آلية عمل الضواغط الحلزونية

يعمل الضاغط الحلزوني باستخدام دوارَين ذكر وأنثى يدوران في الاتجاه المعاكس. وتعمل هذه الحركة على سحب الهواء المضغوط في أثناء انخفاض حجم المسافة بين الدوارَين والمبيت الخاص بها. ثم تتم إزاحة الهواء المضغوط إلى المخرج.

لكل عنصر حلزوني نسبة ضغط مضمَّنة ثابتة تعتمد على طول الحلزون والمسافة بين كل قمتَين حلزونتَين متجاورتَين، بالإضافة إلى شكل منفذ التفريغ. ولتحقيق أقصى كفاءة، يجب تكييف نسبة الضغط المضمَّنة مع ضغط العمل المطلوب. 

يتم تحسين سرعة الدورَاين عند مستوى معين لتقليل الخسائر الميكانيكية (بسبب الحرارة عند السرعة العالية جدًا) والخسائر في كمية الهواء (خسائر الهواء بسبب السرعة المنخفضة جدًا).

يوجد كذلك نوعان أحدهما ذو سرعة ثابتة والآخر ذو سرعة متغيرة (VSD). والفرق الأساسي بينهما هو كما يأتي:

• تعمل الضواغط ذات السرعة الثابتة بسرعة ثابتة مستمرة
• تعمل الضواغط ذات السرعة المتغيرة (VSD) على ضبط سرعة المحرك بما يتناسب مع كمية الهواء المطلوب

تتميز الضواغط الحلزونية الخالية من الزيت عالية السرعة الحديثة بأشكال حلزونية غير متماثلة. ويؤدي هذا الترتيب إلى تحسين كفاءة الطاقة بشكل كبير، نتيجة لتقليل التسرب الداخلي.

تُستخدم التروس الخارجية في أغلب الأحيان لمزامنة موضع الدوارات التي تدور عكس الاتجاه. ولأن الدوارات لا يتلامس بعضها مع بعض، ولا مع مبيت الضاغط، فلا حاجة إلى تزييت داخل حجرة الضغط. وبالتالي، يكون الهواء المضغوط خاليًا تمامًا من الزيت.

تكون نسبة الضغط المضمنة محدودة باختلاف درجة الحرارة المحدد بين المدخل والتفريغ. ولهذا السبب كثيرًا ما تعمل الضواغط الحلزونية الخالية من الزيت في عدة مراحل وتبريد بين المراحل من أجل الوصول إلى ضغوط أعلى.

يُعرف أحد أنواع الضواغط باسم الضاغط المغمور بالزيت أو الضاغط المحقون بالزيت، لكن اسمه الفني هو الضاغط المشحَّم بالزيت.

تقوم الضواغط الحلزونية الدوارة المشحمة بالزيت بحقن الزيت في حجرة الضغط. ويعمل هذا الزيت على تبريد وتشحيم عنصر الضاغط، ما يساعد في التخلص من الحرارة مع تقليل التسرب في حجرة الضغط.

يمكن تصنيع عناصر الضاغط الحلزوني المشحَّم بالزيت بحيث تتحمل نِسَب ضغط عالية. وعادةً، تكون مرحلة ضغط واحدة كافية لإنتاج ضغوط تصل إلى 14 بار وأحيانًا 17 بار، وإن كان ذلك يؤثر في كفاءة الطاقة.

تتسم الضواغط الثابتة السرعة بالكفاءة العالية عند التشغيل المستمر بسعة 100%، لكن معظم المنشآت لا تتطلب هذا القدر من الإنتاجية. وقبل التوقف التام للموتور، سيستمر في الدوران بينما لا يتم إنتاج الهواء، وبالتالي سيتسبب في إهدار الطاقة والمال.

يحدث انعدام الكفاءة والهدر بشكلٍ عام في المرافق التي تشغل مناوبات عمل متعددة وتواجه تقلبات في الطلب على التدفق طوال اليوم.

تزيد الضواغط ذات السرعة المتغيرة من سرعة المحرك مع زيادة الطلب على الهواء؛ ما يؤدي إلى زيادة التدفق/قدم مكعبة في الدقيقة (CFM). وفي حال انخفاض الطلب، تقل سرعة المحرك تلقائيًا وتُستهلك الطاقة المطلوبة فقط لتوفير التدفق المناسب.

تكون الضواغط ذات السرعة المتغيرة (VSD) مفيدة بشكل خاص في أيام الإنتاج البطيء وخلال فترات تعطل سير العمل ونوبات العمل الخفيفة الثانية والثالثة. ويعمل هذا النوع من ضواغط الهواء على توفير الكهرباء والمال مقارنة بالطُرُز ذات السرعة الثابتة.

نظرًا إلى أن استهلاك الطاقة لإنتاج الهواء المضغوط يمثل أكثر من 80% من تكاليف ضواغط الهواء، من المهم اختيار ضواغط ذات كفاءة عالية في استهلاك الطاقة.

أحد الأسباب وراء الشعبية الكبيرة للضواغط الدوارة هو تنوعها. فتجد حقًا ضاغط دوار مناسب لكل استخدام. وتوفر أطلس كوبكو ضواغط حلزونية بثلاثة أنواع من المحركات، ويتميز كل نوع بمزاياه الفريدة.

• الضواغط ذات محرك السير: هذه الضواغط متينة جدًا وسهلة التركيب والصيانة. كما أنها تتميز بأقل تكلفة استثمار أولية مقارنة بالضواغط الحلزونية الدوارة. وهذه المزايا مجتمعة تجعلها خيارًا رائعًا للعمليات البسيطة.
• الضواغط ذات محرك التروس: يقلل محرك التروس من الضوضاء الصادرة عن الضواغط. وعلى الرغم من أن تكلفة الاستثمار في هذه الضواغط أعلى من تكلفة الضواغط ذات محرك السير، فهي أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. لذلك، إذا كنت تستخدم الضاغط من هذا النوع كثيرًا، فإن هذا الاستثمار سيؤتي ثماره بمرور الوقت بسبب الكفاءة في استهلاك الطاقة.
• الضواغط ذات محرك الدفع المباشر: هذا هو النوع الأكثر تقدمًا بين الضواغط الحلزونية الدوارة. حيث يوفر محرك الدفع المباشر المبتكر كفاءة وأداءً لا مثيل لهما. ومن بين أنواع الضواغط الثلاثة، فهذا هو الأقل ضوضاء. تتوفر الضواغط الحلزونية الدوارة ذات محرك الدفع المباشر بأنواع مختلفة، بدءًا من الطُرُز الصغيرة ذات التصميم الأساسي وصولاً إلى الطُرُز المزودة بمحركات سرعة متغيرة عالية الكفاءة.

إذا كنت تستخدم الضواغط في استخدامات ثقيلة ولفترات طويلة، كما في المصانع أو المنشآت الصناعية أو الوِرش، فعليك التفكير في الانتقال إلى استخدام ضاغط هواء حلزوني دوار.

مزايا الضواغط الحلزونية في الاستخدامات الصناعية:

• مُصمَّمة للعمل على مدار الساعة
• تعمل بقدرات تدفق أعلى في أثناء تبديد الحرارة المتولدة
• تصدر ضوضاءَ أقل نسبيًا من الضواغط المكبسية
• تتعرض للتلف والتآكل بدرجة أقل من الضواغط الأخرى
• تشغل مساحة أقل من الضواغط الأخرى
• تصبح أكثر كفاءة من الضواغط المكبسية عندما تبلغ قدرتها 15 كيلوواط (20 حصانًا) تقريبًا
• تطلق كمية أقل من الزيت والشوائب مع الهواء المضغوط