کمپرسور اسکرو

تعریف و بررسی کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو Screw compressor جز دسته کمپرسورهای جابجایی مثبت بوده و یکی از رایج ترین انواع کمپرسور مورد استفاده در صنایع تهویه مطبوع و تبرید جهت استفاده در سیستم های سنگین و نیمه سنگین می باشد. عمل فشار سازی و متراکم کردن بخار مبرد در کمپرسور اسکرو توسط چرخش روتور انجام می گیرد. بدین صورت که مبرد بخار از طریق پورت مکش (Suction port)  به کمپرسور وارد و در فضای مابین روتورها گیر می افتد. در طول حرکت به سمت خروجی کمپرسور، با کاهش فضای مابین روتورها بخار مبرد متراکم، فشار آن افزایش تا در نهایت از پورت دیسشارژ کمپرسور (Discharge port) خارج می گردد. کمپرسور اسکرو معمولا در دو نوع سمی هرمتیک (نیمه بسته) Semi-hermetic و یا باز Open type تولید می گردد.

انواع کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو به دو دسته اصلی اسکرو تک single screw و اسکرو دوقلو twin screw تقسیم بندی می گردد:

• کمپرسور اسکرو تک Single screw

این نوع کمپرسور اسکرو Screw compressor از دو روتور دروازه ای Gate rotor و یک مارپیچ اصلی تشکیل شده است. مارپیچ اصلی که همان مارپیچ محرک است، با روتورهای دروازه ای درگیر شده تا فرآیند فشرده سازی مبرد انجام گردد.

• کمپرسور اسکرو دوقلو twin screw

برخلاف نوع Single این نوع کمپرسور از دو مارپیچ نر و ماده تشکیل شده که در درون یکدیگر چرخش می کنند.. مارپیچ ماده معمولا بزرگتر از مارپیچ نر و محرک است. با چرخش دو مارپیچ، بخار مبرد در راستای محور چرخش وارد کمپرسور شده و پس فشرده شدن از آن خارج می گردد. در حال حاضر استفاده از کمپرسور اسکرو twin به نسبت نوع single در سیستم های برودتی بسیار مرسوم تر است.

اجزای اصلی کمپرسور اسکرو

• روتورها

همانطور که اشاره شد روتورها اجزای داخلی و در حال چرخش کمپرسور اسکرو می باشند.

• شیر مکش یا ساکشن Suction valve

شیر مکش یا Suction valve فرآیند مکش مبرد به داخل کمپرسور اسکرو را هدایت می کند و کنترل آن می تواند الکتریکی و یا حتی پنوماتیکی باشد.

• موتور

موتور الکتریکی وظیفه چرخش روتور محرک (ِDrive rotor) و در واقع تامین توان مورد نیاز کمپرسور اسکرو را به عهده دارد.

• سکشن روغن

بخش مربوط به روغن در کمپرسور اسکرو از مخزن روغن، اویل سپراتور و فیلتر روغن تشکیل شده است.

کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرو

کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرو توسط یک اسلایدر و یک سیلندر انجام میگیرد. با حرکت این اسلایدر میزان مبرد ورودی به فضای بین مارپیچ ها تغییر نموده و ظرفیت کمپرسور تنظیم میگردد. یک سمت پیستون فنر و سمت دیگر فشار روغن است که فشار روغن در حالت کنترل ظرفیت مرحله ای توسط سه یا چهار شیر برقی (متناسب با مدل کمپرسور اسکرو) و در کنترل ظرفیت پیوسته توسط دو یا سه شیر برقی تنظیم میگردد.

• کنترل ظرفیت مرحله ای

شکل زیر کنترل ظرفیت مرحله ای را در کمپرسور اسکرو بیتزر نشان می دهد. در این شکل اگر اسلایدر به سمت چپ حرکت کند فضای بین دو مارپیچ با بخار ورودی از پورت ساکشن پر می گردد. هرچه که اسلایدر بیشتر به سمت پورت دیسشارژ حرکت کند مقدار مبرد کمتری وارد فضای بین مارپیچ ها گشته و در نتیجه ظرفیت برودتی کاهش می یابد.

اسلایدر توسط پیستون هیدرولیکی کنترل می شود. اگر شیر CR4 باز شود فشار در محفظه روغن افزایش یافته و در اثر این نیرو اسلایدر به سمت چپ حرکت می کند و کمپرسور اسکرو با حداکثر ظرفیت برودتی وارد سیستم می گردد. با باز شدن سایر شیرها از فشار روغن پشت پیستون کاسته شده و اسلایدر به سمت راست حرکت کرده و از میزان ظرفیت برودتی کاسته می گردد. در کمپرسور بیتزر، باز شدن شیر های CR1, CR2, CR3 به ترتیب باعث کاهش ظرفیت برودتی به 75%، 50% و 25% می گردد. نامگذاری و باز و بسته شدن شیرهای کنترل ظرفیت در برندها و مدلهای مختلف کمپرسور اسکرو متفاوت است. کنترل ظرفیت مرحله ای بیشتر مناسب سیستم هایی دارای چند کمپرسور و با اینرسی بالا، مانند چیلر های آب می باشد.

• کنترل ظرفیت پیوسته

به منظور کنترل ظرفیت پیوسته کمپرسور اسکرو، از دو یا سه شیر برقی استفاده می گردد که در این حالت شیر کنترل ظرفیت بصورت پالسی باز و بسته شده و باعث کنترل دقیق ظرفیت می گردد. کنترل ظرفیت پیوسته مناسب سیستم های تک کمپرسوره و جاهایی که کنترل دقیق دمای آب برایشان حائز اهمیت است می باشد.

البته نوع اینورتردار کمپرسور اسکرو نیز وجود دارد که کنترل ظرفیت در آن بوسیله تغییرات فرکانس صورت می پذیرد. در این مدل کمپرسور خبری از شیرهای کنترلی نبوده و بواسطه تغییر فرکانس و متناسب با تعییر دور موتور، کنترل ظرفیت انجام می پذیرد.

روغن کاری کمپرسور اسکرو

به دلیل نرخ تراکم بالا و مکانیزم کارکرد کمپرسور اسکرو، روغنکاری در این نوع کمپرسور از اهمیت بالایی برخوردار بوده و بایستی دمای روغن کنترل گردد. به همین منظور ضمن توجه به محدوده کارکرد کمپرسور، در صورت لزوم جهت خنک کردن روغن و سیم پیچ کمپرسور اسکرو بایستی از اتصالات تزریق مایع، اکونومایزر و یا اویل کولر با در نظر گرفتن جزئیات سازنده که در دفترچه راهنما کمپرسور قید شده استفاده نمود.

مزایای کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به نوع سیلندر پیستونی است و سرویس های دوره ای طولانی تری دارد. قابلیت استفاده در ظرفیت های بالاتر، صدا و لرزش کمتر، کنترل ظرفیت بهتر، راندمان بیشتر و مصرف انرژی مناسب از دیگر مزایای کمپرسور اسکرو به شمار می رود. در مقابل برگشت مبرد مایع نیز تا حدودی مقاوم است.

معایب کمپرسور اسکرو

صدا و لرزش کمپرسور اسکرو در صورت نصب در فضاهای آرام آزاردهنده می باشد. به دلیل مکانیزم کارکرد این کمپرسور و بالا بودن دمای دیسچارژ، خنک کاری سیم پیچ و روغن در این نوع کمپرسور بایستی به دقت صورت گیرد. در غیر اینصورت امکان آسیب دیدن آببندی، سیم پیچ و سایر اجزای داخلی کمپرسور وجود خواهد داشت. همچنین در صورت بروز عیب نیازمند تعمیرات تخصصی می باشد.

سازندگان و برندهای کمپرسور اسکرو

کمپانی های بیتزر، فراسکولد و هنبل از مشهورترین سازندگان کمپرسور اسکرو در دنیا می باشند.

• کمپرسور اسکرو بیتزر Bitzer