يعرف الكثير من الناس أن مرحلتي الضاغط مناسبتان لإنتاج الضغط العالي، والمرحلة الأولى مناسبة لإنتاج الغاز الكبير. في بعض الأحيان، يكون من الضروري إجراء أكثر من ضغطتين. لماذا تحتاج إلى ضغط متدرج؟
عندما يكون ضغط تشغيل الغاز مرتفعًا، فإن استخدام الضغط أحادي المرحلة ليس فقط غير اقتصادي، بل في بعض الأحيان مستحيل، ويجب استخدام الضغط متعدد المراحل. الضغط متعدد المراحل هو بدء الغاز من الاستنشاق، وبعد عدة دفعات للوصول إلى ضغط العمل المطلوب.

1. توفير استهلاك الطاقة

مع الضغط متعدد المراحل، يمكن ترتيب مبرد بين المراحل، بحيث يتعرض الغاز المضغوط إلى تبريد متساوي الضغط بعد مرحلة واحدة من الضغط لتقليل درجة الحرارة، ومن ثم يدخل إلى أسطوانة المرحلة التالية. يتم خفض درجة الحرارة وزيادة الكثافة، بحيث يكون من السهل الضغط بشكل أكبر، مما يمكن أن يوفر استهلاك الطاقة بشكل كبير مقارنة بالضغط لمرة واحدة. لذلك، تحت نفس الضغط، تكون مساحة العمل للضغط متعدد المراحل أقل من مساحة الضغط أحادي المرحلة. كلما زاد عدد المراحل، زاد استهلاك الطاقة وأصبح أقرب إلى الضغط المتساوي الحرارة.
ملحوظة: ضاغط الهواء الخاص بضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت قريب جدًا من عملية درجة الحرارة الثابتة. إذا واصلت الضغط واستمرت في التبريد بعد الوصول إلى الحالة المشبعة، فسوف يترسب الماء المكثف. إذا دخل الماء المكثف إلى فاصل الزيت والهواء (خزان الزيت) مع الهواء المضغوط، فسوف يستحلب زيت التبريد ويؤثر على تأثير التشحيم. ومع الزيادة المستمرة للمياه المتكثفة، سيستمر مستوى الزيت في الارتفاع، وفي النهاية سيدخل زيت التبريد إلى النظام مع الهواء المضغوط، مما يؤدي إلى تلويث الهواء المضغوط والتسبب في عواقب وخيمة على النظام.
ولذلك، من أجل منع توليد الماء المكثف، لا يمكن أن تكون درجة الحرارة في غرفة الضغط منخفضة جدًا ويجب أن تكون أعلى من درجة حرارة التكثيف. على سبيل المثال، ضاغط الهواء الذي يبلغ ضغط عادمه 11 بار (A) لديه درجة حرارة تكثيف تبلغ 68 درجة مئوية. عندما تكون درجة الحرارة في غرفة الضغط أقل من 68 درجة مئوية، سوف يترسب الماء المكثف. لذلك، لا يمكن أن تكون درجة حرارة العادم لضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت منخفضة جدًا، أي أن تطبيق الضغط متساوي الحرارة في ضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت محدود بسبب مشكلة الماء المكثف.

2. تحسين الاستفادة من الحجم

نظرًا لثلاثة أسباب تتعلق بالتصنيع والتركيب والتشغيل، لا يمكن دائمًا تجنب حجم الخلوص في الأسطوانة، ولا يقلل حجم الخلوص بشكل مباشر من الحجم الفعال للأسطوانة فحسب، بل يجب أيضًا توسيع الغاز عالي الضغط المتبقي إلى ضغط الشفط ، يمكن أن تبدأ الأسطوانة في استنشاق غاز جديد، وهو ما يعادل تقليل الحجم الفعال للأسطوانة بشكل أكبر.
ليس من الصعب أن نفهم أنه إذا كانت نسبة الضغط أكبر، فإن الغاز المتبقي في حجم الخلوص سوف يتوسع بسرعة أكبر، وسيكون الحجم الفعال للأسطوانة أصغر. في الحالات القصوى، حتى بعد تمدد الغاز الموجود في حجم الخلوص بالكامل في الأسطوانة، لا يزال الضغط أقل من ضغط الشفط. في هذا الوقت، لا يمكن مواصلة الشفط والعادم، ويصبح الحجم الفعال للأسطوانة صفراً. إذا تم استخدام الضغط متعدد المراحل، فإن نسبة الضغط لكل مرحلة تكون صغيرة جدًا، ويتوسع الغاز المتبقي في حجم التخليص قليلاً للوصول إلى ضغط الشفط، مما يزيد بشكل طبيعي من الحجم الفعال للأسطوانة، وبالتالي تحسين معدل الاستفادة من حجم الاسطوانة.

3. خفض درجة حرارة العادم

تزداد درجة حرارة غاز العادم للضاغط مع زيادة نسبة الضغط. كلما زادت نسبة الضغط، زادت درجة حرارة غاز العادم، ولكن غالبًا ما لا يُسمح بارتفاع درجة حرارة غاز العادم بشكل مفرط. وذلك لأنه: في الضاغط المشحم بالزيت، ستؤدي درجة حرارة زيت التشحيم إلى تقليل اللزوجة وزيادة تفاقم التآكل. عندما ترتفع درجة الحرارة بشكل كبير، فمن السهل أن تتشكل رواسب الكربون في الأسطوانة وعلى الصمام، مما يؤدي إلى تفاقم التآكل وحتى الانفجار. لأسباب مختلفة، تكون درجة حرارة العادم محدودة إلى حد كبير، لذلك يجب استخدام الضغط متعدد المراحل لتقليل درجة حرارة العادم.
ملحوظة: الضغط المرحلي يمكن أن يقلل من درجة حرارة العادم لضاغط الهواء اللولبي، وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا أن يجعل العملية الحرارية لضاغط الهواء أقرب ما يمكن إلى ضغط درجة الحرارة الثابتة لتحقيق تأثير توفير الطاقة، ولكن انها ليست مطلقة. خاصة بالنسبة لضواغط الهواء اللولبية المحقونة بالزيت مع ضغط عادم يبلغ 13 بار أو أقل، نظرًا لزيت التبريد ذو درجة الحرارة المنخفضة الذي يتم حقنه أثناء عملية الضغط، فإن عملية الضغط قريبة بالفعل من عملية درجة الحرارة الثابتة، وليس هناك حاجة ل ضغط ثانوي. إذا تم تنفيذ الضغط المرحلي على أساس تبريد حقن الزيت، يصبح الهيكل معقدًا، وتزداد تكلفة التصنيع، كما تزداد مقاومة تدفق الغاز واستهلاك الطاقة الإضافي، وهو أمر يمثل خسارة بعض الشيء. . بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فإن تكوين الماء المكثف أثناء عملية الضغط سيؤدي إلى تدهور حالة النظام، مما يؤدي إلى عواقب وخيمة.

4. تقليل قوة الغاز المؤثرة على قضيب المكبس

في ضاغط المكبس، عندما تكون نسبة الضغط عالية ويتم استخدام الضغط أحادي المرحلة، يكون قطر الأسطوانة أكبر، ويعمل ضغط الغاز النهائي الأعلى على منطقة المكبس الأكبر، ويكون الغاز الموجود على المكبس أكبر. إذا تم اعتماد الضغط متعدد المراحل، يمكن تقليل قوة الغاز المؤثرة على المكبس بشكل كبير، لذلك من الممكن جعل الآلية خفيفة الوزن وتحسين الكفاءة الميكانيكية.
وبطبيعة الحال، الضغط متعدد المراحل ليس كلما كان ذلك أفضل. لأنه كلما زاد عدد المراحل، كلما زاد تعقيد هيكل الضاغط، وزيادة الحجم والوزن والتكلفة؛ الزيادة في مرور الغاز، وزيادة فقدان الضغط لصمام الغاز وإدارته، وما إلى ذلك، لذلك في بعض الأحيان كلما زاد عدد المراحل، انخفض الاقتصاد، كلما زاد عدد المراحل. ومع وجود المزيد من الأجزاء المتحركة، ستزداد أيضًا فرصة الفشل. سيتم أيضًا تقليل الكفاءة الميكانيكية بسبب زيادة الاحتكاك.