کمپرسور اویل فری (۲۵ دقیقه آموزش ویدیویی)

کمپرسور اویل فری هوای فشرده مورد نیاز صنایع حساس را تولید می کند.

با شناخت کامل عملکرد و ویژگی های این کمپرسور می توان از آن به خوبی در صنعت استفاده کرد.

در این مقاله با کاربرد روغن و نحوه ی به جریان در آمدن آن در کمپرسور اویل فری آشنا خواهیم شد.

1# کمپرسور اویل فری چیست؟

کمپرسور های اویل فری (Oil Free Compressor) از نوع کمپرسور های اسکرو هستند.

قاعده کاری این کمپرسور ها، تولید هوای فشرده بدون دخالت روغن است و هیچ روغنی در واحد هواساز آن ها مشارکت ندارد.

کمپرسورهای اویل فری بیشتر برای صنایع حساس مثل داروسازی، صنایع غذایی، صنایع نظامی و … استفاده می شوند.

با وجود هوای عاری از روغنی که این کمپرسور ها تولید می کنند و
به دلیل قیمت بالای آن ها مثل کمپرسورهای اویل اینجکت در صنعت رایج نیستند.

این اختلاف قیمت به صورتی است که به عنوان مثال اگر برای یک کمپرسور اویل اینجکت 90 کیلو وات، n ریال هزینه لازم داشته باشد،
برای اویل فری همان کمپرسور باید 3 یا 4 برابر هزینه کرد.

2# استیج (روتور) در کمپرسورهای اویل فری

تکنولوژی و جنس واحدهای هواساز (روتورها) در کمپرسور های اویل فری نسبت به کمپرسورهای اویل اینجکت بسیار پیشرفته تر است،
به طوریکه در کمپرسورهای اویل فری جنس روتورها از نوعی تفلون خاص است در صورتی که کمپرسورهای اویل اینجکت، جنس روتورها از آلیاژ فولاد است.

در کمپرسورهای اویل فری به دلیل عدم وجود روغن برای لوبریکانت و خنک کاری، دمای هوای فشرده به شدت افزایش می یابد.

به همین دلیل این کمپرسورها دارای دو عدد المنت کمپرسور (ایراند) هستند.

یکی از این ایراندها Low Pressure و دیگری High Pressure است.

یعنی هوا در دو مرحله به فشار ماکزیمم می رسد.

3# ایجاد هوای نزدیک به اویل فری با کمپرسور اویل اینجکت

ما می توانیم با کمپرسورهای اویل اینجکت به هوای نزدیک به اویل فری برسیم و
قادریم با یک Air Treatment مناسب به هوای بالاتر از کلاس 1 دست پیدا کنیم.

صحت این مطلب را با دستگاه اندازه گیری روغن باقیمانده در خروجی کمپرسور، به اسم OILCHECK تولید برند CS INSTRUMENTS آلمان بررسی کردیم و
دریافتیم که در بهترین حالت باز هم در خروجی کمپرسور اویل اینجکت ذره ای روغن وجود دارد و به هوای اویل فری تبدیل نمی شود.

برای خنک کاری کمپرسورهای اویل فری از 2 متد Air Cooled و Water Cooled استفاده می کنند.

معمولا در محیط های با شرایط آب و هوایی معتدل و خنک از سیستم Air Cooled استفاده می شود و
در محیط ها و شهرهای گرم مثل بندر عباس با روش Water Cooled کمپرسور را خنک می کنند.

4# روغن در کمپرسور oil free

وقتی می گوییم کمپرسور اویل فری است بدان معنی است که در واحد های هواساز و ایراند به هیچ وجه روغن وارد نمی شود و
در پروسه تولید هوای فشرده روغن مشاهده نمی شود.

اما Housing هایی که ایراند ها روی آن سوار می شود و
همچنین چرخ دنده اصلی که از طریق شفت الکتروموتور واحدهای هواساز را به گردش در می آورد، روغن کاری می شوند.

پس روغن برای ادوات، چرخ دنده ها و برینگ ها (Bearings) مورد استفاده قرار می گیرد و هیچ ارتباطی با فضای داخل ایراند ندارد.

سوال: آیا در کمپرسور اویل فری ممکن است در خروجی روغن داشته باشیم؟

در پاسخ باید بگوییم بله در صورتی که در هوای محیط کمپرسور روم روغن و بخارات آن به حد زیادی وجود داشته باشد، این روغن موجود در هوا را کمپرسور اویل فری مکش خواهد کرد و
حتما در خروجی کمپرسور هم مقدار قابل ملاحظه ای روغن وجود خواهد داشت.

راه حل آن یک فیلتراسیون مناسب و یک سیستم Air Treatment متناسب با محیط است.

5# روش کار کمپرسور اویل فری

هوایی که یکبار از فیلتر هواکش عبور کرده و پس از جداسازی گرد و غبار و روغن، آماده ورود به مجرای مکشی می شود.

این هوای مکش شده از Unloader یا Intake Valve گذشته و وارد استیج اول می شود.

فشار هوا در این مرحله به 2.4 بار می رسد و دمای آن نیز متعاقبا طبق قوانین ترمودینامیکی بالا می رود.

این هوا برای ورود به استیج دوم کمپرسور اویل فری حتما باید خنک شود،
برای این کار قبل از Unloader یک افتر کولر (After Cooler) وجود دارد که هوا وارد آن می شود.

1-5# تغییر فاز هوای فشرده

هوا قبل از ورود به افتر کولر، هوای گرم غیر اشباع (Hot Unsaturated Air) است و
پس از افتر کولر به هوای سرد اشباع (Cooled Saturated Air) تبدیل می شود.

در این هوای اشباع، ذرات و بخارات آب تبدیل به قطره خواهند شد.

برای جداسازی قطرات و رطوبت هوا قبل از ورود به استیج دوم، از یک واتر سپراتور (تله آبگیر) استفاده می کنیم.

واتر سپراتور ها هیچ فیلتری در خود ندارند و نحوه کار آن ها به این صورت است که دارای چندین پره هستند و
هوا پس از برخورد با این پره ها تغییر زاویه می دهد، در اثر این تغییر زاویه، تحت نیروی گریز از مرکز هوای چرخشی، چگالش رخ می دهد.

بعد از چگالش، آب از هوای فشرده جدا می شود و از شیر تخلیه زیر واتر سپراتور خارج می شود.

2-5# خنک کاری کمپرسور

لازمه این جداسازی رطوبت و آب از هوای فشرده، درست کار کردن افتر کولر است که
این تغییر فاز هوا، از هوای گرم غیر اشباع به هوای سرد اشباع به درستی انجام شود.

هرچقدر آب را به درستی از هوای فشرده در این مرحله جذب کنیم، می توانیم کمک قابل توجهی به هوای ورودی درایر کنیم و
در نتیجه خشک بودن هوای فشرده در نقاط مصرف را شاهد خواهیم بود.

پشت افتر کولر یک فن وجود دارد که می تواند با دور ثابت یا متغیر کار کند.

در تکنولوژی های جدید این فن های خنک کننده با اینورتر کار می کنند.

با این تکنولوژی این فن ها نسبت به دمایی که خروجی خواهد داشت، دور آن ها به طور خودکار کم یا زیاد می شود.

3-5# تغییرات دما

پس از اینکه در واتر سپراتور رطوبت هوای فشرده گرفته شد و دمای آن پایین آمد، وارد استیج دوم کمپرسور اویل فری می شود.

در استیج دوم فشار هوای فشرده تا 7 بار افزایش می یابد.

در این مرحله دما بسیار بالا می رود، بر اساس نوع کمپرسورها این دما تا حدود 200 الی 250 درجه سانتی گراد بالا می رود.

یاد آوری: در کمپرسور های اسکرو (Screw Compressors) اویل اینجکت بهترین دمای کاری کمپرسور بین 78 تا 85 درجه سانتی گراد است.

با افزایش فشار بعد از استیج دوم، هوای سرد اشباع بر اثر فرایند تراکم و فشرده شدن، دوباره به حالت هوای گرم غیر اشباع (Hot Unsaturated Air) تبدیل می شود.

هوای گرم غیر اشباع وارد افتر کولر دوم می شود تا دمای آن را در حد زیادی کاهش دهیم تا این هوا قابلیت ورود به درایر را داشته باشد.

اگر دما به درستی در کمپرسور اویل فری کاهش نیابد و
با همان دمای حدود 200 درجه سانتی گراد وارد به عنوان مثال یک درایر تبریدی شود، می تواند درایر را به سرعت از بین ببرد؛
زیرا بیشترین دمای ورودی برای این درایرها حداکثر 80 درجه سانتی گراد است.

پس از افتر کولر دوم نیز واتر سپراتور وجود دارد که قطرات آب از خروجی آن ها به بیرون هدایت می شود.

6# روش های خروج آب از واتر سپراتور

• Auto Drain

استفاده از شیر با قابلیت تنظیم دما

به طور مثال هر 20 دقیقه، 10 ثانیه به صورت خودکار باز می شود و تخلیه آب صورت می گیرد.

در این حالت چه آب در واتر سپراتور وجود داشته باشد چه نباشد، این شیرها عملکرد خود را انجام می دهند.

• Float Drain

وقتی حجم آب به میزان معینی می رسد، یک قطعه روی آب شناور می شود و
دریچه را باز می کند تا آب جمع شده در واتر سپراتور خارج شود.

• Condensate Drain

بهترین نوع تخلیه آب در واتر سپراتور این مدل است و از 2 مورد دیگر اقتصادی تر است.

پایه عملکرد این روش، شیرهای تخلیه هوشمند هستند که با سنسور موجود در محفظه خود، سطح سیال موجود در کف واتر سپراتور را با امواج التراسونیک دائم کنترل می کند.

با سنسور التراسونیک موجود در این نوع، زمانی که واتر سپراتور ها پر می شوند فرمان باز شدن دیافراگم صادر می شود و
به صورت هوشمند آب تخلیه می شود.

بعد از واتر سپراتور دوم هوا دوباره به حالت هوای سرد اشباع تبدیل می شود.

این هوا از کمپرسور اویل فری خارج شده و آماده ورود به ایر درایر (Air Dryer) است.

7# اویل پمپ (پمپ روغنی)

در کمپرسورهای اویل اینجکت، اویل پمپ وجود ندارد؛ زیرا فشار هوا باعث گردش روغن می شود.

اما در کمپرسورهای اویل فری که روغن در واحد هواساز آن ها هیچ دخالتی ندارد و
برای روغن کاری ادوات و چرخ دنده ها و برینگ ها کاربرد دارد،
به گردش درآمدن روغن در کمپرسور اویل فری از طریق اویل پمپ صورت می گیرد.

اویل پمپ، روغن را از قسمت کارتر روغن مکش می کند و سپس از فیلتر روغن عبور می دهد و در اویل کولر، سرد می شود.

بعد از آن روغن به سیکل روغن کاری می رود و این مراحل تکرار می شود.