با گسترش استفاده از سیستمهای تهویه مطبوع و افزایش حساسیت نسبت به مصرف انرژی، راندمان، قابلیت اطمینان و هزینههای بهرهبرداری تجهیزات برودتی بهعنوان شاخصهای کلیدی در انتخاب و طراحی این سیستمها مطرح شدهاند. در این میان، کمپرسور بهعنوان قلب سیستم تبرید نقش تعیینکنندهای در میزان مصرف انرژی، سطح صدا، طول عمر و عملکرد کلی چیلر ایفا میکند.
پیشرفتهای فناوری در سالهای اخیر منجر به توسعه نسل جدیدی از کمپرسورهای گریز از مرکز بدون روغن با نام TURBOCOR شده است که با بهرهگیری از یاتاقانهای مغناطیسی، موتورهای آهنربای دائم و سیستمهای کنترلی پیشرفته، بسیاری از محدودیتهای کمپرسورهای متداول را برطرف کردهاند. حذف سیستم روغنکاری، کاهش اصطکاک مکانیکی، افزایش راندمان در بارهای جزئی و بهبود پایداری عملکرد از جمله ویژگیهای برجسته این فناوری به شمار میرود.
در این مقاله، ضمن بررسی ساختار، اجزا و نحوه عملکرد کمپرسورهای توربوکر، مزایا، محدودیتها و کاربرد آنها در چیلرهای هواخنک و آبخنک مورد تحلیل قرار گرفته و جایگاه این فناوری در بهینهسازی مصرف انرژی و افزایش طول عمر سیستمهای تهویه مطبوع تشریح میشود.
مطالب مرتبط: روشهای تهویه مراکز داده (Data Center)
عملکرد کمپرسورهای توربوکر
در کمپرسورهای متداول نظیر اسکرو و اسکرال، نیروی موتور الکتریکی همواره باعث به حرکت درآمدن قطعات مکانیکی شده و مبرد گاز را به شکل فشرده درمیآورد. برای این منظور، وجود قطعات مکانیکی در تماس با یکدیگر الزامی بوده و در نتیجه، استفاده از سیستم روغنکاری جهت روانکاری و خنککاری اجزای داخلی کمپرسور اجتنابناپذیر است.
در کمپرسورهای TURBOCOR، سیستم روغنکاری بهطور کامل حذف شده و به جای بلبرینگهای مکانیکی متداول، از یاتاقانهای مغناطیسی استفاده میشود. این یاتاقانها از نوع شعاعی و محوری بوده و در کمپرسورهای گریز از مرکز دور متغیر بهکار میروند و توسط یک سیستم الکترونیکی کنترل میشوند.
یاتاقانهای مغناطیسی با ایجاد میدان مغناطیسی، شفت روتور را در فضای مغناطیسی معلق نگه داشته و تماس مکانیکی را به صفر میرسانند. در نتیجه، اصطکاک عملاً حذف میشود.
در کمپرسورهای سانتریفیوژ TURBOCOR، به دلیل حذف مدار روغنکاری، هیچگونه تماس مکانیکی بین شفت و یاتاقانها وجود ندارد. شفت کمپرسور به کمک یک سیستم کنترل الکترونیکی و یاتاقانهای مغناطیسی در مرکز خود نگه داشته میشود. این امر باعث حذف اصطکاک و کاهش قابلملاحظه مصرف انرژی میگردد.
در اطراف شفت روتور، مجموعهای از سنسورها بهصورت یک حلقه قرار گرفتهاند که در هر دقیقه چندین میلیون بار وضعیت قرارگیری شفت را پایش میکنند تا از خروج آن از موقعیت مکانیکی صحیح جلوگیری شود.
مزایای کمپرسورهای TURBOCOR
کمپرسورهای بدون روغن در مقایسه با کمپرسورهای متداول دارای مزایای متعددی هستند که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- راندمان بالا: راندمان کمپرسورهای توربوکر حدود ۴۰ درصد بالاتر از کمپرسورهای معمولی است.
- مصرف انرژی پایین: مصرف انرژی این کمپرسورها حدود ۳۰ درصد کمتر از کمپرسورهای متداول میباشد.
- ابعاد بهینه: حذف سیستم روغنکاری باعث کاهش تعداد قطعات و در نتیجه کاهش ابعاد و وزن کمپرسور میشود.
اجزای کمپرسور توربوکر
اجزای اصلی کمپرسور سانتریفیوژ TURBOCOR عبارتاند از:
- موتور با آهنربای دائم
- یاتاقانهای مغناطیسی
- ایمپلرها
- سیستم کنترل الکترونیکی مجهز به سنسورها، سافتاستارتر و درایو با فرکانس متغیر
ساختار و مکانیزم کمپرسور TURBOCOR
نحوه عملکرد کمپرسور توربوکر
ایمپلرها از طریق شفت به روتور متصل هستند. شفت روتور در امتداد طول کمپرسور قرار داشته و از داخل استاتور موتور عبور میکند. این شفت توسط دو یاتاقان شعاعی و یک یاتاقان محوری مهار شده است. شفت روتور دارای آهنرباهای دائم میباشد.
در هنگام عملکرد، سیستم کنترلی با استفاده از دادههای دریافتی از سنسورها، جریان الکتریکی متناسب را به سیمپیچهای مغناطیسی ارسال میکند. با ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف استاتور و واکنش متقابل با آهنرباهای دائم روتور، شفت شروع به چرخش کرده و ایمپلرها به حرکت درمیآیند.
در نتیجه، مبرد موجود در سیکل تبرید تراکمی از خط مکش وارد کمپرسور شده، پس از عبور از ایمپلرها فشرده شده و با افزایش فشار به سمت کندانسور هدایت میشود.
نکته بسیار مهم در کمپرسورهای توربوکر، وجود سنسورهای مجاورت در جلو و انتهای شفت کمپرسور است. این سنسورها موقعیت شفت را نسبت به استاتور اندازهگیری کرده و دادهها را به سیستم کنترل ارسال میکنند تا شفت همواره در بهترین موقعیت ممکن قرار گیرد.
یاتاقانهای مغناطیسی محوری نیز نیروی واردشده به شفت را در راستای محور کنترل میکنند. این نیرو میتواند ناشی از فشار اعمالشده به ایمپلرها در حین متراکمسازی مبرد باشد که بسته به شرایط بار جزئی یا بار کامل متغیر است.
به دلیل سرعت دورانی بسیار بالا، گرمای قابلتوجهی در روتور ایجاد میشود. به همین منظور، سیستم کنترل و خود کمپرسور دارای مسیرهایی برای خنککاری هستند که از عبور مبرد یا جریان هوا با دمای پایین از کانالهای تعبیهشده استفاده میکنند.
چیلرهای TURBOCOR
چیلرهای سانتریفیوژ TURBOCOR در دو نوع آبخنک و هواخنک تولید میشوند. تفاوت اصلی این دو نوع در سیستم کندانسور آنها است. در چیلرهای آبخنک، انتقال حرارت از طریق آب انجام میشود، در حالی که در چیلرهای هواخنک، دفع حرارت از طریق هوا صورت میگیرد.
چیلرهای آبخنک نسبت به چیلرهای هواخنک دارای راندمان بالاتری هستند.
طول عمر چیلر توربوکر
طبق ادعای ASHRAE، طول عمر کمپرسورهای سانتریفیوژ حدود ۲۳ سال است و به مرور زمان راندمان این کمپرسورها کاهش مییابد. با این حال، طول عمر مفید واقعی چیلرها به عوامل متعددی نظیر کیفیت طراحی و ساخت، برند تجهیزات، نحوه بهرهبرداری، کیفیت سرویس و نگهداری و نوع کاربری وابسته است و نمیتوان عدد دقیقی برای آن ارائه داد.
پس از هر بار تعمیرات اساسی، معمولاً از راندمان و ظرفیت کمپرسور کاسته میشود. یکی از مهمترین عوامل خرابی کمپرسورها، اصطکاک و کیفیت روغن مورد استفاده در آنها است. در چیلرهای مجهز به کمپرسور توربوکر، به دلیل حذف تماس مکانیکی، میزان استهلاک بهشدت کاهش یافته و انتظار میرود این چیلرها دوام بالاتری داشته باشند.
مزایای کمپرسورهای توربوکر
- راندمان بسیار بالا و کاهش مصرف انرژی
- راندمان بالای اواپراتورها
- کنترل دقیق ظرفیت با استفاده از موتور دور متغیر
- وزن کم و ابعاد بهینه
- راندمان بالا در بارهای جزئی (Partial Load)
- آمپراژ راهاندازی پایین
- سطح صدای بسیار کم
- طول عمر بالا و نیاز کمتر به تعمیرات
- تلفات انرژی کمتر
- سازگاری با محیط زیست
با وجود تمام مزایای ذکرشده، قیمت بالا، سیستم کنترلی پیچیده و جدید بودن این فناوری باعث شده است که استفاده گسترده از آن هنوز بهطور کامل فراگیر نشود. با این حال، در نگاه کلی به نظر میرسد مزایای چیلرهای توربوکر بر معایب آنها غلبه داشته و این فناوری در آینده سهم بیشتری از بازار سیستمهای برودتی را به خود اختصاص دهد.
شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران با برند Gplus (جیپلاس)، بهعنوان نماد تولید داخلی در زمینه محصولات تهویه مطبوع و نماینده برندهای معتبر جهانی همچون LG (الجی)، Midea (مایدیا)، Clint (کلینت) و Rhoss (راس)، به شما این امکان را میدهد تا کیفیت هوای داخل منزل یا محل کار خود را به بهترین نحو بهبود بخشید. متخصصین تهویه مطبوع مبتکران گلدیران، با تعهد به کیفیت و ایمنی، در تمام مراحل انتخاب، نصب و نگهداری همراه شما هستند. فرقی نمیکند که به دنبال یک تصفیهکننده هوا باشید یا یک سیستم پیشرفته تهویه مطبوع؛ ما اینجا هستیم تا با ارائه راهکارهای مؤثر، محیطی راحت و ایمن برای خانواده شما فراهم کنیم.
با تکمیل فرم مشاوره خرید آنلاین یا تماس با شرکت مهندسی و مشاوره صنایع مبتکران گلدیران میتوانید از خدمات مشاوره رایگان ما بهرهمند شوید.
بدون دیدگاه