مصرف برق کمپرسور اسکرو چقدر است و چطور آن را کاهش دهیم؟
کمپرسورهای اسکرو یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنایع مختلف هستند و به دلیل عملکرد پیوسته، راندمان بالا و عمر طولانی در بسیاری از خطوط تولید استفاده میشوند. با این حال یکی از مهمترین دغدغههای صاحبان صنایع، مصرف برق کمپرسور اسکرو است. در بسیاری از کارخانهها، کمپرسور هوا میتواند تا حدود ۷۰ درصد هزینه چرخه عمر خود را در مصرف انرژی صرف کند.
به همین دلیل آشنایی با میزان مصرف برق کمپرسور اسکرو و روشهای کاهش آن میتواند نقش مهمی در کاهش هزینههای تولید و افزایش بهرهوری صنعتی داشته باشد.
کمپرسور اسکرو چگونه کار میکند؟
کمپرسور اسکرو از دو روتور مارپیچی نر و ماده تشکیل شده است که با چرخش در داخل یک محفظه، هوا را فشرده میکنند.
مراحل عملکرد به طور خلاصه شامل موارد زیر است:
- مکش هوا از طریق فیلتر ورودی
- فشردهسازی هوا توسط روتورهای مارپیچی
- تزریق روغن برای خنککاری و آببندی
- جداسازی روغن از هوا
- خروج هوای فشرده به شبکه مصرف
این طراحی باعث میشود کمپرسور اسکرو به صورت پیوسته و بدون ضربان هوا تولید کند، اما در عین حال موتور الکتریکی آن نیاز به مصرف برق قابل توجهی دارد.
مصرف برق کمپرسور اسکرو چقدر است؟
مصرف برق کمپرسور اسکرو به عوامل مختلفی بستگی دارد اما به طور کلی بیشترین مصرف انرژی در یک سیستم هوای فشرده مربوط به الکتروموتور کمپرسور است.
به صورت تقریبی میتوان گفت:
- کمپرسور اسکرو ۷.۵ کیلووات → حدود ۷.۵ کیلووات در ساعت
- کمپرسور اسکرو ۲۲ کیلووات → حدود ۲۲ کیلووات در ساعت
- کمپرسور اسکرو ۵۵ کیلووات → حدود ۵۵ کیلووات در ساعت
- کمپرسور اسکرو ۱۱۰ کیلووات → حدود ۱۱۰ کیلووات در ساعت
البته این مقادیر در شرایط واقعی ممکن است به دلایل مختلفی تغییر کنند.
یک قانون تجربی در صنعت هوای فشرده این است:
تقریباً ۱ متر مکعب هوا در دقیقه (m³/min ) حدود ۶ تا ۷ کیلووات انرژی نیاز دارد.
به عنوان مثال اگر یک کمپرسور ۵ متر مکعب در دقیقه ظرفیت داشته باشد، توان مصرفی آن معمولاً حدود ۳۰ تا ۳۵ کیلووات خواهد بود.
عوامل موثر بر مصرف برق کمپرسور اسکرو
مصرف برق کمپرسور اسکرو فقط به توان الکتروموتور وابسته نیست. در عمل عوامل مختلفی در یک سیستم هوای فشرده میتوانند باعث افزایش یا کاهش مصرف انرژی شوند. شناخت این عوامل به مدیران کارخانه و واحدهای فنی کمک میکند تا مصرف انرژی سیستم را بهینه کنند.
فشار کاری کمپرسور
یکی از مهمترین عواملی که مصرف برق کمپرسور را تحت تاثیر قرار میدهد فشار کاری است. هرچه کمپرسور هوا را در فشار بالاتری تولید کند، انرژی بیشتری برای فشردهسازی هوا نیاز خواهد داشت.
در صنعت هوای فشرده یک قانون تجربی وجود دارد:
افزایش هر ۱ بار فشار کاری معمولاً باعث ۷ تا ۸ درصد افزایش مصرف انرژی میشود.
مثلا فرض کنید یک کمپرسور اسکرو با توان ۵۵ کیلووات در فشار ۷ بار کار میکند. اگر فشار سیستم بدون نیاز واقعی به ۸ بار افزایش یابد:
مصرف انرژی تقریباً ۷ درصد افزایش پیدا میکند.
در این حالت:
۵۵ × ۰.۰۷ ≈ ۳.۸۵ کیلووات
یعنی کمپرسور حدود ۴ کیلووات برق بیشتر مصرف میکند.
اگر این کمپرسور روزانه ۲۰ ساعت کار کند:
۴ × ۲۰ = ۸۰ کیلووات ساعت در روز
در طول یک سال این مقدار میتواند به دهها میلیون تومان هزینه اضافی برق تبدیل شود.
به همین دلیل تنظیم فشار کمپرسور باید دقیقاً بر اساس نیاز تجهیزات انجام شود.
بیشتر بخوانید: افزایش راندمان کمپرسور اسکرو
نشتی در شبکه هوای فشرده
نشتی هوا یکی از رایجترین مشکلات در سیستمهای هوای فشرده است و در بسیاری از کارخانهها بخش زیادی از انرژی صرف تولید هوایی میشود که هرگز استفاده نمیشود.
مطالعات صنعتی نشان میدهد در بسیاری از واحدهای تولیدی ۲۰ تا ۳۰ درصد هوای تولید شده به دلیل نشتی از بین میرود.
نشتیها معمولاً در نقاط زیر ایجاد میشوند:
- اتصالات لولهها
- کوپلینگها
- شیرهای پنوماتیک
- شیلنگهای صنعتی
- تجهیزات فرسوده
بعنوان مثال یک سوراخ بسیار کوچک به قطر ۳ میلیمتر در یک شبکه هوای فشرده با فشار ۷ بار میتواند حدود ۳۰۰۰ لیتر هوا در دقیقه هدر دهد.
برای تولید این مقدار هوا، کمپرسور باید چندین کیلووات انرژی مصرف کند. اگر در یک کارخانه چندین نشتی کوچک وجود داشته باشد، ممکن است عملاً یک کمپرسور کامل فقط برای جبران نشتیها کار کند.
بیشتر بخوانید: نشتی هوا در کمپرسور اسکرو
عملکرد کمپرسور در حالت بیباری (Unload)
در بسیاری از سیستمهای قدیمی، کمپرسور زمانی که مصرف هوا کاهش پیدا میکند وارد حالت Unload یا بیباری میشود.
در این حالت کمپرسور هوا تولید نمیکند اما موتور همچنان در حال کار است. نکته مهم این است که در حالت بیباری کمپرسور همچنان حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد توان نامی خود برق مصرف میکند.
مثلا اگر یک کمپرسور ۷۵ کیلوواتی در حالت بیباری باشد:
۷۵ × ۰.۳۰ = حدود ۲۲ کیلووات مصرف برق
یعنی بدون تولید هوای مفید، همچنان مقدار زیادی انرژی مصرف میشود.
اگر این وضعیت چندین ساعت در روز ادامه پیدا کند، هزینه انرژی به شکل قابل توجهی افزایش پیدا خواهد کرد.
دمای محیط و هوای ورودی
دمای هوای ورودی تاثیر مستقیمی بر راندمان کمپرسور دارد. هرچه دمای هوا بیشتر باشد، چگالی آن کمتر میشود و کمپرسور باید انرژی بیشتری برای فشردهسازی هوا مصرف کند.
مثلا اگر هوای ورودی کمپرسور از ۲۰ درجه سانتیگراد به ۴۰ درجه افزایش یابد:
راندمان کمپرسور کاهش پیدا میکند و مصرف انرژی افزایش مییابد.
به همین دلیل توصیه میشود:
- هوای ورودی کمپرسور از محیطی خنک و تمیز تامین شود
- اتاق کمپرسور دارای تهویه مناسب باشد
- از گردش هوای گرم در اطراف کمپرسور جلوگیری شود
گرفتگی فیلترها و قطعات مصرفی
یکی دیگر از عوامل مهم افزایش مصرف برق کمپرسور، گرفتگی قطعات مصرفی است.
قطعاتی مانند:
- فیلتر هوا
- فیلتر روغن
- سپراتور روغن
- رادیاتور خنککننده
اگر در زمان مناسب تعویض نشوند، افت فشار در سیستم ایجاد میکنند و کمپرسور مجبور میشود برای جبران این افت فشار انرژی بیشتری مصرف کند.
برای مثال یک سپراتور روغن کثیف ممکن است ۱ بار افت فشار ایجاد کند.
همانطور که گفته شد افزایش ۱ بار فشار میتواند حدود ۷ درصد مصرف برق را افزایش دهد.
روشهای کاهش مصرف برق کمپرسور اسکرو
در بسیاری از کارخانهها سیستم هوای فشرده یکی از بزرگترین مصرفکنندگان برق است. بررسیهای انرژی در صنایع نشان میدهد که با چند اقدام فنی و مدیریتی میتوان ۱۰ تا ۴۰ درصد مصرف انرژی کمپرسور اسکرو را کاهش داد. در ادامه مهمترین و مؤثرترین روشهای کاهش مصرف برق کمپرسور اسکرو را با هم بررسی می کنیم.
استفاده از کمپرسور دور متغیر (VSD یا اینورتردار)
در کمپرسورهای اسکرو معمولی، موتور الکتریکی با سرعت ثابت کار میکند. زمانی که مصرف هوا کاهش پیدا کند، کمپرسور وارد حالت (Unload) بیباری میشود. در این حالت همچنان بخش زیادی از برق مصرف میشود در حالی که هوای مفیدی تولید نمیشود.
کمپرسورهای دور متغیر یا اینورتردار (Variable Speed Drive) این مشکل را حل میکنند. در این سیستم، سرعت موتور متناسب با مصرف واقعی هوا تنظیم میشود.
وقتی مصرف هوا کم شود، دور موتور کاهش پیدا میکند و در نتیجه مصرف برق نیز کاهش مییابد.
فرض کنید یک کارخانه از کمپرسور ۷۵ کیلووات استفاده میکند اما میزان مصرف هوا در طول روز متغیر است.
- ساعات اوج تولید: ۱۰۰٪ مصرف
- ساعات عادی: ۶۰٪ مصرف
- ساعات کم مصرف: ۴۰٪ مصرف
در کمپرسور معمولی، موتور تقریباً همیشه نزدیک به توان کامل کار میکند. اما در کمپرسور اینورتردار، توان مصرفی متناسب با نیاز واقعی کاهش پیدا میکند.
در چنین شرایطی معمولاً میتوان ۲۰ تا ۳۵ درصد صرفهجویی در مصرف برق ایجاد کرد.
کاهش فشار کاری سیستم
فشار کاری یکی از مهمترین عوامل تعیینکننده مصرف انرژی کمپرسور است. هرچه فشار خروجی کمپرسور بیشتر باشد، انرژی بیشتری برای فشردهسازی هوا مصرف میشود.
یک قانون شناختهشده در صنعت هوای فشرده این است:
افزایش هر ۱ بار فشار میتواند حدود ۷ تا ۸ درصد مصرف انرژی را افزایش دهد.
یک کمپرسور اسکرو با توان ۵۵ کیلووات در یک کارخانه در فشار ۸ بار کار میکند، در حالی که تجهیزات پنوماتیک فقط به ۶.۵ بار نیاز دارند.
اگر فشار سیستم از ۸ بار به ۶.۵ بار کاهش داده شود، حدود ۱۰ تا ۱۲ درصد صرفهجویی انرژی ایجاد میشود.
در این مثال:
۵۵ کیلووات × ۰.۱۰ ≈ ۵.۵ کیلووات صرفهجویی
اگر کمپرسور روزانه ۲۰ ساعت کار کند:
۵.۵ × ۲۰ = ۱۱۰ کیلووات ساعت در روز
این مقدار در طول یک سال رقم قابل توجهی از هزینه برق را کاهش میدهد.
بیشتر بخوانید: افت فشار در کمپرسور اسکرو
رفع نشتیهای سیستم هوای فشرده
نشتی هوا یکی از بزرگترین منابع هدررفت انرژی در سیستمهای پنوماتیک است. بسیاری از کارخانهها بدون اینکه متوجه باشند، مقدار زیادی هوا و انرژی را از طریق نشتیها از دست میدهند.
نشتیها معمولاً در این نقاط اتفاق میافتند:
- اتصالات لولهها
- کوپلینگها
- شیرآلات
- شیلنگهای انتقال هوا
- تجهیزات پنوماتیک فرسوده
مثلا یک سوراخ کوچک به قطر ۲ تا ۳ میلیمتر در شبکه هوای فشرده با فشار ۷ بار میتواند حدود ۲ تا ۳ متر مکعب هوا در دقیقه هدر دهد.
برای تولید این مقدار هوا، کمپرسور باید چندین کیلووات انرژی مصرف کند.
در یک کارخانه متوسط اگر مجموع نشتیها به ۲۰ متر مکعب در دقیقه برسد، ممکن است یک کمپرسور کامل فقط برای جبران نشتیها کار کند.
به همین دلیل بسیاری از کارخانههای بزرگ برنامهای به نام Leak Detection Program برای شناسایی و رفع نشتیها اجرا میکنند.
استفاده از مخزن هوای مناسب
مخازن تحت فشار نقش بسیار مهمی در کاهش مصرف انرژی کمپرسور دارند.
وجود مخزن مناسب باعث میشود:
- نوسانات مصرف هوا کاهش پیدا کند
- کمپرسور کمتر استارت بزند
- سیستم پایدارتر کار کند
- راندمان کمپرسور افزایش یابد
فرض کنید در یک کارخانه دستگاهی وجود دارد که هر چند دقیقه یک بار مقدار زیادی هوا مصرف میکند. اگر مخزن مناسبی در سیستم وجود نداشته باشد، کمپرسور باید دائماً روشن و خاموش شود.
اما اگر یک مخزن هوای فشرده با حجم مناسب نصب شود، هوا در مخزن ذخیره شده و در زمان اوج مصرف مورد استفاده قرار میگیرد. در نتیجه کمپرسور با فشار کمتر و به شکل یکنواختتری کار میکند.
به طور معمول توصیه میشود برای هر ۱ متر مکعب بر دقیقه دبی کمپرسور حدود ۳۰۰ تا ۵۰۰ لیتر مخزن هوا در نظر گرفته شود.
سرویس و نگهداری منظم کمپرسور
نگهداری صحیح کمپرسور یکی از سادهترین و مؤثرترین روشهای کاهش مصرف برق است. بسیاری از کمپرسورها به دلیل عدم سرویس مناسب با راندمان پایین کار میکنند.
مهمترین موارد سرویس دورهای شامل موارد زیر است:
- تعویض فیلتر هوا
- تعویض فیلتر روغن
- تعویض سپراتور
- بررسی سیستم خنککننده
- کنترل تسمهها و اتصالات
اگر فیلتر هوای کمپرسور کثیف شود، ورود هوا به کمپرسور با مقاومت بیشتری انجام میشود. این موضوع باعث میشود کمپرسور برای مکش هوا انرژی بیشتری مصرف کند.
همچنین اگر سپراتور روغن دچار گرفتگی شود، افت فشار در سیستم ایجاد میکند و کمپرسور باید برای جبران این افت فشار توان بیشتری مصرف کند. پیش تر درباره چک لیست ایمنی کمپرسور هوا کامل در وبلاگ کمپرسور نوری توضیح دادیم.
بهینهسازی طراحی شبکه لولهکشی
طراحی نامناسب لولهکشی میتواند باعث افت فشار در سیستم شود. هرچه افت فشار بیشتر باشد، کمپرسور مجبور است فشار بالاتری تولید کند و در نتیجه مصرف انرژی افزایش پیدا میکند.
عوامل مؤثر در افت فشار شبکه شامل موارد زیر است:
- قطر نامناسب لولهها
- طول زیاد خطوط انتقال
- استفاده زیاد از زانوییها
- وجود رسوب یا آلودگی در لولهها
اگر در یک کارخانه افت فشار بین کمپرسور و محل مصرف حدود ۱.۵ بار باشد، اپراتور مجبور میشود فشار کمپرسور را افزایش دهد.
در حالی که با اصلاح طراحی لولهکشی و افزایش قطر لولهها میتوان این افت فشار را کاهش داد و مصرف برق کمپرسور را کم کرد.
استفاده از سیستم بازیافت حرارت کمپرسور
بخش زیادی از انرژی مصرف شده در کمپرسور به حرارت تبدیل میشود. در بسیاری از سیستمها این گرما بدون استفاده از طریق رادیاتور دفع میشود.
اما میتوان از این حرارت برای موارد مختلف استفاده کرد:
- گرم کردن آب مصرفی کارخانه
- گرمایش سالن تولید
- استفاده در فرآیندهای صنعتی
بعنوان مثال در یک کمپرسور ۱۱۰ کیلووات حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد انرژی مصرفی به گرما تبدیل میشود.
با نصب سیستم بازیافت حرارت میتوان بخش قابل توجهی از این انرژی را برای گرمایش یا آب گرم صنعتی استفاده کرد و هزینه انرژی کارخانه را کاهش داد.
اهمیت انتخاب کمپرسور با ظرفیت مناسب
انتخاب کمپرسور بزرگتر یا کوچکتر از نیاز واقعی میتواند باعث افزایش مصرف برق شود.
برای انتخاب صحیح باید موارد زیر بررسی شود:
- میزان مصرف هوای کارخانه
- فشار کاری تجهیزات
- الگوی مصرف در ساعات مختلف
- امکان توسعه در آینده
یک طراحی اصولی سیستم هوای فشرده میتواند تا ۳۰ درصد مصرف انرژی را کاهش دهد.
کمپرسور نوری؛ تولید کننده انواع کمپرسور اسکرو صنعتی
شرکت کمپرسور نوری به عنوان تولید کننده تجهیزات هوای فشرده، انواع کمپرسور اسکرو، کمپرسور پیستونی، مخازن تحت فشار و درایرهای جذبی و تبریدی را در ظرفیتهای مختلف طراحی و تولید میکند.
این مجموعه با بهرهگیری از دانش فنی و تجربه صنعتی، راهکارهای بهینهای برای تامین هوای فشرده در صنایع مختلف ارائه میدهد.
اگر قصد خرید کمپرسور اسکرو یا بهینهسازی سیستم هوای فشرده کارخانه خود را دارید، میتوانید برای دریافت مشاوره تخصصی با کارشناسان کمپرسور نوری تماس بگیرید تا مناسبترین تجهیزات متناسب با نیاز شما پیشنهاد شود.
جمعبندی
مصرف برق کمپرسور اسکرو یکی از مهمترین عوامل در هزینههای عملیاتی صنایع است. عواملی مانند فشار کاری، نشتی هوا، نگهداری نامناسب و انتخاب نادرست تجهیزات میتوانند مصرف انرژی را افزایش دهند.
با اقداماتی مانند:
- استفاده از کمپرسور اینورتردار
- کاهش فشار اضافی
- رفع نشتیها
- سرویس منظم
- طراحی اصولی سیستم
میتوان مصرف برق کمپرسور را به شکل قابل توجهی کاهش داد و بهرهوری سیستم هوای فشرده را افزایش داد.
