متن مقاله
کمپرسور یکی از اصلیترین اجزای چیلر و سیستمهای تبرید تراکمی است و وظیفه دارد مبرد را متراکم کرده و شرایط لازم برای ادامهی چرخهی تبرید را فراهم کند. کمپرسورهای اسکرو یکی از انواع کمپرسورهای دورانی هستند که بهدلیل قابلیت اطمینان مناسب، عملکرد پایدار و امکان کنترل ظرفیت، در چیلرهای با ظرفیت متوسط تا بزرگ و بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مقاله بررسی میکنیم کمپرسور اسکرو چیست، چگونه کار میکند، چه اجزایی دارد، چه مزایا و محدودیتهایی دارد و در چه پروژههایی استفاده از آن مناسبتر است.
کمپرسور اسکرو چیست؟
کمپرسور اسکرو نوعی کمپرسور جابهجایی مثبت و دورانی است که با استفاده از دو روتور مارپیچی، گاز مبرد را فشرده میکند. این دو روتور در داخل محفظهی کمپرسور درگیر هستند و با چرخش هماهنگ خود، حجم فضاهای حاوی مبرد را بهتدریج کاهش میدهند.
یکی از روتورها معمولاً روتور نر و دیگری روتور ماده نامیده میشود. روتور نر دارای برجستگیهای مارپیچی و روتور ماده دارای شیارهایی است که با آنها درگیر میشوند. با چرخش روتورها، مبرد از سمت مکش وارد کمپرسور شده، در فضاهای بین روتورها محبوس میشود و سپس بهتدریج تحت فشار قرار میگیرد.
در نهایت، مبرد فشردهشده از سمت خروجی کمپرسور خارج شده و به سمت کندانسور حرکت میکند.
کمپرسور اسکرو چگونه کار میکند؟
فرآیند فشردهسازی در کمپرسور اسکرو را میتوان در چند مرحله اصلی توضیح داد.
- ورود مبرد به کمپرسور
مبرد پس از خروج از اواپراتور، بهصورت گاز کمفشار وارد بخش مکش کمپرسور میشود. این گاز وارد فضای خالی بین روتورهای مارپیچی میشود.
- محبوس شدن مبرد
با چرخش روتورها، گاز مبرد در فضاهای بین دندانههای روتورها محبوس میشود. این فضاها در ابتدا حجم نسبتاً زیادی دارند.
- کاهش حجم و افزایش فشار
با ادامهی چرخش روتورها، فضای دربرگیرندهی مبرد کوچکتر میشود. کاهش حجم گاز باعث افزایش فشار آن میشود و در نتیجه، مبرد بهتدریج متراکم میشود.
- خروج مبرد فشردهشده
در پایان فرآیند، مبرد که اکنون فشار و دمای بالاتری دارد، به سمت خروجی کمپرسور هدایت شده و وارد کندانسور میشود.
این فرآیند بهصورت پیوسته تکرار میشود؛ به همین دلیل، جریان مبرد در کمپرسور اسکرو نسبت به کمپرسورهای رفتوبرگشتی، یکنواختتر است.
نقش روغن در کمپرسور اسکرو
در بسیاری از کمپرسورهای اسکرو مورد استفاده در سیستمهای تبرید، روغن نقش مهمی در عملکرد دستگاه دارد. روغن علاوه بر روانکاری قطعات متحرک، میتواند به آببندی فاصلههای بین روتورها و کاهش نشتی داخلی کمک کند و در برخی طراحیها، در کنترل و مدیریت دمای کمپرسور نیز نقش داشته باشد.
پس از مخلوط شدن روغن با مبرد در فرآیند فشردهسازی، روغن باید از جریان مبرد جدا شده و به مدار روغنکاری بازگردانده شود. به همین دلیل، کمپرسورهای اسکرو معمولاً به تجهیزات و مدار مدیریت روغن مجهز هستند.
کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرو
یکی از ویژگیهای مهم کمپرسورهای اسکرو، امکان تنظیم ظرفیت سرمایشی است. در بسیاری از مدلها، این کار با استفاده از مکانیزمهایی مانند شیر اسلاید انجام میشود.
با تغییر موقعیت شیر اسلاید، مقدار مبردی که وارد فرآیند فشردهسازی مؤثر میشود تغییر میکند و در نتیجه، ظرفیت کمپرسور متناسب با نیاز سیستم تنظیم میشود.
این قابلیت باعث میشود کمپرسور مجبور نباشد برای پاسخ به کاهش بار سرمایشی، دائماً خاموش و روشن شود. در نتیجه، کنترل ظرفیت در بسیاری از شرایط میتواند به عملکرد پایدارتر و کاهش مصرف انرژی کمک کند.
البته نحوهی کنترل ظرفیت در همهی کمپرسورهای اسکرو یکسان نیست و بسته به طراحی کمپرسور، ممکن است از روشهای دیگری مانند کنترل دور نیز استفاده شود.
در صورت نیاز به مشاوره جهت انتخاب چیلر و سایر تجهیزات حرارتی و برودتی با کارشناسان فنی تک سارال تماس بگیرید.
مزایای کمپرسور اسکرو
- مناسب برای ظرفیتهای متوسط تا بزرگ
کمپرسور اسکرو در محدودهی وسیعی از ظرفیتها قابل استفاده است و به همین دلیل، یکی از گزینههای رایج برای چیلرهای مرکزی و کاربردهای صنعتی محسوب میشود.
- قابلیت کارکرد پیوسته
بهدلیل ساختار دورانی و طراحی مناسب برای کارکرد مداوم، کمپرسور اسکرو میتواند برای پروژههایی که نیاز به فعالیت طولانیمدت دارند، گزینهی مناسبی باشد.
- کنترل ظرفیت مناسب
قابلیت تغییر ظرفیت، یکی از مهمترین مزیتهای کمپرسور اسکرو است. این ویژگی امکان تطبیق عملکرد کمپرسور با بار سرمایشی متغیر ساختمان یا فرآیند صنعتی را فراهم میکند.
- جریان نسبتاً یکنواخت مبرد
چرخش پیوستهی روتورها باعث میشود فشردهسازی بهصورت مداوم انجام شود و در مقایسه با کمپرسورهای رفتوبرگشتی، نوسانات ضربانی جریان و فشار کمتر باشد.
- قابلیت اطمینان مناسب
تعداد نسبتاً محدود قطعات متحرک اصلی و نبود مکانیزمهایی مانند پیستون و سوپاپهای رفتوبرگشتی، میتواند به کاهش استهلاک مکانیکی و افزایش قابلیت اطمینان کمپرسور کمک کند؛ البته کیفیت طراحی، ساخت، روغنکاری و شرایط کاری نیز تأثیر زیادی بر طول عمر دستگاه دارند.
محدودیتهای کمپرسور اسکرو
- هزینهی اولیه بالاتر
کمپرسور اسکرو معمولاً از کمپرسورهای اسکرال مورد استفاده در ظرفیتهای پایین، گرانتر است. بنابراین استفاده از آن در پروژههای کوچک، همیشه از نظر اقتصادی توجیه ندارد.
- نیاز به سیستم روغنکاری
در بسیاری از مدلهای اسکرو، مدیریت روغن اهمیت زیادی دارد. وجود تجهیزاتی مانند جداکننده روغن، فیلتر روغن و مدار بازگشت روغن باعث میشود سیستم نسبت به برخی کمپرسورهای سادهتر، پیچیدگی بیشتری داشته باشد.
- ابعاد و وزن بیشتر
کمپرسورهای اسکرو که برای ظرفیتهای بالاتر طراحی میشوند، معمولاً ابعاد و وزن بیشتری نسبت به کمپرسورهای اسکرال کوچکتر دارند. بنابراین فضای نصب و الزامات سازهای باید در طراحی پروژه در نظر گرفته شود.
عملکرد نامناسب در صورت نگهداری نادرست
کیفیت نامناسب روغن، اختلال در بازگشت روغن، ورود آلودگی به مدار یا کارکرد کمپرسور خارج از محدودهی طراحی میتواند باعث افزایش استهلاک و آسیب به روتورها و سایر اجزای داخلی شود. کمپرسور اسکرو در مقایسه با کمپرسور اسکرال کمپرسور اسکرال معمولاً برای ظرفیتهای کوچک تا متوسط گزینهی مناسبی است و بهدلیل ساختار ساده، ابعاد فشرده و صدای نسبتاً کم، در مینیچیلرها و تجهیزات کوچک کاربرد زیادی دارد.
کمپرسور اسکرو معمولاً در ظرفیتهای بالاتر مورد استفاده قرار میگیرد و قابلیت کنترل ظرفیت و کارکرد مداوم آن، آن را برای چیلرهای مرکزی و پروژههای صنعتی مناسبتر میکند.
بنابراین نمیتوان گفت یکی از این دو کمپرسور بهطور مطلق بهتر است؛ انتخاب بین آنها به ظرفیت موردنیاز، شرایط کاری، نحوهی کنترل ظرفیت، هزینه و نوع پروژه بستگی دارد.
کمپرسور اسکرو در مقایسه با کمپرسور سانتریفیوژ
کمپرسور سانتریفیوژ نیز مانند اسکرو در چیلرهای بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد، اما اصول عملکرد آن متفاوت است. کمپرسور اسکرو یک کمپرسور جابهجایی مثبت است و با کاهش حجم فضای حاوی گاز، آن را فشرده میکند؛ در حالی که کمپرسور سانتریفیوژ از نیروی گریز از مرکز و افزایش سرعت مبرد برای ایجاد افزایش فشار استفاده میکند.
کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولاً در چیلرهای با ظرفیت بسیار بالا کاربرد بیشتری دارند، در حالی که کمپرسور اسکرو میتواند در طیف گستردهای از پروژههای متوسط تا بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.
کمپرسور اسکرو برای چه پروژههایی مناسب است؟
کمپرسور اسکرو معمولاً برای پروژههایی مناسب است که به ظرفیت سرمایشی متوسط تا بالا، کارکرد مداوم و امکان کنترل ظرفیت نیاز دارند.
از جمله کاربردهای رایج آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- چیلرهای مرکزی ساختمانهای بزرگ
- مجتمعهای تجاری و اداری
- هتلها
- بیمارستانها
- کارخانهها و واحدهای صنعتی
- فرآیندهای صنعتی نیازمند سرمایش مداوم
- پروژههایی با بار سرمایشی متغیر
البته انتخاب کمپرسور باید بر اساس محاسبات بار سرمایشی و شرایط واقعی کارکرد انجام شود و صرفاً بر اساس نوع ساختمان یا ظرفیت اسمی تصمیمگیری نشود.
نگهداری کمپرسور اسکرو
نگهداری صحیح کمپرسور اسکرو برای حفظ راندمان و افزایش طول عمر آن اهمیت زیادی دارد. مهمترین مواردی که باید بهصورت دورهای بررسی شوند عبارتاند از:
- وضعیت و کیفیت روغن
- عملکرد سیستم روغنکاری
- وضعیت فیلتر روغن
- عملکرد جداکننده روغن
- فشار و دمای مکش و دهش
- عملکرد سیستم کنترل ظرفیت
- شرایط کاری کمپرسور
- وجود صدا یا لرزش غیرعادی
- وضعیت بازگشت روغن به کمپرسور
زمانبندی سرویس و روش انجام آن باید مطابق دستورالعمل سازندهی کمپرسور تعیین شود؛ زیرا جزئیات سیستم روغنکاری و کنترل در مدلهای مختلف با یکدیگر تفاوت دارند.
آیا کمپرسور اسکرو همیشه انتخاب بهتری است؟
خیر. انتخاب کمپرسور باید بر اساس شرایط پروژه انجام شود. برای یک مینیچیلر کوچک، استفاده از کمپرسور اسکرو ممکن است هزینه و پیچیدگی غیرضروری ایجاد کند و کمپرسور اسکرال انتخاب منطقیتری باشد.
در مقابل، در یک چیلر مرکزی با ظرفیت بالا و بار سرمایشی متغیر، قابلیت کنترل ظرفیت و کارکرد مداوم کمپرسور اسکرو میتواند آن را به گزینهی مناسبتری تبدیل کند. بنابراین، ظرفیت موردنیاز، شرایط کاری، راندمان در بار کامل و جزئی، هزینهی اولیه، هزینهی نگهداری و الزامات پروژه باید همزمان بررسی شوند.
جمعبندی
کمپرسور اسکرو نوعی کمپرسور دورانی و جابهجایی مثبت است که با استفاده از دو روتور مارپیچی، مبرد را بهصورت پیوسته فشرده میکند. مبرد پس از ورود به فضای بین روتورها، با ادامهی چرخش آنها در فضایی با حجم رو به کاهش قرار میگیرد و در نتیجه، فشار و دمای آن افزایش پیدا میکند. قابلیت کارکرد مداوم، کنترل ظرفیت مناسب، جریان نسبتاً یکنواخت مبرد و قابلیت استفاده در ظرفیتهای متوسط تا بزرگ، از مهمترین ویژگیهای این نوع کمپرسور هستند. در مقابل، هزینهی اولیه بالاتر، ابعاد بیشتر و نیاز به مدیریت دقیق روغن از جمله نکاتی هستند که باید هنگام انتخاب آن در نظر گرفته شوند. در نهایت، کمپرسور اسکرو را نمیتوان بهعنوان بهترین گزینه برای تمام چیلرها معرفی کرد. انتخاب صحیح کمپرسور به ظرفیت پروژه، شرایط کاری، الگوی بار سرمایشی، راندمان مورد انتظار و هزینههای اولیه و جاری سیستم بستگی دارد.
در صورت نیاز به مشاوره جهت انتخاب چیلر و سایر تجهیزات حرارتی و برودتی با کارشناسان فنی تک سارال تماس بگیرید.