نحوه انتقال نیرو محرکه در کمپرسور اسکرو شرکت هوای فشرده تبریز
در کمپرسور اسکرو، هواساز (ایرند) قلب تپنده سیستم است که وظیفه فشرده‌سازی هوا را بر عهده دارد. برای انجام این کار، نیاز به نیروی محرکه از یک موتور الکتریکی (یا در برخی موارد موتور دیزلی) دارد. نحوه انتقال این نیرو از موتور به هواساز، یکی از مشخصه‌های اصلی طراحی کمپرسور اسکرو است و عمدتاً به دو روش اصلی انجام می‌شود:
۱. انتقال نیرو به روش تسمه‌ای (Belt-Driven)
در این روش، تسمه و پولی وظیفه انتقال گشتاور و سرعت از موتور به هواساز را بر عهده دارند. این روش از گذشته تاکنون بسیار رایج بوده و ویژگی‌های خاص خود را دارد:
-
اجزا:
- موتور الکتریکی: منبع اصلی قدرت.
- پولی موتور: متصل به شفت موتور.
- تسمه: معمولاً از نوع V-belt (ذوزنقه‌ای) یا Poly-V (چند شیاره) که دور پولی موتور و پولی هواساز قرار می‌گیرد.
- پولی هواساز: متصل به شفت هواساز.
- کاور تسمه: برای محافظت و ایمنی.
-
نحوه عملکرد: موتور الکتریکی با چرخش خود، پولی موتور را به حرکت درمی‌آورد. تسمه که به طور محکم دور هر دو پولی قرار گرفته است، حرکت چرخشی پولی موتور را به پولی هواساز منتقل می‌کند. با توجه به نسبت قطر پولی‌ها، می‌توان دور موتور را افزایش یا کاهش داد تا به دور مورد نیاز هواساز برای تولید ظرفیت و فشار مطلوب دست یافت.
-
مزایا:
- انعطاف‌پذیری در تنظیم دور: با تغییر قطر پولی‌ها می‌توان به راحتی دور هواساز را برای ظرفیت‌های مختلف تنظیم کرد.
- جذب شوک: تسمه می‌تواند مقداری از شوک‌ها و لرزش‌های ناشی از راه‌اندازی یا توقف ناگهانی را جذب کند و از موتور و هواساز محافظت کند.
- هزینه اولیه کمتر: معمولاً ساخت و نگهداری اولیه کمپرسورهای تسمه‌ای ارزان‌تر است.
- تعویض آسان: تعویض تسمه در صورت خرابی نسبتاً ساده و کم‌هزینه است.
-
معایب:
- افت راندمان: به دلیل لغزش احتمالی تسمه و اصطکاک، مقداری اتلاف انرژی (معمولاً حدود ۳ تا ۵ درصد) در انتقال قدرت وجود دارد که منجر به کاهش راندمان کلی می‌شود.
- نیاز به تنظیم کشش تسمه: تسمه به مرور زمان کشش خود را از دست می‌دهد و نیاز به تنظیم دوره‌ای دارد که در غیر این صورت منجر به لغزش و سایش می‌شود.
- عمر محدود تسمه: تسمه یک قطعه مصرفی است و نیاز به تعویض دوره‌ای دارد که هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهد.
- تولید گرما و صدا: اصطکاک تسمه می‌تواند گرما و صدا تولید کند.
۲. انتقال نیرو به روش مستقیم (Direct-Driven)
در این روش، موتور الکتریکی مستقیماً به هواساز متصل می‌شود و هیچ واسطه‌ای مانند تسمه یا گیربکس وجود ندارد. این روش در کمپرسورهای مدرن و با راندمان بالا رایج‌تر است:
-
اجزا:
- موتور الکتریکی: منبع اصلی قدرت.
- هواساز (ایرند): که شفت آن مستقیماً به شفت موتور متصل می‌شود.
- کوپلینگ (Coupling): یک قطعه مکانیکی که وظیفه اتصال شفت موتور و هواساز را بر عهده دارد و می‌تواند مقداری ناهمراستایی (Misalignment) را جبران کند.
-
نحوه عملکرد: شفت موتور و شفت هواساز به طور مستقیم توسط یک کوپلینگ به یکدیگر متصل می‌شوند. با چرخش موتور، هواساز نیز با همان سرعت می‌چرخد.
-
مزایا:
- راندمان بسیار بالا: به دلیل حذف واسطه‌ها (تسمه و گیربکس)، اتلاف انرژی به حداقل می‌رسد (معمولاً کمتر از ۱ درصد)، که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف برق می‌شود.
- عمر طولانی‌تر: با حذف تسمه و پولی، نیاز به تعویض قطعات مصرفی کاهش یافته و عمر مفید سیستم افزایش می‌یابد.
- نگهداری کمتر: نیاز به تنظیم کشش تسمه یا تعویض آن وجود ندارد.
- عملکرد آرام‌تر و کم‌لرزش: به دلیل اتصال مستقیم و بالانس دقیق، این کمپرسورها معمولاً صدای کمتر و لرزش ناچیزی دارند.
- کمپکت‌تر بودن: طراحی مستقیم می‌تواند منجر به اشغال فضای کمتر شود.
-
معایب:
- هزینه اولیه بالاتر: معمولاً کمپرسورهای مستقیم، به خصوص آن‌هایی که از موتورهای با دور متغیر (VSD) استفاده می‌کنند، هزینه اولیه بالاتری دارند.
- عدم انعطاف در تنظیم دور: دور هواساز مستقیماً با دور موتور یکسان است و امکان تغییر نسبت دور (مانند روش تسمه‌ای) وجود ندارد، مگر اینکه از موتورهای دور متغیر استفاده شود.
- حساسیت به ناهمراستایی: کوپلینگ‌ها باید به دقت نصب و تراز شوند تا از سایش و خرابی جلوگیری شود.
جمع‌بندی
انتخاب بین روش انتقال نیروی تسمه‌ای و مستقیم بستگی به نیازهای خاص کاربرد، بودجه اولیه، و اهمیت راندمان و هزینه‌های نگهداری دارد. در حالی که کمپرسورهای تسمه‌ای انعطاف‌پذیری و هزینه اولیه کمتری ارائه می‌دهند، کمپرسورهای مستقیم با راندمان بالا، نگهداری کمتر و عمر طولانی‌تر، در بلندمدت اقتصادی‌تر و برای کاربردهای صنعتی با نیاز به هوای فشرده مداوم و با کیفیت، انتخاب بهتری محسوب می‌شوند.
آیا تمایل دارید در مورد نوع خاصی از کمپرسور اسکرو یا جنبه دیگری از عملکرد آن‌ها اطلاعات بیشتری کسب کنید؟ در کمپرسور اسکرو، هواساز (Airend) قلب تپنده دستگاه است که وظیفه مکش و فشرده‌سازی هوا را بر عهده دارد. برای انجام این کار، نیاز به نیروی محرکه دارد که معمولاً از یک الکتروموتور تامین می‌شود. نحوه انتقال این نیرو از الکتروموتور به هواساز، یکی از مشخصه‌های اصلی دسته‌بندی و تمایز کمپرسورهای اسکرو است. به طور کلی، دو روش اصلی برای انتقال نیرو در کمپرسور اسکرو وجود دارد: انتقال قدرت تسمه‌ای (Belt Drive) و انتقال قدرت کوپل مستقیم (Direct Drive).
۱. انتقال قدرت تسمه‌ای (Belt Drive)
در این روش، نیروی چرخشی از الکتروموتور به وسیله یک یا چند تسمه به هواساز منتقل می‌شود. این فرآیند از طریق اجزای زیر انجام می‌شود:
- الکتروموتور: منبع اصلی قدرت چرخشی است.
- پولی (Pulley) موتور: یک پولی روی شفت خروجی الکتروموتور نصب می‌شود.
- تسمه‌ها (Belts): تسمه‌های V شکل (مانند تسمه A یا AX که قبلاً توضیح داده شد) بین پولی موتور و پولی هواساز قرار می‌گیرند. این تسمه‌ها با ایجاد اصطکاک و کشش، حرکت چرخشی را منتقل می‌کنند.
- پولی هواساز (Airend Pulley): یک پولی دیگر روی شفت ورودی هواساز نصب شده است. چرخش این پولی باعث به حرکت درآمدن روتورهای هواساز می‌شود.
مزایای انتقال قدرت تسمه‌ای:
- انعطاف‌پذیری در تغییر دور: با تغییر سایز پولی‌های موتور یا هواساز، می‌توان سرعت چرخش هواساز (و در نتیجه دبی هوای تولیدی) را تنظیم کرد.
- جذب لرزش: تسمه‌ها می‌توانند تا حدی لرزش و شوک‌های ناشی از موتور یا هواساز را جذب کنند که به محافظت از هر دو جزء کمک می‌کند.
- قیمت اولیه پایین‌تر: معمولاً کمپرسورهای تسمه‌ای از نظر قیمت اولیه اقتصادی‌تر هستند.
- سهولت در تعمیر و نگهداری: تعویض تسمه‌ها و پولی‌ها نسبتاً ساده است.
معایب انتقال قدرت تسمه‌ای:
- اتلاف انرژی: به دلیل اصطکاک و لغزش احتمالی تسمه‌ها، مقداری از انرژی در این فرآیند به صورت حرارت تلف می‌شود که راندمان کلی را کاهش می‌دهد.
- نیاز به نگهداری بیشتر: تسمه‌ها نیاز به تنظیم کشش و تعویض دوره‌ای دارند.
- طول عمر کمتر تسمه: تسمه‌ها قطعات مصرفی هستند و پس از مدتی نیاز به تعویض دارند.
۲. انتقال قدرت کوپل مستقیم (Direct Drive)
در این روش، شفت الکتروموتور به طور مستقیم یا از طریق یک کوپلینگ (Coupling) به شفت ورودی هواساز متصل می‌شود. در این حالت، سرعت چرخش هواساز دقیقاً برابر با سرعت چرخش الکتروموتور خواهد بود (مگر اینکه از گیربکس بین آن‌ها استفاده شود که در کمپرسور اسکرو کمتر رایج است).
- الکتروموتور: منبع قدرت چرخشی.
- کوپلینگ (اختیاری): در برخی مدل‌ها، یک کوپلینگ انعطاف‌پذیر بین شفت موتور و شفت هواساز قرار می‌گیرد تا هرگونه عدم هم‌راستایی جزئی را جبران کرده و از انتقال لرزش جلوگیری کند.
- هواساز: شفت آن به طور مستقیم به شفت موتور (یا کوپلینگ) متصل است.
مزایای انتقال قدرت کوپل مستقیم:
- راندمان بالاتر: به دلیل عدم وجود تسمه و پولی، اتلاف انرژی ناشی از اصطکاک و لغزش وجود ندارد، که منجر به راندمان انرژی بالاتر می‌شود.
- نگهداری کمتر: نیاز به تنظیم کشش یا تعویض تسمه وجود ندارد.
- طول عمر بیشتر: اجزای اصلی (موتور و هواساز) کمتر تحت فشار قرار می‌گیرند و طول عمر بالاتری دارند.
- عملکرد بی‌صداتر و با لرزش کمتر: به دلیل اتصال مستقیم و هم‌راستایی دقیق، لرزش و صدای کمتری تولید می‌شود.
- فشرده‌تر و فضای کمتر: طراحی این نوع کمپرسورها معمولاً فشرده‌تر است.
معایب انتقال قدرت کوپل مستقیم:
- قیمت اولیه بالاتر: معمولاً این نوع کمپرسورها گران‌تر هستند.
- عدم انعطاف در تغییر دور: امکان تغییر سرعت هواساز (و دبی) با تغییر پولی وجود ندارد، مگر اینکه از درایو فرکانس متغیر (VSD) در الکتروموتور استفاده شود.
- حساسیت به هم‌راستایی: نیاز به هم‌راستایی بسیار دقیق بین موتور و هواساز دارد تا از سایش و خرابی زودرس یاتاقان‌ها جلوگیری شود.
جمع‌بندی
انتخاب بین روش انتقال قدرت تسمه‌ای و کوپل مستقیم بستگی به نیازهای خاص صنعت، بودجه، ملاحظات راندمان انرژی و اهمیت سرویس و نگهداری دارد. کمپرسورهای تسمه‌ای برای کاربردهای عمومی و مواردی که نیاز به انعطاف‌پذیری در دور دارند، مناسب هستند، در حالی که کمپرسورهای کوپل مستقیم برای کاربردهای سنگین، صنعتی و مواردی که راندمان بالا و نگهداری کمتر اولویت دارند، ترجیح داده می‌شوند.