تفاوت کمپرسور باد تک مرحله ای و دو مرحله ای

کمپرسور هوا ابزاری ضروری در هر کارگاهی است که طیف وسیعی از کاربردها را ارائه می‌دهد. کمپرسورهای هوا در انواع، اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند. از این رو انتخاب یک نوع و درک تفاوت کمپرسور باد تک مرحله ای و دو مرحله ای چالش برانگیز است

به عنوان مثال، یکی از متداول‌ترین آن‌ها، کمپرسورهای هوای رفت و برگشتی هستند که به نام کمپرسورهای پیستونی نیز شناخته می‌شوند. این کمپرسورها براساس عوامل خروجی CFM، اندازه‌ی مخزن و قدرت اسب بخار دسته بندی می‌شوند.

علاوه بر این، اغلب کمپرسورهای هوا به دو نوع تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای تولید می‌شوند. هنگام خرید کمپرسور باد یک مرحله ای یا دو مرحله‌ای، اولین سوالی که خریداران معمولا می‌پرسند این است که تفاوت این دو چیست؟ به منظور آگاهی بیشتر خریداران کمپرسورهای هوا، در این مطلب دو کمپرسور تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای را معرفی کرده و به تفاوت‌های آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

کمپرسور باد تک مرحله‌ ای و نحوه‌ی عملکرد آن

نحوه‌ی عملکرد کمپرسورهای یک مرحله‌ای به این صورت است که هوا با عملکرد شیرهای ورودی و حرکت پیستون‌ها به سمت پایین از طریق فیلتر به داخل سیلندر فشرده سازی، مکیده می‌شود. هنگامی که هوای کافی به سیلندر کشیده شد، دریچه‌های ورودی بسته می‌شوند و به چرخش میل لنگ سیگنال می‌دهد، پیستون‌ها را به سمت بالا فشار می‌دهد تا هوا را فشرده کنند. سپس هوای تحت فشار تا زمانی که لازم باشد در مخزن ذخیره سازی میماند.

کمپرسور باد دو مرحله‌ای و نحوه‌ی عملکرد آن

روند مکش و فشرده سازی هوا در یک کمپرسور باد دو مرحله‌ای مشابه یک مرحله‌ای است، اما در این کمپرسور، هوای فشرده مرحله‌ی دوم فشرده سازی را می‌گذراند. این بدان معنی است که هوای فشرده شده پس از مرحله‌ی اول فشرده سازی به مخزن ذخیره وارد نمی‌شود؛ در عوض با پیستونی کوچک در سیلندر دوم تحت فشار دیگری در حدود 175 psi قرار می‌گیرد. با این کار هوا دو برابر تحت فشار قرار می‌گیرد و به انرژی دو برابر تبدیل می‌شود. سپس همانند کمپرسور هوای یک مرحله‌ای، هوای فشرده در مخزن ذخیره سازی میرود تا در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

تفاوت کمپرسور باد تک مرحله ای و دو مرحله ای

اصلی ترین تفاوت کمپرسور های تک مرحله‌ ای و دو مرحله‌ ای در تعداد فشرده سازی هوا بین دریچه‌ی ورودی و نازل ابزار است. در کمپرسور باد تک مرحله‌ ای، هوا یک بار و در کمپرسور دو مرحله‌ ای، با دو برابر فشار -فشرده می‌شود.

کمپرسور های تک مرحله‌ ای به کمپرسور های پیستونی نیز معروف هستند. فرایندی که در کمپرسور هوای یک مرحله‌ای انجام می شود به شرح زیر است:

1. هوا به داخل یک استوانه مکیده می‌شود.
2. هوا در یک ضربه با یک پیستون تقریبا در psi 120 فشرده می‌شود.
3. هوای فشرده شده به سمت جلو به یک مخزن ذخیره منتقل می‌شود.
4. در مخزن ذخیره سازی، هوای فشرده به عنوان انرژی برای دستگاه‌ ها و ابزارها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در فرآیند کمپرسور دو مرحله‌ای، هوای فشرده به مخزن ذخیره ارسال نمی‌شود. در عوض برای یک ضربه‌ی دوم (این بار تقریبا با فشار 175 psi) به پیستون کوچک‌تر فرستاده می‌شود. سپس هوای تحت فشار خنک شده و به یک مخزن ذخیره سازی منتقل می‌شود؛ جایی که به عنوان انرژی برای طیف وسیعی از تجهیزات پرقدرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افرادی تازه کار، اغلب تعداد سیلندرها را با تعداد مرحله‌های کمپرسور هوا اشتباه می‌گیرند، در حالی که در واقع، هر دو کمپرسور باد تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای از دو سیلندر استفاده می‌کنند؛ زیرا تعادل هوا به این روش آسان‌تر است.

بر اساس اندازه‌ی سیلندرها و تعداد ورودی هوا می‌توان گفت که کمپرسور هوای شما چند مرحله دارد. در کمپرسور تک مرحله‌ای، همه‌ی سیلندرها یک اندازه بوده و شیرهای ورودی مخصوص به خود را دارند. در حالی که در کمپرسورهای دو مرحله‌ای، فقط یک ورودی وجود دارد و پیستون دوم کوتاه‌تر از اولی است و این دو با یک لوله‌ی خنک کننده به هم متصل می‌شوند.

کمپرسور های یک مرحله‌ ای هوا اغلب واحدهای کوچکی هستند که به راحتی می‌توانند از جایی به جایی دیگر منتقل شوند. در مقابل، کمپرسورهای چند مرحله‌ ای معمولا بزرگ‌تر و تا حدی سنگین‌تر هستند.

کمپرسور های دو مرحله‌ ای که با سرعت پایین کار می‌کنند (همراه با تقسیم نسبت فشار به دو مرحله) به طور قابل توجهی بار تحمل را کاهش و در مقابل، عمر کمپرسور را افزایش می‌دهند. علاوه بر این، فشرده سازی هوا در دو مرحله به جای یک مرحله باعث صرفه جویی در انرژی می‌شود که بین 10 تا 12 درصد است.

چگونه کمپرسور هوای تک مرحله و دومرحله ای را از هم تشخیص دهیم؟

با توجه به تفاوت‌های این دو کمپرسور اکنون با نگاه به عملکرد آن‌ها می‌توان یک مرحله‌ای یا دو مرحله‌ای بودن آن‌ها را فهمید؛ اگر هوا توسط یک پیستون مکش شده و سپس مستقیما از طریق لوله به مخزن یا گیرنده‌ی هوا ارسال شود، دستگاه کمپرسور باد تک مرحله‌ای است. اما اگر هوا توسط یک پیستون مکیده شده و سپس از طریق لوله‌های به هم پیوسته به پیستون دیگر ارسال شود، این دستگاه دو مرحله‌ای است.

در کمپرسور هوای تک مرحله‌ای، یک پیستون باید فشار مورد نظر را به طور کلی در حدود حداکثر 8.6 بار ایجاد کند. در یک ماشین دو مرحله‌ای، فشار کل در حدود 12 یا 14 بار  باید توسط مجموع 2 پیستون ایجاد شود. پیستون اول معمولا هوا را به 7 بار و پیستون دوم هوا را با 7 بار فشار می‌دهد و مجددا فشار را به 12 یا 14 بار وارد می‌کند.

در یک آرایش 3 پیستونی، ۲ پیستون فیلترهای مکش مخصوص به خود را دارند و قطر آن‌ها دقیقا یکسان است و هوا را به پیستون سوم که قطر آن کوچک‌تر است می‌فرستند.

استفاده از کمپرسور های یک مرحله‌ ای در مقابل دو مرحله‌ ای

کمپرسور های دو مرحله‌ای هوای بیشتری تولید می‌کنند که می‌تواند آن‌ها را به گزینه‌ای بهتر برای عملیات‌هایی در مقیاس بزرگ و کاربردهای مداوم تبدیل کند. با این حال، هزینه‌ی کمپرسور های دو مرحله‌ ای نیز بیشتر است و این باعث می‌شود که آن‌ها برای کارخانه‌ها و کارگاه‌ها مناسب‌تر از استفاده‌ی شخصی باشند.

برای یک صنعتگر مستقل، یک کمپرسور باد تک مرحله‌ ای انواع ابزارهای پنوماتیک دستی را که از 100 psi بیشتر نیستند تامین می‌کند. در فروشگاه‌های اتومبیل، نیروگاه‌ها و صنایعی که در آن‌ها به نیروی بیشتری نیاز بوده و دارای سیستم‌های پیچیده‌ی ماشین آلات پنوماتیک هستند، واحدهای دو مرحله‌ای با ظرفیت بالاتر گزینه‌ی ارجح‌تری هستند.

آیا کمپرسور باد تک مرحله‌ ای قابل اطمینان‌تر از دو مرحله ای است؟

یک تفاوت عمده بین کمپرسور های باد یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای این است که نمونه‌های اول برای استفاده‌ی متناوب ساخته می‌شوند، در حالی که مورد دوم برای کاربردهای مداوم مناسب است. بنابراین، ضریب اطمینان هر یک از این کمپرسورها به کارهایی بستگی دارد که قصد دارید با آن‌ها انجام دهید.

اگر برای تامین انرژی ابزار کار در گاراژ یا تجهیزات آشپزی در آشپزخانه به هوای فشرده نیاز دارید، یک کمپرسور باد تک مرحله‌ای باید تمام نیازهای شما را برطرف کند. اگر برای کاربردهای کارخانه به کمپرسور باد نیاز دارید، یک واحد تک مرحله‌ای قابل اطمینان نخواهد بود.

علاوه بر این، کمپرسورهای تک مرحله‌ای برای استفاده‌ی بدون وقفه در طول یک چرخه‌ی کار مشخص ساخته نشده‌اند. کمپرسورهای چند مرحله‌ای cfm مورد نیاز برای اداره‌ی نیروگاه‌های بزرگ ابزارهای پنوماتیک را دارند. آن‌ها همچنین بیشتر برای برنامه‌ های پر مصرف مناسب هستند.

کمپرسور باد تک مرحله‌ ای گران‌تر است یا دو مرحله‌ ای؟

قیمت کمپرسور های دو مرحله‌ای هوا، گران‌تر از نمونه‌های تک مرحله‌ای آن‌ها هستند؛ زیرا قطعات بیشتری در آن دخیل می‌باشند. با این حال، قطعات در یک واحد دو مرحله‌ای کوچک‌تر بوده و معمولا نیاز به نگهداری در فواصل کمتری دارند. بنابراین، هزینه‌های کار کردن یک کمپرسور دو مرحله‌ای در طولانی مدت می‌تواند کمتر باشد. اگر برنامه‌های شما در مقیاس کارخانه باشد، یک کمپرسور دو مرحله‌ای می‌تواند هزینه‌های شما را در آینده کم کند.

اگر ابزار پنوماتیک زیادی دارید، برای هر برنامه‌ای که قصد دارید به طور هم‌زمان اجرا کنید، به یک کمپرسور با cfm مطلوب نیاز خواهید داشت. در یک کارخانه‌ی اتومبیل سازی، کمپرسور تک مرحله‌ای کافی نیست.

برای رسیدگی به برخی از برنامه‌ها، احتمالا به یک کمپرسور تک مرحله‌ای پشتیبان نیاز دارید که با این کار هزینه‌های عملیاتی خود را افزایش می‌دهید. برای استفاده در کارخانه، سرمایه گذاری اولیه‌ی شما در یک کمپرسور چند مرحله‌ای می‌تواند به مرور زمان در هزینه‌های شما صرفه جویی کند.

کدام یک بهتر است: کمپرسور باد یک مرحله‌ ای یا دو مرحله‌ ای؟

کمپرسورهای تک مرحله‌ای دارای یک سیلندر هستند. بنابراین، برای هر چرخش هوای تحت فشار، فقط یک ضربه‌ی پیستون وجود دارد. بی صدا بودن نسبی این واحدها، آن‌ها را برای محیط های کاری کوچک‌تر مانند آشپزخانه‌ها، گاراژها، کارگاه‌ها و مصارف خانگی ایده آل می‌کند.

در رابطه با ظرفیت کمپرسور باد، مهمترین مشخصات cfm است که نشانگر ظرفیت کارکرد آن می‌باشد. اگر به عنوان مثال، چندین ابزار پنوماتیک دارید که قصد دارید هم زمان از آن‌ها استفاده کنید، باید مطمئن شوید که کمپرسور انتخابی شما از توانایی تولید هوای فشرده برای تمامیه دستگاهها را دارد. ابتدا cfm تمامیه دستگاهها را محاسبه کنید و سپس اقدام به خرید کمپرسور نمایید.

در مورد اسب بخار، در نظر بگیرید که 1 اسب بخار 550 پوند در هر فوت میباشد، سپس تصور کنید که 2 اسب بخار یا 3 اسب بخار چه کاری انجام می‌دهند. در نهایت، انتخاب شما بین کمپرسور یک مرحله‌‌ای یا چند مرحله‌ای باید بر اساس اندازه و ماهیت عملیات مورد نظرتان باشد. به طور خلاصه، واحدهای یک مرحله‌ای برای پروژه‌های در مقیاس کوچک و استفاده‌ی شخصی هستند، در حالی که مدل‌های دو مرحله‌ای بیشتر به تولید انرژی در مقیاس صنعتی می پردازند.

به عنوان مثال، با استفاده از یک کمپرسور هوای یک مرحله‌ای، می‌توانید انرژی مجموعه‌ی وسیعی از ابزارهای نجاری برای برش و اره تا سنباده زدن، سوراخ کاری و میخ زدن را تامین کنید. علاوه بر نجاری، کار با فلز نیز بدون کمپرسور باد تقریبا غیر ممکن است.

لذا می‌توان برش، حفاری، قالب سازی و اتصال فلز را نیز به راحتی با کمپرسور باد انجام داد. اگر یک کارخانه‌ی بزرگ را اداره می‌کنید، می‌توانید از کمپرسورهای دو مرحله‌ای برای سنگین‌ترین عملکردهای خود استفاده کنید.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید واقع شده باشد.چنانچه هر سوالی در این خصوص دارید میتوانید در قسمت نظرات مطرح نمایید تا همکارانمان در کوتاهترین زمان ممکن پاسخ دهند.

حسین موسوی نیا

من متخصص و پژوهشگر در زمینه هوای فشرده و انواع کمپرسور باد هستم و سعی می کنم تا جدیدترین و کارامدترین اطلاعات را در خصوص صنعت هوای فشرده با شما به اشتراک بگذارم.