٠,٠٩ - سیلندرهایی که روغن کاری نمی شوند ٠,١
۴) را می توان بصورت زیر اصلاح نمود: - باتوجه به موارد ذکرشده در بالا رابطه ( ٨


ضرایب تراکم پذیری گاز در قسم تهای مکش و دهش می باشد. Z٢çZ که در آن ١
را می توان یک Z٢çZ تذکر: برای گازهای ایده آل و یا گازهای حقیقی در فشار های نسبتًا پائین ١
۴) را می توان بصورت زیر مورد استفاده قرار داد. - فرض نمود. در این صورت رابطه ( ٩


لذا ظرفیت واقعی کمپرسور برابراست با:
Q=Pd× ηv=١٨٢.٧×٠.٩٣ = ساعت / متر مکعب ١۶٩.٩
دریک جمع بندی کلی می توان نتیجه گرفت که راندمان حج می کمپرسور به عوامل زیر بستگی
دارد:
الف: نسبت تراکم
در شرایط مکش و دهش کمپرسور (Z) ب: ضریب تراکم پذیری گاز
ج: در صد فضای مرده.
د: افت فشار ناشی از عبور گازها از درون سوپاپها
س: نشتی از کناره رینگها که خود به روغنکاری شدن یا نشدن سیلندر ،کیفیت سطح سیلندر ،
کیفیت رینگها، تعداد رینگها و... بستگی دارد.
ش: خواص فیزیکی گاز (نمای پولی ترو پیک و دانسیته گاز)
ص: میزان گرم شدن گاز در حد فاصل دهانه مکش تا خروجی سوپاپ مکش
ه: میزان رطوبت موجود در گاز مورد تراکم
۶)، تأثیر فضای مرده برروی راندمان حجمی - لازم به ذکر است که در نسبت تراکم های بالا ( ١۵
٣) دو - از تأثیرافت فشار در سوپاپها بیشتر می باشد. حال آنکه در نسبت تراکم ها ی متوسط ( ۶
پدیده فوق تقریبًا بطور یکسان برروی راندم ان حجمی تأثیر می گذارند و بالا خره در نسبت
تراکم های کم (کمتر از ٣) افت فشار در سوپاپها در مقایسه با فضای مرده تأثیر بیشتری برروی
راندمان حجمی باقی می گذارد.
۴: خلاصه ای از ویژگیهای کمپرسورهای پیستونی -٩
١- این کمپرسورها از نوع رفت و برگشتی بوده و لذا همواره مقداری نیروی متعادل نشده در
آن باقی م یماند و به همین خاطر نیاز به فوندانسیون سنگین تری دارند.
٢- میزان لرزش در این کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها (دورانی و گریز از
مرکز) بیشتر بوده و به همین خاطر امکان انتقال لرزش به سایر تجهیزات از طریق لوله ها و
فوندانسیون وجود دارد.
مبانی کمپرسورها ۶۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٣- اکثر این کمپرسورها بصورت روانکاری شونده ساخته م ی شوند ولی ممکن است در شرایط
خاصی بصورت خشک ساخته شوند . عدم روانکاری سیلندر موجب افزایش فرسایش رینگها ،
بعلت (Labyrinth) کاهش راندمان و افزایش هزینه های تعمیراتی می گردد. در طرح شیاری آن
عدم بکارگیری از رینگ فرسایش رینگها منتفی بوده ولی بعلت نشت گاز از کناره پیستون ،
راندمان حجمی آن م یتواند کمتر نیز باشد.
در این کمپرسورها منتفی است. (Surging) ۴- بروز پدیده موجدار شدن
۵- تغییر جرم مولکولی گاز در قسمت مکش تأثیری روی عملکرد این کمپرسورها باقی
نمی گذارد.
۶- فشار گاز خروجی از این کمپرسورها مستقل از سرعت دورانی آن م یباشد.
بوده و به همین خاطر در صورت (Pulse) ٧- گاز خروجی از کمپرسور دارای ضربات
بهره برداری از چند کمپرسور پیستونی بطور موازی م ی تواند باعث بروز مشکلاتی نظیر تشدید
(Damping Element) گردد. لذا در چنین حالتی بکارگیری از قطعات ضرب ه گیر (Resonance)
در قسمت دهش ضروری است.
٨- راندمان آنها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها بالاتر بوده و امکان طراحی آن بصورت
چند مرحله ای با بکارگیری از خنک کن بین مرحله ای وجود داشته و به همین خاطر برای شرایط
سخت بهره برداری کمپرسور مناسبی م یباشد.
٩- بکارگیری از سوپا پ های مکش و دهش در این کمپرسورها ضروری بوده و همین امر باعث
کاهش کارآئی و افزایش خرابی و توقف در کمپرسور می گردد . مشکلات مربوط به سوپاپ
بویژه در شرایطی که فشار مکش پائین م یباشد از اهمیت بیشتری برخوردار است.
١٠ - کمپرسورهای پیستونی دارای قطعات فرسایش زیادی نظیر سوپاپها ، رینگهای متراکم و
روغنی (و یا هادی)، یاطاقانها و … بوده و به همین خاطر به سرویس و نگهداری و تعمیرات
بیشتری در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها نیاز دارند.
١١ - این کمپ رسورها نسبت به حضور مایع در گاز مورد تراکم حساس بوده و م ی تواند باعث
بروز مشکلاتی نظیر خرابی سوپاپها ، کج شدن شاتون یا شافت پیستون و حتی بریدن میل لنگ
گردد.
١٢ -برای شرایطی که فشار دهش بسیار بالا موردنظر باشد کمپرسور بلارقیبی بوده ولی از نظر
ظرفیت برای دبی کم تا متوسط مناسب م یباشند.
١٣ - سرعت دورانی آنها نسبتًا پائین بوده و به همین خاطر اساسًا ماشینی کم سروصدا م یباشد.
١۴ - کنترل ظرفیت آنها به روشهای مختلفی امکا ن پذیر م ی باشد که در این زمینه در مقایسه با
سایر انواع کمپرسورها از تنوع بیشتری برخوردار است.
مبانی کمپرسورها ۶۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
١۵ - کمپرسورهای پیستونی دارای فضای مرده بوده و به همین خاطر راندمان حجمی آنها
بویژه در نسبت تراکم های بالا ، پائین می باشد. به همین خاطر نمی توان از آن برای دست یابی به
خلاء پائین استفاده کرد.
١۶ - روانکاری قسمت انتقال قدرت (میل لنگ و …) را می توان با روغ ن های مناسب و روانکاری
قسمت تراکم آن را با روغن سازگار با گاز مورد تراکم و شرایط بهر ه برداری انجام داد . به همین
خاطر بسیاری از مشکلات حضور روغن در گاز مورد تراکم را م یتوان بر طرف کرد.
١٧ - محل خروج شافت از محفظه تراکم را می توان با سیستم آب بند کنندة مناسب آب بندی
کرده و یا با بکارگیری از گاز خنثی آن را تحت فشار نگهداشت تا مانع از نشت گاز مورد تراکم به
بیرون شد.
مبانی کمپرسورها ۶۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
بخش پنجم:
کمپرسورهای دورانی
(Rotary Compressors)
مبانی کمپرسورها ۶٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۵: مقدمه: -١
کمپرسورهای دورانی از نظر رفتاری جزء کمپرسورهای جابجائی مثبت بوده ولی از دیدگاه
نیروهای وارد برآن همانند کمپرسورهای گریزازمرکز یک ماشین بالانس شده می باشند .
مهمترین تفاوت کمپرسورهای دورانی با کمپرسورهای تناوبی که هم خانواده می باشند در
حذف سوپاپها در کمپر سورهای دورانی است . اساسا " درمقایسه با کمپرسورهای تناوبی از نظر
به فوندانسیون سنگین (Shaking Forces) وزن، سبکتربوده وبعلت حذف نیروهای لرزاننده
نیاز ندارند. هرچندکه این کمپرسورها دارای ساختمان نسبتا " ساده تری در مقایسه با
کمپرسورهای تناوبی می باشند، باا ین وجود از نظر طراحی دارای تنوع زیادی بوده ودر طرحهای
مختلفی ساخته می شوند.
کمپرسورهای دورانی را باید پاسخ مناسبی برای دامنه ای ازکاربرد کمپرسورها در صنعت
دانست که در حدفاصل بین کمپرسورهای تناوبی وگریزازمرکز قرار می گیرد . ماشینی است
مناسب برای نسبت تراک م های متغیر ودامنه وسیعی از ظرفیت . کمپرسوری که می تواند باسرعت
متناسب با الکتروموتورهای معمولی کارنموده وازنظر هزینه تعمیر ونگهداری مشابه
کمپرسورهای گریزازمرکز می باشد ، بطوری که هزینه تعمیرنگهداری آن حدود یک سوم
کمپرسورهای تناوبی با ظرفیت مشابه می باشد. حذف سوپاپ دراین کمپرسورها بخش اعظمی
از مشکلات وتوقفات مرتبطه راکه درکمپرسورهای تناوبی وجودداردمنتفی
می سازد.درکمپرسورهای دورانی حجم معینی از گاز در فضای بین دو قطعه محبوس شده
وسپس در اثر کاهش حجم فضائی که گازدر آن گیرافتاده است ، فشارآن افزایش داده شده و به
سمت قسمت دهش هدایت می شود. سرعت گاز در طی فرآیند تراکم چندان بالا نبوده وهمین
امرموجب جلوگیری از تأثیر تحول پولی تروپیک در کمپرسور می شود ، پدیده ای که در
اثرنزدیک شدن سرعت گاز به سرعت صوت در کمپرسورهای گریزازمرکز منشأ مشکلات
زیادی می باشد.
فشارکار اساس ا" دراین نوع کمپرسورها پائین بوده وغالبا " تا ١۵ بار بیشتر نمی باشد . البته طرحهای
خاصی از این کمپرسورها که چند مرحله ای می باشند قادرند تا فشارهای بالاتری (مثلا " ۴٠ بار )
ویا روغن کاری شده مورد استفاده قرار (Dry) کارکنند این کمپرسورها بصورت خشک
می گیرند. هما نطوری که قبلا " گفته شد کمپرسورهای دورانی درطرحهای مختلفی ساخته
می شوند که متداولترین آنها به شرح زیر می باشد:
(Single Or Twin Screw(s)) ( ١- کمپرسورهای حلزونی (بایک یادو حلزون
(Lobe Type) ٢- کمپرسورهای گوشواره ای
(Sliding Vane) ٣- کمپرسورهای تیغه لغزنده
مبانی کمپرسورها ۶٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
(Liquid Ring) ۴- کمپرسورهای رینگ مایع
(Rotary Tooth) ۵- کمپرسورهای دندانه چرخنده
Screw(s) Or Helical Lobe ۵: کمپرسورهای حلزونی -٢
۵: تاریخچه -٢-١
هرچندکه اولین کمپرسور حلزونی درسال ١٨٧٨ درآلمان ساخته شد ، ولی این کمپرسورها با
مهندس Lysholm طرحهای مشابه کمپرسور های امر وزی نخستین بار در سال ١٩٣۴ توسط
ابداع گردید لذا این کمپرسورها رامی (SRM) Sevenska Rotor Maskiner ارشدشرکت
توان جزء کمپرسورهای جدید درصنایع دانست . اوسعی براین داشت تا کمپرسوری ازخانواده
دورانی، باسرعت بالاتراز کمپرسورهای تناوبی که بتوان مست قیما" آن راباتوربینهای گازی راه
که در کمپرسورهای گریزازمرکز (Surging) اندازی نمود وفاقد مشکلات پدیده موجدارشدن
به وقوع می پیوندد باشد، طراحی وتولید نماید.
که دارای دنده زمان بندی (Oil Free) اولین کمپرسور ساخته شده توسط وی ازنوع خشک
بوده تاموجب همزمانی چرخش روتورها گردد. آرایش روتورها به (Timming Gear) کننده
٣طراحی گردید (روتور نری با سه برجستگی وروتور مادگی با سه فضای مقعر ) + صورت ٣
بوده که اجازه می دهد تاکمپرسور بانسبت تراکم داخلی (Steep) ودارای زاویه پیچش تندی
بالاتر وفشار خروجی بیشتری کارکند. فشاردهش (Built - in Compression Ratio)
٢٠ بود. - ٣٠ psig درطرحهای اولیه این کمپرسورها حدود
در کمپرسور گردیده ((Trapped Pocket متأسفانه طرح فوق باعث ایجاد فضای گیر انداختن
واین امرموجب بالارفتن فشارگاز قبل از خروج گاز از کمپرسور شده که نهایتا " کاهش راندمان
(۵- وافزایش سروصدای کمپرسور را بدنبال داشت.شکل ( ١
(٣+ ۵): اولین طرح روتورها باآرایش ( ٣ - شکل( ١
مبانی کمپرسورها ۶٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تغییراتی را در کمپرسورهای اولیه SRM مهندس ارشد شرکت Hans Nilson در دهه ١٩۴٠
با چهار گوشواره وروتور مادگی (Male Rotor) بوجود آورد . در طرح وی روتور نری
۴) ساخته شد. این تغییرات موجب حذف + با شش محفظه مقعر (آرایش ۶ (Female Rotor)
فضای گیرافتادن وافزایش زاویه پیچش حلزونی گردیده که در نهایت باعث افزایش نیبت تراکم
(۵- وراندمان کمپرسور می شد. شکل( ٢
که یک شرکت Howden پیشرفت در طراحی وساخت ماشینهای تراش حلزونی به شرکت
اسکاتلندی بود اجازه داد تا تولید نسل جدیدی از کمپرسورهای حلزونی راکه روغن کاری
را توسعه وگسترش دهند. (Oil Flooded) می شدند
(۴+ ۵): طرح روتورها باآرایش ( ۶ - شکل( ٢
SRM در سالهای اولیه دهه ١٩۵٠ موجب شدتاشرکت (Slid Valve) استفاده از شیر لغزشی
بتواند درکنار تغییرابعاد کمپرسور ظرفیت آنهارانیز کنترل نماید . کنترل ظرفیت که یکی از
عوامل محدود کننده در طراحی کمپرسور بود اجازه داد تابتوان نسبت تراکم را دریک دامنده
وسیعی از تغییرات دبی ، تحت کنترل درآورد . امروزه استفاده از شیر لغزنده درکنترل ظرفیت
کمپرسورهای حلزونی ا زنوع روغن کاری شونده کاربرد وسیعی دارد . روغن کاری کمپرسور
علاوه برافزایش راندمان کمپرسور به میزان ٨ تا ١٠ درصد درمقایسه با کمپرسورهای
خشک،موجب افزایش نسبت تراکم مجاز گردیده و نیاز به دنده های زمان بندی کننده رادر بهره
برداری از کمپرسورهای حلزونی منتفی ساخت ه اس ت.لایه روغن موجود بین روتورها اجازه
می دهد تاروتور مادگی توسط روتور محرک (روتور نری ) بچرخش درآید . این امر نخستین بار
توسط شرکت اطلس کوپکودرسال ١٩۵٧ به مرحله اجراء درآمد . استفاده از شیر لغزنده همراه
با روغن کاری به روش تزریقی نخستین بار در سیستم تبرید در سال ١٩۶٠ بکارگرفته شد .
مبانی کمپرسورها ٧٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
در سال ١٩۶٩ ((Asymmetric تغییردرساختار روتورها وتغییر شکل آن بصورت غیر متقارن
صورت پذیرفت. تغییر شکل روتورها باعث کاهش میزان نشتی در طول Sullair توسط شرکت
مسیر تراکم گردیده که در نهایت افزایش راندمان را به دنبال داشت . بهبود کارآئی در سرعت
کم اجازه می دهد تااین کمپرسورهارابتوان بطور مستقیم توسط الکتروموتورها مورد
بهره برداری قرار داد.
۵: ویژگیهای کمپرسورهای حلزونی -٢-٢
همانطوری که قبلا " گفته شد مشخصه های کمپرسورهای حلزونی به نحوی است که در حد فاصل
بین مشخصه های کمپرسورهای تناوبی وگ ریزازمرکز قرار می گیرند وحتی در مواردی قادرند
در محدوده کار هریک از کمپرسورهای فوق به کار گرفته شوند . کمپرسورهای حلزونی از نظر
ظرفیت بعداز کمپرسورهای گریزازمرکز قرار داشته وفشار دهش درآنها از چند میلی بار
تا ۴٠ بارمی رسد. (Torr)
کمپرسورهای حلزونی در ظرفیت تا ١٢٠٠ متر مکعب در دقیقه طراحی وساخته می شوند .
مقادیر زیاد ظرفیت آن در محدوده کار کمپرسورهای گریزازمرکز قرارداشته ولی به علت بالا
بودن راندمان آن (حدود ٧۵ تا ٨۵ درصد ) در یک چنین مواردی بر کمپرسورهای گریزازمرکز
ارجعیت دارد . از این کمپرسور ها در ظرفیت های پایین برای سیستم تهویه مطبوع اتومبی ل ها
استفاده می شود، محدوده ای که اصو ً لا در اختیار کمپرسورهای تناوبی قرار دارد . کمپرسور ها ی
١ متر مکعب در دقیقه ساخته می شوند . یکی دیگر از / حلزونی خشک حداکثر در ظرفیت ۵
محاسن این کمپرسورها در مقایسه با انواع گریزازمرکز درای ن است که عملکرد آنها برخلاف
کمپرسورهای گریزازمرکز وابستگی چندانی به جرم مولکولی گاز ندارند . از نظر اقتصادی در
٢٠٠ اسب بخار از کمپرسورهای گریزازمرکز ارزانتر می باشد. - محدوده توان مصرفی ١۵٠٠
هرچندکه کمپرسورهای رفت وبرگشتی از راندمان بالاتری نسبت به کمپرس ورهای حلزونی
برخوردار می باشند، ولی برای دبی معینی از جریان گاز ، کمپرسور حلزونی دارای ابعاد کوچکتری
می باشند وبه همین خاطربه فضای کمتری برای نصب نیاز دارند .البته انرژی مخصوص (توان
مصرفی برای تراکم واحدظرفیت )آنهااز کمپرسورهای تناوبی بیشتراست . به علت عدم وجو د
نیروهای بالانس نشده نیاز فوندانسیون سنگینی نداشته ولذا هزینه نصب آنها کمتر می باشد.
وقابل پلیمریزاسیون را متراکم نمایند . در واقع (Sticky) این کمپرسورها قادرند گازهای چسبناک
(Clearance) در گاز مورد تراکم باعث کاهش تأثیر لقی (Soft Deposit) حضور ذرات نرم
روتورها برروی راندمان کمپرسور گردیده وموجب کاهش نشتی وافزایش راندمان حجمی آن
می گردد.یکی ازمعایب این کمپرسورها بالا بودن صدای آنها می باشدکه جزءویژگیهای ذاتی آن
مبانی کمپرسورها ٧١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
می باشد.به همین خاطرتمامی کمپرسورهای دورانی درقسمت مکش ودهش مجهزبه صداخفه
می باشد. (Silencer) کن

تقسیم بندی کمپرسورهای حلزونی
۵) و - شکل ( ٣ (Single) کمپرسورهای حلزونی ازنظر تعداد روتورها به دو دسته تک روتور
۵) تقسیم بندی می کنند. - شکل ( ۴ (Twin) دوتائی
۵): کمپرسور حلزونی بایک روتور - شکل ( ٣
۵): کمپرسور حلزونی بادو روتور - شکل ( ۴
ازآنجائی که کمپرس ورهای با یک روتور امروزه کاربرد چندانی در صنعت ندارند ، این مبحث کلا "
به بررسی کمپرسورهای حلزونی بادو روتور اختصاص داده شده است . لازم به ذکراست که
کمپرسورهای حلزونی همانند کمپرسورهای تناوبی ، بصورت یک یاچند مرحله ساخته می شوند .
مبانی کمپرسورها ٧٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
ام روزه کمپرسورهای حلزونی ۴ مرحله ای ساخته که قادر Howden مثلا" شرکت اسکاتلندی
است تا فشار ۴١ بار گاز رامتراکم نماید.
و روغن کاری شونده (Dry) از سوی دیگر کمپرسورهای حلزونی خود به دودسته خشک
تقسیم می شوند. مغایرت درطراحی این دودسته کمپرسورها تاحدی است که (Oil Flooded)
می توان حتی آنها رادردودسته جداگانه مورد بررسی قرار داد . ولی از آنجائی که اساس کاراین
کمپرسورها مشابهت زیادی دارند ، لذا نیازی به جداکردن اصول کار آنها نبوده وهردودریک
مبحث مورد بررسی قرار می گیرند. البته بدیهی است در مواردی که این دو کمپرسور ازنظر
رفتاری وطراحی دارای مغایر تهائی باشند ، هریک بطور جداگانه مورد بررسی قرار خواهند
گرفت.
۵: مبانی کارکمپرسورهای حلزونی -٢-۴
کمپرسورهای حلزونی جزء کمپرسورهای جابجائی مثبت می باشند که درآن عمل تراکم بین دو
صورت پذیرد . (Inter Meshing) در مرحله درهم رفتگی (Helical) عدد روتور حلزونی
ساخته می شوند. روتور نری دارای (Female) ومادگی (Male) روتورها اصطلاحا " بدوشکل نری
.(٨- محدب وروتور مادگی دارای شکل مقعر می باشد. شکل ( ١ (Lobe) گوشواره
درمرحله مکش ، گاز وارد فضای مقعر حلزون مادگی شده وآنره پر می کند . در مرحله تراکم
قسمت محدب روتور نری فضای تقعر روتور مادگی راپر کرده وبا کاهش حجم گاز جمع شده
درآن، باعث افزایش فشار گاز می گردد. هنگامی که فشار گاز اندکی از فشار گاز خط دهش
بیشتر گردد ، گازمتراکم شده به سمت لوله دهش رانده شده وعمل تخلیه گاز صورت
می گیرد. عمل تراکم باتکرار این فرآیند درطول دوران حلزو نی هاشکل پیوسته ای رابه خود
می گیرد.
روتور نری دارای عمومً ا ۴ گوشواره وروتورهای مادگی دارای ۶ محفظه مقعر می باشد . در
طول دوران روتورها هیچگونه تماس مکانیکی نباید بین آنها وجود داشته باشد ، در کمپرسورهای
خشک چرخش روتور مادگی بکمک دنده هائی که نقش تنظیم زمان بندی دوران روتورها را
صورت می پذیرد. این فرآیند درهردورگردش روتور ماده ۶ (Timming Gear ) بعهده دارند
دفعه وبه ازاء هردورگردش روتور نری ۴ بار تکرار می شود. بعبارت دیگر سرعت دوران روتور
ماده دو سوم سرعت دورانی روتور نری می باشد.
میزان تراکمی که در هر سی کل تراکم صورت میگیرد به طول روتور ، زاویه حلزونی ونسبت
تراکم در کمپرسوربستگی دارد . بعبارت دیگر مجاری جریان گاز ازنظر ابعادی طوری ساخته
می شوند که بتوان به نسبت تراکم مورد نظر دست یافت.
مبانی کمپرسورها ٧٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
وجود فرآیند تراکم داخلی باعث افزایش راندمان حجمی کمپرسور گردیده وهمین مزیت یکی
از دلایل برتری این کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای گوشواره ای می باشد . جهت دست
۴ (٨- یابی به راندمان مطلوب لازم است که لقی بین روتور تاحد ممکن کم باشد .در شکل ( ۵
دیاگرام مختلف برای شرایط مختلف تراکم نشان داده شده است.

تأثیر نسبت حجمی کم وزیاد برروی سیکل تراکم در کمپرسورهای حلزونی
نسبت تراکمی زیاد را نشان می دهد. (B) نسبت تراکمی کم و حالت (A) حالت
نسبت حجمی کم درحالتی که شرایط طراحی باشرایط کارسازگاری ندارد را نمایش (C) حالت
نسبت حجمی زیاد درحالتی که شرایط طراحی باشرا یط کارسازگاری ندارد را (D) داده و حالت
نشان میدهد.
مبانی کمپرسورها ٧۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
ازآنجائی گازی که به قسمت تخلیه کمپرسور می رسد دارای فشار کافی نمی باشد، مقداری گاز
ازقسمت دهش برگشت نموده وهمین امر باعث ازدست رفت انرژی می گردد.
کمپرسوری رابا نسبت حجمی بالا دریک فرآیند نشان می دهد. (D ) دیاگرام
اگرگاز مورد تراکم تافشاری بالاتر ازفشار گاز دهش متراکم گردد ، کاراضافی که برای تراکم
اضافی صرف شده است بشکلی ازدست رفت انرژی محسوب می گردد.
مورد استفاده (rp ) ونسبت تراکم (Vi ) دربررسی کمپرسورهای دروانی دو اصطلاح نسبت حجمی
زیادی دارد.
عبارت است از نسبت حجم گاز گیرانداخته شده در شروع تراکم به حجم (Vi ) نسبت حجمی
گازی که در شرایط خروج از کمپرسور قرار دارد.
نسبت فشار، همان نسبت تراکم بوده وعبارت است از نسبت فشار گازدهش به فشار گاز مکش.
۵) نمایش داده می شود. - طبق رابطه ( ١ rp و Vi رابطه بین
rp Vi (۵-١)
= k
که درآن:
rp = نسبت فشار
k = نمای آیزنتروپیک
Vi = نسبت حجم
Displacement ۵: جابجائی -٢-۵
جابجائی کمپرسورهای حلزونی ت ابعی از حجم فضای خالی بین روتور ها وسرعت کمپرسور
قطر وطول روتور بستگی دارد که ،(Profile) می باشد. حجم فضای بین روتور هابه شکل هندسی
۵) بدست می آید. - از رابطه ( ٢
c (۵- ٢)
d
d٣(L )
c = Q
که درآن:
Qr = حجم جابجائی در هردور کمپرسور
d = قطر روتور
L = طول روتور
c = ثابت هندسی روتور
۴ وقتی که مقطع روتور دایره ای باشد ٢,٢٣١ واگر بصورت + که مقدار آن برای آرایش روتور ۶
غیر متقارن باشد ٢,٠۵۵ در نظر گرفته می شود.
Qd =Qr ×N (۵-٣)
Qi =Qd ×Ev (۵-۴)
مبانی کمپرسورها ٧۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
که درآن:
Qd = جابجائی روتور
N = سرعت دورانی کمپرسور
Ev = راندمان حجمی
Qi = حجم مکش واقعی
از آنجائی که در کمپرسورهای دورانی ، فضای مرده برای انبساط مجدد گاز مورد تراکم وجود
ندارد، راندمان حجمی تابعی از لغزش روتور می باشد که عبارت است از مقدار نشتی از قسمت
فشار قوی به قسمت فشار ضعیف، که نهایتا" موجب کاهش ظرفیت کمپرسور می گردد.
Qd = جابجائی روتور
N = سرعت دورانی کمپرسور
Ev = راندمان حجمی
Qi = حجم مکش واقعی
از آنجائی که در کمپرسورهای دورانی ، فضای مرده برای انبساط مجدد گاز مورد تراکم وجود
ندارد ، راندمان حجمی تابعی از لغزش روتور می باشد که عبارت است از مقدار نشتی از قس مت
فشار قوی به قسمت فشار ضعیف ، که نهایتا" موجب کاهش ظرفیت کمپرسور می گردد .
۵: کمپرسورهای خشک -٢-۶
در کمپرسورهای خشک میزان نشتی داخلی به سرعت لبه ای روتور بستگی دارد . سرعت لبه ای
روتور برابر است با :
u=Rω =R.٢πN=πdN (۵-۵)
١ معادل یک ماخ ). M) ٠,٢۵ می باشد M در نسبت تراکم حدود ٣ بهینه ترین سرعت لبه ای حدود
. (۵- با افزایش نسبت تراکم ، سرعت لبه ای بهینه افزایش می یابد (شکل ۶

سرعت لبه ای بهینه بر حسب نسبت تراکم

نشتی داخلی علاوه بر تأثیر برروی راندما ن حجمی، برروی راندمان آدیاباتیک نیز تأثیر می
۵) تغییرات نسبت راندمان به راندمان بهینه در مقایسه با تغییرات نسبت - گذارد. در شکل ( ٧
سرعت لبه ای به سرعت بهینه نشان داده شده است .
۵) منحنی های راندمان حجمی و راندمان آدیاباتیک برای سه نسبت - ۵) و ( ٩ - در شکل های ( ٨
تراکم ذاتی مختلف نشان داده شده است .
لازم به ذکر است که راندمان آدیاباتیک کمپرسور باید نسبت به جرم مولکولی گاز مورد تراکم
تصحیح شود. اساسًا راندمان کمپرسور با افزایش جرم مولکولی گاز افزایش می یابد (وبالعکس).
۵) : تغییرات راندمان نسبت به سرعت لبه ای - شکل ( ٧
۵) : تغییرات راندمان حجمی به نسبت تراکم - شکل ( ٨
مبانی کمپرسورها ٧٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
حدود ٣ درصد کاهش ( M= در یک محاسبه سرانگشتی ، راندمان کمپرسور برای هیدروژن ( ٢
حدود ٣ درصد افزایش می یابد. مث ً لا اگر راندمان M= یافته و برای گازی با جرم مولکولی ۵۶
کمپرسور برای هوا ٧٨ درصد باشد . وقتی گاز مورد تراکم هیدروژن باشد راندمان به ٧۵
درصد کاهش می یابد .
توان آدیاباتیک را می توان از رابطه داده شده برای حالت آدیاباتیک محاصبه کرد .


این دسته از کمپرسورها را می توان جانشین های مناسبی برای کمپرسورهای گریز ازمرکز
داشت. از آنجا که دست یابی به ارتفاع آدیاباتیک زیاد در کمپرسورهای گریزازمرکز بسیار گران
تمامی می شود ، می توان با بکارگیری از کمپرسورها ی مارپیچی خشک و تزریق مایع خنک کننده
مسئله آب بند کردن روتورها و کاخش درجه حرارت را بنحو مطلوب بهبود بخشید .

ب: کمپرسورهای روغنی
مهمترین مسئله در کمپرسورهای روغنی، بازیابی حرارت جذب شده توسط مایع روان کننده (
خنک کننده) می باشد.
در طرحهای معمولی روغن تزر یق شده بداخل محفظه تراکم در پایان فرآیند تراکم، با گاز
مورد تراکم مخلوط شده و بعد از خارج شدن از محفظه تراکم در یک تله جداکننده، از گاز
متراکم جدا شده و بعد از خنک کاری و فیلتراسیون بداخل محفظه تراکم برگشت داده می شود .
۵) نمودار مسیر جریان روغن در این دسته از کمپرسورها نشان داده شده است. - در (شکل ١٠
۵) : سیستم روغن کاری در کمپرسورهای مارپیچی روغنی - شکل ( ١٠
این روش برای مواردی که حضور مقادیر جزئی روغن در گاز مورد تراکم ( نظیر هوا ) چندان
مشکل ساز نباشند، روشی مطلوب خواهد بود . ولی اگر حضور روغن حتی در مقادیر جزئی قابل
مبانی کمپرسورها ٨٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تحمل نباشد، نیازمند اتخاذ تدابیر ویژه بوده وتا حدودی پیچیده می باشد (نظیر بکارگیری از
.(Microfiltter فیلتر های باخانه های ریز
با توجه به بالا نبودن دمای مخلوط روغن و گاز خارج شده از محفظه تراکم، جداسازی روغن از
گاز چندان سخت نمی باشد، ولی چون رو غن خارج شده به همراه گاز حالت بخار را دارد مقدار
آن خیلی ناچیز بوده و در بسیاری از موارد قابل تحمل می باشد . ولی اگر لازم باشد که گاز
روغن گیری شود باید عملیات جداسازی روغن با ،(Oil Free) مورد تراکم در حد فاقد روغن
۵) نشان داده شده است. - کیفیت بالاتری صورت پذیرد که نمونه ای از آن در شکل ( ١١
۵) : جداسازی روغن از گاز مورد تراکم در کمپرسورهای مارپیچی روغنی - شکل ( ١١
در چنین مواردی اپراتورها موظفند توجه بیشتری به تمیز نگهداشتن فیلتر جدا کننده روغن از
حضور ر وغن در مبرد خروجی از ،(DX) گاز بنمایند . در سیستم های تبرید با انبساط مستقیم
کمپرسور چندان مشکل ساز نمی باشد چرا که روغن خارج شده از کمپرسور مجددًَا توسط
مبرد به آن برگشت داده می شود . تنها باید مراقب بود که درجه حرارت در تبخیر کننده خیلی
پائین نباشد تا در برگشت مبرد و روغن به کمپرسور اختلالی وارد نشود.
مناسب می تواند جهت حل این مشکل مفید واقع (Drop Point) انتخاب روغن با نقطه ریزش
باید از تدابیر خاصی برای برگشت روغن (Kettle Type) شود. در چیلرهای از نوع مخزنی
بسیار مرسوم می (Skimmer) استفاده شود. جدا کردن روغن از مخزن توسط جارو کننده ها
باشد. البته از آنجائی که جدا کردن روغن باید در شرایط مثنوعی نظیر جوشیدن و یا کف کردن
مبرد صورت پذیرد چندان آسان نخواهد بود.
لازم بذکر است که کنترل درجه حرارت در چگونگی برگشت روغن بسیار تاثیر گذار می باشد .
اگر روغن در تبخیر کننده بصورت جامد در آید، برگشت آن به کمپرسورتقریبًا غیر م مکن می
مبانی کمپرسورها ٨١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
شود. در هر حال نصب صحیح تبخیر کننده می تواند تا حدود زیادی مشکل برگشت روغن به
کمپرسور را حل کند.
یکی از ویژگیهای کمپرسورهای مارپیچی ( خشک یا روغنی ) در این است که فشار خروجی از آن
چندان به جرم مولکولی گاز مورد تراکم بستگی نخواهد داشت . لذا برای موار دی که درصد
ترکیبات سازنده گاز مورد تراکم دائمًا در حال تغییر می باشد، این کمپرسورمی تواند با راندمان
نسبتًا ثابتی کار کند ( وضعیتی که در کمپرسور های گریز ازمرکز می تواند مشکلات زیادی را در
پی داشته باشد).

پوسته
اکثر پوسته های محفظه تراکم از جنس چ دن خاکستری ساخته می شوند . بر اساس استاندارد
۴٠٠ در دمای بالاتر از ٢۶٠ psig ( ٢٧,٢ bar) استفاده از پوسته چدنی برای فشار بالاتر از API۶١٩
درجه سانتیگراد ( ۵٠٠ درجه فارنهایت ) و گازهای سمی و اشتعال پذیر مجاز نمی باشد . در
شرایط بسیار نادری ممکن است از فولادهای آلیاژی با نیکل بالا برای ساخت پوسته استفاده شود.
پوسته کمپرسورهای خشک مجهز به ژاکت برای جریان آب یا روغن خنک کننده می باشد .
حضور آب یا سایر مایعات خنک کننده در پشت پوسته موجب کنترل درجه حرارت و تنظیم لقی
بین روتورها و پوسته می گردد . در کمپرسورهای خشک بزرگ ، پوسته بصورت افقی دو تکه
ساخته می شود تا در آوردن روتورهای سنگین آن بسهولت انجام شود.

روتورها
روتورها را باید قطعه اصلی این کمپرسورها دانست که عمل تراکم گاز توسط آن صورت می
گیرد. ماشین کاری آن بنحوی صورت می گیرد که جریان گاز بصورت محوری همراه ب ا تراگم
گاز در آن صورت پذیرد . در بعضی از کمپرسورهای خشک، روتورها بصورت توخالی ساخته می
شوند تا بتوان سیال خنک کننده را از درون آن عبور داد . همانند ژاکت اطراف پوسته ، وظیفه
سیال خنک کننده حفظ ابعاد روتورها و ثابت نگهداشتن لقی بین آنها می باشد . روتورها عموم ًا از
ساخته می شود . طرح اخیر به ابعاد روتور و (BarStock) و یا (Forging) فولاد و بصورت آهنگری
امکان تهیه ماده اولیه در اندازه مورد نظر بستگی دارد.
در مواردی که گاز مورد تراکم با فولاد سازگاری لازم را نداشته باشد از سایر مواد اولیه نظیر
نیکل ساخته می شود. Exotic فولاد ضد زنگ، فولاد آستنیتک و یا کروم و یا آلیاژهای
بعضی از سازندگان جهت افزایش مقاومت روتورها در مقابل سایش و حفظ لقی بین آنها، آن را
متداول ترین ماده اولیه برای روکش دادن (PTFE) ماده مناسب روکش می دهند . تفلن
روتورها می باشد . ضخامت روکش به عوامل مت عددی بستگی دارد . جهت بازیابی لقی بین
روتورها گاهی اوقات سازندگان ترجیح می دهند که از نوار سایشی برروی روتورها استفاده
مبانی کمپرسورها ٨٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٠,٠٠۶ به ازاء هر میلی متر از -٠٠,١mm کنند. این ایده برای حفظ لقی بین نوارهای سایشی در حد
قطر روتور پیشنهاد می شود.
مث ً لااگر کمپرسور برای د مای ٢٣٠ درجه سانتیگراد طراحی شده ولی در دمای ٢۶٠ درجه
سانتیگراد مورد بهره برداری قرار گیرد، تغییر سطح جریان گاز موجب کاهش راندمان
٠,۵ درصد می شود. - کمپرسور بمیزان ١
سرعت دورانی روتورها درحدی است که بالانس دینامیکی آن برای کنترل لرزش در کمپرسور
ضروری می باش د. از آنجا که سرعت بحرانی بالاتر از سرعت بهره برداری از کمپرسورمی
باشد، لذا بررسی دوره ای روتورها از نظر دینامیکی نباید فراموش شود و این امر بویژه در
کمپرسورهای خشک اهمیت زیادی دارد.
۵: یاطاقانها و آب بند کننده ها -٢-٩
در این بخش انواع یاطاقانها و آب بند کننده های مورد استفاده در کمپرسورهای دورانی مورد
بررسی قرار می گیرد . در اغلب کمپرسورهای خشک فرآیندی با ابعاد بزرگ، یاطاقانهای شعاعی
می باشد. در این طرح یک لایه از بابیت قلع برروی (Tilting Pad) و یا (Sleeve) از نوع غلافی
یاطاقانها باید طوری ساخته API پوسته فولادی ریخته گری می شود . براساس دستورالعمل ۶١٩
شوند که تعویض آنها بدون در آوردن روتورها و یا نیمه بالائی پوسته هایی که از نوع دو تکه
افقی می باشند میسر باشد.
بوده و اجبارًا نباید متقارن باشند. در کمپرسورهای هوا Tilt Pad یاطاقانهای محوری عمومًا از نوع
و تبریدی استاندارد یاطاقانها غالبًا از نوع ضد اصطکاکی ساخته می شوند .


بخش ششم:
کمپرسورهای گریز ازمرکز
Centrifugal Compressors


مقدمه
کمپرسورهای گریزازمرکز بعداز کمپرسورهای تناوبی پرمصرف ترین کمپرسورها در صنایع
می باشند به ویژه به عنوان کمپرسور مورد استفاده در فرآیندها دررده اول قرار دارند .حال اگر
به جای تعداد ، ظرفیت ویا توان مصرفی معیار انتخاب قرار گیرد ، کمپرسورهای گریزازمرکز
بالاترین سهم را در فرآیند تراکم گازهادر صنایع به خود اختصاص می دهند.

در طول ۴٠ سال اخیر به لحاظ ابعاد نسبی کوچکتر ووزن کمتر (درمقایسه با کمپرسورهای
تناوبی)، بارشد وتوسعه صنایع ، بکار گیری از کمپرسورهای فوق در فرآیندها بیشترین توجه را به
خود معطوف داشته است . پائین بودن باروارده برروی فوندانسیون دراین کمپرسورها موجب
گردیده تادر نصب آنها به فوند انسیون کوچکتر وسبکتری نیاز باشد . در قدمهای اولیه ساخت این
کمپرسورها، راندمان آنها بسیار پائین بوده وقدرت رقابت با کمپرسور ها ی تناوبی رانداشتند .
ولی در مناطقی که قیمت انرژی پائین باشد (نظیر کشورما ) می تواند برای خود سهم بزرگی را
در بازار فروش کمپرسورها اختصاص دهد.
 

در طرحهای اولیه ، از این کمپرسورهابرای مواقعی که فشار مورد نیاز کم ودبی زیاد مورد
نظربود، استفاده می شد. در سالهای اولیه دهه ١٩٣٠ در صنایع فولاد از این کمپرسورها برای
استفاده می شد. درهمین دوران استفاده از این کمپرسور ها (Blast Furnace) کوره های ازنوع
برای کشیدن گازهای حاصل از تبدیل ذغال سنگ به کک در کور ههای کک مرسوم گردید.
در سالهای پایانی دهه ١٩٣٠ صنایع تبرید برای تهویه مطبوع ساختمانها ، استفاده از این
کمپرسورهارا به لحاظ کوچکی ابعاد وپائین بودن میزان لرزش وفوندانسیون مورد نیاز
دردستور کارمهندسین ت اسیسات قرار گرفت . بالارفتن ظرفیت واحدهای صنعتی وارزان بودن
قیمت انرژی دلیل خوبی بود تابهره گیری از این کمپرسورهادر صنایع در سالهای دهه ١٩۵٠
رشد بیشتری داشته باشد.
افزایش قیمت انرژی در سالهای ١٩٧٠ هرچندکه تا حدودی موجب محدودیت انتخاب این
کمپرسورها گردید ولی زمینه مناسبی بود تابرروی افزایش راندمان این کمپرسورها اصلاحات
در بهره گیری (Reliability) بنیادی صورت پذیرد . از سوی دیگر نیاز به افزایش قابلیت اعتماد
از کمپرسور خود کمک بزرکی برای توسعه بازار فروش کمپرسورهای گریزازمرکز شد . چراکه
در بسیاری از موارد این کمپ رسورها قادر بودند بدون نیاز به هرگونه تعمیر اساسی به مدت سه
سال درواحدهای مربوطه درحال کار باشند و این زمان در بعضی از موارد حتی به ۶ سال نیز
می رسید. عامل فوق به لحاظ کاهش عوارض زیانبار توقف خط تولید جهت تعمیرات وبویژه در
واحدهای بزرگ دلیل خوبی بود تااین نوع کمپرسورها نگا ههای متخصصان صنایع را متوجه خود
سازند، وهمین جابود که قابلیت اعتماد ، عنصر اولیه انتخاب کمپرسورها شد تا قیمت انرژی .
مبانی کمپرسورها ٨۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
m ) کمپرسورهای گریزازمرکز برای دبی
hr
١٧٠٠ ) ساخته می شوند. بدیهی است - ١٠٠٠٠٠٠ ٣
که به همین خاطر استفاده از این کمپرسورهادردبی های کم که چندان اقتصادی نمی باشند
نتوانست موفقیت چندانی راکسب نماید . نسبت تراکم قابل دسترسی در کمپرسورهای یک طبقه
گریزازمرکز به حدود ٣ نیز می رسد ولی در کمپرسورهای گریزازمرکز چند طبقه که برای
هواویاازت به کارگرفته می شوند، مقدارآن کمتر از ٢ می باشد.

Classification ۶: دسته بندی -٢
در (Stage) قبل از ورود به هر بحثی در این زمینه نخست لازم است که واژه مرحله
کمپرسورها مجدد ا" تعریف گردد . درزمینه کمپرسورهای تناوبی این واژه تعریفی استاندارد
داشته وعبارت است از تعداد دفعاتی که گاز در فضای بین پیستون وسیلندر تحت ف رآیند تراکم
قرار می گیرد و در بین مراحل خنک می شود. اما در مورد کمپرسورهای گریزازمرکز این واژه
از نظر سازندگان کمپرسور ومهندسین فرآیند دارای تعابیر متفاوتی می باشد.
رایک مرحله می گویند . (Diffuser) از نظر سازنده کمپرسور ، مجموعه یک پروانه ویک پیچک
حال آنکه از نظر مهندسین فرآیند این واژه در یک محدوده از فرآیندتراکم معنی پیدا می کند
که گاز تحت عمل خنک کردن مجدد قرار گیرد . مثلا " اگر کمپرسور دارای ۶ پروانه ویک خنک
کن بین مرحله ای باشد ، سازندگان کمپرسور آنرا ۶ مرحله ای ومصرف کنندگان آنرا ٢ مرحله
ای می نامند. این اختلاف نظر در کمپرسورهایی که دارای یک پروانه می باشند مسئله مهمی
نبوده چراکه هردو یک مفهوم را می رسانند. اما وقتی که تعداد پروانه ها ی یک پوسته افزایش
می یابد اختلاف نظرها خودرانشان می دهند.
یکی از حالتهای دسته بندی کمپرسورهای گریزازمرکز شکل پوسته آن می باشد. با توجه به اینکه
و یا (Horizental) پوسته ها دوتکه می باشند برحسب اتصال تکه ها به یکدیگر کمپرسورها راافقی
می نامند. کمپرسور یک طبقه ای که پروانه آن به صورت آویزان (Vertical) عمودی
(Vertical Split) می باشد نمونه ای ازکمپرسور یک مرحله ای پوسته عمودی (Overhung)
۶) نشان داده شده است . کمپرسورهای گریزازمرکز چند مرحله ای - می باشد که در شکل ( ١
غالبا" به شکل افقی ساخته می شوند.
حسن بزرگ کمپرسورهای افقی ، سهولت در تعمیر ونگهداری آن می باشد. باباز کردن قسمت
فوقانی پوسته کلیه قسمت های درونی کمپرسور در دسترس بوده ورو تور آن را می توان بدون
جداکردن از کمپرسور بیرون کشید . در کمپرسورهایی که در فشار بالا ویا برای تراکم گازهای با
جرم مولکولی کم کار می کنند، آب بند کردن پوسته مشکل بوده ودراین گونه موارد ترجیح
ساخته شود. در مدلهای چند مرحله (Barrel type) داده می شود که کمپرسور به شکل بشکه ای
ای کمپرسورهای بشکه ای ، یک بشکه داخلی به صورت افقی درون پوسته اصلی کار گذاشته شده
مبانی کمپرسورها ٨۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
است، بطوریکه می توان روتور رابدون جداکردن پروان ه ها بیرون کشید . در کمپرسورهای با
پروانه آویزان جداکردن روتور بدون جداسازی پروانه ها امکان پذیر نمی باشد . طرح د یگر
کمپرسورهای گریزازمرکز ، مدل گیربکسی آن است . این نوع کمپرسورها غالبا " از نوع پروانه
بوده و انتقال نیرو به پروان ه ها توسط (Bull Gear) آویزان بوده که دارای یک دنده بزرگ
.(۶- صورت می گیرد شکل ( ٢ (Pinion) دنده های کوچکتر
۶): کمپرسورهای یک مرحله ای پوسته عمودی با پروانه آویزان - شکل ( ١
۶): کمپرسورهای گریز ازمرکز با پروانه آویزان و گیربکس دار - شکل ( ٢
به گیر بکسی متصل می باشد . این طرح می تواند در (Casing ) در این نوع طراحی ، پوسته
شکلهای یک یا چند مرحله ای ساخته شوند . کمپرسورهای چند مرحله ای از نوع طرح فوق غالبا "
برای تراکم هوا ساخته شده و خنک کن بین مرحله ای آن بخشی از مجموعه کمپرسور می باشد.
Arrangement ۶: آرایش -٣
همانطوری که قبلا " گفته شد ، کمپرسور یک مرحله ای عموما " به شکل پروانه آویزانه می باشند
۶) نشان داده شده است . در این کمپرسو رها گاز درراستای - که نمونه ای از آن در شکل ( ١
مبانی کمپرسورها ٨٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
محور کمپرسور وارد پوسته شده ودر جهت عمود برمحور (ویا به عبارت دیگر در راستای شعاع
پروانه) از کمپرسور خارج می شود.
کمپرسورهای پروانه آویزان برای طراحی مد ل ها ی چند مرحله ای کمتر مورد توجه قرار
می گیرد و حداکثر برای کمپرسورهایی که دارای دو پروانه می باشند، قابلیت بکار گیری دارند.
باید دقت نمود که پروانه آویزان باید به دقت بالانس شده باشد ، چراکه در صورت کمترین
نابالانسی می توانند موجب خرابی یاطاقانها شوند واین در حالی است پروانه هایی که به صورت
آویزان نیستند (ازدوسمت توسط یاطاقانهامهار گردیده اند )در اثر نابالانس بودن نمی توانند
سریعا" به یاطاقانها آسیب برسانند . به عنوان مثال استفاده از پروانه ها ی آویزان برای تراکم
گازهائی که قادر به تشکیل رسوب ویا خوردگی پروان ه ها باشند ، مناسب نمی باشد ، چراکه در
حالت فوق احتمال نابالانس شدن پروانه شدیدا " وجودد ارد. در موارد بسیار استثنائی در
کمپرسورهای یک مرحله ای ، پروانه برروی دو یاطاقان قرار داده می شود که اصطلاحا " آن را
(۶- می نامند. شکل ( ٣ (Beam Type)
Beam - type ۶): نمونه ای از یک کمپرسور یک مرحله ای - شکل ( ٣
در این کمپرسورها گاز درجهت عمود برشافت وارد پوسته شده وبعداز تراکم ، درهمان راستا از
در خط (Booster) کمپرسور خارج می شود .ازاین کمپرسورها بیشتر بعنوان تقویت کننده
لوله های انتقال گاز استفاده می شود . حسن آن، بیرون بودن ومحکمی یاطاقانهامی
۶) نشان داده شده است ، این کمپرسور دارا ی سه پروانه بوده - باشد.همانطوری که در شکل ( ٢
که اولین مرحله آن روی دنده پینیون نصب شده ودارای سرعت پائین تری در مقایسه بادو
پروانه دیگر که روی یک پینیون دیگر نصب شده اند می باشد. در یک طرح دیگر از کمپرسور
۶) نمایش داده شده است ، مسیر جریان گاز در جهت محور - چندمرحله ای که در شکل ( ۴
کمپرسور میباشد.
مبانی کمپرسورها ٨٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۶): کمپرسور چندمرحله ای گریزازمرکز با مسیر مستقیم خط جریان گاز - شکل ( ۴
از این کمپرسورها غالبا " برای تراکم گازهای فرآیندی استفاده می کنند وگاز مورد تراکم
می تواند هوا یاگازهای دیگر باشد که درحالت اخیر مبردها متداولترین گاز برای این دسته از
۶) نمونه کاملتری از طرح فوق بوده که درآن از یک یاچند خنک کن - کمپرسورهاست. شکل ( ۵
بین مرحله ای استفاده شده است.

کمپرسورچندمرحله ای بادوخنک کن بین مرحله ای 

اساسا" در اغلب طراحی ها جهت نزدیک شدن به حالت تراکم تک دما سعی می شود که گاز
خروجی از یک یاچند مرحله کمپرسور وارد خنک کن بین مرحله ای گردیده وسپس مجددا "
جهت ادامه فرآیند تراکم به درون کمپرسور فرستاده می شود. باید دقت شود اگر در طی این
عملیات (خنک کردن ) گازی در ترکیب مخلوط گازها وجود داشته که احتمال میعان آن میرود
(نظیر حضوربخارآب درهوا ) لازم ا ست که تدابیر لازم جهت جداسازی مایع ایجاد شده قبل از
۶) بیشتر برای گازهائی که نسبت به بالا رفتن درجه - ارسال به مراحل بعدی اتخاذ گردد . شکل ( ۵
حرارت حساس می باشند ویااینکه افزایش دما می تواند باعث تأثیر نامطلوب گاز برروی فلزات
مبانی کمپرسورها ٨٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
مورد استفاده در ساخت کمپرسور گردد به کار گرفته می شود . بعنوان مثال بعضی از گازها
ممکن است دراثر گرم شدن پلیمریزه شده واین پدیده در طی فرآیند تراکم مطلوب نمی
باشد. لذا بکارگیری از خنک کن بین مرحله ای جهت کنترل درجه حرارت در حد قابل قبول
ضروری می باشد. عیب بزرگ این طرح دراین است که منجر به پیچیده شدن ساختمان
کمپرسور گردیده ودر مواردی ابعاد کمپرسور ومحل نصب آن امکان اجراء این عملیات را نمی
ورودی (Nozzel) دهد. چراکه در درجه اول لازم است که کمپرسور دارای تعداد زیادی دهانه
وخروجی بوده واحتمال عدم اجراء آن برروی ابعاد معینی از کمپرسور ممکن است و جودداشته
(Double Flow) ۶) آرایش جدیدی ارائه گردیده است که اصطلاحا " آن را - باشد. در شکل ( ۶
می نامند. دراین نوع کمپرسورها ، جریان گاز به دوقسمت تقسیم شده واز طریق دودهانه وارد
می باشد از کمپرسور (Eye) کمپرسور شده ودرنهایت توسط یک پروانه که دارای دو چشمه
خارج می شود. آرایش دیگری که در کمپرسورهای گریزازمرکز مورد استفاده قرار می گیرد ،
تقسیم دبی جریان بین دو پروانه می باشد که بصورت پشت به پشت به هم متصل بوده ولی
.(۶- کمپرسور فقط دارای یک دهانه ورودی ویک دهانه خروجی می باشد.شکل ٧
حسن این طرح دراین است که دریک پوسته ثابت می توان دبی جریان رادوبرابر نمود .
درمحاسبات تئوریک از دست رفت انرژی در مسیر جریان گاز به درون پروانه باید قاعدتا "
یکسان باشد ولی در عمل حصول بدان
۶): نموداری از یک کمپرسور - شکل ( ۶
بادودهانه مکش
۶): دیاگرام کمپرسور با پروانه دو مکش - شکل ( ٧
ساده نمی باشد . حساسیت سیستم به ارتفاع نهائی مورد نظربستگی دارد . هرچه ارتفاع مورد نیاز
کمترباشد، یکسانی در طراحی کمپرسور شدیدتر احساس می شود وهرگونه تفاوت دراین زمینه
می تواند تأثیرات شدیدتری روی کارآئی کمپرسور بگذارد . لذا استفاده از این نوع آرایش در
طراحی کمپر سورها کمتر مورد توجه قرار می گیرد ، ولی بلحاظ محاسن آن (افزایش دبی
درابعاد ثابت پوسته ) نمی توان به سادگی ازآن چشم پوشید . آرایش نشان داده شده درشکل
مبانی کمپرسورها ٩٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
نامیده م یشود، در بالانس کردن بارمحوری (Back To Back) ۶) که غالبا" پشت به پشت -٨)
طرحی موفقیت آمیز می باشد. (Trust)

آرایش پشت به پشت جهت بالانس کردن بارمحوری.
دراین طرح جریان گازازقسمت های ابتدایی پوسته به بیرون هدایت گردیده ،وسپس درقسمت
انتهائی کمپرسور بدرون آن فرستاده شده ونهایتا" در قسمت میانی از کمپرسور خارج می گردد.
از آنجائی که در پروانه ها، یک بارمحوری باجهت مشخصی وجوددارد ، بابه کارگیری ازاین آرایش
می توان میزان باقیمانده بارمحوری برروی روتور رابه حداقل رسانید . استفاده از این روش به
ویژه در کمپرسورهائی که حذف بارمحوری بایاطاقانهای باابعاد معمولی امکان پذیرنمی باشد
بیشترمورد توجه می باشد.
متداولترین طرحی که در صنایع شیمیائی وبه ویژه سیست م ها ی تبرید استفاده می شود ،
۶) نشان داده شده - می باشد که در شکل ( ٩ (Side Stream) کمپرسورهای با جریان انشعابی
است.

کمپرسور گریزازمرکز با جریان انشعابی
در این آرایش گازوارد اولین پروانه گردیده وبع داز عبور ازدومین پروانه به سوی پروانه سوم
فرستاده می شود. در مرحله سوم اولین جریان انشعابی وارد پوسته شده وباجریان اصلی گاز
مخلوط گشته ومجموعا " وارد پروانه سوم می گردند. خواص گاز بر اثر اختلاط با جریان انشعابی
(Flashed To a بهبود می یابد. به عنوان مثال در سیستم های تبرید، مقداری مبرد بعداز تبخیر
مبانی کمپرسورها ٩١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
دردمای اشباع وارد کمپرسور می گردد وهمین امر موجب کاهش دمای گاز ورودی به (vapor
مرحله سوم می شود. دبی جرمی گاز وارد شده به مرحله سوم جمع دبی جرمی گاز ورودی به
مرحله اول واولین جریان انشعابی می باشد.
به کارگیری از جریان انشعابی دوم نیز دارای همین منطق می باشد. جهت نمایش انعطاف پذیری
سیستم مقداری از گاز مورد تراکم در مرحله ماقبل آخر از کمپرسور استخراج می شود . این
جریان در مواردی که گاز با فشار کمتر از فشار نهائی مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار
می گیرد. استخراج گاز دراین مرحله موجب صرفه جوئی در مصرف انرژی برای تراکم این بخش
از گاز می شود. آنگاه ازآن می توان به عنوان گرم کن در سایر موارد با عمل خفه کردن
استفاده نمود . یکی از موارد استفاده جریان استخراجی به کارگیری ازآن در (Throttling)
می باشد. نحوه آرایش وتعداد مراحل جریانهای انشعابی توسط ابعاد کمپرسور وامکان Reboiler
اجراء آن محدودیت دارد . به عنوان مثال استفاده از کمپرسور با سه دهانه چندان غیر معمول
نمی باشد.
Drive Methods ۶: روش های راه اندازی -۴
کمپرسورهای گریزازمرکز امروزه به وسیله ها ی مختلف راه اندازی می شوند . متداولترین
روشی که سابقه تاریخی طولانی دارد استفاده از توربینهای بخار می باشد. قبل از بررسی هزینه
راه اندازی وصرفه جوئی در آن ، قابلیت اعتماد ، سهولت وامکان بکارگیری ، عناصر مقدماتی در
انتخاب ماشین راه انداز کمپرسور می باشد. توربین های بخارکه قادرند دریک دام نه وسیعی از
سرعت کار کنند یک محرک مناسب برای کمپرسورهای گریزازمرکز می باشند ، چراکه به
سادگی می توان آن را با سرعت مورد نیاز درراه اندازی کمپرسور برای سازگاری با شرایط
فرآیند تنظیم نمود.
بعداز توربینها ، الکتروموتورها متداولترین ماشین محرک کمپرسورهای گریزاز مرکز می باشند .
که دور DC عیب بزرگ این ماشین ثابت بودن سرعت دورانی آنها می باشد، بجزء موتورهای
متغیر بوده ولی به علت گران بودن باید برای جایگزین نمودن آن به جای توربین ها ی بخاری
بررسی اقتصادی صورت پذیرد . الکتروموتورهای جریان متناوب به دودسته سنکرون
تقسیم می شوند. از الکتروموتورهای سنکرون برای (Induction) ویا القائی (Synchrous)
واحدهای بزرگ استفاده می شود.
جداازنوع الکتروموتور مورد استفاده به لحاظ محدودیت سرعت آنها ونیاز به بالا بردن سرعت
در کمپرسور ، استفاده از گیربکس افزاینده سرعت دراین زمینه الزامی می باشد .در بعضی از
واحدها از توربینهای گازی استفاده می شود. قیمت این توربینها زیاد بوده وهزینه تعمیرونگهداری
آن بسیارسنگین است.


ازسوی دیگرتوربین های گازی دارای محدودی ت ها ئی ازنظرابعادوقدرت می باشندودربعضی
مواردنیازبه بکارگیری ازگیربکس داشته که این امرنیزبه سه م خودموجب گران شدن سیستم
یکی ازمحرک ها ی نادری ((Gas Expander محرک می گردند.وبالاخره منبسط کننده گاز
می باشندکه برای بهره گیری ازکمپرسورهامورداستفاده قرارمی گیرندوگازمورداستفاده
باشد . استفاده ازگازفو ق سرما ((Cryogenic درمنبسط کننده می تواندگازداغ و یا گاز فوق سرما
برای کمپرسورهای کوچک امکان پذیرمی باشد .گازهای داغ برای کمپرسورهای بزرگترتوصیه
می شودوضمنا"برای بهره برداری درکمپرسورهائی است که نیاز به تغییر سرعت دورانی دارند
مناسب است.
هرچه دمای گازبالاترباشد ، راندمان منبسط کننده بالاتر بوده وانرژی قابل دستیابی ب یشتری
دارد. باافزایش دما ، هزینه لوله کشی گاز افزایش یافته وسیستم ممکن است تا حدی گران شود
در (Alignment) که هزینه کل سیستم قابل مقایسه با توربین بخار گردد. تراز نمودن سیستم
این حالت بسیار مشکل تر می باشد.
Performance ۶: کارآئی -۵
۶) نمائی ا ز یک کمپرسور چندمرحله ای نشان داده شده است . گاز از طریق دهانه - در شکل ( ١٠
مکش به درون اولین پروانه فرستاده می شود. دربعضی از طرحها امکان دارد که گاز ورودی به
پروانه با گازی که چند مرحله را طی کرده وبه مراحل قبلی برگشت داده شده باشد ، به جربان
اصلی گاز مخلوط شده وبرای ا دامه مراحل تراکم به پروانه های بعدی فرستاده شود . در حالت
نامیده می شود استفاده ((Vane اخیر برای جهت دادن جریان گاز از یک سری تیغه ها که
می شود.
نامیده می شوند، جریان (Straightener Vanes) به کمک این تیغه ها که تیغه های هدایت کننده
گاز به صورت محوری هدایت می شود تابه چشمه پروانه بعدی برسد . در دهانه پروانه ،
می نامند . جریان گاز به طور (Guide Vane) تیغه هائی وجوددارد که آن را تیغ ههای راهنما
اصلاح شده وبه درون پروانه فرستاده می شود . (Pre Rotation) کاملتر باعمل پیش چرخیدن
درحالت دیگری از ورود گاز به درون کمپ رسور، ممکن است جریان ورودی از یک دهانه جانبی
انجام گیرد. هدایت واختلاط گاز ورودی از دهانه جانبی با جریان گاز (Side Stream Nozzle)
۶) نشان داده شده است . - اصلی می تواند به دوروش مختلف صورت پذیرد که در شکل ( ١١
بین دو پرو انه می باشد تا در این فضا گاز اصلی وگاز (Blank) روش دیگر استفاده از فضای خالی
ورودی از دهانه جانبی با هم مخلوط شده وبه درون چشمه پروانه بعدی فرستاده شود . این
روش برای مواقعی که جریان گاز جانبی نسبت به جریان اصلی گاز مقدارزیادی باشد مناسب
است.

مسیر جریان گاز دریک کمپرسور چندمرحله ای
حال اگر مقدار جریان جانبی در مقایسه با جریان گاز اصلی کم باشد ، روش دوم مورد توجه است
که دراین حالت از تزریق گاز به مسیر برگشت گاز از مرحله قبلی استفاده می شود.
۶): روش های هدایت گازازدهانه جانبی به درون پروانه - شکل ( ١١
درروش دوم عمل اختلاط بهتر صور ت گرفته ونیاز به فضای کمتری درراستای محور کمپرسور
دارد، ولی افت فشار درآن بیشتر می باشد.بدیهی است در حالت اول افت فشار کمتر بوده ولی
عمل اختلاط درآن به خوبی صورت نمی گیرد ودر ضمن فضای بیشتری رادرراستای محور
کمپرسور اشغال می کند به طوری که تقریبا " معادل فضا ی یک مرحله ازکمپرسورمی باشد .
مبانی کمپرسورها ٩۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
((Vanes درطراحی کمپرسورهای گریزازمرکز عموما " در قسمت چشمه پروانه تیغه ها ئی
وجوددارند که نقش مهمی در کنترل ظرفیت کمپرسور دارند.
Impellers ۶: پروانه ها -۶
پروانه هارامی توان اساسی ترین قطعه کمپرسورهادانست . پروانه عبارتست از یک (یادو ) صفحه
نصب شده است . این تیغه ها در یک یادو قسمت (Blades) که برروی آن تعدادی تیغه (Hub)
توسط صفحاتی پوشش داده می شوند. اگر هردو صفحه سمت جلو وعقب هرتیغه ساکن باشند ،
نامیده می شوند . اگرصفحه قسمت عقب (Shroud) می نامند و صفحات (Open) پروانه راباز
وبالاخره اگر (Semiopend) پروانه به تیغه ها متصل بوده وهمراه آن بچرخد ، پروانه رانیمه باز
می نامند . (Closed) از هردو سمت توسط صفحات متحرک ومتصل بدان کار کند ، پروانه رابسته
۶) نمونه هائی از پروانه نشان داده شده است. - در شکل ( ١٢
۶): نمونه های پروانه درکمپرسورهای گریزازمرکز - شکل ( ١٢
شعاعی ،(Forward) آنها را به سه دسته منحنی روبه جلو ((Blades برحسب زاویه تیغه ها
۶)منحنی مشخصه انواع - تقسیم می کنند . در شکل ( ١٣ ( (Backward و روبه عقب ((Radial
تیغه ها نشان داده شده است.
(۶- در اغلب کمپرسورها از پروانه های رو به عقب ویا شعاعی ا ستفاده می شود . درشکل ( ١۴
بردارهای سرعت برای پروان هها بازاویه روبه عقب نشان داده شده است.
Compressor Sizing ۶ : مشخصات ابعادی کمپرسورها -٧
امروزه روشهای متعددی برای محاسبه وبررسی کمپرسورهای موجوددر دست می باشد .
۶) مورد استفاده - درقدم اول ارتفاع پولی تروپیک باید محاسبه شود. برای این منظور رابطه ( ١
قرار می گیرد.


منحنی مشخصه انواع پروانه ها برحسب زاویه تیغه ها
γ نمای پولی تروپیک ) ضروری می باشد. برای محاسبه ) γ برای این منظور دردست داشتن مقدار
۶) استفاده کرد. - می توان از رابطه ( ٢

۶): بردارهای سرعت در پروانه های رو به عقب - شکل ( ١۴
مبانی کمپرسورها ٩۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
در قسمت های مکش ودهش دردست نباشد باید به روش سعی وخطا (T,P) اگر مشخصات گاز
رادر شرایط K عمل نمود . برای این منظور اگر شرایط مکش در دست باشد می توان مقدار
مکش مشخص نمود . سپس فرض کرد که راندمان پولی تروپیک حدود ٧۵ % باشد ، آنگاه به
۶) مقایسه - را محاسبه نموده وبامقدار به دست آمده ازرابطه ( ٢ γ ۶) می توان - کمک رابطه ( ٣
راتغییرداده واین کاررا آنقدر تکرار کرده تامقدار ηp کرد، درصورت عدم یکسانی بایدمقدار
به دست آید.


بادردست داشتن جرم مولکولی ، دما وفشارمکش وضریب تراکم پذیری وفشاردهش می توان
۶) به - ازرابطه ( ۴ T مقدار ارتفاع پولی تروپیک را محاسبه کرد . لازم به یادآوری است که مقدار ٢
دست می آید.

جهت تعیین تعداد مراحل کمپرسورفرض می شود که هر پروانه و پیچک یک مرحله را تشکیل
دهند وارتفاع قابل دسترس در هرمرحله ٣٠٠٠ باشد. مقدار فوق برای گازهای با جرم مولکولی
٢٨ تا ٣٠ نظیر (ازت، هو ا) مورد تأئید است . برای گازهای با جرم مولکولی خارج از مقادیر فوق
اصلاحات ابتدائی باید صورت پذیرد . به عنوان یک حساب سرانگشتی به ازاء هر واحد افزایش در
جرم مولکولی ، مقدار ارتفاع باید ٣٠ مترکاهش داده شود . برعکس، به ازاء هر واحد کاهش در
جرم مولکو لی مقدارارتفاع باید ۶٠ مترافزایش یابد . روش اصلاحی فوق برای گازهای با جرم
مولکولی ٢ تا ٧٠ دارای نتایج قابل قبولی می باشند. بعداز دردست داشتن ارتفاع کلی وارتفاع
هرمرحله می توان تعداد مراحل کمپرسورراتعیین نمود . در صورت غیر صحیح بودن عدد حاصل
بایستی نتیجه به د ست آمده بصورت افزایشی گرد شود . اگر جزء غیر صحیح کمتر از ٠,٢ باشد
می توان تعداد مراحل به دست آمده را بصورت کاهشی گرد کرد . بعداز به دست آوردن تعداد
مراحل لازم است که ارتفاع واقعی هر مرحله محاسبه شود.
دراین روش فرض براین شده که سیستم فاقد خنک کن بین مرحله ای بوده واز دست رفت
ارتفاع در بین مراحل صرف نظر شده و در کمپرسوراز جریان های جانبی استفاده نشده است .
ولی درعمل باید موارد فوق رانیز منظور نمود ودر اینجاست که محاسبات انجام شده جنبه
واقعی به خود می گیرد. دراینجا ذکر نکاتی که جنبه محدودیت دارد باید مورد توجه ق رارگیرد .
٢۵٠oC به عنوان مثال اگر برای دمای گاز محدودیتی ذکر نگردیده ، حداکثر دمای مجاز دهش
می باشد.
مبانی کمپرسورها ٩٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تعداد مراحل در هرپوسته نباید از ٨ تجاوز کند . فاصله بین دهانه های کمکی باید با دقت تعیین
گردد.

که درآن:
Hp = متر ارتفاع پولی تروپیک
μp = ضریب ارتفاع پولی تروپیک ٠,۴٨
u متر بر ثانیه سرعت گاز در لبه پروانه = ٢
g = متر برمجذور ثانیه شتاب ثقل
۶) وبا - را محاسبه نمود . و سپس به کمک شکل ( ١۵ u لذا به کمک رابطه فوق می توان مقدار ٢
دردست داشتن دبی جریان می توان قطر پروانه را به دست آورد . خط مورب حد نهائی قطر
پروانه برای دبی تعیین شده می باشد. بعداز تعیین قطر پروانه سرعت دورانی کمپرسور را
۶) به دست آورد - می توان از رابطه ( ۶

که درآن:
N = دور دردقیقه سرعت دورانی
u متر درثانیه سرعت خطی درلبه خارجی پروانه = ٢
d متر قطر خارجی پروانه = ٢
۶): تعیین قطر پروانه براساس دبی جریان - شکل( ١۵
مبانی کمپرسورها ٩٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
به طور خلاصه می توان نتیجه گرفت که تعیین مشخصات کمپرسور عبارتست از دبی ورودی ،
ارتفاع کلی ، تعداد مراحل ، ارتفاع هرمرحله ، سرعت خطی لبه پروانه وقطر پروانه . دراینجا هنوز
یک پارامتر مشخص نگردیده است وآن راندمان کمپرسور می باشد . برای محاسبه راند مان،
دبی Qin بدون در نظر گرفتن نتایج تجربی می توان از راهنمائی های زیر استفاده نمود . اگر
حجمی گاز در قسمت مکش باشد، دبی حجمی در
شرایط دهش برابر است با:

تعداد مراحل در همان منطقه می باشد Z نسبت تراکم در هر مرحله خنک نشده و rp که درآن

که درآن:
Q = متر مکعب بر دقیقه دبی حجمی
N = دوردردقیقه سرعت دورانی
d متر قطر پروانه = ٢
برای اولین مرحله نباید از ٠,١ بیشتر بوده وبرای آخرین مرحله نبایستی از ٠,٠٢ کمتر δ مقدار
از محدوده های ذکر شده تجاوز نمود، باید قطر پروانه را تغییر داد. برای این δ باشد. اگر مقدار
۶) استفاده نمود .لازم به ذکر است که - منظور می توان از منحنی ارائه شده د ر شکل ( ١۵
استفاده ((Guide Line درانتخاب قطر پروانه بهتر است که از مقادیر نزدیک به خط راهنما
(۶- برای مراحل اول وآخر کمپرسور مقدار متوسط آن باید در شکل ( ١۶ δ شود. بعداز محاسبه
مورد استفاده قرار گرفته تا راندمان پولی تروپیک محاسبه گردد.
۶): محاسبه راندمان مراحل کمپرسورهای گریزازمرکز برحسب ضریب دبی - شکل( ١۶
مبانی کمپرسورها ٩٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
حدو δ همانطوری که از شکل فوق پیداست ،حداکثرراندمان برای موقعی است که مقدار متوسط
٠,٠٧ باشد.
سایر محاسبات باید مورد بررسی قرار گرفته تا صحت مقادیر فرض ش ده η بعداز محاسبه
ثابت شود.
فرض شده ومقدار به دست آمده باید از مقدار η در صورت مشاهده مغایرت زیاد بین مقدار
به دست آمده در فرض اول بررسی ، استفاده شود . توان مصرفی در کمپرسور رامی توان از
۶) به دست آورد. - رابطه ( ٩

مقدار ازدست رفت مکانیکی رامی توان ١ % توان مصرفی فرض نمود . اگر زمان محاسبات چندان
مهم نباشد ، ویا کمپرسور دارای خنک کن بین مرحله ای بوده ویادارای جریانهای جانبی باشد ، لازم
۶) برای محاسبه واعمال از دست رفت های انرژی در - است که از مقادیر داده شده در جدول ( ١
دهانه های ورودی استفاده کرد . برای خنک کردن بین مرحله ای باید مقدار افت فشار محاسبه
در خنک کن بین مرحله ای باید از ΔP ودر بقیه محاسبات مورد استفاده قرار گیرد . مقدار
مقدار فشار دهش هر مرحله کسر شده وبه عنوان فشار مکش مرحل ه بعد مورد استفاده قرار
گیرد. مقدار افت فشار در خنک کن بین مرحله ای را م ی توان ٢ % فشار ورودی خنک کن منظور
نمود. برای کمپرسورهائی که در فشار کم کار می کنند، افت فشار معادل ٢% قابل قبول نبوده
٠,١۵ ) باشد . اگر کمپرسوری بصورت جری ان جانبی ورودی - bar) ٢ psi وحداکثرمقدارآن باید
۶ راباید برای آن oC خروجی طراحی شده برای اولین مرحله محاسبات افزایش دمایی حدود
منظور کرد.
مثال: کمپرسوری دارای شرایط زیر می باشد.
Q١ = متر مکعب ١٧۵
Wm = کیلوگرم در دقیقه ٣
M = ٢٨,۴۶
P١ = با ر (مطلق) ١
t١ = کلوین ٣٠۵ = درجه سانتیگراد ٣٠
K = ١,٣٩۵
P٢ = بار (مطلق) ٢,٧٢
مطلوبست محاسبه انداز ههای کمپرسور
باشد. ηp = حل: فرض می شود که % ٧۵
قدم اول: محاسبه نمای پولی تروپیک
مبانی کمپرسورها ١٠٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی


۶):از دست رفت انرژی در اتصالات و دهانه های کمپرسور - جدول ( ١
قدم دوم: محاسبه ارتفاع پولی تروپیک
باشد. در این صورت ارتفاع پولی تروپیکی کل برابر است با: Zavg = فرض می شود که ١


قدم سوم: محاسبه تعداد مراحل
ft lb فرض می شود که ارتفاع هر مرحله ٣٠۴٨ متر(معادل
lb
١٠٠٠٠ ) باشد. در این صورت: .
Z=١١٠٧۶= ≅
٣٠۴٨
٣.۶٣ ۴
ارتفاع هر مرحله بعداز گرد کردن مراحل برابر است با:
مبانی کمپرسورها ١٠١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
H m p=١١٠٧۶=
۴
٢٧۶٩
قدم چهارم: محاسبه سرعت دورانی کمپرسور
باشد. دراین صورت μ = فرض می شود که ضریب ارتفاع ٠.۴٨


۶) محاسبه می گردد که در حالت فوق - قطر پروانه به کمک شکل ( ١۵ ،Q بادردست داشتن
١٧,٣ (معادل ٠,۴۴ متر) می باشد. in مقدار آن
N= RPM سرعت دورانی شافت


قدم پنجم: محاسبه راندمان پولی تروپیک
Q۴ ۴ ١ m درآخرین مرحله


تذکر: دراین محاسبات ارتفاع پولی تروپیک مجددا " محاسبه نگردیده است . چراکه تغییرات
راندمان ناچیز بوده وحداکثر می تواند ٠,٠١ خطا داشته باشد.
Surging ۶: پدیده موجدارشدن -٨
چیست ؟ Surge ۶: موج -٨-١
۶) منحنی مشخصه یک کمپرسور گریزازمرکز نشان داده شده است. - در شکل ( ١٧
رسم نشده وبلکه Q = همانطوری که از شکل فوق پیداست منحنی در سمت چپ تا مقدار ٠
می باشد Surge Limit دارای بریدگی می باشد. حداقل دبی رسم شده دراین شکل دارای عنوان
یا به عبارت دیگر اگر مقدار دبی از حد فوق کمتر باشد ، سیستم با پدیده ای مواجه خواهد شد
مبانی کمپرسورها ١٠٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
که آن را اصطلاحًا موجدارشدن می نامند . اولین علامت مشخصه این پدیده بروز یک حالت رفت
وبرگشت در جریان گاز در کمپرسور می باشد که با سرو صدای زیادی توأم می باشد.
۶)منحنی مشخصه یک کمپرسور گریزازمرکز - شکل ( ١٧
فشار دهش دارای نوسانات شدیدی بوده ودمای گاز افزایش می یابد . بدیهی است به لحاظ
نوسان فشار ، روتور دائما " تحت معرض فشار در جهت های روبه جلو وعقب بوده وهمین امر
می گردد. برحسب (Thrust Bearing) موجب وارد شدن بار اضافی برروی یاطاقان بار محوری
١٠٠ - سرعت دورانی کمپرسور وکیفیت یاطاقان ، پدیده موجدارشدن می تواند بعد از ٢٠٠٠
مرتبه تکرار باعث خرابی یاطاقان بار محوری شود . کمپرسورهائی که در سرعت کم کار می کنند
نسبت به پدیده موج کمتر حساس می باشند . به عنوان مثال کمپرسور ها ئی که در سرعت
دورانی کمتر از ٣٠٠٠ دوردر دقیقه کار می کنند در مقابل این پدیده کاملا " ایمن بوده واین در
حالی است که کمپرسورهای با سرعت دورانی ١٠٠٠٠ دور در دقیقه شدیدا " نسبت به این
پدیده حساس بوده ودر صورت مساعد بو دن شرایط در معرض پدیده موج قرار می گیرند. قبل
ذکر این نکته ضروری است که کمپرسورهای (Surge) از ورود به بحث بررسی پدیده موج
گریزازمرکز ماشینی هستند که قادرند ارتفاع پولی تروپیک ثابتی را که تابعی از مشخصه ها ی
مکانیکی کمپرسور ، دبی گاز و سرعت آن باشند ایجاد نما یند واین مقدار مستقل از خواص فیزیکی
گاز مورد تراکم است . از نظر مهندسین فرآیند آنچه که مهم به نظر می رسد، دانستن این امر
است که کمپرسور می تواند به ازاء فشار مکش معین ، فشار دهش مشخصی رادر قسمت خروجی
کمپرسور ایجاد کند دراین صورت ارتفاع پولی تروپیک در یک کمپر سور برابر است با :

Pd = که درآن: فشار دهش
Ps = فشار مکش
ρ = دانسیته گاز مورد تراکم
Hp = ارتفاع پولی تروپیک
مبانی کمپرسورها ١٠٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
در اغلب واحدها به ویژه در فرآیندها ، ثابت نگهداشتن فشار دهش اهمیت اساسی دارد . حال اگر
یک تغییر ناگهانی در جرم مولکولی گاز ورودی به کمپرسور به وجود آید ، کمپرسور ناچاراست
جهت حفظ فشار دهش ، ارتفاع پولی تروپیک رادر شرایط جدید افزایش دهد . در شرایط سرعت
ثابت، افزایش ارتفاع تنها از طریق کاهش دبی امکان پذیراست واین به عبارت دیگر یعنی حرکت
نقطه کارمنحنی به سمت چپ ونزدیک شدن به نقطه موج . دلایل به وجود آمدن وروشهای غلبه
براین پدیده به طور خلاصه مورد بررسی قرار خواهدگرفت.
پدیده ای است که فقط در کمپرسورهای آئرودینامیک در اثر تغییر شرایط کار به Surge موج
وقوع می پیوندد ونتیجه آن برگشت جریان گاز می باشد وبه همین خاطر لازم است که شرایط
بهره برداری از کمپرسور به نحوی باشد که حتی الامکان این پدیده درکمپرسور به وقوع
نپیوندد، چراکه موجب بروز مشکلات وخرابی های متعددی در کمپرسور می گردد . این پدیده
هرگز در کمپرسورهای جابجائی مثبت (تناوبی ویا دورانی ) بوقوع نمی پیوندد . همانطوری که
قبلا" ذکر شد در کمپرسورهای گریزازمرکز به گاز وارد شده به درون کمپرسور نخست توسط
پروانه، انرژی جنبشی گاز بااعمال نیروی گریزازمرکز افزایش داده شده وبا عبور گاز از پوسته
دارد ، انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل (فشار ) تبدیل (Voulte) کمپرسور که شکل حلزونی
می شود نهایتا" گاز از مجرای دهش از کمپرسور خارج م یگردد.
در شرایط ایده آل ، فشار گاز حاصل از تب دیل انرژی جنبشی مساوی فشار دهش می باشد . حال
اگر بتوان فشار بیشتر از فشار خط دهش تولید نمود ، انرژی اضافی که مازاد بر نیاز به گاز داده
شده است به هدر خواهدرفت . در حالت دیگر اگر حداکثر فشار قابل دستیابی توسط کمپرسور
کمتر از فشار دهش باشد ، در اینصورت جریان گاز در کمپرسور برعکس شده وگاز متراکم شده
در قسمت دهش به درون پروانه برگشت می یابد و این شروع پدیده موجدارشدن می باشد.
در حالت برگشت گاز ، برخلاف شرایط قبلی پروانه با گاز با فشار بیشتری (وزن مخصوص
بیشتر) پر می شود . بدیهی است در این حالت انرژی جنبشی داده ش ده به سیال با توجه به رابطه
E Vv c = ١
٢ ١
افزایش می یابد. با توجه به افزایش انرژی جنبشی ، قطعا " انرژی پتانسیل (فشار ) ρ ٢
سیال افزایش یافته وبر فشار دهش غلبه می کند ومقداری گاز از کمپرسور به قسمت دهش
رانده می شود. با خروج گاز باوزن مخصوص زیاد ، جای آن را گاز با وزن مخصوص کم پرمی
کند ومشکل ذکرشده در قبل مجددا " خود را نمایان می سازد. نتیجه کلی این پدیده بروز یک
سری جریانهای رفت وبرگشتی در کمپرسور می باشد که اولین اثرآن بصورت لرزش ، سروصدا
وتنش خودرانشان می دهد وجریان مفید گاز تقریبا" صفر می باشد.
از آنجاکه در طول بروز این پدید ه، انرژی به طور پیوسته به سیستم داده می شود واین امر
بدون خروج واقعی گاز از کمپرسور می باشد، دمای گازدرون پوسته کمپرسور بطور مستمر
مبانی کمپرسورها ١٠۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
افزایش می یابد. با توجه به توضیحات فوق بدیهی است سیستم نبایستی در شرایط موجی به کار
گرفته شود . دلایل اصلی بروز پدیده موجدار شدن درکمپرسورهای گریزازمرکز به شرح
زیراست:
الف: تغییر وزن مخصوص گازورودی (در اثرکاهش فشار ، افزایش دما ، کاهش جرم مولکولی
دراثرتغییرترکیبات تشکیل دهنده گاز ورودی)
ب: کاهش سرعت دورانی پروانه به ویژه درحالت استفاده از الکتروموتورهای دور متغییر.
ج: گرفتگی مجاری جریان گاز (مکش - پروانه - دهش)
ه: سایش پروانه وپوسته کمپرسور.
Stonewall ۶: محدودیت پدید ههای موج وصخره -٨-٢
ارتفاع - دبی) بخشی از آن راشرایطی می پوشاند که کمپرسوردرآن منطقه ) H - Q دردیاگرام
کاری با پدیده موج دار شدن مواجه گردد وبدیهی است که کارکردن درآ ن شرایط توصیه نمی
گردد وباید ازآن اجتناب شود . درواقع باید همواره یک محدودیت ایمنی برای کارکمپرسور
مشخص نمود . برای این منظور به کارگیری سیستمی که همواره کمپرسور رادرمحدوده امنی از
بهره برداری نگه دارد ضروری می باشد.
نیاز به انتخاب شرایط طراحی برای کمپرسور و به کارگیری کمپرسور درشرایطی که فشار
ایجادشده کمتر از حداکثر فشار قابل دسترسی توسط کمپرسور درسرعت وشرایط موجودباشد
یکی از دلایل اصلی پائین بودن راندمان کارکمپرسو ر های گریزازمرکز درمقایسه با
کمپرسورهای جابجائی مثبت است.
باید به نحوی باشد که کمپرسور باکمترین تغییر (Design Point) انتخاب شرایط طراحی
درشرایط کاری درمنطقه موجدارشدن قرار نگیرد . اختلاف بین فشار طراحی وفشار قابل
دسترس ر ا می توان نوعی ازدست رفت انرژی درکمپرسوردانست ، چراکه این انرژی به سیستم
داده شده ولی کار مفیدی ازآن عاید نمی گردد .در منطقه دبی زیاد (حجم زیاد ) منحنی
رابه خود می گیرد که اصلاحا " آن را صخره (Steep) مشخصه کمپرسور ، شکل نزولی تندی
می نامند. دراین منطقه یک تغییر جزئی در دبی می تواند توأم بایک (Stonewall) سنگی
تغییرشدید درفشار دهش باشد . به عبارت دیگرکمپرسوردراین منطقه دارای رفتارپایدا ری نبوده
۶) طرحی ازشرایط - وکار دراین حوزه توصیه نمی شود . درشکل( ١٨
(Diffuser ارکمپرسورگریزازمرکزبدون تیغه ها ی هدایت کننده ورودی وتیغ ه ها ی پیچک
درسرعت ثابت همراه با مناطق موجدارشدن وصخره سنگی نشان داده شده است . (Vane
درهمین شکل ناحیه کارمطمئن کمپرسوراز دیدگاه فشارودبی نمایش داده شده است.
مبانی کمپرسورها ١٠۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۶):منحنی مشخصه یک کمپرسور گریزازمرکز در سرعت ثابت بدون تیغه های متحرک - شکل ( ١٨
لازم بذکر است هنگامی که کمپرسور درناحیه صخره ای کارمی کند ، دبی گازممکن است به
برسد ویااینکه زا ویه تلاقی گاز (Mach) حدی برسد که سرعت گاز درون کمپرسور به یک ماخ
با تیغه ها آنچنان زیاد شود که باعث کم شدن مجرای ورودی گازگردیده وعددماخ به حدی
در کمپرسور بوقوع بپیوندد . درشرایط فوق دبی Choke برسد که پدیده جدیدی تحت عنوان
جریان گاز به درون کمپرسور تقریبا " ناچیز می باشد. تأثیر این پدیده بویژه برای گازهای با جرم
درشرایط ورودی شدیدتر می باشد . K مولکولی زیاد ومخصوصا " دردماهای کم وبا مقادیر
بدیهی است درشرایط فوق ، رسیدن به حالت صخره ای قبل ازموعدمقرر وطراحی شده بوقوع
Choke می پیوندد. ضمنا " امکان این وجوددارد که کمپرسور درمراحل نهائی دچار پدیده
گردیده وباعث کاهش دب ی درمراحل ابتدائی شود که نهایتا " می تواند منجربه بروز پدیده موج
گردد.
به طراحی کمپرسور وشرایط بهره برداری (Surge Line) شکل واقعی منحنی موجدارشدن
بستگی داشته ومی تواند به صورت یک خط مستقیم تایک منحنی مشخص شده تغییر نماید . تأثیر
تغییرات سرعت وتیغه های هدا یت کننده متحرک درقسمت کنترل ظرفیت ارائه خواهد شد .
بایدتوجه نمود که منحنی مشخصه کلی یک کمپرسور چندطبقه در نگاه ظاهری مشابه
کمپرسورهای یک طبقه بوده ونمی توان به صراحت وبانگاه به منحنی درمورد ساختار کمپرسور
نظر قطعی داد.
یکی از موارد اساسی شناخت منطقه موجدارشد ن، آشنائی باشرایطی است که لازم است
کمپرسور اززیر بارخارج شود که این امر نیز درمبحث کنترل ظرفیت کمپرسور مورد بررسی
قرار خواهد گرفت.
مبانی کمپرسورها ١٠۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
دریک جمع بندی کلی، عوارض ناشی از بروز پدیده موج را می توان به شرح زیرخلاصه نمود.
الف: فرسایش زودرس یاطاقانهای بارمحوری.
ب: لرزش شدید درروتور که می تواند باعث صدمه دیدن سیستم آب بندی ویاطاقانها گردد.
ج: افزایش درجه حرارت گاز مورد تراکم و بدنه کمپرسور.
د: تغییر درمقدار توان مصرفی وآسیب دیدن سیستم راه اندازی به ویژه گیربک سها به لحاظ
نوسانات شدید درمقدار گشتاور.
مبانی کمپرسورها ١٠٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
بخش هفتم:
روانکاری کمپرسورها
Compressore Lubrication
مبانی کمپرسورها ١٠٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٧:مقدمه -١
همواره هنگام بهره برداری از کمپرسورها وبدون توجه به نوع آن تعداد زیادی از قطعات فلزی
بر روی یکدیگر حرکت لغزشی داشته و اگر سطوحی که در تماس با یکدیگر بوده وبرروی هم
می لغزند، فاقد لایه ای از روغن باشند ، قطعات به سرعت سائیده شده وغیر قابل مصرف
می گردند. در هر جاکه سطوح در تماس با یکدیگر دارای حرکت نسبی باشند ، روانکاری نقش
مهمی در انجام حرکت به نحو صحیح ، تداوم بهره برداری واقتصادی کردن عملکرد ماشین ایفاء
می کند. با بهره گیری مؤثر از روانکاری در ماشین آلات صنعتی ، از جمله کمپرسورها ، انتخاب
مناسب روانساز مورد استفاده درآن:
* انرژی مورد نیاز برای راه اندازی وبهره برداری از کمپرسور کاهش می یابد.
* از سائیدگی وفرسایش زودرس قطعات متحرک جلوگیری به عمل می آید.
* دمای گاز مورد تراکم برای نسبت تراکم معین، کاهش خواهد یافت.
* آب بندکردن لقی بین دوحلزونی، افزایش راندمان حجمی کمپرسوررا بدنبال خواهد داشت.
* از میزان سروصدا در کمپرسورکاسته خواهد شد.
* عمر مفید کمپرسور افزایش خواهد یافت.
* در هزینه های تعمیر ونگهداری کمپرسور صرفه جوئی خواهد شد.
کمپرسور افزایش خواهد یافت. (Reliability) * قابلیت اعتماد
برای نیل به اهداف فوق باید موارد زیر موردتوجه قرار گیرد:
الف: انتخاب روانساز مناسب.
ب: انتخاب روش مناسب برای روانکاری.
ج: استفاده صحیح از روغن روانساز از نظر دبی وفشار.
د: رعایت زمان کار کرد مناسب برای روغن مورد استفاده.
نقش واهمیت روانسازها آنچنان مشهود است که می توان ادعاکرد ماشین آلات صنعتی و از جمله
کمپرسورها بر روی لایه نازکی از روانساز در حرکت بوده و بدون حضور این ماده حیاتی
حرکت در صنعت متوقف می گردد. رعایت نکات ذکرشده دربالا ضمن کاهش هزینه های تعمیر
ونگهداری وتوقفات کمپرسور می تواند در کاهش انرژی مصرفی وافزایش کارآئی وقابلیت
اعتماد آن نقش تعیین کننده ای را ایفاء نماید.
امروزه سعی براین است که حتی الامکان کمپرسورها را با سرعت بیشتری مورد بهره برداری
قرار داده تا به ازاء ظرفیت معین ، ابعاد کمپرس ور کاهش یابد . بدیهی است این امر اهمیت
روانکاری مناسب کمپرسوررا چند برابر می کند . به عنوان مثال سیستم روانکاری گیر بکس
مبانی کمپرسورها ١٠٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
افزایش دهنده سرعت درکمپرسورهای گریزازمرکز باید قادر باشد گیربکس را که در سرعت
٣٠٠٠٠ تا ۵٠٠٠٠ دور دردقیقه کار می کند، به نحو مطلوب روانکاری نماید.
٧: مهمترین وظایف روانکار -٢
بکارگیری از روانسازدر کمپرسورها دارای اهداف متعددی بوده که عمده ترین آنها عبارتند از:
روانکاری وجداسازی سطوح فلزی از یکدیگر باایجاد لایه مناسبی از روغن بین قطعات متحرک :(a
به منظور کاهش اصطکاک وسایش آنها
انتقال حرارت وخنک کردن قطعات متحرک :(b
جلوگیری از اثرات نامطلوب قطعات بریکدیگر :(c
حفاظت از سطوح فلزی قطعات در برابر خوردگی وزنگ زدگی :(d
جذب آلودگی ها، معلق نگه داشتن مواد خارجی و ترکیبات شیمیائی حاصل از تغییرات شیمیائی :(e
(Chemical and Thermal Degradation Products of Oils) اجزاء تشکیل دهنده روغن
((Sealing کاهش نشتی داخلی به کمک آب بند کردن :(f
کاهش انرژی مصرفی در ماشین آلات :(g
به عنوان سیال هیدرولیکی جهت سیست مهای کنترل ظرفیت کمپرسورها :(h
٧: خواص روغن های روانساز: -٣
روانسازها برای اینکه بتوانند وظایف مورد اشا ره در بالا را به درستی انجام دهند ، باید دارای
خواص معینی باشند که مهمترین آنها به شرح زیر می باشد:
مناسبی بوده تا تشکیل لایه روغن ،کاهش اصطکاک و ... به خوبی (Viscosity) ١) دارای گرانروی
صورت پذیرد.
مناسبی باشند. (Viscosity Index) ٢) دارای اندیس گرانروی
٣) در مقابل حرارت واکسیژن هوا (تجزیه حرارتی واکسیداسیون )از مقاومت کافی را برخوردار
باشند.
بیش از (Wear) وسایش (Corrosion) خورد گی توسط مواد شیمیائی ،(Rust) ۴) از زنگ زدن
حد قطعات جلوگیری کنند.
ومعلق نگه دارنده بوده تا از ته نشین شدن رسوبات در (Detergent) ۵) دارای مواد پاک کننده
لابه لای قطعات جلوگیری نمایند.
۶) در هوای سرد به اندازه کافی روان بوده تا راه اندازی وادامه حرکت قطعات به آسانی
صورت پذیرد.
٧) با قطعات لاستیکی آب بند کننده سازگاری لازم را داشته باشند.
٨) از نظر فراریت وآتش گیری دارای وضعیت مناسبی باشند.
مبانی کمپرسورها ١١٠ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٩) در هنگام کار کف نکنند.
٧ :ویژگی های سیستم روانکاری -۴
در غالب اوقات ویژگیهای سیستم روانکاری ، طراحی ونحوه عملکردآن توسط شرکتهای سازنده
کمپرسور تعیین می گردد. براین اساس سازندگان کمپرسور سیستم روانکاری را طوری طراحی
می کنند که با ویژگیهای کمپرسور سازگا ری لازم را داشته باشد . مهمترین ویژگیهای سیستم
روانکاری کمپرسور به شرح زیراست:
١- مخزن روغن باید طوری انتخاب شود که کمپرسور بتواند روغن راازآن کشیده و بعداز پایان
عملیات روانکاری به آن برگشت دهد . حجم مخزن و زمان اقامت روغن درآن باید در حدی
باشد که کف روغن ک املا" از بین رفته وگازهای موجود درآن جدا شود ، بنحوی که روغن قابلیت
مصرف مجدد در سیستم روانکاری را داشته باشد.
٢- جریان روغن در کمپرسور به کمک وسایلی نظیر پمپ روغن ، قاشقک پرتاب کننده ، رینگ
متصل به میل لنگ ویافشار گاز دهش برقرار می شود.
٣- برای خنک کردن روغن باید وسایل وامکانات لازم پیش بینی شده باشد . به همین منظور
بوده مبدل حرارتی (Oil Cooler) بعضی از کمپرسورها مجهز به سیستم خنک کن روغن
می باشد و با آب و یا هوا خنک می گردد. در بعضی از کمپرسورها خنک کاری روغن ب ه کمک
انتقال حرارت به محیط خارج از طریق بدنه محف ظه روغن صورت می پذیرد . دراین حالت
که (Fins) محفظه روغن طوری ساخته می شود که سطح تبادل حرارتی آن توسط تیغ ه ها یی
برروی تعبیه شده است، افزایش داده شود.
دمای روغن در محفظه روغن در کمپرسورهائی که به روش اجباری (روانکاری به کمک پمپ
روغن) روانکاری می گردند، نبا یستی از ٧٠ درجه سانتیگراد ودر سیستمهایی که از روش پاششی
استفاده می شود از ٨٢ درجه سانتیگراد تجاوز نماید. (Splash Type)
نصب (Reservoir) سیستم خنک کاری هرگز نبایستی درون محفظه روغن ویا مخزن روغن
شود.
خنک کن روغن باید حتی الامکان طراحی شود که روغن را دردمای پا ئین تر از ۵۵ درجه
می باشد که (Shell and Tube) سانتیگراد نگه دارد. مبدل حرارتی غالبا" از نوع پوسته ولوله
باآب خنک می شود. با این وجود در بعضی از کمپرسورها روغن توسط هوا خنک می گردد . در
جریان (Shell) وروغن در قسمت پوسته (Tube) مبدل های آبی ، آب در قسمت داخل لوله
می یابد. طراحی مبدل باید به نحوی صورت پذیرد که فشارآب از فشارروغن کمتر بوده تادر
صورت خرابی مبدل، آب به درون روغن نشت ننماید.
مبانی کمپرسورها ١١١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
۴- بالابودن دمای بهره برداری از کمپرسور موجب کاهش ویسکوزیته و کاهش ضخامت لایه
روغن تشکیل شده برروی قطعات می شود. وجود لایه فوق باعث کاهش اصطکاک در هنگام
حرکت قطعات برروی یکدیگر گردیده وبدیهی است که هرگونه کاهش در ضخامت لایه روانساز
می تواند باعث افزایش اصطکاک در کمپرسور گردد . بهره برداری طولانی از کمپرسور در
هنگامی که دمای روغن درآن بین ۶٠ تا ٧٠ درجه سانتیگراد باشد می تواند م وجب اکسیداسیون
روغن گردد . اکسیداسیون روغن به سهم خود باعث افزایش ویسکوزیته وکاهش ضخامت لایه
برروی قطعات می گردد،که درنهایت ،این پدیده (Sticky Mass) روغن وتشکیل مواد چسبنده
منجر به کاهش عمر مفید روغن وضرورت تعویض زود رس آن خواهد شد.
۵- دمای گاز خروجی بطور مستقیم برروی میزان تشکیل رسوب برروی سوپاپهای دهش
(درکمپرسورهای تناوبی ) و لوله دهش کمپرسور تأثیر می گزارد. بالا بودن دمای گاز خروجی
موجب تسریع اکسیداسیون روغن ، تشکیل دوده و تأثیر نامطلوب آن برروی صفحات سوپاپ
می گردد. مواد حاصل از اکسیداسیون وتجزیه حرارتی رو غن برروی سطوح آب بند کننده
سوپاپ نشسته و ضمن کاهش راندمان حجمی کمپرسور حتی می تواند موجب شکسته شدن
صفحات سوپاپ گردد.
۶- در مناطقی که رطوبت نسبی هوا بالا باشد ، عمل خنک کاری گاز ورودی باید به دقت مورد
توجه قرار گیرد . هرچند که خنک کردن گاز ورودی به درون کمپ رسور تأثیر مستقیمی برروی
دمای بهره برداری ودمای گاز خروجی از کمپرسور دارد ، ولی اگر میزان خنک کردن گاز از حد
مجاز بیشتر باشد ، می تواند موجب میعان رطوبت موجود در گاز ورودی گردد . به عنوان مثال
اگر دمای هوای ورودی به درون کمپرسور ٢۵ درجه سانتیگراد باشد ، دمای آب خنک کننده
جداره سیلندر باید حدود ٣۵ درجه سانتیگراد نگهداری شود . به عبارت دیگر اختلاف بین دمای
آب خنک کننده و گاز ورودی بداخل کمپرسور باید حداقل ١٠ درجه سانتیگراد باشد . میعان
رطوبت موجود در گاز ورودی می تواند موجب شستشوی لایه فیلم روغن تشکیل شده برروی
قطعات متحرک گردیده که نهایتا " موجب افزایش سایش در کمپرسور خواهد شد . علاوه برآن
پدیده فوق می تواند احتمال زنگ زدن قطعات وسایش ناشی از آن را افزایش دهد.
٧- اگر راه اندازی کمپرسور در دمای کمتر از ٢۵ درجه سانتیگراد صورت پذیرد ، سیستم
روانکاری باید مجهز به گرم کن روغن باشد . ظرفیت گرم کن باید طوری انتخاب شود که بتواند
روغن داخل مخزن را طی حداکثر ١٢ ساعت از دمای محیط به ٢۵ درجه سانتیگراد برساند .به
عنوان مثال گرم کن های برقی که درون مخزن نصب م ی شود، باید دارای قدرتی حدود ٢,٣ وات
برهر سانتیمترمربع ازسطح تبادل حرارتی آن باشد.

بوده و حداقل و حداکثر سطح روغن (Sight Glass) ٨- مخزن روغن باید مجهز به آب نما
درآن مشخص شده باشد.

٩- بکارگیری از تجهیزات مناسب جهت تمیز کردن روغن در کمپرسور ضروری می باشد .
جداکردن ذرات معلق موجود درروغن که در طول فرآیند روانکاری همراه باروغن به درون
صورت می پذیرد. (Filter) ویا فیلتر (Strainer) محفظه روغن برمی گردد، توسط صافی
(Full Flow فیلترها باید طوری نصب گردند که تمامی روغن در حال گردش ازآن عبور نموده
وقادر به فیلتراسیون ذرات تا ۴٠ میکرون (برای مواردعادی ) ویا ذرات ریزتر (مثلا " ١٠ (Filter
میکرون) برای جدا کردن ذرات بابیت یاطاقانها توصیه م یشود.
خنک کن نصب گردند . فیلترها هرگز (Down Stream) فیلترباید در قسمت پائین دستی
نبایستی مجهز به شیر
باشند. (Automatic By-Pas) ویا جریان برگشتی اتوماتیک (Relief Valve) تخلیه فشار
فلزات به کاربرده شد ه در ساخت فیلتر باید در مقابل خوردگی مقاوم باشند . جریان روغن در
فیلترباید از خارج به سمت قسمت مرکزی آن انجام گیرد.
(Internal Circulating در نصب فیلتر باید دقت شود که درآن جریان برگشتی داخلی
برقرار نشود . افت فشار روغن نباید از ٠,٣۵ بار بیشتر باشد . بعضی از فیلترها مجهز به (Flow
وسیله اندازه گیری اختلاف فشار دو سرآن بوده تادرمواقعی که اختلاف فشار در اثر گرفتگی
از حد مجاز بیشتر گردید سیستم هشدار دهنده عمل نماید. (Plugging) فیلتر
١٠ - فشارروغن درکمپرسورها همواره باید کنترل گردد . برای این منظورنصب وسایلی برای
(Low اندازه گیری وکنترل فشارروغن ضروری می باشد. وسایلی نظیر کلید حداقل فشار روغن
مهمترین وسایل کنترل فشار روغن (Relief Valve) وشیر کنترل فشار ( Oil Pressure Switch
می باشند.
درکمپرسورهایی که مخزن روغن آنها تحت فشار می باشد (نظیر کمپرسورهای تبرید )، ف شار
خروجی از پمپ روغن دراین کمپرسورها حاصل جمع فشار محفظه روغن و فشار پمپ روغن
بوده وبه همین خاطر فشارسنج مقدار واقعی فشار ناشی از عملکرد پمپ روغن را نشان نمی
باشد تابراساس (Diffrential) دهد. به همین خاطر کلید حداقل فشار روغن باید از نوع تفاضلی
خالص فشار پ مپ روغن که تفاضل فشاردهش پمپ روغن و فشار محفظه روغن می باشد، عمل
نماید.
١١ - تمامی کمپرسورهایی که دارای قدرت بالاتر از ١۵٠ کیلو وات می باشند، باید مجهز به یک
بوده تا تمامی قسمت هایی از کمپرسور را که در معرض (Auxiliary) سیستم روانکاری کمکی
ونیز بعداز خاموش (Main Pump) سایش می باشند قبل از راه اندازی پمپ روغن اصلی
مبانی کمپرسورها ١١٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
کردن به طور کامل روانکاری نماید . پمپ روغن اصلی وپمپ روغن کمکی باید مجهز به شیر
کنترل فشار جداگانه باشند.
٧: روشهای روانکاری در کمپرسورها -۵
امروزه برحسب شرایط طراحی کمپرسور روشهای مختلفی برای روانکاری آنها انتخاب می شود .
اساسا" روانکاری کمپرسورها به یکی از ۴ روش زیر صورت می پذیرد:
(Splash Type) الف) روغن کاری پاششی
(Gravity Type) ب) روانکاری ثقلی
(Force Feed Type) ج) روانکاری اجباری
(Injection Or Flooded Type) د) روانکاری تزریقی یامستغرق
هر یک از روشهای روانکاری فوق دارای محاسن و معایب خاص خود بوده و شرکتهای سازنده
کمپرسور با
یک جمع بندی کلی روش مناسب برای روانکاری کمپرسور مورد نظر را انتخاب می نمایند.

روانکاری پاششی 
این روش ساده ترین نوع روانکاری بوده ودر آن توسط زائده ای (نظیر قاشقک ) که به شاتون
متصل است به هنگام غوطه ور شدن شاتون در روغن محفظه روغن ، روغن به قسمتهای مورد
نیاز نظیر یاطاقانها ، سیلندر وسایر نقاطی که نیاز به روانکاری دارند پاشیده می شود . این روش
(Single احتیاجی به فیلتراسیون روغن نداشته وعموما" برای کمپرسورهای کوچک وی ک طرفه
مورد استفاده قرار می گیرد. (Acting
جهت کنترل بهتر مقدار روغنی که به قطعات پاشیده می شود، لازم است که سطح روغن در یک
حد ثابتی نگهداری شود . از مزایای این روش باید سادگی سیستم روانکاری و عدم وابستگی به
جهت دوران کمپرسور رانام برد . در عوض لایه روغن در یاطاقانها نازک بوده وچون روانکاری
تحت فشار صورت نمی گیرد ، کیفیت روانکاری در هنگام راه اندازی کمپرسور که دمای روغن
پائین وویسکوزیته آن بالا است چندان مطلوب نمی باشد . علاوه برآن در این روش احتمال خارج
شدن روغن از کناره سیلندر توسط گاز مورد تراکم بالا م یباشد

روانکاری به روش ثقلی
روانکاری بروش ثقلی خود به دو دسته تقسیم می شود. در روش اول توسط دیسکی که برروی
میل لنگ نصب شده است ، روغن از محفظه روغن کمپرسور کشیده شده وبه قسمتهای فوقانی
کمپرسور هدایت گردیده واز آنجا توسط نیروی وزن روغن (نیروی ثقل ) به سمت پائین
سرازیر وموجب روانکاری قطعات می شود . در این روش به جای دیسک می توان از یک حلقه نیز
برای جابجائی روغن استفاده نمود .حلقه مورداستفاده دارای شیاری بوده ودر اثر حرکت دورانی
مبانی کمپرسورها ١١۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
میل لنگ قادر به جابجا نمودن روغن از محفظه روغن به سایر نقاط کمپرسور می باشد . وجود
روزنه در قسمتهای مختلف وبویژه یاطاقانها موجب رسیدن روغن به آنهامی گردد . نیروی
.(٧- گریزازمرکز در اثر دوران رینگ موجب اعمال فشار در روغن می گردد (شکل ( ١
در روش دوم از یک پمپ روغن برای ارسال روانساز به مخزن که در بالای سیستم قرار دارد
استفاده می شود. روغن تحت نیروی ثقل به طرف پائین سرازیر شده و نقاط مورد نظر را
.(٧- روانکاری می کند (شکل ٣

روانکاری بروش پاششی
همانند روش قبل این سیستم فاقد فیلتر بوده ومستقل از جهت دورانی کمپرسور می باشد. حسن
این روش کنترل میزان روغن در روانکاری وعیب آن برگشت روغن دراثراعمال فشار در هنگام
کار کمپرسورها با سرعت دورانی بالا می باشد. اساسا " این روش با وجود سادگی وارزانی به لحاظ
پائین بودن کیفیت آن روش چندان مناسبی نبوده وبرای کمپرسورهای بزرگ ویا کمپرسورهائی
٧)نمونه ای ازروانکاری ثقلی - که در سرعت دورانی زیاد کار می کنند توصیه نمی شود .درشکل( ٢
توسط حلقه نشان داده شده است.

روانکاری به روش اجباری
بهترین روش برای روانکاری کمپرسورهای تناوبی استفاده از پمپ روغن می باشد. به کمک پمپ
روغن عملیات روانکاری یاطاقانها ، بوش گژن پین ، سیلندرو ... تحت فشار صورت پذیرفته وبدیه ی
است کیفیت روانکاری بلحاظ بالا بودن ضخامت لایه روغن در مقایسه با روشهای قبلی بسیار
۵) نمونه ای از یک کمپرسور که بروش اجباری روانکاری - مناسب تر می باشد. در شکل ( ٣
می شود، نشان داده شده است.
(Plunger Type ویا انگشتی (Gear Type Pump) پمپ مورد استفاده می توانداز نوع دنده ای
باشد. پمپهای مورد استفاده طوری طراحی می شوند که میزان دبی و فشار آن از مقدار (Pump
مورد نیاز بیشتر بوده تا در هنگام فرسایش قطعات (پوسته یادنده های پمپ، یاطاقانها و...) عمل
مبانی کمپرسورها ١١۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
روانکاری به نحو مطلوب صورت پذیرد. اساسا" کمپرسورهائی که به صورت اجباری روانکاری
می شوند باید مجهز به قطعات زیر باشند:
٧): روانکاری بروش ثقلی با پمپ روغن - ٧): روانکاری به روش ثقلی باحلق شکل ( ٣ - شکل ( ٢
٧): روغنکاری بروش تزریقی در کمپرسورهای حلزونی - شکل ( ۴
الف) پمپ روغن که وظیفه تأمین فشار جهت جریان روغن در سیستم روانکاری را به عهده دارد.
که مانع از ورود ذرات جامد به درون پمپ می گردد. (Srainer) ب) صافی
ج) فیلتر روغن که در قسمت دهش پمپ روغن نصب شده تا مانع از ورود ذرات ریز (تا ١٠
میکرون) به نقاط مورد روانکاری گردد.
مانع از پرشدن محفظه تراکم کمپرسور از روغن ،(VS) شیر ممانعت کننده از جریان روغن
درهنگام خاموشی آن می گردد. این شیر بعداز راه اندازی کمپرسور وتوسط فشار گاز دهش باز
می شود. ازآنجائی که برای روانکاری مناسب کمپرسور فشار گاز در مخزن جداکننده روغن و
هوا که وظیفه ارسال روغن به محفظه تراکم رانیز بعهده دارد نباید از حداقل مجاز کمتر باشد،
بوده،بنحوی که (VP Minimum Pressure Valve) مخزن فوق مجهز به شیر حداقل فشار
وقتی فشار درون مخزن جداکننده روغن از گاز به حداقل مورد نظرنرسد، تخلیه گاز از مخزن
صورت نپذیرفته وگاز متراکم شده با تجمع در مخزن موجب بالارفتن فشار درون مخزن
تاحداقل میزان تعیین شده می گردد.
٧: ویژگیهای روانکاری بروش تزریقی -۶
بین روتورها (Clearance) وجود روغن همراه باگاز مورد تراکم موجب آب بند کردن لقی
گشته وباعث افزایش راندمان حجمی وراندمان کلی کمپرسور می گردد . عملیات روانکاری
بروش فوق باعث بهبود ران دمان حتی در سرعت های کم نیز می شود . به عبارت دیگر ، بهره
برداری آرام وامکان اتصال مستقیم الکتروموتور به کمپرسور وعدم نیاز به گیربکس افزایش
دهنده سرعت ازمحاسن ویژگیهای روانکاری بروش فوق می باشد.
باتوجه به خاصیت خنک کاری روغن ، نسبت تراکم در این کمپرسورها نسبت ا" بالا بوده وحتی در
٢١ در یک پوسته دست یافت . وجود روغن در فرآیند : مورد خاصی می توان به نسبت تراکم ١
تراکم موجب کاهش سروصدای کمپرسورگردیده وعلاوه برآن نیازی به دنده های تنظیم زمانی
به روتور (Male Rotor) نمی باشد، چراکه اتصال گشتاور از روتور نرینه (Timing Gear)
توسط لایه روغن بین صورت می گیرد. (Female Rotor) مادگی
محل تزریق روغن در این روش بسیار مهم بوده وتأثیر بسزائی برروی راندمان بهره برداری
می گذارد. تزریق روغن بدرون دیواره پوسته در محل و با نزدیکی تقاطع دو حفره قرار گرفتن
در قسمت ده ش کمپرسور صورت می گیرد. تخلیه روغن از کمپرسور باید (Bores) حلزونی
بنحوی صورت پذیرد که روغن نتواند باگاز ورودی مخلوط شده تا موجب گرم کردن آن
نشود.
این کمپرسورها که فاقد پمپ روغن می باشند، قادرند در یک دامنه وسیع از نسبت تراکم دمای
گاز را تقریبا " ثابت نگهد ارند (مثلا" ٨٠ د رجه سانتیگراد ). میزان روغنی که بدرون سیستم تزریق

می شود باید به دقت کنترل گردد بنحوی که اولا " مقدارآن برای روانکاری وخنک کاری
کمپرسور کافی بوده وضمنا " میزان آن چندان زیاد نباشد تا از دست رفت ناشی از پمپاژ
را بیش از حد افزایش دهد. (Pumping Losses)
در یک ک مپرسور هوا که درفشار ٧ بار کار می کند میزان دبی روغن باید حدود ١٠ لیتر در
دقیقه به ازاء هر متر مکعب در دقیقه هوا باشد . این مقدار روغن قادر است که به ازاء هر اسب
بخار انرژی مصرفی در کمپرسور ، حدود ١١ کیلو کالری در دقیقه گرما را از کمپرسور خارج
نماید.
از آ نجائی که بخشی از حرارت گرفته شده توسط روغن مجددا " به سیکل تراکم برگشت داده
می شود، لذا کمپرسورهائی که از روش مستغرق (تزریقی) برای روانکاری استفاده می کنند ، اولا "
باید مجهز به مخزن روغن بزرگتری بوده وثانیا " میزان هوا یاآب مصرفی برای خنک کاری
روغن در آن در مقایسه با کمپرسورهای خشک بیشتر باشد . دراین نوع کمپرسورها سیستم خنک
کاری روغن برای سیستم های تبرید موجب کاهش بار حرارتی کندانسر ودر تراکم گازهای
می گردد. (After Cooler) معمولی (نظیر هوا) موجب کاهش بار حرارتی خنک کن نهائی
در مناطقی که تهیه آب خنک کننده مشکل ویا گران باشد ، ازروش تزریق مستقیم مایع به درون
پوسته تراکم گاز استفاده می شود.تزریق مایع خنک کننده در قسمت نزدیک به منطقه دهش
انجام می گیرد تارقیق شدن روانساز به حداقل خود برسد . روش دیگر انبساط ناگهانی
مایع در یک مبدل حرارتی جهت خنک کردن رو غن می باشد. این روش غالبا " برای (Flashing)
کمپرسورهای تبریدی به کار گرفته می شود ومایع مورد استفاده جهت تبخیر ، همان مبرد مورد
استفاده در سیکل تبرید می باشد.
می توان افزایش (Shaft Power) بادر دست داشتن توان مصرفی در بهره برداری از کمپرسور
دمای گاز را در سیکل تراکم محاسبه نموده ویا با داشتن میزان افزایش دمای گاز در سیکل
تراکم ومیزان روغن درحال گردش ، توان مصرفی در کمپرسور را محاسبه کرد . برای این
منظور فرض می شود که ٨۵ % حرارت ناشی از تراکم توسط روغن مورد استفاده در کمپرسور
جذب گردد.
٪٨۵WS = ٠,٠٠١١۶٢ q L *ρL * CPL *ΔT (٧-١)
که درآن:
WS = کیلو وات توان داده شده به شافت
qL = متر مکعب در ساعت حجم روغن
ρL = کیلو گرم بر متر مکعب وزن مخصوص روغن
CPL = کیلو کالری بر کیلوگرم درجه سانتیگراد گرمای ویژه روغن
ΔT = درجه سانتی گراد افزایش دمای روغن
٧:ویژگیهای مورد نیاز درروغن مصرفی در کمپرسورها -٧
انتخاب روغن مناسب برای هر کمپرسور یکی از عوامل بسیار مهم ومؤثر در افزایش کیفی ت
روانکاری روغن مورد استفاده در کمپرسور می باشد. نوع کمپرسور ، خواص فیزیکی وشیمیائی
گاز مورد تراکم ، نسبت تراکم ، حداکثر دمای مجاز ، سیستم خنک کاری ، تعداد مراحل ، روش
روانکاری و ... مهمترین عوامل مؤثردرانتخاب روغن مناسب برای سیستم روانکاری کمپرسور
می باشد. براس اس ویژگیهای ذکرشده دربالا شرکتهای سازنده کمپرسور طی آزمایشهای مختلف
روغن مناسب رابرای روانکاری کمپرسور انتخاب کرده وبه خریداران کمپرسور توصیه
می نمایند.
روغن مورد استفاده در کمپرسور باید دارای مقاومت لازم در مقابل شکسته شدن مولکولی ،
اکسیداسیون وکربونیزاسیون بوده وخواص اصلی آن در طول مصرف تغییر چندانی ننماید.
لازم به ذکراست که بعضی از افراد برای کمپرسورهای مختلف روغن مشابهی را توصیه می کنند.
در حالی که هر کمپرسور دارای ویژگیهای خاص خود را بوده و لازم است که روغن مناسب
برای آن مورد استفاده قرار گیرد . لذا در انتخاب روغن مورد استفاده در کمپرسور اکیدا " توصیه
می شود که از روغن انتخاب شده از سوی شرکت سازنده کمپرسور ویا روغنی که مشابهت
کامل نسبت به آن را دارا می باشد در روانکاری کمپرسور استفاده شود . در اینجا باتوجه به
اهمیتی که کمپرسورهای هوا به لحاظ بالا بودن تع داد مورد استفاده در صنعت دارند نکات زیر
باید مورد توجه قرار گیرد.
دمای هوای ورودی ، میزان آلودگی هوا ، دمای بهره برداری از کمپرسور ، دمای گاز خروجی از
کمپرسور، نوع کمپرسور وفشار دهش گاز ، مهمترین عوامل در انتخاب روغن مناسب برای
روانکاری کمپرسور می باشد. وجود آلودگی در هوای ورودی به کمپرسور بیشترین تأثیر را
برروی سایش قطعات ، اکسیداسیون روغن وتشکیل رسوب دوده ای شکل برروی سوپاپهای
دهش و لوله خروجی می گذارد. به همین خاطر امروزه سازندگان کمپرسورها مسئله
فیلتراسیون گاز ورودی به درون کمپرسوررا شدیدا " مورد توجه قرار د اده وسیستم فیلتراسیون
گاز ورودی به کمپرسور را طوری طراحی می کنند که گاز ورودی به درون کمپرسور حاوی
حداقل ذرات معلق ونامطلوب باشد . مهمترین خواص فیزیکی وشیمیایی مورد نظر در انتخاب
روغن مناسب برای کمپرسورها بشرح زیر می باشد:

ویسکوزیته
ویسکوزیته یکی از خو اص فیزیکی سیال بوده که مقاومت آن رادر مقابل حرکت ،تغییرشکل
واصطکاک بین مولکولی نشان می دهد. ویسکوزیته سیالات به ساختمان شیمیائی اجزاء سازنده

آن، شکل واندازه مولکولها بستگی دارد. دربیان ویسکوزیته روغ نهای مورد استفاده در
کمپرسورها عموما " ویسکوزیته سینماتیکی آن مورد استفاده قرار می گیرد و آن عبارت است از
بیان می شود . (c.st) حاصل تقسیم ویسکوزیته مطلق به دانسیته آن و غالبا "برحسب سانتی استوک
ویسکوزیته روغنها باافزایش درجه حرارت کاهش می یابد.

یا بطور خلاصه (International Standard Viscosity Grading) طبق استاندارد بین المللی
مقدار ویسکوزیته سینماتیک دردمای ۴٠ درجه سانتیگراد براساس آزمون ٣۴۴٨ ،(ISO VG)
تعریف می شد ، ولی امروزه (SAE) تعیین می گردد.قبلا" ویسکوزیته روغنها براساس عدد ISO
۵) تبدیل - معرفی می گردد. در جدول ( ١ (ISO VG) ویسکوزیته روغنها غالبا" براساس
نشان داده شده است. باافزایش (ISO VG) و (SAE) به (C.St) ویسکوزیته روغ نها از
ویسکوزیته روغن ، ضخامت لایه روغن بین دوقطعه ای که باهم درتماس میباشدافزایش می یابد
(وبرعکس).

تبدیل ویسکوزیته روغن های صنعتی

Viscosity lndex ٢-اندیس ویسکوزیته
پارامترفوق بیانگرشدت تغییرات ویسکوزیته نسبت به درجه حرارت می باشد .افزایش اندیس
ویسکوزیته بیانگرپائین تر بودن میزان تغی یرات ویسکوزیته درمقابل تغییرات درجه حرارت
می باشد.اندیس ویسکوزیته برای روغنهای معدنی حدود ١٠٠ می باشد .روغن ها ی با اندیس
ویسکوزیته بیشترازکیفیت بالاتری برخوردارند.
Pour Point ٣-نقطه ریزش
نقطه ریزش یکی از خواص فیزیکی روغن بوده وسیالیت آن را دردماهای کم نشان می دهد
وبنابرقرارداد دمائی است که اگر روغن ٣ درجه سانتیگراد سردتر شود ، در مدتی کمتر از ۵
ثانیه حرکت نکند . نقطه ریزش روغن در کمپرسور های تبرید ویاآنهائی که در محیط ها ی سرد
کار می کنند اهمیت بسیاری دارد.
Floc Point ۴-نقطه لخته ای شدن
رابا روغن مورد نظر بمیزان ١٠ (R نقطه لخته ای شدن عبارت از دمائی است که اگرمبرد ( ١٢
را (Wax) % مخلوط کرده بصورت ابری درآمده واگر مخلوط راسرد تر کنیم بتوان ذرات موم
از روغن جدانمود . دمای فوق درروانکاری کمپرسور ها ی تبریدی بسیار اهمیت زیادی داشته
وجداشدن موم از ر وغن می تواند باعث بروز مشکلات زیادی درسیستم وبویژه درشیر انبساط
فاقدموم بوده ولذا دارای نقطه لخته ای شدن نمی باشند. (Synthetic) گردد. روغنهای مصنوعی
Vapour Pressure ۵-فشار بخار
روغن ،t عبارت است از فشاری که بعداز گرم کردن روغن تا دمای ،t فشار بخار روغن در دمای
شروع به تبخیرمی کند . فشار بخار بعبارت دیگر نشاندهنده فراریت روغن نیز می باشد. هرچه
فشار بخار روغن بیشتر باشد روغن دردمای کمتری بجوش آمده و فراریت آن بیشتر خواهد
بود.
Flash Point ۶-نقطه احتراق
حداقل دمائی که باگرم کردن روغن تحت شرایط تعریف شده برای مخلوط روغن - هو ا،
قابلیت احتراق درحضور جرقه راداشته باشد.
Fire Point ٧-نقطه اشتعال
نقطه اشتعال ،حداقل درجه حرارتی است که اگرتحت شرایط استانداردروغن تاآن دما گرم شود ،
مقدار بخار حاصل از تبخیر روغن تا حدی است که اگر روغن در معرض شعله قرار گیرد مشتعل
می گردد. نقطه اشتعال تمامی روغن های پایه نفتی باافزایش فشار، افزایش می یابد.
Auto Ignition Temprature ٨-دمای احتراق خود به خود
مبانی کمپرسورها ١٢١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
عبارت است از حداقل دمائی که مخلوط هوا وسوخت در غیاب منبع الکتریکی مشتعل شوند .
دمای احتراق خود به خود بویژه برای کمپرسورها ی هوابسیار مهم بوده ودر انتخاب روغن برای
این نوع کمپرسورها باید به آن توجه نمود ، چراکه کمپرسورهای فوق شدیدا " در معرض آتش
گرفتن می باشند.

سیستم روانکاری کمپرسورهای پیستونی
نیرو محرکه لازم برای راه اندازی پمپ روغن ممکن است مستقیمًا توسط میل لنگ و یا توسط
یک الکتروموتور تأمین شود . مخزن روغن می تواند کارتل کمپرسور و یا یک مخزن جداگانه ای
باشد که در بیرون کمپرسور نصب شده است . در اکثر موارد مخزن روغن در فشار اتمسفر یک
قرار د ارد . ولی در مواردی این مخزن از طریق یک لوله رابط به قسمت مکش کمپرسور متصل
می باشد تا بخا رهای حاصل از تبخیر روغن توسط کمپرسور کشیده شود . نمونه ای از روش اخیر
کمپرسورهای تبرید می باشد که در آن مخزن روغن کارتل کمپرسور بوده و از طریق یک
روزنه به قسمت مکش کمپرسور مرتبط می باشد.در مواردی که حلالیت مبرد در روغن زیاد
باشد، بهتر است که در کارتل یک گرم کن الکتریکی نصب شود تا در طول دوران توقف
کمپرسور، مبرد بصورت مایع در روغن حل نگردد . در طول دوره توقف کمپرسور ، بعلت نشتی
حلالیت (Henry's Law) در سوپاپها، فشار مبرد در کارتل افزایش یافته و بر اساس قانون هنری
مبرد در روغن افزایش می یابد. با راه اندازی کمپرس ور و بعلت ارتباط قسمت مکش با کارتل ،
فشار مبرد در کارتل کاهش یافته و همین امر باعث آزاد شدن مبرد حل شده در روغن
می گردد که غالبًا با پدیده کف کردن توام می باشد. کف کردن روغن می تواند باعث کاهش
سیستم هائی که .(Carry Over فشار روغن کمپرسور و یا خارج شدن آن از کارتل گردد (پدیده
بروش اجباری روانکاری می شوند شامل خنک کن روغن ، یک فیلتر روغن و یک شیر خلاص کن
می باشند، البته بعضی از سیست مها در قسمت مکش پمپ روغن یک صافی (Relief Valve)
نصب می شود تا مانع از ورود ذرات جامد بدرون پمپ روغن گردد . در موارد (Strainer)
خاصی، سیستم روانکاری با تمامی تجهیزات جانبی (پمپ روغن، فیلتر، خنک کن و...)
بصورت دوتائی و موازی هم بکار گرفته می شوند تا بروز هرگونه اشکال در سیستم روانکاری و
یا سرویس آنها بدون توقف کمپرسور صورت پذیرد . اگر دمای محل نصب کمپرسور در بعضی
از ایام سال بسیار پائین باشد ، بکارگیری از گرم کن روغن توصیه می شود. در کمپرسورهای یک
طرفه، از یک سیستم روانکاری برای روانکاری سیلندر و سیستم انتقال قدرت آن (میل لنگ ،
یاطاقانها و ...) استفاده می شود . ولی در کمپرسورهای دو طرفه روانکاری شوتده ، سیستم
روانکاری سیلندر از سیستم انتقال قدرت جدا بوده و هر یک دارای مجموعه مجزائی بوده و
روغن مورد استفاده در آنها نیز متفاوت می باشد. روغن مورد استفاده برای روانکاری سیلندر به


سیستم روانکاری برگشت داده نشده و همراه با گاز مورد تراکم از کمپرسور خارج می شود و به
همین خاطر باید سازگاری لازم را با گاز مورد تراکم داشته و از سوی دیگر در مقابل شرایط
دمائی و فشار داخل سیلندر پایداری شیمیائی مطلوبی داشته باشد . نوع روغن و ویسکوزیته آن
به عوامل متعددی نظیر نوع کمپرسور ، فشار و دمای بهره برداری ، خواص فیزیکی و شیمیائی
گاز مورد تراکم و... بستگی داشته و باید از سوی شرکت سازنده کمپرسور اعلام شود.


بخش هشتم:
Gas Drying خشک کردن گازها


مقدمه

اکثر گازهای مورد استفاده در صنعت حاوی مقداری رطوبت (بخار آب ) بوده و همین امر
می تواند موجب بروز مشکلات عدیده در سی ستم تراکم و یا بهره برداری از گازهای صنعتی
گردد.
بعنوان مثال هوا همواره حاوی مقداری رطوبت بوده که حضور آن در سیستم هوای فشرده
باعث ی خ زدگی، زنگ زدن، گریپاژکردن ، تأثیر نامطلوب برروی سیستم روانکاری ، خرابی قطعات
Natural ) سیستم های پنوماتیک ، خوردگی و … می گردد . حضور رطوبت در گازهای طبیعی
ضمن ایجاد یخ زدگی می تواند باعث بروز H٢ S وCO در کنار گازهای اسیدی نظیر ٢ (Gases
خوردگی در خطوط انتقال گاز گردد . به همین خاطر رطوب ت زدائی از گازها بخشی اجتنا ب ناپذیر
از سیستم های تراکم گازها در صنایع می باشد. در این بخش روشهای مختلف رطوبت زدائی از
گازها و بویژه هوای فشرده مورد بررسی قرار م یگیرد.

رطوبت اشباع، رطوبت نسبی، رطوبت ویژه

اگر میزان رطوبت در گاز در حدی باشد که هرگونه اضافه کردن بخار آب بدان باعث میعان
می نامند. مقدار رطوبت موجود در هر گاز (Saturated) بخار آب گردد ، اصط لاحًا گاز را اشباع
در شرایط اشباع فقط به درجه حرارت بستگی داشته و مستقل از فشار گاز می باشد . اگر میزان
(W et) رطوبت موجود در گاز از مقدار آن در شرایط اشباع کمتر باشد گاز را مرطوب
می نامند. مقدار رطوبت موجود در گاز در شرایط مرطوب عمومًا بصورت رطوبت نسبی
تعریف می شود. بنابر تعریف نسبت جرم بخار آب در گاز به جرم بخار (Relative Humidity)
٨) مقدار رطوبت موجود - می نامند. در جدول ( ١ (R. H) آب در شرایط اشباع را رطوبت نسبی
٨) میزان رطوبت موجود در هوا در - در هوا در شرایط اشباع در دماهای مختلف و در شکل ( ١
شرایط اشباع و غیر اشباع نشان داده شده است.
٨)میزان رطوبت موجود در هوا در شرایط اشباع - جدول ( ١
مبانی کمپرسورها ١٢۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
میزان رطوبت موجود در هوا عمومًا بصورت گرم در مترمکعب نشان داده شده که همان
رطوبت ویژه م یباشد، ولی رطوبت نسبی بصورت درصد نمایش داده می شود.
٨): میزان رطوبت موجود در هوا در شرایط اشباع و غیراشباع - شکل ( ١
در حد اشباع باشد ، فشار جزئی بخار آب برابر t هنگامی که میزان رطوبت در هوا در دمای
و در این صورت رطوبت نسبی برابر است با نسبت فشار جزئی t است با فشار بخار آب در دمای
t واقعی بخار آب در گاز به فشار بخار جزئی آب در حالت اشباع در دمای
دمای حباب خشک، دمای حباب مرطوب و نقطه شبنم
یا بطور خلاصه (Dry- Bulb temprature) دمائی که دماسنج نشان میدهد را دمای حباب خشک
می نامند. حال اگر بر روی حباب یک دماسنج معمولی فتیل ه پارچه ای مرطوب پیچیده و از (D. B)
روی آن هوای غیراشباع عبور داده شود ، جریان هوا باعث تبخیر رطوبت فتیله خواهد شد . تبخیر
رطوبت نیاز به حرارت داشته و همین امر موجب سردشدن حباب و کاهش دمائی که دماسنج
نشان میدهد خواهد شد . البته کاهش دما در اثر عبور هوا از روی فتیله تا حدی ادامه داشته و
Wet- Bulb tem ) در یک دمای خاصی ثابت م یماند که اصطلاحًا آن را دمای حباب مرطوب
بیشتر W. B و D. B می نامند. بدیهی است هرچه اختلاف بین (W. B) یا بطور خلاصه (prature
اختلاف بین ،D. B ،(٨- باشد، نشاندهنده خشک بودن هوای مورد آزمایش می باشد. در جدول ( ٢
و درصد رطوبت هوا نشان داده شده است. W. B با D. B
٨) نشان داده شده است. - در شکل ( ٢ (Psychometric chart) نمودار هوای مرطوب
می باشد، اگر (Dew Point) یکی از پارامترهای نشاندهنده میزان رطوبت در گازها، نقطه شبنم
گازی مرطوب بدون تماس مستقیم با آب ، خنک شود ، رطوبت ویژ ه آن ثابت مانده ولی رطوبت
مبانی کمپرسورها ١٢۶ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
نسبی آن افزایش می یابد. حال اگر فرآیند سردکردن آنقدر افزایش یابد ، تا رطوبت گاز به حد
می نامند . بدیهی است اگر عمل (Dew Point) اشباع برسد، دمای قرائت شده را نقطه شبنم
سرد کردن از نقطه شبنم کاهش یابد ، رطوبت موجود در گاز شروع به میعان می کند . هرچه
نقطه شبنم گاز پائی نتر باشد، نشاندهنده خشک تر بودن گاز م یباشد.
W. B و اختلاف آن با D. B ٨)تعیین مقدار رطوبت نسبی بر حسب - جدول ( ٢
ونقطه شبنم تحت (Free Dew Point) نقطه شبنم گازها بدو صورت نقطه شبنم آزاد
تعریف می شود. برای شناخت بهتر دو نقطه شبنم فوق به مثال (Pressure Dew Point) فشار
زیر توجه شود . فرض می شود که کمپرسوری با نسبت تراکم ٨ هوا را متراکم کرده و سپس هوا
توسط خشک کن رطوبت زدائی شده تا نقطه شبنم هوای متراکم شده به ( ٢١ -) درجه سانتیگراد
برسد. از آنجائی که نقطه شبنم مستقل از فشار می باشد، در دمای ( ٢١ -) درجه سانتیگراد ، هوا
٠ گرم رطوبت در هر مترمکعب خواهد بود . حال اگر گاز فوق تا فشار یک اتمسفر / حاوی ٨
منبسط شود ، حجم آن ٨ برابر افزایش یافته و لذا میزان رطوبت موجود در هوای منبسط شده
(- ٠ گرم د ر مترمکعب ( ۴١ / ٠ گرم در مترمکعب خواهد شد . نقطه شبنم هوای با رطوبت ١ /١
(- درجه سانتیگراد م ی باشد یعنی بعبارت دیگر اگر نقطه شبنم هوای با فشار ٨ بار مطلق ، ( ٢١
درجه سانتیگراد با-شد، نقطه شبنم آزاد آن ( ۴١ -) درجه سانتیگراد خواهد بود.
٨: چرا باید گازها را رطوبت زدائی کرد؟ -۴
هنگامی که گازی مانند هوا توسط کمپرسور متر اکم می شود ، ضمن افزایش فشار ، حجم گاز
کاهش یافته و در عوض دمای آن افزایش م ی یابد. رطوبت موجود در گاز بعلت بالابودن دمای
گاز خروجی از کمپرسور بصورت بخار خواهد بود . ولی بعلت سردکردن گاز در خنک کن های
بین مرحله ای و نهائی و کاهش دمای گاز
مبانی کمپرسورها ١٢٧ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٨) نمودار هوای مرطوب - شکل ( ٢
تا دمای محیط (و یا اندکی بالاتر از آن )، بعلت کاهش حجم گاز ، میزان رطوبت موجود در واحد
حجم گاز از میزان اشباع بیشتر بوده و به همین خاطر بخش اعظمی از رطوبت موجود در گاز
از گاز (Condensate Trap) ورودی بصورت مایع درآمده که توسط تله های رطوبت گیر
جداشده و توسط شیرهای شناوری به بیرون تخلیه می شود. بدیهی است در شرایط فوق گاز
خارج شده از خنک کن نهائی بصورت اشباع بوده و اگر در ادامه مسیر بهره برداری شرایط دمائی
مبانی کمپرسورها ١٢٨ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
محیط در حدی باشد که از نقطه شبنم گاز خارج شده از خنک کن نهائی کمتر باشد ، این امر
می تواند موجب می عان مجدد رطوبت و حتی در شرایط محیطی بسیار سرد بصورت یخ درآید
(نظیر حضور رطوبت در مبردهای مورد استفاده در سیستم های تبرید که اگر خشک کن مبرد
خوب عمل نکند ، رطوبت موجود در شیر انبساط بصورت یخ درآمده و موجب گرفتگی شیر
انبساط و یا لوله مؤپنه خواهد شد).
٨: روش های رطوبت زدائی -۵
هر چند که خنک کاری گاز در خنک کن های بین مرحله ای و نهائی موجب جداسازی مقدار قابل
توجهی از رطوبت موجود در گاز می گردد ولی با این وجود در بسیاری از موارد رطوبت باقی
مانده در گاز برای ادامه شرایط بهر ه برداری قابل تحمل نبوده و به همین خاطر د ر بسیاری از
موارد لازم است تا با روش مناسب میزان رطوبت موجود در گاز مورد استفاده به میزان قابل
قبول کاهش داده شود.

امروزه برای کاهش رطوبت موجود در گازها برحسب شرایط مورد انتظار از روشهای مختلفی
استفاده می شود که عمده ترین آنها عبارتند از:
(Over- Compression) ١-تراکم اضافی
Cooling ٢- خنک کردن
Refrigeration Drying ٣- سردکردن با سیست مهای تبرید
Adsorption ۴- جذب فیزیکی
Absorption ۵- جذب شیمیایی
۶- روشهای ترکیبی
٨: رطوبت زدائی بروش تراکم اضافی -۵-١
در این روش گاز تا زمانی که فشار جزئی بخار آب از فشار اشباع تجاوز کند متراکم می گردد .
این فشار باید از فشار بهره برداری از گاز متراکم شده بیشتر باشد . بعد از خنک کردن گاز ، آن را
تا فشار بهره برداری منبسط کرده و در این صورت گاز با درصد رطوبت نسبی قابل قبول مورد
استفاده قرار م ی گیرد. این روش بسیار ساده بوده و نی ازی به تجهیزات اضافی نم ی باشد ولی از
آنجائی که تراکم اضافی موجب افزایش هزینه های بهر ه برداری می گردد ، از آن فقط برای
دبی کم موارد آزمایشگاهی استفاده می شود.


 رطوبت زدائی به روش خنک کردن

در این روش از سیالاتی نظیر آب و یا هوا برای خن ک کاری و کاهش رطوبت گاز بعد از فرآیند
٨) مورد اشاره قرار گرفت . این روش - تراکم استفاده می شود. ویژگیهای این روش در مثال ( ١
برای مواردی که نقطه شبنم در حد دمای محیط مورد نظر باشد مناسب بوده ولی در غالب
مبانی کمپرسورها ١٢٩ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
اوقات بلحاظ اینکه درصد بالائی از رطوبت موجود در گاز را بصورت مایع در م ی آورد ولی از
نظر نقطه شبنم قادر به تأمین مشخص ه های مورد نیاز در سیستم نم ی باشد ، بعنوان یک مرحله
مقدماتی در امر رطوبت زدائی مورد استفاده قرار می گیرد و از سایر روشهای رطوبت زدائی
بعنوان روش نهائی جهت دست یابی به نقطه شبنم مورد نظر استفاده م یشود.

 رطوبت زدائی بکمک تبرید 

٢٠ + باشد از C در مواردی که نقطه شبنم موردنظر در خش ک کردن گاز بین دمای محیط ت ا
خنک کن های تبریدی برای رطوبت زدائی از گاز استفاده می شود. بعلت یخ زدن رطوبت در طی
٨) نمونه ای از یک - این فرآیند ، دست یابی به نقطه شبنم پائین تر میسر نمی باش د. در شکل ( ٣
سیستم رطوبت زدائی با استفاده از سیستم تبرید نشان داده شده است . در این سیستم گاز
مرطوب ( ١) وارد یک مبدل حرارتی ( ٢) شده و در تماس غیرمستقیم با گاز خش ک شده ( ۵) که
٢ درجه سانتیگراد می باشد سرد م ی شود. بخشی از رطوبت موجود در گاز - دمای آن حدود ۴
مرطوب در همین مرحله میعان شده و توسط تله رطوبت گیر( ۴) از گاز مورد خش ک کردن جدا
می شود. در ادامه فرآیند رطوب ت زدائی گاز وارد تبخیرکننده ( ٣) گردیده و توسط مبرد خنک
شده و دمای آن به حدود ( ٢ درجه سانتیگراد )کاهش داده می شود. در این مرحله مجددًا ب خشی
از رطوبت موجود در گاز به مایع تبدیل شده و گاز خشک با نقطه شبنم حدود ٢ درجه سانتیگراد
را ایفاء می کند به قسمت مصرف کننده Economizer بعد از عبور از مبدل حرارتی که نقش
ارسال می شود.

رطوبت زدائی با استفاده از سیستم تبرید


سیستم تبرید از یک کم پرسور ( ۶)، کندانسر ( ٨)، شیر انبساط ( ١٢ )، تبخیرکننده ( ٣) و مبرد تشکیل
بعنوان مبرد در سیکل R - و یا ٢٢ R- شده است . تا قبل از پدیده تخریب لایه اوزون عمومًا از ١٢
R -١٣۴a تبرید استفاده می شد ولی امروزه اکثر سازندگان این وسیله ترجیح میدهند که از
بعنوان مبرد در سی ستم تبرید استفاده نمایند . بهره برداری آسان ، عدم حساسیت به حضور روغن
در گاز مورد خش ک کردن (نظیر هوا) و... باعث شده که این سیستم برای دس ت یابی به نقطه
شبنم بالای ٢ درجه سانتیگراد روش مناسبی باشد . این روش برای کمپرسورهای روانکاری
شونده (بویژه از نوع دورانی) بسیار مناسب می باشد.
٨: رطوبت زدائی به روش جذب فیزیکی -۵-۴
هنگامی که مقداری نمک طعام در ظرفی سرباز و در محیطی مرطوب نگهداری م ی شود بعد از
مدتی مرطوب شده و این نشاندهنده قابلیت جذب رطوبت توسط نمک طعام می باشد. امروزه
١٠٠ -) از مواد c برای رطوبت گیری از گازها و دست یابی به نق طه شبنم بسیار پائین (کمتر از
آلومینا فعال (Al٢O بوکسیت (شکل طبیعی ٣ ،(SIO شیمیایی جاذب الرطوبه نظیر سیلیکاژل ( ٢
Na , Alo با فرمول شیمیایی ( ٢ (Molecular Sieves) فعال شده) و الک مولکولی Al٢O شده ( ٣
۴ استفاده م یشود. A شماره (, Sio٢
m ترکیبات فوق دارای ساختمانی متخلخل و با سطح آزاد زیاد بوده (حدود
gr
۵٠٠ ) و -٨٠٠ ٢
قادر ند رطوبت موجود در گاز را بصورت فیزیکی جذب نمای ند. کیفیت جذب رطوبت به درجه
٨) نمونه ای از یک - حرارت بستگی داشته و با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد. در شکل ( ۴
بستر پرشده از ماده جاذ بالرطوبه فیزیکی نشان داده شده است.

بستر پرشده از ماده جاذب الرطوبه فیزیکی 

مبانی کمپرسورها ١٣١ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
در شروع بهره برداری میزان رطوبت موجود برروی ماده جاذب الرطوبه بسیار ناچیز بوده و به
همین دلیل فشار جزئی آن کم می باشد. با عبور گاز مرطوب از ر وی بستر پرشده و بعلت
اختلاف فشار جزئی بین رطوبت موجود در گاز مرطوب و بستر خشک شده، عمل انتقال جرم و
جذب رطوبت از گاز مرطوب به ماده جاذ ب الرطوبه صورت م ی پذیرد. بدیهی است استمرار این
فرآیند منجربه کاهش فشار جزئی بخار آب در گاز مرطوب و افزایش آن در روی بستر پ رشده
گردیده و لذا عمل رطوب ت گیری تا زمانی که دو فشار جزئی به تعادل برسند ادامه داشته و بعد
٠ ثانیه برای /١– ٠/ از آن متوقف م ی شود. عمل جذب فیزیکی بسیار سریع بوده و زمانی بین ۵
آن کافی م یباشد.
از آنجائی که هر واحد وزن ماده جاذب الرطوبه قابلیت جذب مقدار مشخص ی از رطوبت را
داشته و بعد از آن به حالت اشباع م ی رسد، لذا فرآیند اشبا ع شدن ماده در مسیر جریان گاز
٨) نشان داده شده است. - صورت می گیرد که نمون های از آن در شکل ( ۵
٨)مراحل اشباع شدن یک ستون پرشده از ماده جاذب الرطوبه - شکل ( ۵
هنگامی که کلیه ماده مورد استفاد ه در بستر از رطوبت اشباع گردید ، عم ً لا رطوبت زدائی متوقف
شده و لازم است که ماده جاذ ب الرطوبه احیاء گردد . طراحی این سیستم غالبًا بصورت دوقلو
بوده بنحوی که یکی از ستو ن ها در مرحله بهر ه برداری و دیگر در مرحله احیاء و (Duplex)
آماده سازی می باشد . سیستم های رطوب ت گیر فیزیکی بر اساس نحوه احیاءکردن ماده
رطوبت گیر در طرحهای مختلفی ساخته م یشوند که عمده ترین آنها عبارتند از:
مبانی کمپرسورها ١٣٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
الف) احیاء کردن با گاز خشک
همانطوری که قب ً لا گفته شد ، عمل جذب رطوبت توسط ماده رطوبت گیر در اثر وجود اختلاف
فشار جزئی بخار آب در گاز مرطوب و ما ده رطوبت گیر می باشد. هنگامی که ماده رطوبت گیر
بسمت اشباع شدن میل می کند، فشار جزئی بخار آب در آن افزایش یافته و بدیهی است که اگر
جریانی از گاز خشک از روی بستر عبور داده شود ، عمل انتقال جرم در جهت عکس حالت
رطوبت گیری (احیاء شدن) صورت می گیرد. براساس این نظ ریه در سیستم های رطوبت گیر
١٠ درصد دبی بهر ه برداری و در جهت - فیزیکی با ظرفیت کم ، جریانی از گاز خشک به میزان ٢٠
عکس بدرون بستر فرستاده شده و در طی عبور از روی بستر ، رطوبت جذب شده از ماده
رطوبت گیر جدا شده و توسط جریان گاز احیاء کننده به بیرون منتقل شده و اگر گاز مورد
٨) نمونه از یک - استفاده کم ارزش باشد (نظیر هو ا)، به اتمسفر تخلیه می شود . در شکل ( ۶
سیستم رطوبت گیر که به روش فوق احیاء می شود نشان داده شده است . این نوع رطوبت گیرها
نامیده م یشوند. چرا که برخلاف سایر روشها از حرارت برای (Heat Less) اصطلاحًا بدون حرارت
احیاء ماده رطوب تگیر استفاده نم یشود.
٨)نمونه ای از سیستم رطوبت گیر به روش احیاء با گاز خشک - شکل ( ۶
(Batch) عمل احیاء در این روش به طراحی سیستم بستگی دارد ولی در هرحال بصورت نوبتی
می باشد. مث ً لا سیستم بهره برداری از این نوع خشک کن ها طوری طراحی می شود که هریک از
ستونها بمدت ٢ تا ٣ دقیقه در معرض جریان گاز خشک قرار گرفته و رطوبت آن توسط
گازخشک از بستر جداشده و ماده جاذب الرطوبه احیاء شود . بدیهی است که در طی احیاء بستر
شماره یک ، بستر شماره ( ٢) در حال خشک کردن گاز مرطوب بوده و این عمل بطور دوره ای
جابجا می شود. این روش برای شرایطی که فشار گاز متراکم شده کمتر از ۴ بار باشد مناسب
نخواهد بود.
مبانی کمپرسورها ١٣٣ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
از آنجائی که فرآیند جذب رطوبت حرار ت زا می باشد، حرارت تولید شده به امر جداسازی
رطوبت در زمان احیاء کمک می کند. سادگی سیستم ، ارزان بودن ، مصرف کم ماده رطوب ت گیر ،
سهولت بهره برداری، یکنواختی شرایط بهره برداری، عدم نیاز به حرارت جهت احیاء ، عدم نیاز به
- توقف سیستم جهت احیاء و … جزء محاسن این روش می باشد. در عوض هدررفتن حدود ٢٠
١٠ درصد از گاز متراکم شده مث ً لا (هوا) جهت احیاء بزرگترین عیب این روش م ی باشد و به
همین خاطر از آن در سیستم های با ظرفی ت کم استفاده م یشود.

احیاء کردن با گاز داغ
در این روش احیاء کردن ماده رطوب ت گیر با استفاده از گاز داغ صورت م ی گیرد. درجه حرارت
مورد نیاز برای احیاء ماده رطوب ت گیر به مشخص ه های فیزیکی و شیمیایی آن بستگی دارد . در
٨) مشخصه های انواع مواد رطوبت گیر بروش جذب سطحی که در صنعت مورد - جدول ( ٣
استفاده قرار م یگیرند نشان داده شده است.
بالابودن درجه حرارت گاز مورد استفاده برای احیاء باعث م ی شود تا فشار جزئی بخار آب در
آن از فشار جزئی بخار آب جذب شده برروی ماده رطوب ت گیر کمتر بوده و همین امر ان تقال
جرم رطوبت از روی بستر بداخل جریان گاز احیا ء کننده را میسر می سازد . از آنجائی که فشار
جزئی گاز احیاءکننده خروجی از بستر پرشده هنوز در حدکافی پائین می باشد ، در صورت نیاز
(بستگی به قیمت گاز دارد ) می توان آن را سرد نموده و رطوبت جذب شده توسط آن را در تله
رطوبت گیر جدا نمود و بعد از گرم کردن ، مجدد ًا بعنوان گاز احیاءکننده مورد استفاده قرار داد .
البته این امر برای گازهای ارزان (نظیر هوا) صادق نبوده و بعد از احیاءکردن بستر پر شده به
بیرون تخلیه م یشود.

برای تأمین گاز داغ جهت احیاء از رو شهای مختلفی استفاده م یشود.

مشخصه های مواد رطوبت گیر مورد استفاده در صنعت


١- مواد رطوبت گیر فیزیکی نسبت به روغن حساس بوده و سریعًا خاصیت رطوبت زدائی خود را
از دست می دهند. به همین خاطر باید دقت شود که گاز مرطوب که جهت رطوب ت زدائی از
درون بستر عبور داده می شوند فاقد روغن باشد.
٢- هرچند که این مواد برای جذب رطوبت بکارگرفته می شوند ولی رطوبتی که با آن در تماس
قرار می گیرد باید بصورت بخار باشد . تماس ماده رطوبت گیر با آب باعث فاسدشدن آن
می شود لذا تحت هرشرایطی باید از تماس آب (بصورت مایع) با آن خودداری شود.
٣- نقطه شبنم قابل دست یابی ضمن آنکه به ویژگیهای ماده رطوب ت گیر بستگی دارد ، تابعی از
دمای احیاءکردن نیز می باشد. هرچه گاز مورد استفاده برای احیاء بستر اشباع شده داغتر باشد ،
نقطه شبنم گاز خشک شده کاهش می یابد . البته این امر موجب کاهش عمرمفید ماده
رطوبت گیر خواهد شد . بنابراین بهتر است که عمل احیاء در دمای توصیه شده توسط شرکت
سازنده صورت پذیرد.
٨)رطوبت گیریهای به روش جذب فیزیکی بر حسب نوع احیاء آن - شکل ( ٧
٣٠ درصد وزن خود را رطوبت جذب کنند. - ۴- مواد رطوب تگیر قادرند بین ٢٠
۵- تغییرات فشار در زمان تغییر شرایط بهره برداری در بستر پرشده باید به آرامی صورت
پذیرد. عدم رعایت این توصیه باعث تخریب مکانیکی ماده رطوب تگیر می شود.
۶- بالا بودن سرعت جریان گاز از درون بستر باعث سایش ذرات رطوب ت گیر بهم شده و موجب
کاهش عمرمفید آن خواهد شد . بکارگیری از فیلتر مناسب در قبل و بعد از رط وبت گیر ضروری
می باشد.
٢۵ درجه سانتیگراد از دمای نهائی - ٧- دمای گاز مورد استفاده برای احیاء بستر باید حدود ۵۵
مورد انتظار برای احیاء بستر بیشتر باشد.
مبانی کمپرسورها ١٣۵ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
٨: رطوبت گیری به روش جذب شیمیایی -۵-۵
ماده مورد استفاده در این روش با رطوبت موجود در گاز مورد خش ک کردن وا کنش شیمیایی
انجام می دهد. برای رطوبت گیری از هوا می توان از ترکیبات جامد نظیر آهک خش ک و یا منیزیم
پرکلراید که بصورت جامد م ی باشند و یا از ترکیبات مایعی شکل نظیر لی تیوم کلراید و کلسیم
کلراید استفاده کرد.
 
مراجع:
١: R.N . Brown , “ Compressors : Selection & Sizing “ , Gulf Pub . Co. , ١٩٨۶
٢:“Compressor Handbook for the Hydrocarbon Processing Industries “ , Gulf Pub. Co . ,
١٩٧٩
٣: P. Pichot , “ Compressor Application Engineering “ Vol . ١, Gulf Pub. , Co. , ١٩٨۶
۴:P. A . O , Neel , “ Industrial Compressors , Theory and Equipment “ ,
Butterworth Henemann , ١٩٩٣
۵: J . P . Rollins , “ Compressed Air and Gas Handbook “ ۵th ed . , Prentice Hall Co . ,
١٩٨٩
۶: L . F . Scheel , “ Gas Machinary “, Gulf Pub . Co .
٧: “ Atlas Copco Manual “ , Atlas Copco . , ١٩٧۵
٨: J . J Mc Ketta , “ Encyclopedia of Chemical Processing and Design “ , Vol . ١٠
٩ :” ASHRAE Handbook , Equipment Volume “ , ١٩٨٣
١٠: R . E . Ludwing “ Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants “ , Vol ٣ , Gulf Pub . Co . , ١٩٨٣
١١: R . H . Perry ,” Chemical Engineering Handbook “ , ۶th Ed . , Mc Graw Hill Co . ,
١٩٨۴
١٢:“Reciprocating Compressor ,Gas Engines and Engine Compressors “ , Nuovo Pignone
Co .
١٣: P . Steinruck , F . Ottitsch , A . Oberhuber , M . Linskeseder , “ Better Reciprocating
Compressor Capaciaty Control “ , Hyd . Proc. , Feb . ١٩٩٧ ,
١۴: R . F . Neerken , “ Key To Compressor Selection “ , Chem . Eng . Jan . ٢٠ , ١٩٧۵
١۵: P . C . Bevis , “ Air Compressors , Control and Installation “ ,
٢nd Ed . , Pitman Pub . , ١٩٧١
١۶ :” Air Compressor Evaluation “ , Worthington Compressors “, Inc . , ١٩٧۶
١٧:H.V.Ormer, “ Optimize Your Plant s Compressed Air System” , Chem. Eng
.Prog.Feb١٩٩۵
١٨:”Compressor Installation Manual “ , Atlas Copco Co




  • قالب وبلاگ | قالب وبلاگ