سیلندر و لوله داخل آن



در اکثر کمپرسورهای رفت و برگشتی از یک لوله سیلندر قابل جایگزینی استفاده می شود. تمام سیلندرها دارای یک پوسته جهت خنک کاری با H2O بوده و یا دارای پره هایی جهت خنک کاری با هوا هستند.


@image


در طرح های قدیمی سیلندرها یا Gasket از یک لایی جهت ایزوله کردن پوسته یا محفظه آب خنک کاری در سیلندر استفاده می شد. امروزه در اکثر کمپرسورهای رفت و برگشتی اجازه استفاده از لایی داده نمی شود. سیلندر مدل دو طرفه به شکلی طراحی شده است که فشرده سازی گاز در هر دو طرف صورت می پذیرد (در انتهای میل لنگ و انتهای بالاترین قسمت سیلندر) در صورتی که در مدل سیلندر یک طرفه عمل فشرده سازی فقط در یک انتهای سیلندر انجام گیرد.


شیرهای سیلندر کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating compressor cylinder valves)
انواع مختلفی از این شیرها موجود است اما بدون در نظر گرفتن طراحی آنها، می توان گفت که تمامی این شیرها از عملکرد یکسانی برخوردار بوده و به گاز اجازه می دهند که وارد سیلندر شده تا از چرخش مجدد جریان و برگشت آن به لوله های مکش جلوگیری کرده و همچنین هنگامی که فشار خروجی کمپرسور از مقدار نرمال خود بیشتر شود به گاز اجازه خواهد داد که از سیستم خروجی عبور نماید. شیرها معمولا بیشترین آمار تعمیرات کمپرسورهای رفت و برگشتی را به خود اختصاص می دهند. عمر مفید آنها به فاکتورهایی نظیر ترکیبات گاز و شرایط آنها و همچنین دمای گاز و سرعت پیستون بستگی دارد. عمر یک شیر به موارد دیگری از جمله استفاده از شیرها بیش از یک سال در فرآیندهای گازی و استفاده در فرآیندهای گاز هیدروژن (8 تا 12 ماه) بستگی دارد.

در فرایندهای شامل هیدروژنف بایستی جهت به دست آوردن حداکثر عمر مفید این شیرها، به دمای خروجی سیلندر توجه خاصی شود. در این گونه موارد دمای خروجی سیلندر جهت سرویس های بیشتر از H2 60 درصد باید تا حداکثر 250 F محدود شود. امروزه در فرآیندهای شامل H2 که قرار است بیشتر از یک سال از شیرها استفاده شود از شیرهایی با وزن کم و شیرهای بدون فلز استفاده می شود. این دو ویژگی در چنین شیرهایی موجب افزایش طول عمر شیرها در فرآیندهای مذکور خواهد شد.

شکل 25-8 مونتاژ یک شیر دارای کانال (Channel Valve) را نشان می دهد.


@image


طول زمان کارکرد و یا عمر مفید یک شیر کانالی که در شکل فوق نشان داده شده است به وسیله نیروی فنر موجود در فنر شیر کنترل خواهد شد. نحوه قرارگیری کانال ها باعث کاهش نیروها بر روی آب بند شیر شده و همین موضوع افزایش طول عمر شیر را در پی خواهد داشت.

شکل 25-9 مونتاژ یک شیر صفحه ای یا شیر رینگی را نشان می دهد. این نوع شیرهای کاربردهای وسیعی دارند.

صرف نظر از نوع شیر، پایش وضعیت شیرها دارای اهمیت زیادی بوده و در کارکرد آنها تاثیر فراوانی دارد. در همین رابطه پارامترهای زیر باید مد نظر قرار داده شوند:


نوع شیر

• مکش

• نرخ جریان حجمی کمپرسور

• دمای بدنه شیر

خروجی

• دمای بین مرحله ای فرآیند گاز

• نرخ جریان حجمی کمپرسور

در صورتی که در پارامترهای فوق بیشتر از 10 درصد از مقادیر اصلی انحراف دیده شود باید قطعات مورد بازرسی قرار گرفته و در صورت نیاز تعویض شوند.


مجموعه پیستون
شکل 25-10 مجموعه ای از یک پیستون که شامل مهره میله پیستون، پیستون و مهره پیستون می باشد را نشان می دهد. مواد تشکیل دهنده میله پیستون از فولاد سخت شده بود و همچنین جهت افزایش طول عمر میله معمولا محل قرارگیری آب بند با روش پاشش فلز سخت کاری می شود. مواد تشکیل دهنده پیستون می تواند فولاد، چدن با گرافیت کروی و یا از آلومینیوم باشد. در اکثر موارد جنس پیستون از چدن انتخاب می شود که این موضوع به دلیل دوام بالای آن است. پیستون های آلومینیومی در کاربردهایی که دارای سیلندرهای بزرگ هستند مورد استفاده قرار می گیرند که علت آن به حداقل رساندن وزن مجموعه شاتون می باشد.

در شکل 25-11 شماره 111 نشان دهنده 2 عدد از قسمت های سوار شده بر روی پیستون بوده و شماره 113 نشان دهنده 3 عدد از رینگ های پیستون می باشد.


@image


جنس مواد تشکیل دهنده رینگ ها و نیز قسمت های سوار شده روی پیستون به روانکاری سیلندر بستگی دارد. در صورتی که سیلندر روانکاری شود عموما جنس آنها از مواد کربنی یا ترکیبی از آنها بوده و در صورتی که سیلندر غیر روانکاری باشد آنگاه از مواد PTFE یا دیگر مشتقات تفلونی استفاده می شود. دقت کنید که قسمت توخالی پیستون برای کنترل وزن پیستون در نظر گرفته شده است. عمر مفید رینگ پیستون و همچنین قسمت سوار شده روی پیستون تابعی از سرعت پیستون، گاز داخل سیلندر و تمیز بودن مسیرهای گاز فرآیند است. در بسیاری از کاربردها، به کارگیری یک صافی در مسیر بالای جریان جهت جلوگیری از سایش بیش از اندازه رینگ در اثر ورود ذرات الزامی می باشد.

پایش وضعیت قسمت سوار شده روی پیستون و همچنین سایش رینگ پیستون را می توان با اندازه گیری و بررسی روند فاصله عمودی بین هر میله پیستون و یک نقطه ثابت شده که به نام افت میله یا افتادن میله پیستون نامیده می شود مورد ارزیابی و بررسی قرار داد. این ارزیابی را می توان به صورت مکانیکی و یا الکتریکی (با استفاده از پراب های مجاورتی) انجام داد. از جمله موارد مهم در طراحی پیستون بارهای وارده بر میله پیستون می باشد. بارهای وارده بر میله پیستون به صورت تنش در میله پیستون و مجموعه Crosshead بوده که این نیروها در سرتاسر پیستون به وجود آمده است. محدوده بارهای وارده بر میله پیستون، حداکثر نسبت فشرده سازی است که یک سیلندر می تواند آن را تحمل نماید. بنابراین به همین دلیل است که اکثر مرحله اول سیلندرها دارای سوئیچ فشار مکش می باشد.


@image


مقاله مرتبط


وظایف قطعات اصلی کمپرسورهای رفت و برگشتی

در این فصل وظایف هر یک از قطعات اصلی یک کمپرسور رفت و برگشتی را تشریح خواهیم کرد. ابتدا از قسمت کارتر روغن شروع می کنیم و وظیفه اجزای مختلف آن را بررسی خواهیم کرد.

میرا کننده های نوسان

به دلیل عملکرد غیریکنواخت و غیرپیوسته پیستون، نوسانات فشاری همواره ایجاد می شود.

کمپرسورهای پیچی

کمپرسورهای پیچی از جمله جدیدترین نوع کمپرسورها است. کمپرسورهای پیچی خشک قبل از سال 1940 مطرح و تا سال 1960 برای مواردی که نیاز به هوا با نرخ جریان پایین تا متوسط داشتند مورد استفاده قرار نمی گرفت.

انواع کمپرسورهای پیچی

در شکل 28-8 یک کمپرسور پیچی تک مرحله ای، بدون روغن با پیچ های دو تایی به همراه قطعات اصلی آن نمایش داده شده است. کمپرسور پیچی بدون روغن اولین نوع کمپرسور مورد استفاده در تامین هوای تجهیزات اندازه گیری در یک کارخانه است که مورد استفاده قرار می گیرد.