کمپرسور دورین ایتالیا

چگونه ۵۰٪ در هزینه برق صرفه‌جویی کنیم؟

در این بخش کارایی انواع کمپرسورها و سرمایه لازم برای خرید آنها را در کاربردهای صنعتی و نیمه‌صنعتی در دماهای برودتی پایین مورد بررسی قرار می‌دهیم.

بهترین نوع کمپرسور کدام است؟

در صنعت معمولاً به ظرفیت برودتی زیادی نیاز است. کمپرسورهای اسکرو به دلیل حجم بالای موتور، از جمله گزینه‌های رایج در این بخش هستند.

اما از نظر فنی این راه‌حل همیشه بهترین گزینه نیست. دلیل این مسئله را در ادامه بیان خواهیم کرد.

بهره ‌وری انرژی

فن‌آوری‌های مختلف فشرده‌سازی (عمدتا: اسکرال، اسکرو، پیستون) برای اینکه بهترین عملکرد را داشته باشند، نیازمند شرایط ایده‌آل هستند.

شکل 1- کمپرسور  2S-H6500 بزرگترین مدل کمپرسورهای دو مرحله ای است که دارای موتور الکتریکی 65 اسب بخار و 8 سیلندر میباشد.

شکل 2- نمای یرش خورده کمپرسور اسکرو

در تصویر زیر کارایی ایزنتروپیک سه نوع فن‌آوری اصلی کمپرسور به صورت تابعی از نسبت فشار (PR) نشان داده شده است.

به طور معمول، در سیستمهای برودتی با دمای پایین، نسبت فشار در حدود 14 است. در این فشار، کمپرسورهای پیستونی بهترین کارایی  را در مقایسه با انواع کمپرسورهای اسکرو و اسکرال دارند.

نکته اول: در کمپرسورهای اسکرو، آب‌بندی و روانکاری بین قطعات مختلف به کمک جریان زیاد روغن (در حدود 1800 لیتر در ساعت) انجام می‌شود. با افزایش نسبت فشار، قدرت آب‌بندی روغن کاهش یافته و موجب انتقال گاز از بخش کم‌فشار (LP) به بخش پرفشار  (HP) می‌شود. بنابراین مقدار زیادی از انرژی موتور صرف گرم‌کردن روغن پلی‌استر (POE) می‌شود. همچنین خنک‌کاری روغن اهمیت زیادی در کنترل دمای رفت (Discharge) و خواص روانکاری دارد.

نکته دوم: کمپرسورهای اسکرو معمولاً دارای ”نسبت حجم داخلی“ (V_i) ثابت هستند و از آنجایی که این عدد در زمان طراحی طراحی کمپرسور مشخص می‌شود امکان تغییر آن وجود ندارد

نسبت حجمی داخلی (V_i) عبارت است از: نسبت حجم گاز حبس شده بین مارپیچ نری و مادگی کمپرسور اسکرو در زمان مکش به حجم گاز به دام افتاده در پایان تراکم.

به ندرت ممکن است که کمپرسور اسکرو  دارای V_i ثابت و برابر با مقدار واقعی آن باشد (P_disch/P_suct). کمپرسورهای اسکرو معمولاً دارای تراکم بیش از حد یا تراکم کمتر از حد هستند که در نتیجه بهره‌وری انرژی کاهش می‌یابد.

بهره‌وری و ۵۰٪ صرفه‌جویی

در نمودار زیر ضریب عملکرد (COP) کمپرسورهای اسکرو دارای اکونومایزر و کمپرسورهای پیستونی دو مرحله‌ای دورین دارای خنک‌کننده فرعی (ساب‌کولر) مقایسه شده است. این آزمون در دمای اواپراتور  45- درجه سانتیگراد و دمای کندانسور ۵۰+ با گاز مبرد  R404A انجام شده است.

ضریب عملکرد کمپرسور پیستونی دو مرحله‌ای در مقایسه با کمپرسور اسکرو با ظرفیت مشابه، تقریباً دو برابر بوده.  در نتیجه  استفاده از کمپرسور پیستونی  تا 50٪ صرفه‌جویی  در  مصرف برق به همراه دارد.

شکل 3- مقایسه ضریب عملکرد بین کمپرسورهای ۲ مرحله‌ای دورین و کمپرسورهای اسکرو با ظرفیت مشابه، در دمای اواپراتور 45- درجه سانتیگراد و دمای کندانسور50+ درجه سانتیگراد. با توجه به یکسان بودن ظرفیت خنک‌کنندگی کمپرسور اسکرو، کارایی کمپرسور پیستونی 2 مرحله‌ای تقریباً دو برابر کمپرسور اسکرو است. کوچکترین مدل دورین در این مقایسه کمپرسور 2S-H2000 در سمت چپ با موتور الکتریکی 20 اسب بخار و جابجایی m3/h 75.83 برای LP (4 سیلندر) و m3/h 37.91 برای HP (2 سیلندر) در 50 هرتز است. بزرگترین مدلدورین کمپرسور 2S-H6500 در سمت راست با موتور الکتریکی 65 اسب بخار و جابجایی m3/h 183.58برای LP (6 سیلندر) و m3/h 61.19 برای HP (2 سیلندر) در 50 هرتز است.

هزینه سیستم

همانگونه که پیشتر ذکر شد کمپرسورهای اسکرو هنگام کار در شرایط تبرید روغن را به شدت داغ میکند.

این بدان معناست که برای جداسازی روغن در دمای مناسب به جدا کننده‌های بزرگ روغن (oil separator)، کولرهای بزرگ روغن (oil cooler) و شیرهای سه طرفه نیاز است. در زمان استفاده از مبردهای جدید مانند R449A  یا R448A دمای تخلیه (discharge)  میزان داغی روغن بیشتر میشود.

همچنین این کمپرسورها برای افزایش بهره‌وری خود در دماهای پایین  (LT) به اکونومایزر نیاز دارند.

در ابتدای  شروع به کار کمپرسور اسکرو هیچ فشاری بر یاتاقان‌ها وجود ندارد. بنابراین بهتر است یک شیر تنظیم‌ فشار بر روی جداکننده بزرگ روغن نصب شود تا مدت زمان کارکرد کمپرسور بدون روغن کاری در لحظه استارت را کاهش دهد.

کمپرسورهای پیستونی 2 مرحله‌ای به سیستم ساده‌تری نیاز داشته و در نتیجه از پیچیدگی نصب و استفاده از شیرالات و کنترل کننده ها کاسته می‌شود.

در طرح ساده شده زیر تفاوت‌های اصلی بین کمپرسور اسکرو و کمپرسور پیستونی نشان داده شده است.

نتیجه گیری نهایی

این مقایسه نشان می‌دهد که کمپرسور پیستونی 2 مرحله‌ای از نظر افزایش بهره‌وری و کاهش  هزینه و پیچیدگی سیستم تبرید، بهترین گزینه برای کاربردهای دمای پایین است.

امروزه سری‌ جدید کمپرسورهای دو مرحله‌ای 8 سیلندر دورین دارای مزایای زیر است:

• کارایی بالاتر (مصرف انرژی پایینتر نسبت به  اسکرو)
• هزینه‌هاینصب و راه اندازی سیستم برودتی در مقایسه با کمپرسورهای اسکرو
• تعمیر و نگهداری آسانتر

سری جدید کمپرسورهای  2S-H7 دارای ظرفیت جابجایی تا m³/h ۱۸۴ با موتور الکتریکی 65 اسب بخار (و کارکرد تا 75- درجه سانتی‌گراد) میباشد که به این معنی است  که با استفاده از تکنولوژی سیلندر-پیستونی، ظرفیت سرمادهی این کمپرسورها  به راحتی به ظرفیت خنک‌کنندگی کمپرسورهای اسکرو رسیده است. و میتوان در سیستمهای برودتی جهت دماهای بسیار پایین با بهره برداری از اینورتر 65 هرتز استفاده کرد.

علاوه بر این، در طراحی منحصر به فرد  کمپرسورهای  2 مرحله ای از لوله‌های کمتری در خارج از دستگاه در مقایسه با سایر مدل‌های رقیب استفاده شده است. در نتیجه ابعاد بیرونی کوچکتر، مونتاژ کیت سابکولر آسان‌تر و احتمال نشت مبرد کمتر است.