پیشگفتار:
کمپرسورهای سانتریفیوژ یکی از پرکاربردترین کمپرسورهای صنعتی هستند که کاربردهای مختلفی در صنایع مختلف پتروشیمی، گاز و نفت و… دارند. در این مقاله، این کمپرسور با سایر کمپرسورها (بخصوص کمپرسور آکسیال) مقایسه شده و کاربرد آن در کنار مکانیسم کارکرد آن، مورد آنالیز دقیق قرار می‌گیرند. تمامی لوازم درونی این کمپرسور دقیق چک شده و کاربرد آن نیز در سیستم دستگاه موردبررسی قرار خواهد گرفت.
کمپرسورهای سانتریفیوژ که از آن‌ها با نام کمپرسور دینامیکی یا کمپرسور توربو نیز یافت می‌شود؛ طراحی رادیال دارد. این کمپرسور عملکرد متقارن محوری داشته و افزایش انرژی جنبشی آن از طریق روتور یا موتور پروانه، فشار سیستم را بالا میبرد. این کمپرسورها به همراه کمپرسورهای آکسیال، دو مدل از پرکاربردترین کمپرسورهای دنیا هستند که هرکدام با توجه به زمینه‌ی مصرف خود، سبک‌کاری متفاوتی دارند و سبک‌کاری آن‌ها نیز کاملاً باهم فرق می‌کند. در این مقاله، همراه با ترمو تجهیز از نحوه‌ی کار این کمپرسورها، تفاوت آن‌ها با سایر کمپرسورها و اجزای کمپرسورهای سانتریفیوژ پرده برمی‌داریم.
کارکرد کمپرسورهای سانتریفیوژ
کمپرسورهای سانتریفیوژ هوا را به مرکز یک پروانه‌ی متحرک می‌کشانند. این هوا توسط تیغه‌های متحرک رادیال به درون سیستم کشیده می‌شود. حرکت هوا و ورود آن به درون سیستم موجب افزایش فشار در آن می‌شود. در گام بعدی این افزایش فشار موجب ایجاد نوعی انرژی سینتیک می‌شود. انرژی سینتیک نیز پس از عبور از دیفیوزر و حلقه‌های کمپرسور، دچار تغییر در فشار می‌شود. از آنجایی که کمپرسورهای سانتریفیوژ در چند مرحله فعالیت می‌کنند؛ در هر مرحله مقداری از این فشار کاسته می‌شود. دلیل آن‌هم این است که هر مرحله بخشی از فشار افزایش‌یافته را به خود اختصاص می‌دهد.
برای دستیابی به فشارهای بالاتر، عموماً تعداد مراحل کارکرد کمپرسورهای سانتریفیوژ توسط کارخانه‌های سازنده و بنا بر نحوه‌ی کاربرد دستگاه، دستکاری شده و به طور انحصاری انتخاب می‌شود. معمولاً این کمپرسورها، کاربرد بسیار مهمی در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و… دارند. حتی بنا بر کاربرد مصرف‌کننده، می‌توان درصد فشار تولیدی در سیستم را کاهش داد و کمپرسور سانتریفیوژ تک مرحله‌ای تولید کرد. در تصویر زیر، ساختمان درونی یک کمپرسور سانتریفیوژ را مشاهده می‌کنید:
طراحی کمپرسور سانتریفیوژ
در پیکربندی مدرن کمپرسورهای سانتریفیوژ، از موتورهای الکتریکی با سرعت بسیار بالایی برای حرکت پروانه‌ها استفاده می‌شود. این باعث می‌شود که در طراحی سیستم‌های مدرن کمپرسور سانتریفیوژ، معمولاً دستگاهی با ابعاد کوچک‌تر و بدون گیربکس‌های نیازمند به سیستم روغن‌کاری ساخته شود. بنابراین کاربرانی که قصد استفاده از کمپرسورهای سانتریفیوژ 100 درصد بدون روغن دارند، می‌توانند از این مدل‌ها خریداری نمایند.
مراحل کارکرد کمپرسور سانتریفیوژ
کمپرسور هوای گریز از مرکز یا سانتریفیوژ، معمولاً سه مرحله دارند. این کمپرسورها به ازای هر مرحله، با نسبت 2:1 و 3:1 کار می‌کنند. منتهی فشار آن می‌تواند به نسبت 8:1 در هر مرحله برسد. معمولاً فشار تولیدی در کمپرسورهای گریز از مرکز مدرن، به‌راحتی قابل‌کنترل هست. به همین دلیل این کمپرسورها برای کاربردهای صنعتی بسیار مفید و مناسب هستند. بماند که ابعاد این کمپرسورها جمع و جورتر هست، به‌راحتی می‌توان بار کمپرسور را مطابق با کارکرد صنعتی تطبیق داد. از آن گذشته تعداد مراحل کارکرد کمپرسور را نیز می‌توان مطابق با نحوه‌ی کاربرد آن تعیین کرد. در همین رابطه شما می توانید از کمپرسور در جهت ساخت پمپ باد برای رنگ کاری استفاده کنید.
اجزای کمپرسور سانتریفیوژ
موتور، شیر تنظیم درونی، کمپرسور مرحله‌ی اول، کولر درونی، کمپرسور مرحله‌ی دوم، کمپرسور مرحله سوم، افترکولر، سوپاپ قطع دم، سوپاپ تنظیمی، پنل کنترل و… می‌شود.
مزایای کمپرسور سانتریفیوژ
دانستن مزایای بهره‌وری از کمپرسور سانتریفیوژ به شما کمک می‌کند تا بتوانید از هزینه‌ی کلی طرح بکاهید، مصارف انرژی خود را بسیاری کم کنید و بار کلی سیستم را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داده یا تحت کنترل خود قرار دهید. از آنجایی که به‌مرورزمان و با فعالیت سیستم، در صورت افزایش دما، سیستم به‌طور بهینه به فعالیت ادامه می‌دهد و جریان هوا و نیروی خالص به‌کاررفته در سیستم، تحت تأثیر دما قرار نخواهد گرفت؛ این سیستم می‌تواند یکی از سیستم‌های مطلوب در بسیاری از صنایع مختلف واقع گردد.
از آن‌سو، فشار موجود در سیستم را به‌راحتی می‌توان از طریق سوپاپ‌های اطمینان تحت کنترل نگه داشت. پس شما همان بازده مدنظر خود را از سیستم دریافت خواهید کرد و ظرفیت تأمینی از سیستم یکسان خواهد ماند. سوپاپ‌های متعددی با توجه به نحوه‌ی کاربرد شما در سیستم جایگذاری شده است؛ که هر یک‌راه کنترل آن را توسط کاربران بسیار ساده می‌کند.
تفاوت عملکرد کمپرسورهای سانتریفیوژ با سایر کمپرسورها
برخلاف بسیاری از کمپرسورها که با جریان ثابت و پایا کار می‌کنند؛ کمپرسورهای دینامیکی سانتریفیوژ یا گریز از مرکز، تحت‌فشاری کنترل‌شده به فعالیت ادامه می‌دهد. بعلاوه دمای درونی سیستم نیز، نقشی بسیار مهم در تغییرات سیالات و هوای درونی سیستم ایفا می‌کند. معمولاً کمپرسورهای متعددی در دنیا وجود دارند که هر یک ساختار و عملکردی متفاوت نسبت به کمپرسورهای سانتریفیوژ دارند. منتهی رقیب اصلی این کمپرسورها، کمپرسور آکسیال می‌باشد.
یکی از وجوه تفاوت در میان این دو کمپرسور، شکل تیغه‌های آن‌هاست. به‌طورمعمول تیغه‌ها در کمپرسور سانتریفیوژی شبیه توربوشارژرها به نظر می‌رسد و بر روی یک قطعه سوار شده است. ولی کمپرسورهای آکسیال تیغه‌هایی به شکل صفحات صاف و تخت دارند. جوری که انگار از یک فن با تعدادی تیغه که درون آن کار گذاشته‌شده است تشکیل شده است. تعداد مراحل فعالیت این کمپرسورها نیز توسط کارخانه و مطابق با استفاده‌ی کاربر مشخص می‌گردد. یک کمپرسور سانتریفیوژ معمولاً برای ایجاد فشارهای بالا در هر مرحله استفاده می‌شود.
منتهی کمپرسور آکسیال معمولا در چند مرحله برای ایجاد میزان بالای فشار مورداستفاده قرار می‌گیرد. به‌جز طراحی متفاوت این دو نوع کمپرسور، نحوه‌ی چرخش تیغه‌ها در این دو کمپرسور، نحوه‌ی مکش هوا به درون سیستم، تعداد چرخش تیغه‌ها برحسب ثانیه و مسیر جریان هوا در سیستم، می‌تواند وجه تفاوت این دو سیستم باشد.
نتیجه‌گیری:
کمپرسورهای سانتریفیوژ شباهت‌های بسیاری با فن‌های سانتریفیوژی دارد؛ از این نظر که هردوی این سیستم‌ها با افزایش شعاع، فشار را افزایش می‌دهند. حتی روش‌های مورداستفاده در طراحی کمپرسور گریز از مرکز (سانتریفیوژ)، معمولاً می‌تواند بسیار شبیه طراحی فن‌های سانتریفیوژ باشد. معمولاً کمپرسور سانتریفیوژ چگالی بیش از 5 درصد دارند. این کمپرسورها در چندین مرحله، هوا یا سیال را به درون می‌کشند؛ سپس با تغییر انرژی، دما و فشار در سیستم، ظرفیت موردنیاز برای صنایع را تأمین می‌نماید. این مقاله به‌طور جامع به وجوه تفاوت این کمپرسورها با سایر کمپرسورهای موجود در بازار مقایسه می‌نماید.