هوای فشرده و اصول پایه – راهنمای مقدماتی برای مهندسان و تکنسینها
اگر در یک کارخانه، کارگاه یا حتی یک خط رنگ صنعتی قدم زده باشید، تقریباً محال است جایی بدون هوای فشرده پیدا کنید. از آچار بادی ساده گرفته تا رباتهای پیشرفته، همه و همه به هوای فشردهای وابستهاند که درست طراحی و درست فیلتراسیون شده باشد. در این مقاله به زبان ساده از پایه شروع میکنیم تا ببینیم هوای فشرده چیست، چرا کیفیت آن مهم است و چه مفاهیم اولیهای را باید بشناسیم.
۱. هوای فشرده چیست؟
به زبان ساده، هوای فشرده همان هوای معمولی اطراف ماست که با کمک کمپرسور تحت فشار قرار گرفته است. وقتی هوا فشرده میشود، انرژی در آن ذخیره میشود و ما میتوانیم این انرژی را در زمان و مکان دیگری مصرف کنیم؛ دقیقاً مثل یک منبع انرژی قابل کنترل.
تفاوت اصلی هوای فشرده با برق این است که برق نامرئی است اما هوای فشرده کاملاً «قابل لمس» است؛ از حرکت سیلندر پنوماتیک گرفته تا صدای خروج هوا از نازل. همین قابلیت کنترل مکانیکی باعث شده در صنایع مختلف (غذا و دارو، نفت و گاز، خودروسازی، رنگ و پوشش و…) بسیار محبوب باشد.
اما نکته مهم اینجاست: هوای فشرده اگر درست تصفیه و فیلتراسیون نشود، میتواند باعث خرابی تجهیزات، کاهش کیفیت محصول و حتی توقف خط تولید شود.
۲. سه مفهوم کلیدی در هوای فشرده: فشار، دبی و حجم
۲–۱. فشار (Pressure)
فشار هوا معمولاً با واحد bar بیان میشود. اغلب سیستمهای صنعتی در محدوده ۶ تا ۱۰ بار کار میکنند. اگر فشار کمتر از حد نیاز باشد، عملگرها (مثل جکها و ابزار بادی) قدرت کافی ندارند و اگر فشار بیش از حد باشد، هم مصرف انرژی بالا میرود و هم استهلاک تجهیزات افزایش مییابد.
طراحی صحیح یعنی «فشار به اندازه کافی و نه بیشتر».
۲–۲. دبی یا میزان جریان (Flow)
دبی هوا معمولاً با واحدهایی مثل m³/min یا l/s بیان میشود. به زبان ساده، دبی یعنی «چه مقدار هوا در هر دقیقه در سیستم در حال حرکت است».
ممکن است فشار روی گیج خوب به نظر برسد اما دبی کافی نباشد؛ نتیجه چیست؟ ابزار بادی ضعیف کار میکنند، رنگپاش کیفیت لازم را نمیدهد و اپراتور مدام احساس کمبود قدرت میکند.
۲–۳. حجم مخزن (Receiver Volume)
مخزن یا رسیور به سیستم کمک میکند نوسان فشار را کم کنیم و در لحظات پیک مصرف، سیستم پایدارتر کار کند.
در یک نگاه مقدماتی، میتوان گفت وجود مخزن مناسب مثل داشتن باطری پشتیبان در سیستم هوای فشرده است.
۳. آلودگیهای اصلی در هوای فشرده
هوایی که وارد کمپرسور میشود، فقط هوا نیست؛ همراه خودش گرد و غبار، رطوبت، بخار روغن و ذرات مختلف را هم میآورد. پس طبیعی است که هوای خروجی کمپرسور بدون فیلتراسیون، برای بسیاری از کاربردها مناسب نباشد.
- ▪ ذرات جامد (گرد و غبار، زنگزدگی لولهها) میتوانند باعث گرفتگی نازلها و خرابی شیرها و قطعات ظریف شوند.
- ▪ رطوبت (آب) در خطوط رنگ، ابزار دقیق و صنایع غذایی یک دشمن جدی است. آب میتواند باعث لکه روی رنگ، یخزدگی در شیرها و خوردگی داخلی لولهها شود.
- ▪ روغن بخار و ذرات روغن اگر کنترل نشوند، روی محصول نهایی و قطعات حساس مینشینند و کیفیت را پایین میآورند. در بعضی صنایع، وجود روغن تقریباً غیرقابل قبول است.
به همین دلیل است که طراحی صحیح فیلترها، درایرها و سپراتورها برای هر سیستم هوای فشرده ضروری است. در بخشهای تخصصیتر سایت، بهصورت مفصل به انتخاب فیلتر و سپراتور مناسب میپردازیم.
۴. اجزای اصلی یک سیستم هوای فشرده
هرچند در کارخانهها طرحها و نقشهها متفاوت هستند، اما تقریباً در همه جا میتوان اجزای زیر را دید:
کمپرسور
قلب سیستم است و وظیفه فشردهسازی هوا را بر عهده دارد. در بسیاری از صنایع، کمپرسورهای اسکرو روغنی انتخاب اصلی هستند، اما نوع پیستونی و بدون روغن هم بسته به کاربرد استفاده میشود.
سپراتور روغن از هوا
در کمپرسورهای روغنی، سپراتور وظیفه دارد روغن را از هوا جدا کند تا هم مصرف روغن کم شود و هم آلودگی روغنی هوا کنترل گردد. عملکرد صحیح و انتخاب درست این قطعه، مستقیماً روی کیفیت هوای فشرده اثر دارد.
فیلترهای هوای فشرده
فیلترهای مختلف (پیشفیلتر، فیلتر ریز، فیلتر زغالی و…) هر کدام کلاس خاصی از آلودگی را کنترل میکنند. انتخاب صحیح فیلتر بستگی به حساسیت مصرفکننده نهایی دارد؛ مثلاً ابزارآلات عمومی، رنگپاش، خطوط بستهبندی مواد غذایی یا ابزار دقیق.
درایر (خشککن)
درایر تبریدی یا جذبی، رطوبت را تا سطح مشخصی کاهش میدهد. نتیجه؟ کاهش خوردگی، جلوگیری از یخزدگی و افزایش عمر تجهیزات پاییندست.
مخزن و شبکه توزیع
مخزن (رسیور) و لولهکشی مناسب باعث میشود فشار پایدارتر بماند و افت فشار در مسیر تا حد امکان کاهش یابد. طراحی اصولی شبکه لولهکشی یک موضوع جدی در بهرهوری انرژی است.
۵. چند نکته ساده اما مهم در شروع کار با هوای فشرده
- قبل از هر چیز، مصرفکنندهها را بشناسید: ابزار بادی، رنگپاش، خطوط بستهبندی، شیرآلات پنوماتیک و… هر کدام نیاز متفاوتی از نظر فشار، دبی و کیفیت هوا دارند.
- برای هر خط مصرف مهم، یک مرحله فیلتراسیون مناسب در نظر بگیرید. یک فیلتر عمومی در ابتدای کارخانه کافی نیست.
- از تخلیه منظم آب از مخزن و تلههای آبگیر غافل نشوید؛ بسیاری از خرابیها فقط به خاطر همین موضوع ساده اتفاق میافتد.
- افت فشار در فیلترها را پایش کنید؛ اگر اختلاف فشار ورودی و خروجی فیلتر زیاد شد، وقت تعویض المنت است.
- اگر در انتخاب فیلتر یا سپراتور مناسب مطمئن نیستید، بهتر است قبل از خرید، با تیم فنی متخصص مشورت کنید تا هزینهها به سمت راهحل دقیقتری هدایت شود.
اگر دوست دارید کمی عمیقتر وارد بحث انتخاب فیلتر و سپراتور شوید، به مرور مقالات تکمیلی در بخش مقالات آموزشی پاورسپ اضافه خواهد شد.