ماذا يحدث عندما يزداد ضغط ضاغط الهواء؟ وماذا يحدث عندما تزداد السعة التصريفية؟

تأثير ارتفاع ضغط العادم في ضاغط الهواء

يُقصد بضغط العادم لضاغط الهواء هو أعلى ضغط يُخرجُه الضاغط من الغاز. وكلما ارتفع ضغط العادم المُحدَّد في النظام، أثّر ذلك بشكل مباشر على الجوانب التالية:

• زيادة ملحوظة في استهلاك الطاقة:كلما ارتفع ضغط العادم بمقدار محدد، زادت القدرة المحورية لضاغط الهواء بشكل متناسب. وهذا يعني أنه من أجل الحفاظ على ضغط أعلى، يتعين على المحرك استهلاك كمية أكبر من الطاقة الكهربائية، مما يؤدي مباشرة إلى ارتفاع تكاليف التشغيل.
• زيادة حمل المعدات وتزايد التآكل:في ظل ضغط عالٍ، تتعرض الأجزاء المتحركة داخل الضاغط إلى إجهاد ميكانيكي أكبر، كما ترتفع درجة حرارة وضغط زيت التشحيم، مما يسرّع تآكل المكوّنات ويقلّص عمر خدمة المعدات.
• ارتفاع المخاطر الأمنية:يمثل ارتفاع ضغط العادم تهديداً أكبر لتحمل الضغط على خزانات التخزين، وصمامات الأنابيب، وكذلك معدات استهلاك الغاز في المراحل اللاحقة. وإذا كانت شبكة الأنابيب أو صمامات الأمان تحمل مخاطر غير مكتشفة، فقد يؤدي ذلك بسهولة إلى حدوث تسربات أو حتى انفجارات، مما ينذر بوقوع حوادث أمنية خطيرة.
• انخفاض نسبي في سعة الإزاحة:عند ثبات قدرة المحرك، يؤدي رفع ضغط العادم إلى انخفاض السعة الحجمية الفعلية للعادم. ويرجع ذلك إلى أن السعة النوعية للغاز تتناقص عند الضغط العالي، كما يزداد حجم التسرب الداخلي نسبيًا.

تأثير زيادة سعة التدفق الخارجي لضاغط الهواء

يُقصد بسعة التصريف حجم الغاز الذي يخرجه الضاغط في وحدة زمنية، وعادةً ما يُحوَّل إلى القيمة المقابلة لحالة السحب القياسية. وكلما زادت سعة التصريف، تظهر بشكل رئيسي التغييرات التالية:

• زيادة قدرة الإمداد بالغاز:تستطيع ضواغط الهواء ذات السعة الكبيرة تلبية احتياجات الهواء لعدد أكبر من المعدات الهوائية أو لخطوط إنتاج ذات نطاق أوسع في الوقت نفسه، مما يسهم بشكل فعّال في تجنّب تقلبات ضغط شبكة الأنابيب ومشكلة نقص ضغط الهواء عند النقاط النهائية.
• زيادة قوة المحرك المُرفَق:لإنتاج كمية أكبر من غاز العادم، يلزم تزويد الجهاز بمحرك قيادة ذي قدرة أعلى. وهذا لا يؤدي إلى زيادة تكلفة الشراء الأولية للمعدات فحسب، بل يترتب عليه أيضًا ارتفاع استهلاك الطاقة الكلي عند التشغيل بالحمولة الكاملة.
• يتعين تحديث معدات المعالجة اللاحقة وخزانات الغاز بشكل متزامن:زيادة سعة الإزاحة تعني معالجة كمية أكبر من الهواء المضغوط في وحدة الزمن. لذلك، يتعيّن توافقها مع خزانات تخزين هواء ذات سعة أكبر لامتصاص تقلبات التدفق، كما ينبغي زيادة قدرة معدات المعالجة اللاحقة مثل المجففات الهوائية والمرشحات بما يتناسب مع ذلك.
• زيادة متطلبات أقطار الأنابيب في شبكة الأنابيب:عند نقل الغازات ذات السعة الكبيرة عبر الأنابيب، إذا كان قطر الأنبوب صغيرًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى حدوث انخفاض كبير في الضغط وضوضاء مرتبطة بتدفق الغاز. لذلك، يتعين إعادة تقييم الوضع، وقد يستلزم الأمر توسيع قطر أنابيب النقل.

التوفيق المعقول بين الضغط والسعة واقتراحات اختيار النوع

في التطبيقات الصناعية الفعلية، لا يُعدّ ارتفاع ضغط وسعة ضخّ الضاغط هو الأفضل دائمًا، بل ينبغي تحقيق ملاءمة دقيقة تتناسب مع الظروف التشغيلية الفعلية:

• تحديد احتياجات الغاز لدى المستهلكين النهائيين بوضوح:يُحصى أعلى ضغط تشغيل لجميع أجهزة استهلاك الغاز، بالإضافة إلى إجمالي كمية استهلاك الغاز، ثم تُضاف على هذا الأساس هامش معقول لفقدان الضغط وهامش للتدفق، وذلك لتفادي اختيار معدات بمواصفات أكبر أو أصغر من اللازم.
• الاهتمام بتقنيات التحكم بالتردد وتوفير الطاقة:بالنسبة للحالات التي تشهد تقلبات كبيرة في استهلاك الغاز، يُنصح باختيار ضاغط هواء يعمل بتقنية التردد المتغير. إذ يمكنه تعديل سرعة المحرك وكمية الهواء المضغوط تلقائيًا وفقًا للضغط الفعلي في شبكة الأنابيب، مما يضمن استقرار الضغط مع خفض كبير لاستهلاك الطاقة أثناء وضع التفريغ.
• تحسين تصميم شبكة الأنابيب:يمكن تقليل انخفاض الضغط في شبكة الأنابيب من خلال تقليل عدد الكواع، وتقصير مسافة النقل، وإجراء فحوصات دورية للكشف عن نقاط التسرب، مما يسهم بشكل فعّال في خفض فقدان الضغط. وبهذه الطريقة، يمكن ضمان استقرار ضغط الهواء المُستخدم لدى المعدات الطرفية دون الحاجة إلى رفع ضغط العادم لمضخة الهواء، مما يؤدي إلى تحقيق كفاءة في استهلاك الطاقة للمنظومة.