کمپرسور پیستونی تناوبی و نوع عملکرد کلی آن

از کمپرسور پیستونی تناوبی غالبا برای ذوب فلزات استفاده می شد. بر اساس شواهد تاریخی یونانیان در ١٥٠ سال قبل از میلاد مسیح توانستند کمپرسورهای فلزی بسازند که در آن از آلیاژهای برنزی استفاده شده بود. بهر حال در ساختار این نوع کمپرسورها تا قرن هیجدهم میلادی پیشرفت چندانی صورت نگرفت تا اینکه یک مهندس انگلیسی بنام J.Wilkinson  کمپرسوری را طراحی کرد که شبیه کمپرسورهای امروزی بوده و  سیلندر آن از چدن ریخته گری ساخته و ماشین کاری شده بود. کمپرسورهای تناوبی عموما برای دبی کم و فشار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. دبی گاز کمپرسورهای تناوبی از مقادیر کم تا 2000m^3/hrمی رسد و با آن می توان به فشارهای بسیار زیاد (تا ٦٠٠٠ بار ) دست یافت. در نسبت های تراکم بالاتر از 1.5 این کمپرسورها در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها از راندمان بالاتری برخوردار می باشند . کمپرسورهای تناوبی اساسا جزء ماشینهای با ظرفیت ثابت می باشند ولی در شرایط خاصی می توان ظرفیت آن را برحسب شرایط مورد نظر تغییر داد.

کمپرسورهای تناوبی پیستونی جز قدیمی ترین انواع کمپرسورها می باشند. اولین نمونه های این کمپرسور ها با سیلندر چوبی (مثلا از جنس نی بامبو (Bambooساخته شده و پیستون آن بوسیله نیروی انسانی (دستی) عقب و جلو برده می شد. آب بندی پیستون توسط پر پرندگان صورت می گرفت تا از این طریق در مرحله مکش هوا وارد کمپرسور شده و در مرحله تراکم از آن خارج شود

بزرگترین مزیت کمپرسورهای تناوبی در مقایسه با سایر انواع مورد استفاده در صنایع (دورانی و گریزازمرکز) بالا بودن راندمان کلی آن وقابلیت دست یابی به فشا رهای بالا می باشد. با پیشرفت صنعت، در طی قرون نوزدهم و بیستم تغییرات مهمی در ساختار و طراحی کمپرسورهای پیستونی حاصل شد و این امر در درجه اول مدیون انقلاب صنعتی و گسترش صنایع شیمیائی و پتروشیمی می باشد.

از اواخر دهه ١٩٥٠ تا ١٩٧٠ میزان استفاده از این کمپرسورها رو به کاهش نهاد. علت امر در این بود که هر چند کمپرسور پیستونی تناوبی از لحاظ راندمان کلی بالاتر بوده و نهایتا میزان انرژی مصرفی برای هر مترمکعب گاز مورد تراکم در کمپرسور پیستونی تناوبی در مقایسه با سایر انواع کمپرسورها کمتر می باشد، ولی به ازاء آن قیمت اولیه، هزینه های تعمیر ونگهداری و ... کمپرسور پیستونی تناوبی نسبتا بالا بوده وبا توجه به ارزان بودن قیمت انرژی در آن دوران، فواید بالا بودن راندمان و پائین بودن انرژی مصرفی در مقایسه با سایر هزینه ها (قیمت اولیه و هزینه تعمیر و نگهداری ) چندان مطلوب نبوده و استفاده از کمپرسورهای ارزان تر و ساده تر (نظیر کمپرسورهای ازنوع گریز از مرکز یا دورانی) به سرعت رو به رشد نهاد.

بعداز افزایش ناگهانی قیمت نفت در اواسط دهه ١٩٧٠ مسئله صرفه جوئی در انرژی در صنعت مطرح شد و استفاده از کمپرسورها تناوبی مجددا مورد توجه قرار گرفت. یکی از ویژگیهای منحصر به فرد این کمپرسورها استفاده از یک کمپرسور برای تراکم چند گاز مختلف می باشد که در سایر انواع کمپرسورها امکان پذیر نمی باشد. در یک کمپرسور با چند پیستون از هر سیلندر می توان برای تراکم یک گاز استفاده کرد. بعنوان مثال از یک سیلندر می توان برای تراکم گاز پروپان و راه اندازی سیستم تبرید استفاده نموده و بقیه سیلندرها به تراکم گاز اصلی سیستم اختصاص داده شود.

یکی از مسائل مهمی که در طراحی کمپرسور باید مورد توجه قرار گیرد، نحوه خنک کردن سیلندرها می باشد. در کمپرسورهای بزرگ سیلندرها دارای ژاکت بیرونی جهت جریان آب بوده تا گاز مورد تراکم توسط آن خنک شود. درعوض کمپرسورهای کوچک غالبا باهواخنک می شوند.

کمپرسورها بلا استثناء جزء ماشین آلاتی هستند که در اغلب واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. کمپرسور هوا بهترین ماشین برای صرفه جوئی در نیروی انسانی وکار بدنی و افزایش راندمان تولید می باشد. بنابراین انتخاب کمپرسور برای شرایط مورد نیاز به تجربه و تحلیل دقیق نیاز دارد.

در خیلی از واحدهای صنعتی بخش اعظمی از انرژی مورد نیاز صرف راه اندازی کمپرسورها شده و لذا انتخاب کمپرسور با راندمان بالا نقش مهمی در هزینه های جاری آن واحد دارد . علاوه بر آن انتخاب کمپرسور مناسب می تواند موجب صرفه جوئی در تأسیسات بالاخص زمین، آب خنک کننده، هزینه تعمیر و نگهداری و... شود.