Pistonlu Kompresör Çalışma Prensibi

Pistonlu Kompresör Nedir?

Pistonlu kompresörler, gazı yüksek basınçlarda iletmek için ileri geri hareket prensibiyle çalışan pozitif yer değiştirmeli cihazlardır. Bu hareket cihaz içerisinde pistonlar kullanılarak sağlanır. Genel olarak pistonlu kompresör çalışma prensibi türüne göre iki türe ayrılabilir: Entegre (düşük hız) ve Ayrılabilir (yüksek hız). Doğalgaz endüstrisinde kuyu delmek için yüksek basınçlı gaz sağlamak, düşük basınçlı tesisler oluşturmak ve doğal gazı boru hattından geçirmek için büyük pistonlu motorlar kullanılır.

Pistonlu Kompresör Çalışma Prensibi ve Mekaniği

Pistonlu kompresör çalışma prensibi tasarımına göre değişiklik gösterebilir. Bu anlamda pistonlu kompresörle iki tür sıkıştırma döngüsünden birine sahip olabilir. Bu sıkıştırma döngülerini tek kademeli ve çift kademeli olarak gösterebilir. 

Tek Kademeli Pistonlu Kompresör Çalışma Prensibi

Piston havayı tek vuruşta sıkıştırır. Strok, pistonu çalıştıran krank milinin bir tam dönüşüdür. Bu şekilde basit yapıda olan pistonlu kompresör çalışma prensibi birçok proje için ideal olmasını sağlar.

Tek kademeli pistonlu kompresör çalışmasının teknik adımları aşağıdaki gibidir:

• Rotorun dönüşü, tek bir pistonu yukarı ve aşağı hareket etmeye zorlar.
• Piston aşağı doğru hareket ettiğinde atmosferik hava, açılan valf aracılığıyla sıkıştırma odasına çekilir.
• Piston yukarı hareket ettiğinde, çıkış odasına itilen hava sıkıştırılır.
• Basınçlı hava daha sonra kompresörün çıkışından geçmeye zorlanır.

Çift Kademeli Pistonlu Kompresör Çalışma Prensibi

Birinci piston havayı daha küçük bir silindire taşımadan önce sıkıştırır, burada başka bir piston daha fazla sıkıştırır. Bu pistonlu kompresör çalışma prensibi, kompresörün daha yüksek basınçlar üretmesini sağlayarak fabrikalar ve atölyeler için idealdir. Havayı sıkıştıran kinetik enerji ısı ürettiğinden birçok iki aşamalı sistem, her bir silindir arasında hareket ederken havayı da soğutur. Havanın soğutulması, kompresörün aşırı ısınmadan daha fazla havayı hareket ettirmesini sağlar.

Çift kademeli pistonlu kompresör çalışmasının teknik adımları aşağıdaki gibidir:

• Rotor, iki pistonu aynı anda kontrol etmek için döner ve her pistonu tersine yukarı ve aşağı hareket etmeye zorlar.
• Daha büyük olan piston, havayı ilk sıkıştırma bölmesine çeker ve ardından ara soğutucuya doğru iter.
• Ara soğutucu, havayı soğutmak için sürekli bir su akışı kullanır.
• Daha küçük piston, büyük miktarda havayı kompakt bir alana sıkıştırarak daha fazla basınç uygular.
• Basınçlı hava daha sonra küçük piston tarafından çıkışa doğru itilir.

Pistonlu Kompresör Çalışma Prensibi ve Parçaları

Pistonlu kompresörler birden fazla parçadan oluşur. Her bir parça pistonlu kompresörleri çalışma prensibi açısından ayrı ayrı öneme sahiptir. Bu anlamda pistonlu kompresör çalışma prensibi hakkında daha detaylı bilgiye sahip olmak adına kompresör parçalarının incelenmesinde de fayda var. 

Silindirler

Pistonlu kompresör parçaları silindirleri içerir. Proses endüstrilerinde bulunan bu silindirler, hem tahliye hem de emme valf plakalarını barındırarak çerçeveden ayrılabilir. Küçük, yüksek basınçlı silindirler tipik olarak çelikten üretilir. Daha büyük, düşük basınçlı silindirler dökme demirden yapılır. Diğer durumlarda hidrokarbon hizmetinde genel olarak çelik kullanılır.

Pistonlu kompresör çalışma prensibi gereği yenilenebilir bir yüzey sağlamak ve silindirde aşırı aşınmayı önlemek için çoğu değiştirilebilir gömleklerle donatılmıştır. Bu çıkarılabilir yüzey, ünite puanlandığında tam bir silindiri değiştirme maliyetini önler.

Piston

Piston genellikle pistonlu kompresörün kalbi olarak adlandırılır. Çubuk yükünü ve sarsıntıyı azaltmak için genellikle alüminyum alaşımları gibi düşük ağırlıklı malzemelerden üretilir ve piston, enerjinin karterden silindirdeki gaza çevrilmesinden sorumludur.

Sızıntıyı önlemek için piston genellikle piston segmanları olarak da bilinen kayar kendinden yağlamalı contalarla donatılır. Bu halkalar ayrıca aşınmayı önlemeye ve sürtünme kuvvetini azaltarak verimliliği artırmaya yardımcı olur.

Piston Çubuğu

Piston içinden geçen piston çubuğu, pistonlu kompresör çalışma prensibi gereği ileri geri hareket eden çapraz kafanın pistona iletilmesinden sorumludur. Bu bileşen geleneksel olarak alaşımlı çelikten üretilir. Silindir salmastra içinden geçtiği yerlerde yüzeyin parlatılması ve sertleştirilmesi gerekir. Erken aşınmayı, düşük verimliliği, daha yüksek sızıntıyı ve artan bakım masraflarını önlemek için kompresör satıcısı tarafından belirlenen sınırlar korunmalıdır.

Mesafe Parçası

Bu ayrılabilir mahfaza, silindiri ve çerçeveyi birbirine bağlayan parçadır. Mesafe parçası birden fazla bölme içerebilir, açık veya kapalı, ekstra uzun, tek veya çift olabilir. Bu pistonlu kompresör parçalarının amacı, krank karterine giren çubuğu izole etmek ve gazla temas halinde olan silindirden yağ almaktır. Bu adım çok önemlidir çünkü kirlenmeyi önler ve silindirde sentetik yağlayıcı tutar.

Çubuk Paketleme

Piston koluna benzer şekilde, çubuk contası, silindir ve krank kapağından geçerken gaz sızıntısını önlemek için gereklidir. Pistonlu kompresör çalışma prensibi gereği bir soğutma paketine ihtiyaç duyulur. Sıvı soğutma sıvısı için salmastra kutuları kılıflanabilir. Salmastra halkaları, çubuk salmastra düzeneğinin duy kısmına oturur. 

Krank Mili

150 kW’ın (200 hp) üzerindeki pistonlu kompresörler tipik olarak çelikten dövülmüş krank milinden oluşur. İleri geri ve döner balanssızlığı telafi etmek için, her krank milinin çıkarılabilir bir denge ağırlığı olmalıdır. Ancak, 800 rpm’nin üzerinde olduğunda, krank mili dinamik olarak dengelenmelidir.

Rulman

Bağlantı ve ana çubuk yatakları çelik destekli ve ayrık kovanlı olmalıdır. Pistonlu kompresör çalışma prensibi gereği sürtünmesiz yataklar, yalnızca 150 kW’ın altındaki kompresör bileşenlerinde kullanılabilir.

Biyel

Krank millerine benzer şekilde, 150 kW’ın (200 hp) üzerindeki kompresörlerde biyel kolları kullanılır. Yine dövme çelikten imal edilen biyel kolunda ayrıca yağın geçebilmesi için delinmiş bir delik bulunmaktadır. Bu bileşen, piston kafasını ve krank milini birbirine bağlayarak dönme hareketini ileri geri hareket eden bir harekete dönüştürür.

Çapraz Kafa

Her bir endüstriyel sınıf pistonlu kompresör, bir Crosshead ile tamamlanmış olarak gelir. Bu bileşen, Pistonlu kompresör çalışma prensibi olarak pistonları silindir deliğine yönlendirmek için kullanılır. Bu nedenle, silindire daha fazla yağ taşınması kontrolü sağlar. Daha büyük bir kapasiteye ve daha uzun bir dayanıklılığa olanak tanır.

Vana

Belki de en temel pistonlu kompresör parçalarından biri gazla çalıştırılan, yay konumlu valflerdir. Genel olarak, bu üç valf konfigürasyonundan biri kullanılır:

• Plaka Tipi Vana – Eşmerkezli halka vanalarla karşılaştırıldığında, plaka vanalar tek bir elemanda birleştirilmiş olmaları gerçeğinin yanı sıra benzerdir. Bu valf tipinin avantajı, akış üzerinde artırılmış kontroldür. Tek eleman, daha önce çarpma için mevcut olan kenarların azaltıldığı anlamına gelir. Ayrıca tasarım ve pistonlu kompresör çalışma prensibi, sönümleme plakalarının kullanımına izin verir. Dezavantajı, daha yüksek stres konsantrasyonlarına yol açma potansiyeline sahip geometrik kullanımıdır.
• Popet Tipi Vana – Bu tip valf, sızdırmazlık elemanlarından ve aynı boyutta birden fazla porttan oluşur. Avantajları arasında yüksek akış verimliliği ve aerodinamik şekil bulunur. Bu valf, orta sıcaklık aralıklarında en iyi şekilde çalışır ve yaygın olarak hidrokarbon alanında bulunur.
• Halka Tipi Vana – Sadece adından da anlaşılacağı gibi, halka tipi vana eş merkezli halka vanalardan oluşur. Bu valfler, stres konsantrasyonundaki azalmaya atfedilebilecek düşük stres avantajına sahiptir. Buradaki tek dezavantaj, tekdüze akış kontrolünü sağlamanın zorluğudur.

Yağlama Sistemi

Hem orta hem de ağır hizmet tipi kompresörler kuvvet tipi yağlama gerektirir. Buradaki ana bileşen, yağlama yağı deposu, basınç ayar valfi, yağlama yağı soğutucusu, ikili yağ filtresi, ana yağ pompası ve ilgili aksesuarlardır.