Οι αεροσυμπιεστές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ένα απλό ξεσκόνισμα, στον καθαρισμό του PC σου, αλλά και για να κινήσεις εργαλεία και μηχανισμούς (αερόκλειδα, σπρέϋ βαφής, κάρφωμα, επαγγελματικές πρέσσες κλπ) που σε ένα βαθμό, αντικαθιστούν ή συμπληρώνουν εφαρμογές που ως πηγή ενέργειας έχουν τον ηλεκτρισμό ή τα καύσιμα.
Είναι συσκευές που καταναλώνουν μηχανικό έργο, προκειμένου να αυξήσουν την πίεση και να μειώσουν τον όγκο του αερίου που πραγματεύονται.
ΕΙΔΗ ΑΕΡΟΣΥΜΠΙΕΣΤΩΝ
ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΟΙ
Μέσα σε έναν κύλινδρο, το έμβολο με τη βοήθεια στροφάλου και διωστήρα κινείται μεταξύ δύο σημείων.
Ο αέρας εισάγεται μέσα στον κύλινδρο με τη δύναμη του κενού που δημιουργεί το έμβολο κατά τη μία διαδρομή του, και στη συνέχεια συμπιέζεται μέσα σε αυτόν κατά την άλλη διαδρομή του.
Βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής αναλαμβάνουν την παραλαβή
αναρρόφηση) του αέρα και την διανομή (κατάθλιψη) του αέρα.
ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΙ
Σε αυτούς, ο αέρας συμπιέζεται σε κατάλληλα περιστρεφόμενα έμβολα που ονομάζονται λοβοί.
Έτσι ο αέρας φυγοκεντρείται και οδηγείται αναγκαστικά στην περιφέρεια του κελύφους και από εκεί σε κατάλληλο δίαυλο προς το αεροφυλάκιο.
ΚΟΧΛΙΟΦΟΡΟΙ
Οι κοχλιοφόροι συμπιεστές αποτελούνται από δύο συνεργαζόμενους ελικοειδείς ρότορες, έναν αρσενικό και ένα θηλυκό
Οι ρότορες έχουν τη μορφή ατέρμονα κοχλία και περιστρέφονται μέσα σʼ ένα κύλινδρο από έναν ηλεκτροκινητήρα.
Ο αρσενικός ρότορας παίρνει κίνηση από το κινητήρα και τη μεταδίδει στο θηλυκό ρότορα.
Κατά τη περιστροφή τους παγιδεύουν, μεταφέρουν και τέλος συμπιέζουν τον αέρα.
Σε κάθε βιομηχανία και γενικά σε κάθε χώρο όπου απαιτείται πεπιεσμένος αέρας, υπάρχει η μονάδα παραγωγής του αέρα (αεροσυμπιεστής), ο χώρος αποθήκευσης (αεροφυλάκιο) και η επεξεργασία – καθαρισμός αυτού (ξηραντής – φίλτρα γραμμής), που εξαρτάται απόλυτα από την εφαρμογή όπου θα χρησιμοποιηθεί.
Οι πρώτοι αεροσυμπιεστές που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή πεπιεσμένου αέρα, ήταν οι εμβολοφόροι και εν συνεχεία οι πτερυγιοφόροι.
Μη καλύπτοντας όμως σωστά τις ανάγκες της βιομηχανίας, ήρθαν στο προσκήνιο και από τότε καθιερώθηκαν απόλυτα οι κοχλιοφόροι αεροσυμπιεστές (4 – 500 Kw, 5 – 15 bar).
Οι κοχλιοφόροι αεροσυμπιεστές απευθύνονται στη συντριπτική πλειοψηφία των εφαρμογών, όπου χρειαζόμαστε έναν αεροσυμπιεστή αξιόπιστο, οικονομικό, με αρκετά μεγάλα διαστήματα συντήρησης, καλή ποιότητα παραγομένου αέρα και δυνατότητα να λειτουργεί, αν χρειάζεται, 24 ώρες το εικοσιτετράωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα.
Τα βασικά πλεονεκτήματά τους έναντι των εμβολοφόρων είναι;
1. Κατ αρχάς είναι αθόρυβοι συγκρινόμενοι με τους αντίστοιχους εμβολοφόρους, με λιγότερα κινούμενα μέρη, μικρότερες φθορές, μεγαλύτερα διαστήματα συντήρησης και μεγαλύτερη (συνεχής) λειτουργία
2. Μικρότερη θερμοκρασία λειτουργίας λόγω άμεσης μεταφοράς των θερμικών τους φορτίων από το λάδι προς το ψυγείο και αυξημένη αξιοπιστία.
3. Οι κοχλιοφόροι δεν απαιτούν ειδική εγκατάσταση ή σιγαστήρες ή ειδικά αντικραδασμικά στις σωληνώσεις τους.
4. Κατά κανόνα οι κοχλιοφόροι είναι ποιο αποδοτικοί από τους εμβολοφόρους, με αποτέλεσμα την οικονομικότερη λειτουργία τους. Δεν έχουν τριβόμενα μέρη, διότι οι κοχλίες συμπίεσης στηρίζονται σε ρουλεμάν (τριβή κυλίσεως), σε αντίθεση με τους εμβολοφόρους όπου τα πιστόνια κινούνται μέσα σε έμβολα (τριβή ολισθήσεως) και η φθορά τους ξεκινάει από το ξεκίνημα της λειτουργίας τους.
5. Ο παραγόμενος αέρας είναι ποιο καθαρός (λιγότερο μεταφερόμενο λάδι) με σταθερότερη πίεση (DP ≤ 0,5 bar) ενώ στους εμβολοφόρους η διαφορά μεταξύ min και max πίεσης, συνήθως είναι 2 bar.
Για τους ανωτέρω λόγους οι κοχλιοφόροι έχουν επικρατήσει απόλυτα στην αγορά, όπου απαιτείται αέρας σε πίεση 5 – 15 bar και παροχή μεγαλύτερη των 500 lit/min. Εκτός των ανωτέρω τύπων, υπάρχουν και οι Turbo compressors, οι οποίοι προς το παρόν απευθύνονται σε λίγους, μεγάλους καταναλωτές με μεγάλες παροχές και για αυτό δεν θα ασχοληθούμε με αυτούς τώρα.
Ξεκινώντας λοιπόν από τον αεροσυμπιεστή, θα παρουσιάσουμε όσο πιο απλά και κατανοητά γίνεται, τις βασικές αρχές λειτουργίας ενός κοχλιοφόρου αεροσυμπιεστή.
Λειτουργία κοχλιοφόρου
Ο αέρας εισέρχεται μέσω του φίλτρου αέρος και της βαλβίδος εισαγωγής, στο μπλοκ των κοχλιών (κεφαλή) .
Η βαλβίδα εισαγωγής ρυθμίζει την ποσότητα του αέρα που θα εισέλθει στην κεφαλή, για την παραγωγή πεπιεσμένου αέρα Δύο συνεργαζόμενοι (σαν οδοντωτοί τροχοί ) κοχλίες, κλεισμένοι από το κέλυφος, αποτελούν το θάλαμο συμπίεσης του κοχλιοφόρου αεροσυμπιεστή. Καθώς οι κοχλίες περιστρέφονται, το σημείο επαφής των λοβών κινείται κατά τρόπο που η επαφή με το άνοιγμα αναρροφήσεως κόβεται και ο αέρας εγκλωβίζεται. Κατά τη συνέχιση της περιστροφής, ο χώρος μεταξύ των λοβών μικραίνει και έτσι δημιουργείται η συμπίεση του αέρα.
Όταν η φάση της συμπίεσης έχει ολοκληρωθεί, το μίγμα του πεπιεσμένου αέρα και του ελαίου οδηγείται στον χώρο του ελαιοδιαχωριστήρα, όπου το λάδι διαχωρίζεται από τον πεπιεσμένο αέρα.
Η διαδικασία διαχωρισμού, έχει δύο φάσεις.
Όταν η φάση της συμπίεσης έχει ολοκληρωθεί, το μίγμα του πεπιεσμένου αέρα και του ελαίου οδηγείται στον χώρο του ελαιοδιαχωριστήρα, όπου το λάδι διαχωρίζεται από τον πεπιεσμένο αέρα.
Η διαδικασία διαχωρισμού, έχει δύο φάσεις.
Στην πρώτη φάση, ο πεπιεσμένος αέρας διαχωρίζεται από το λάδι, με φυγοκεντρισμό.
Σε δεύτερη φάση, το στοιχείο του διαχωριστήρα αναλαμβάνει να απομακρύνει το υπόλοιπο λάδι, με αποτέλεσμα το ποσοστό διαφεύγοντος ελαίου να είναι της τάξεως του 2 - 4 mg/m3 αέρος.
Από το ελαιοδοχείο, το ζεστό λάδι, οδηγείται στο ψυγείο, ψύχεται και μέσω του θερμοστάτη και του φίλτρου ελαίου, επιστρέφει στο μπλοκ των κοχλιών. Εάν το λάδι δεν είναι ζεστό (περίπου 73 0C) , τότε ο θερμοστάτης οδηγεί το λάδι προς την κεφαλή και όχι προς το ψυγείο, έτσι ώστε ο αεροσυμπιεστής να φθάσει γρήγορα στην επιθυμητή θερμοκρασία λειτουργίας.
Η κυκλοφορία του ελαίου διατηρείται από την διαφορά της πίεσης ανάμεσα στο ελαιοδοχείο και την μονάδα συμπίεσης (κεφαλή). Για την εγγύηση της συνεχόμενης κυκλοφορίας του ελαίου, υπάρχει η βαλβίδα ελαχίστης πιέσεως-αντεπιστροφής , η οποία εμποδίζει την πτώση πιέσεως στο ελαιοδιαχωριστήρα, κάτω από το όριο των 3 bar.
Από το ελαιοδοχείο, το ζεστό λάδι, οδηγείται στο ψυγείο, ψύχεται και μέσω του θερμοστάτη και του φίλτρου ελαίου, επιστρέφει στο μπλοκ των κοχλιών. Εάν το λάδι δεν είναι ζεστό (περίπου 73 0C) , τότε ο θερμοστάτης οδηγεί το λάδι προς την κεφαλή και όχι προς το ψυγείο, έτσι ώστε ο αεροσυμπιεστής να φθάσει γρήγορα στην επιθυμητή θερμοκρασία λειτουργίας.
Η κυκλοφορία του ελαίου διατηρείται από την διαφορά της πίεσης ανάμεσα στο ελαιοδοχείο και την μονάδα συμπίεσης (κεφαλή). Για την εγγύηση της συνεχόμενης κυκλοφορίας του ελαίου, υπάρχει η βαλβίδα ελαχίστης πιέσεως-αντεπιστροφής , η οποία εμποδίζει την πτώση πιέσεως στο ελαιοδιαχωριστήρα, κάτω από το όριο των 3 bar.
Τέλος πρέπει να αναφέρουμε ότι η παρουσία του ελαίου έχει σκοπό:
α. να λιπαίνει τα τριβόμενα μέρη (ρουλεμάν)
β. να μεταφέρει τα θερμικά φορτία που δημιουργούνται από τη συμπίεση, προς το ψυγείο
γ. να σφραγίζει τα κενά μεταξύ των κοχλιών ώστε να πραγματοποιηθεί η συμπίεση
δ. να προστατεύει τις μεταλλικές επιφάνειες από σκουριά
Κύκλωμα πεπιεσμένου αέρα
Ο απαλλαγμένος από το λάδι αέρας αέρας οδηγείται στον μεταψύκτη , όπου η θερμοκρασία του πέφτει, κατεβαίνει το Dew Point και το μεγαλύτερο μέρος της υγρασίας (περίπου 65%) συμπυκνώνεται (υγροποιείται). Τα συμπυκνώματα εν συνεχεία, απομακρύνονται αυτόματα μέσω του φυγοκεντρικού διαχωριστήρα συμπυκνωμάτων και της αυτόματης αποστράγγισης . Ο αεροσυμπιεστής προστατεύεται από την υπερβολική πίεση:
1ον με τον πιεσοστάτη ασφαλείας και μηχανικά με την βαλβίδα ασφαλείας , που ανοίγει πάνω από μια συγκεκριμένη τιμή.
Τρόπος λειτουργίας
Όταν ο αεροσυμπιεστής είναι σταματημένος, η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή. Όταν ξεκινάει ο αεροσυμπιεστής, μικρή ποσότητα αέρα εισέρχεται στον χώρο των κοχλιών μέσω μίας βαλβίδος by pass.
Όταν η πίεση στο μπλοκ των κοχλιών ανέβει, τότε η πίεση του αέρα ανοίγει τη βαλβίδα εισαγωγής, για να αρχίσει ουσιαστικά η διαδικασία συμπίεσης και παραγωγής πεπιεσμένου αέρα.
Η βαλβίδα εισαγωγής λειτουργεί αυτόματα, παίρνοντας εντολή από τον πιεσοστάτη λειτουργίας. Όταν ο αεροσυμπιεστής φτάσει στην τελική επιθυμητή πίεση Ρ max, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και ο αεροσυμπιεστής έρχεται στην κατάσταση off load.
Όταν ο αεροσυμπιεστής λειτουργεί χωρίς φορτίο (off load), η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή και ο αεροσυμπιεστής δεν παράγει πεπιεσμένο αέρα. Την ίδια στιγμή, εκτονώνεται ο αέρας από το εσωτερικό του μηχανήματος και η κατανάλωση πέφτει στο 20% περίπου της ονομαστικής ισχύος του ηλεκτροκινητήρα.
Μόλις η πίεση πέσει στο κάτω προκαθορισμένο όριο Ρ min, ανοίγει ξανά η βαλβίδα εισαγωγής και ο αεροσυμπιεστής να αρχίσει πάλι να παράγει πεπιεσμένο αέρα (on load λειτουργία)
Αν δεν υπάρχει κατανάλωση και επομένως η πίεση δεν πέσει κάτω από το Ρ min, τότε μετά από ένα προκαθορισμένο (ρυθμιζόμενο), χρονικό διάστημα, ο αεροσυμπιεστής θα σταματήσει αυτόματα.
Ο ανωτέρω τρόπος λειτουργίας αναφέρεται στην κλασική οδήγηση ενός κοχλιοφόρου αεροσυμπιεστή. Σήμερα ο σύγχρονος τρόπος οδήγησης είναι με INVERTER. (αεροσυμπιεστής μεταβλητής ταχύτητος).
Οι διαφορές τους είναι ουσιαστικές και περιγράφονται στη συνέχεια.
Χαρακτηριστικά εκκίνησης αεροσυμπιεστή με παραδοσιακό σύστημα Αστέρος – Τριγώνου Είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος εκκίνησης
- Κατ’ αρχάς ο κινητήρας εκκινεί με Αστέρα, όπου το ρεύμα εκκίνησης είναι 2,7 φορές πάνω από το ονομαστικό.
- Η ροπή του κινητήρα είναι μόνο το 1/3 της ονομαστικής ροπής και αυτό τον καταπονεί ιδιαίτερα.
- Στην συνέχεια, στην θέση Τρίγωνο, το ρεύμα εκκίνησης εκτινάσσεται στιγμιαία, 4 φορές επί το ονομαστικό φορτίο, έως ότου επανέλθει στο κανονικό, μετά από αρκετά δευτερόλεπτα.
Φυσικό λοιπόν επακόλουθο του ανωτέρω συστήματος είναι η ιδιαίτερα αυξημένη κατανάλωση ρεύματος κατά την εκκίνηση, οι μεγάλες καταπονήσεις του κινητήρα και της κεφαλής καθώς και η εμφάνιση πολύ χαμηλών τιμών συνημιτόνου, με αποτέλεσμα τις μεγαλύτερες χρεώσεις από την ΔΕΗ.
Αντιθέτως, με το σύστημα Inverter υπάρχει ομαλή εκκίνηση και δεν υπάρχουν κορυφές ρεύματος εκκίνησης, διότι ο κινητήρας ξεκινάει από πολύ χαμηλά και αναπτύσσει αργά τις στροφές του. (Ελαχιστοποίηση φθορών – κατανάλωσης ρεύματος.
Με το σύστημα λοιπόν Inverter, οι στροφές του ηλεκτροκινητήρα αυξομειώνονται συνεχώς, με φυσικό επακόλουθο την αντίστοιχη μεταβολή των στροφών της κεφαλής, άρα και του παραγόμενου αέρα. Ο παραγόμενος όγκος του πεπιεσμένου αέρα (παροχή), προσαρμόζεται συνεχώς και είναι πάντα αυτός που ζητάει η κατανάλωση. Η ακριβής σχέση μεταξύ της απαιτούμενης παροχής και της αντίστοιχης κατανάλωσης ενέργειας είναι το αποτέλεσμα της χρήσης του Inverter.
Πλεονεκτήματα των αεροσυμπιεστών μεταβλητών στροφών (Inverter)
• Ακριβής παροχή πεπιεσμένου αέρα μέσω της συνεχούς μεταβολής ταχύτητος, ώστε να ακολουθεί ακριβώς τις ανάγκες της κατανάλωσης.
• Δεν υπάρχουν διαστήματα λειτουργίας εν κενώ (σπατάλη ενέργειας).
• Ελεύθερη επιλογή πίεσης δικτύου μεταξύ 5 και 13 bar.
• Σταθερή πίεση δικτύου (μέσω της μεταβολής των στροφών). Με τον τρόπο αυτό η max πίεση μειώνεται, με αποτέλεσμα την μεγάλη οικονομία ρεύματος. Είναι γνωστό ότι η μείωση κατά 1 bar της max πίεσης λειτουργίας, επιφέρει μείωση 7 – 8% της συνολικής καταναλισκόμενης ενέργειας από τους αεροσυμπιεστές.
• Μείωση των καταπονήσεων του κινητήρα και της κεφαλής του αεροσυμπιεστή, με αποτέλεσμα το μεγάλωμα των διαστημάτων συντήρησης και επομένως την μείωση των φθορών και του κόστους συντήρησης.
Οι διαφορές τους είναι ουσιαστικές και περιγράφονται στη συνέχεια.
Χαρακτηριστικά εκκίνησης αεροσυμπιεστή με παραδοσιακό σύστημα Αστέρος – Τριγώνου Είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος εκκίνησης
- Κατ’ αρχάς ο κινητήρας εκκινεί με Αστέρα, όπου το ρεύμα εκκίνησης είναι 2,7 φορές πάνω από το ονομαστικό.
- Η ροπή του κινητήρα είναι μόνο το 1/3 της ονομαστικής ροπής και αυτό τον καταπονεί ιδιαίτερα.
- Στην συνέχεια, στην θέση Τρίγωνο, το ρεύμα εκκίνησης εκτινάσσεται στιγμιαία, 4 φορές επί το ονομαστικό φορτίο, έως ότου επανέλθει στο κανονικό, μετά από αρκετά δευτερόλεπτα.
Φυσικό λοιπόν επακόλουθο του ανωτέρω συστήματος είναι η ιδιαίτερα αυξημένη κατανάλωση ρεύματος κατά την εκκίνηση, οι μεγάλες καταπονήσεις του κινητήρα και της κεφαλής καθώς και η εμφάνιση πολύ χαμηλών τιμών συνημιτόνου, με αποτέλεσμα τις μεγαλύτερες χρεώσεις από την ΔΕΗ.
Αντιθέτως, με το σύστημα Inverter υπάρχει ομαλή εκκίνηση και δεν υπάρχουν κορυφές ρεύματος εκκίνησης, διότι ο κινητήρας ξεκινάει από πολύ χαμηλά και αναπτύσσει αργά τις στροφές του. (Ελαχιστοποίηση φθορών – κατανάλωσης ρεύματος.
Με το σύστημα λοιπόν Inverter, οι στροφές του ηλεκτροκινητήρα αυξομειώνονται συνεχώς, με φυσικό επακόλουθο την αντίστοιχη μεταβολή των στροφών της κεφαλής, άρα και του παραγόμενου αέρα. Ο παραγόμενος όγκος του πεπιεσμένου αέρα (παροχή), προσαρμόζεται συνεχώς και είναι πάντα αυτός που ζητάει η κατανάλωση. Η ακριβής σχέση μεταξύ της απαιτούμενης παροχής και της αντίστοιχης κατανάλωσης ενέργειας είναι το αποτέλεσμα της χρήσης του Inverter.
Πλεονεκτήματα των αεροσυμπιεστών μεταβλητών στροφών (Inverter)
• Ακριβής παροχή πεπιεσμένου αέρα μέσω της συνεχούς μεταβολής ταχύτητος, ώστε να ακολουθεί ακριβώς τις ανάγκες της κατανάλωσης.
• Δεν υπάρχουν διαστήματα λειτουργίας εν κενώ (σπατάλη ενέργειας).
• Ελεύθερη επιλογή πίεσης δικτύου μεταξύ 5 και 13 bar.
• Σταθερή πίεση δικτύου (μέσω της μεταβολής των στροφών). Με τον τρόπο αυτό η max πίεση μειώνεται, με αποτέλεσμα την μεγάλη οικονομία ρεύματος. Είναι γνωστό ότι η μείωση κατά 1 bar της max πίεσης λειτουργίας, επιφέρει μείωση 7 – 8% της συνολικής καταναλισκόμενης ενέργειας από τους αεροσυμπιεστές.
• Μείωση των καταπονήσεων του κινητήρα και της κεφαλής του αεροσυμπιεστή, με αποτέλεσμα το μεγάλωμα των διαστημάτων συντήρησης και επομένως την μείωση των φθορών και του κόστους συντήρησης.
Αναρτήσεις
