نکات مهم در نگهداری کمپرسورهای تبرید و تهویه مطبوع


در مقاله قبلی با عنوان  «آشنایی با انواع کمپرسورهای سیستم‌های خنک کننده و تهویه مطبوع» در مورد انواع کمپرسورهای موجود در صنعت خنک سازی و تهویه مطبوع صحبت کردیم و همچنین به بحث مهم و نگهداری و حفظ کیفیت کمپرسورها پرداختیم. در این مقاله نیز در ادامه بحث تعمیر و نگهداری به روش‌‌های خنک سازی کمپرسورها خواهیم پرداخت.

گرمای گاز مبرد ضمن تراکم در کمپرسور بالا می‌رود و در نتیجه بدنه‌ی کمپرسور، سوپاپ‌ها و … نیز افزایش دما پیدا می‌کنند، بطوری که تماس با بدنه‌ی کمپرسور دست را می‌سوزاند. بنابراین کمپرسورها به یک سیستم خنک کننده نیاز دارند که جهت خنک کاری معمولا از سه عامل زیر استفاده می‌شود.

  1. هوا (در اکثر کمپرسورها)
  2. آب (بیشتر در کمپرسورهای باز آمونیاکی)
  3. مبرد (در کمپرسورهای بسته)

» منظور از کمپرسور دینامیکی و کمپرسور جابه جایی مثبت چیست ؟

در صنعت افزایش فشار گازها از طریق کاهش حجم یا به روش ازدیاد انرژی جنبشی و سپس تبدیل آن به فشار از طریق دیفیوزر امکان پذیر است. کمپرسورهای نوع اول را جابه جایی مثبت و کمپرسورهای نوع دوم را دینامیکی می‌گوییم. در تمام کمپرسورهای جابه جایی مثبت چه پیستونی ( رفت و برگشتی ) و چه دوار اساس کار از هم دور شدن و به هم نزدیک شدن دو قطعه است. آنجا که به واسطه دور شدن دو قطعه از هم فضا ایجاد می‌شود، عمل مکش و آنجا که دو قطعه به هم نزدیک می‌شوند، عمل تراکم صورت می‌پذیرد.

adbanner

نکته مهم دیگر آن است که گاز ورودی به محفظه‌ی تراکم کمپرسور جابه جایی مثبت حتما باید برای کورس بعدی و تراکم مقادیر دیگر کامل (به استثنای فضای مرده کمپرسورهای رفت و برگشتی) از محفظه بیرون رانده شود. اما در کمپرسورهای دینامیکی هیچ لزومی ندارد که گاز ورودی به محفظه‌ی تراکم حتما خارج شود، بلکه کمی چرخش نیز در محفظه مجاز است و به همین دلیل بستن شیر تخلیه کمپرسورهای جابه جایی مثبت می‌تواند عواقب بسیار خطرناک و جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد، اما در کمپرسورهای دینامیکی به واسطه‌ی مجاز بودن چرخش سیال درون پوسته بستن شیر خطری را به دنبال ندارد.

» منظور از (بازده حجمی) در کمپرسورهای تبرید چیست و چه عواملی باعث افت این بازده می‌شوند؟

به منظور ارزیابی عملکرد کمپرسورهای جابه جایی مثبت باید بازده حجمی آنها را مورد نظر قرار داد. البته لازم به ذکر است که بازده حجمی یک کمپرسور همواره ثابت نبوده و با تغییر شرایط کار تغییر می‌نماید. مهم‌ترین عواملی که باعث کاهش بازده حجمی کمپرسورها می‌شوند عبارتند از :

  1. فضای مرده (حجم سیلندر وقتی که پیستون در نقطه مرگ بالای خود قرار دارد)
  2. افزایش نسبت تراکم
  3. داغ شدن گاز مکیده شده به داخل سیلندر در اثر تماس با دیواره‌های داغ سیلندر
  4. ایجاد افت فشار در سوپاپ‌های مکش و تخلیه
  5. نشت گاز از طریق سوپاپ‌ها و اطراف پیستون

» انواع روش‌های روغن کاری کمپرسورها:

انواع روش‌های معمول برای روغن کاری کمپرسورها عبارتند از:

  1. روغن کاری پاششی (splash system)
  2. روغن کاری اجباری (forced system)
  3. روغن کاری تزریقی (injection system)

روغن کاری کمپرسورهای رفت و برگشتی عموما به یکی از دو روش پاششی یا اجباری و یا ترکیبی از این دو صورت می‌پذیرد، در روش روغن کاری پاششی محفظه‌ی میل لنگ به عنوان مخزن (کارتل) روغن به کار می‌رود و روغن تا سطح زیر یاتاقان‌های اصلی پر می‌شود و با هر دوران میل لنگ و شاتون وارد روغن شده و آن را به دیواره‌های سیلندر، یاتاقان‌ها و دیگر سطوح می‌پاشند. ممکن است برای انجام پاشش، زایده یا قاشقک‌های مخصوصی نیز بر روی میل لنگ در نظر گرفته شوند.

از مزایای این روش این است که نیازی به پمپ روغن و تجهیزات اضافی نبوده و مصرف انرژی پایین‌تر است. اما عیب بزرگ این سیستم آن است که کیفیت روغن کاری به سطح روغن بستگی داشته و در کل کیفیت روغن کاری در این روش چندان مطلوب نیست. از این سیستم بیشتر در کمپرسورهای بسته یا کمپرسورهای با دور و قدرت پایین استفاده می‌شود و تقریبا بیشتر کمپرسورهای با قدرت بالاتر از یک اسب بخار (۱HP) سیستم روغن کاری اجباری دارند.

در سیستم روغن کاری اجباری، روغن تحت فشار از مجاری عبور روغن در میل لنگ و شاتون به سطوح مختلف جریان یافته و پس از روغن کاری به وسیله‌ی نیروی ثقل خود به کارتل کمپرسور بازمی‌گردد.

روغن توسط پمپ روغنی که معمولا در انتهای میل لنگ قرار دارد جریان می‌یابد. از روش تزریقی عموما در کمپرسورهای دوار و پیچی استفاده می‌شود که در آن روش غالبا از فشار هوا با گاز برای پاشش روغن استفاده می‌شود و نیازی به پمپ روغن ندارد.

» هدف از نصب صدا خفه کن در خط تخلیه‌ی کمپرسورها چیست؟

صدا خفه کن را در انگلیسی آمریکایی Silencer و در انگلیسی بریتانیایی Muffler می‌گویند. هدف از نصب صدا خفه کن در خط تخلیه‌ی کمپرسورها کاهش دادن صدای ناشی از ضربان گاز است، بدین ترتیب که گاز در محفظه‌های داخلی صدا خفه کن منبسط شده و جریان آرام می‌شود. در داخل صدا خفه کن تیغه‌های آرام کننده‌ی جریان برای حداقل افت فشار طراحی شده اند.

این تیغه‌ها سرعت جریان گاز عبوری از درون صدا خفه کن را کاهش می‌دهند که در نتیجه آن، امواج صوتی پربسامد گاز خروجی از کمپرسورهای با سرعت بالا مستهلک می‌شوند. همچنین صدا خفه کن در کمپرسورهای کم سرعت، امواج ناشی از ضربان را مستهلک می‌کند. شایان ذکر است که صدا خفه کن‌ها برای جذب و مستهلک نمودن ارتعاشات مکانیکی طراحی نشده‌اند.

» پدیدهی ضربه چکشی مایع ( hammer Liquid ) در کمپرسورها:

این پدیده که به Liquid slugging نیز معروف است، یکی از مهم‌ترین و مخرب‌ترین پدیده‌ها در کمپرسورهای جابه جایی مثبت به ویژه در کمپرسورهای رفت و برگشتی است. این پدیده به هنگام ورود مایع ( مایع مبرد، آب یا روغن به درون محفظه تراکم و سیلندرها اتفاق می‌افتد. همان طور که می‌دانید، اصولا مایعات غیر قابل تراکم هستند و بنابراین واضح است که ورود مقادیر قابل توجه مایع ( لخته به سیلندر کمپرسور می‌تواند عواقب جبران ناپذیری چون شکستن پیستون یا سوپاپ‌ها، خم شدن یا شکستن شاتون یا حتی پرتاب شدن سر سیلندر کمپرسور به اطراف را به همراه داشته باشد.

» روش‌های مقابله با پدیده‌ی ضربه‌ی چکشی مایع

روش‌های مقابله با پدیده‌ی ضربه چکشی مایع عبارتند از:

  •  سوپرهیت کردن گاز ورودی 

نصب و طراحی مبدل حرارتی جهت سوپرهیت کردن گاز ورودی به کمپرسور سیکل تبرید. در این مبدل حرارتی دو منظوره به طور هم زمان از حرارت مایع اشباع خروجی از چگالنده برای سوپرهیت کردن گاز ورودی به کمپرسور و از سرمای این گاز برای مادون سرد کردن مایع جاری به سمت شیر انبساطی استفاده می‌شود.

adbanner

البته در طراحی و انتخاب چنین مبدلی محدودیتی نیز وجود دارد و آن اینکه گاز خروجی از اواپراتور (Evaporateur – ابزاری است که برای تبخیر آب یا دیگر مایعات به کار می‌رود.) حداکثر باید ۵C درجه در این مبدل حرارتی گرم‌تر شود. چرا اگر این مبدل گاز ورود به کمپرسور را بیش از حد سوپرهیت کند، دمای سمت تخلیه کمپرسور بالا رفته و می‌تواند مشکلاتی را از قبیل تجزیه شیمیایی روغن یا سوختن سوپاپ‌ها (ایجاد تغییر شکل پایدار در سوپاپ‌ها به واسطه‌ی حرارت بیش از حد) ایجاد کند.

  • استفاده از آکومولاتور (مخزن مایع‌گیر) بین اواپراتور و کمپرسور
  • استفاده از شیر برقی بر روی خط مایع مبرد سیکل تبرید

این شیر برقی معمولا بین چگالنده و شیر انبساط نصب می‌شود که به هنگام خاموشی سیستم این شیر (بسته) و در هنگام روشن بودن سیستم این شیر (باز) خواهد بود، چرا که به هنگام بی‌باری (خاموشی) سیستم شیر انبساط می‌تواند مقداری مایع مبرد را از خود عبور دهد که این مقدار مایع مبرد در لحظه‌ی استارت به احتمال زیاد وارد کمپرسور شده و ضربه‌ی چکشی ایجاد می‌کند. بنابراین می‌توان گفت وظیفه‌ی این شیر برقی، جداسازی فاز مایع از فاز گاز در سیستم به هنگام خاموشی (بی باری) است.

  • استفاده از فنرهای ضربه‌گیر مخصوص (Relief Spring)

این فنرها در بین صفحه‌ی سوپاپ‌ها و سرسیلندر کمپرسور قرار گرفته و در این سیستم بالاترین قسمت سر سیلندر که در زیر فنرهای ایمنی ضربه‌گیر قرار دارد و کلاهک ایمنی نامیده می‌شود کاملا ثابت و مهار نبوده و با ورود احتمالی لخته‌ی مایع به سیلندر قادر خواهد بود با غلبه بر نیروی فشار فن ایمنی به سمت بالا حرکت کرده و با ایجاد فضای بیشتر در بالای پیستون تا حدود زیادی جلوگیری کند.

توصیه می‌شود که به هنگام شارژ مبرد به صورت گاز و از سمت فشار پایین سیستم، هرگز کپسول مبرد را وارونه نکنید.

» پدیده سرج Surge:

واژه‌ی سرج به معنای (حرکت موجی شکل به عقب و جلوه) است. این پدیده غالبا در کمپرسورهای دینامیکی (سانتریفوژ یا جریان محوری) رخ می‌دهد و آن زمانی است که به هر دلیل ممکن مقاومتی در سمت پایین دست جریان به وجود آمده، دبی خروجی کاهش و فشار (هد) کمپرسور افزایش یابد.

در واقع سرج حالتی است که یک کمپرسور دینامیکی به اجبار می‌خواهد در محدود‌ه‌ی عملکرد کمپرسورهای رفت و برگشتی از نظر هد و دبی عمل کند و می‌دانیم که این غیر ممکن است هر که کمپرسورهای رفت و برگشتی و دینامیکی از لحاظ حوزه‌ی عملکرد و منحنی کار، تقریبا نقطه مقابل یکدیگرند. از عواقب این پدیده‌ی مخرب می‌توان به نیروی پیشرانه‌ی محوری و نوسانی شدن دبی خروجی و عدم تامین دبی و فشار موردنظر اشاره کرد.

اگر کمپرسوری همواره در محدوده‌ی سرج عمل می‌کند، احتمالا اشکال در طراحی مدار کمپرس گاز است و باید تغییراتی را در طرح اعمال کرد. اما اگر پدیده‌ی سرج موقتی و مثلا در اثر کاهش مقطعی مصرف در واحدهای مختلف کارخانه اتفاق افتد، سیستم‌های ضد سرج نصب شده بر روی کمپرسورهای دینامیکی قادر به رفع مشکل خواهند بود.

سیستم‌های ضدسرج دبی خروجی را کنترل نموده و اگر میزان دبی بخواهد از محدوده‌ی سرج کمتر شود مقداری از گاز را به بیرون تخلیه می‌کنند. در مورد گازهایی که نشت آنها به اتمسفر خطرناک بوده یا اصولی نیست (نظیر مبردها) سیستم‌های ضد سرج مقداری از گاز سمت تخلیه را به سمت مکش می‌فرستند و از آنجا که گاز در اثر تراکم گرم شده است قبل از وارد کردن مجدد بخشی از آن به سمت مکش معمولا آن را از کولر عبور می‌دهد.

» پدیده خفگی:

هر گاه سرعت سیال در قسمتی از کمپرسور به حد سرعت صوت برسد (عدد ماخ برابر یک شود) یا اختلاف فشار بین دو ناحیه درون کمپرسور از حدی بیشتر شود، دبی گاز ثابت مانده و حتی با افزایش بیشتر فشار نمی‌توان آن را افزایش داد. این پدیده ممکن است در ورودی، درون پروانه یا در قسمت دیفیوزر اتفاق بیفتد. معادل انگلیسی این پدیده Choking یا Stone Wall است.

  • عدد ماخ ( M ) = سرعت صوت / سرعت سیال

منابع:

  1. Refrigeration and Air Conditioning technology -William whitman
  2. Priciples of Refrigeration – Olivo
  3. A Practical Guide to Compressor Technology – Bloch
  4. Principles of Refrigeration – Dossat
  5. Mark’s standard hand book for Mechanical Engineers

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یک × 5 =

    خانهداکت اسپلیتتماس با ما