ضغط الغاز عالي الأداء للعمليات الصناعية
الضواغط أجهزة ميكانيكية مصممة لزيادة ضغط الغازات عن طريق تقليل حجمها. وكما هو الحال مع المضخات، تُصنف الضواغط إلى فئتين رئيسيتين بناءً على مبادئ تشغيلها: الضواغط الديناميكية وضواغط الإزاحة الموجبة. وتُعد الضواغط بالغة الأهمية في صناعات مثل النفط والغاز، والبتروكيماويات، وتوليد الطاقة، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والتبريد الصناعي.
1. الضواغط الديناميكية
تُزوّد هذه الضواغط الغاز بالطاقة الحركية باستخدام مراوح أو شفرات دوارة. ثم تُحوّل هذه الطاقة إلى طاقة ضغط من خلال الانتشار.
1.1 ضواغط طرد مركزي
المبدأ: يدخل الغاز إلى مركز المروحة الدوارة ويتسارع للخارج بفعل قوة الطرد المركزي.
الأنواع:
- ضواغط طرد مركزي أحادية المرحلة
- ضواغط طرد مركزي متعددة المراحل
- ضواغط تروس متكاملة
المعايير:
- API 617 – الضواغط المحورية والطاردة المركزية وضواغط التمدد
- ASME PTC 10 – كود اختبار أداء الضواغط
التطبيقات: خدمات الغاز في المصافي، ونقل الغاز عبر خطوط الأنابيب، وفصل الهواء، وضغط النيتروجين
1.2 ضواغط محورية:
المبدأ: يتدفق الغاز محورياً عبر صفوف من الشفرات الدوارة والثابتة.
صفات:
- تدفق عالٍ، ارتفاع معتدل في الضغط
- تصميم صغير الحجم بكفاءة عالية عند نقطة التصميم
المعايير: مُدرجة في معيار API 617
التطبيقات: توربينات الغاز واسعة النطاق، محطات توليد الطاقة، محركات الطائرات النفاثة
2. ضواغط الإزاحة الموجبة
تقوم هذه الضواغط بحجز كمية ثابتة من الغاز وتقليل حجمها ميكانيكياً لرفع الضغط. وهي مناسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي والتدفق المنخفض، كما أنها أكثر تحملاً للظروف المتغيرة.
2.1 ضواغط ترددية:
المبدأ: استخدام مكبس يتحرك داخل أسطوانة لضغط الغاز.
الأنواع:
- أحادي المفعول / ثنائي المفعول
- أحادي المرحلة / متعدد المراحل
- مُشحّم / غير مُشحّم
المعايير:
- API 618 – ضواغط ترددية لخدمات صناعات البترول والكيماويات والغاز
- ISO 13631 – ضواغط ترددية للأغراض العامة
التطبيقات: تزويد الغاز الطبيعي المضغوط بالوقود، وضغط الهيدروجين، وعمليات التكرير، وإعادة حقن الغاز.
2.2 ضواغط دوارة:
المبدأ: استخدام عناصر دوارة لضغط الغاز بشكل مستمر في الحجرات.
الأنواع:
- ضواغط لولبية (مع حقن الزيت، بدون زيت) API 619 – ضواغط إزاحة موجبة دوارة لصناعات البترول والبتروكيماويات والغاز الطبيعي
- ضواغط حلزونية – هادئة وفعالة؛ تُستخدم في أنظمة التكييف والتهوية
- ضواغط ريشية – مناسبة لأنظمة الهواء ذات الضغط المنخفض
- ضواغط فصية (منفاخات جذور) – تدفق نابض، تُستخدم لنقل الهواء/الغاز
التطبيقات: أنظمة الهواء المضغوط للأجهزة، التبريد، توصيل غازات العمليات، النقل الهوائي
معايير الاختيار
يقوم المهندسون عادةً بتقييم ما يلي:
- معدل التدفق المطلوب (قدم مكعب في الدقيقة أو متر مكعب في الساعة)
- ضغط التفريغ
- تركيب الغاز وانضغاطيته
- ظروف المدخل (الضغط، درجة الحرارة، الرطوبة)
- طريقة التبريد (تبريد هوائي، تبريد مائي، تبريد زيتي)
- طريقة التشحيم (بدون زيت مقابل مع زيت)
- دورة التشغيل (مستمر، متقطع)