Κοχλιοφόρος ή εμβολοφόρος αεροσυμπιεστής; Τεχνική σύγκριση
Η επιλογή μεταξύ κοχλιοφόρου και εμβολοφόρου αεροσυμπιεστή αποτελεί σημαντική απόφαση για κάθε εγκατάσταση που χρησιμοποιεί πεπιεσμένο αέρα. Παρότι και οι δύο τεχνολογίες αυξάνουν την πίεση του αέρα μέσω θετικής εκτόπισης, παρουσιάζουν ουσιαστικές διαφορές στον μηχανισμό λειτουργίας, στο προφίλ απόδοσης, στη συντήρηση και στο κόστος κύκλου ζωής.
Δεν υπάρχει ένας τύπος αεροσυμπιεστή που να είναι οικονομικότερος ή αποδοτικότερος σε κάθε εφαρμογή. Η τελική επιλογή πρέπει να βασίζεται στην απαιτούμενη παροχή, στην πίεση, στις ώρες λειτουργίας και στις πραγματικές μεταβολές της ζήτησης.
Αρχή λειτουργίας εμβολοφόρου αεροσυμπιεστή
Ο εμβολοφόρος αεροσυμπιεστής χρησιμοποιεί ένα ή περισσότερα έμβολα που κινούνται παλινδρομικά μέσα σε κυλίνδρους. Κατά τη φάση αναρρόφησης εισέρχεται αέρας στον κύλινδρο. Κατά τη συμπίεση, η μείωση του όγκου αυξάνει την πίεση και ο αέρας εξέρχεται μέσω της βαλβίδας κατάθλιψης.
Η συμπίεση μπορεί να πραγματοποιείται σε ένα ή περισσότερα στάδια. Οι πολυβάθμιες διατάξεις επιτρέπουν την επίτευξη υψηλότερων πιέσεων και μπορούν να αξιοποιούν ενδιάμεση ψύξη.
Οι εμβολοφόροι αεροσυμπιεστές χρησιμοποιούνται συχνά σε συνεργεία, εργαστήρια και εφαρμογές με περιοδική ζήτηση. Υπάρχουν όμως και βιομηχανικά μοντέλα σχεδιασμένα για παρατεταμένη ή συνεχή λειτουργία.
Αρχή λειτουργίας κοχλιοφόρου αεροσυμπιεστή
Ο κοχλιοφόρος αεροσυμπιεστής χρησιμοποιεί δύο συνεργαζόμενους περιστρεφόμενους ρότορες. Ο αέρας εγκλωβίζεται στους χώρους μεταξύ των ρότορων και του περιβλήματος και συμπιέζεται καθώς ο διαθέσιμος όγκος μειώνεται.
Η διαδικασία παρέχει σχετικά ομαλή ροή αέρα, με μικρότερες διακυμάνσεις παροχής σε σύγκριση με πολλές εμβολοφόρες διατάξεις.
Οι κοχλιοφόροι αεροσυμπιεστές διατίθενται σε εκδόσεις με έγχυση λαδιού και σε κατάλληλα σχεδιασμένες εκδόσεις χωρίς λάδι στον θάλαμο συμπίεσης. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν σταθερές στροφές ή σύστημα μεταβλητών στροφών (VSD).
Σύγκριση βασικών τεχνικών χαρακτηριστικών
Κύκλος λειτουργίας
Οι κοχλιοφόροι αεροσυμπιεστές χρησιμοποιούνται ευρέως σε εγκαταστάσεις με παρατεταμένη ή συνεχή ζήτηση αέρα. Πολλοί μικροί εμβολοφόροι προορίζονται για διακοπτόμενη λειτουργία, αλλά αυτό δεν ισχύει για όλα τα βιομηχανικά μοντέλα.
Ενεργειακή απόδοση
Η ενεργειακή απόδοση δεν καθορίζεται αποκλειστικά από τον τύπο συμπιεστή. Εξαρτάται από την πίεση, την παροχή, την τεχνολογία ελέγχου και τον βαθμό φόρτισης.
Για αντικειμενική σύγκριση εξετάζεται η ειδική κατανάλωση ενέργειας, δηλαδή η ηλεκτρική ισχύς εισόδου σε σχέση με την πραγματική παροχή αέρα, υπό ισοδύναμες συνθήκες.
Θόρυβος και κραδασμοί
Οι εμβολοφόροι αεροσυμπιεστές εμφανίζουν παλινδρομικές δυνάμεις και παλμούς πίεσης. Οι κοχλιοφόροι παρουσιάζουν γενικά πιο ομαλή περιστροφική λειτουργία, αν και ο πραγματικός θόρυβος εξαρτάται από την κατασκευή, την ηχομόνωση και την εγκατάσταση.
Συντήρηση
Στους εμβολοφόρους αεροσυμπιεστές απαιτείται έλεγχος εξαρτημάτων όπως βαλβίδες, ελατήρια εμβόλων και συστήματα λίπανσης, ανάλογα με τον σχεδιασμό.
Στους κοχλιοφόρους με έγχυση λαδιού, η συντήρηση περιλαμβάνει μεταξύ άλλων φίλτρα, λιπαντικό, διαχωριστή λαδιού και σύστημα ψύξης.
Οι απαιτήσεις και τα διαστήματα συντήρησης καθορίζονται από τον κατασκευαστή.
Αρχικό κόστος και κόστος κύκλου ζωής
Σε πολλές μικρές εφαρμογές, ένας εμβολοφόρος αεροσυμπιεστής έχει χαμηλότερο αρχικό κόστος από έναν αντίστοιχο κοχλιοφόρο.
Ωστόσο, σε εγκαταστάσεις με πολλές ώρες λειτουργίας, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και η διαθεσιμότητα του εξοπλισμού μπορεί να έχουν μεγαλύτερη οικονομική σημασία από την αρχική τιμή αγοράς.
Το συνολικό κόστος πρέπει να περιλαμβάνει αγορά, εγκατάσταση, ηλεκτρική ενέργεια, συντήρηση, ανταλλακτικά και ενδεχόμενες απώλειες παραγωγής.
Πότε συμφέρει ο εμβολοφόρος αεροσυμπιεστής;
Η εμβολοφόρος τεχνολογία αποτελεί συχνά κατάλληλη επιλογή όταν η χρήση είναι περιοδική, η μέση ζήτηση είναι μικρή ή απαιτείται εξειδικευμένη υψηλή πίεση.
Η επιλογή πρέπει να γίνεται με βάση τον επιτρεπόμενο κύκλο λειτουργίας, τη θερμική καταπόνηση και τις οδηγίες του κατασκευαστή.
Πότε συμφέρει ο κοχλιοφόρος αεροσυμπιεστής;
Η κοχλιοφόρος τεχνολογία αποτελεί συχνά κατάλληλη επιλογή όταν απαιτείται συνεχής ή παρατεταμένη παροχή αέρα, σταθερή λειτουργία και ενσωμάτωση σε κεντρικό βιομηχανικό δίκτυο.
Σε εφαρμογές με μεταβαλλόμενη ζήτηση μπορεί να εξεταστεί μονάδα μεταβλητών στροφών. Η εξοικονόμηση δεν είναι δεδομένη και πρέπει να αξιολογείται βάσει του πραγματικού προφίλ φορτίου.
Παράδειγμα αξιολόγησης ενεργειακού κόστους
Ας θεωρήσουμε δύο υποθετικές εγκαταστάσεις με την ίδια απαιτούμενη παροχή και πίεση, αλλά διαφορετική μέση ηλεκτρική ισχύ εισόδου.
Εγκατάσταση Α: 15 kW μέση ηλεκτρική ισχύς, 4.000 ώρες λειτουργίας ετησίως.
Εγκατάσταση Β: 12 kW μέση ηλεκτρική ισχύς, 4.000 ώρες λειτουργίας ετησίως.
Η ετήσια κατανάλωση είναι 60.000 kWh και 48.000 kWh αντίστοιχα. Η διαφορά είναι 12.000 kWh.
Με ενδεικτική τιμή ηλεκτρικής ενέργειας 0,18 €/kWh, η υποθετική ετήσια διαφορά κόστους είναι 2.160 €.
Το παράδειγμα δεν αποτελεί πραγματική σύγκριση κοχλιοφόρου και εμβολοφόρου μηχανήματος. Δείχνει γιατί πρέπει να συγκρίνονται μετρημένα ή τεκμηριωμένα στοιχεία κατανάλωσης σε ισοδύναμες συνθήκες λειτουργίας.
Συχνά λάθη κατά την επιλογή
Ένα συνηθισμένο λάθος είναι η επιλογή αποκλειστικά με βάση την ονομαστική ισχύ του κινητήρα.
Άλλα λάθη είναι η υπερδιαστασιολόγηση, η παράβλεψη των πτώσεων πίεσης, η μη αξιολόγηση των αιχμών ζήτησης και η σύγκριση παροχών που έχουν δηλωθεί υπό διαφορετικές συνθήκες αναφοράς.
Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται και στην ποιότητα του πεπιεσμένου αέρα. Η επιλογή του συμπιεστή δεν υποκαθιστά τη σωστή διαστασιολόγηση φίλτρων και ξηραντών.
Συμπέρασμα
Ο εμβολοφόρος και ο κοχλιοφόρος αεροσυμπιεστής εξυπηρετούν διαφορετικά προφίλ λειτουργίας, χωρίς ο ένας να υπερέχει καθολικά.
Για μικρή και διακοπτόμενη ζήτηση, ένας κατάλληλα διαστασιολογημένος εμβολοφόρος μπορεί να αποτελεί οικονομική λύση. Για παρατεταμένη βιομηχανική λειτουργία, ένας κοχλιοφόρος μπορεί να προσφέρει λειτουργικά πλεονεκτήματα.
Η τελική απόφαση πρέπει να τεκμηριώνεται με πραγματική παροχή FAD, απαιτούμενη πίεση, ηλεκτρική κατανάλωση, ώρες λειτουργίας και συνολικό κόστος κύκλου ζωής.