مقایسه کمپرسورهای هوا: کدام کمپرسور مناسب داروسازی است؟

در حال حاضر و در بازار ایران، یک دستگاه کمپرسور اسکرو بدون روغن که نیازهای کارخانجات دارویی را پاسخگو باشد و از برندهای معتبری همچون اطلس کوپکو تهیه شود، قیمت‌های چند ۱۰ میلیاردی خواهد خورد. برای مثال تیرماه ۱۴۰۵، کمپرسور ZT 145 اطلس کوپکو، نو و تحویل داخل ایران برابر با ۳۲ میلیارد تومان و کمپرسور ZT 90 اطلس کوپکو، نو و تحویل داخل ایران ۲۷ میلیارد تومان قیمت خواهد داشت. در بازار کمپرسورهای دست دوم هم طرفداران زیادی داشته و برای مثال یک نمونه کمپرسور کارکرده ۲۲ کیلووات و سالم در حدود ۴ میلیارد تومان برای خریدار هزینه خواهد داشت. اما این تنوع قیمتی از چه نشئت میگیرد؟ کمپرسور اسکرو چیست، کمپرسور بدون روغن چیست و با هر بودجه‌ای چطور بایستی خرید کرد؟

کمپرسور هوا

کمپرسور هوا دستگاهی است که هوای محیطی را به درون خود مکیده و هوای سریع و پرفشار از سمت دیگر تحویل مصرف کننده میدهد. به بیان فنی هوای سریع یعنی هوایی که دبی حجمی بالایی دارد و در بازار این خصیصه را اصطلاحا هوادهی کمپرسور می‌نامند. هوادهی کمپرسور با واحدهای استاندارد مترمکعب بر دقیقه و واحد آمریکایی CFM سنجیده میشود. به بیان فنی هوای پرفشار هم تعریف خود را دارد. وظیفه‌ی اصلی کمپرسور، که در لغت انگلیسی به معنای فشرده‌گر است، فشرده سازی گازهاست. پس اگر کمپرسور گاز را با فشار اتمسفریک برابر با ۱ بار به داخل مکیده باشد، با فشارهای مختلفی از ۲ بار تا ۵۰۰ بار از سمت دیگر بیرون خواهد داد. هوای فشرده محصول خروجی کمپرسور هواست و در صنایع برای مصارف گوناگونی کاربرد دارد.

کاربرد هوای فشرده در صنعت

کاربردهای هوای فشرده مشتمل بر راه‌اندازی ابزارآلات پنوماتیک، بسته‌بندی، تجهیزات اتوماسیون و تسمه نقاله‌ها می شود. ابزارآلات پنوماتیک معمولا نسبت به ابزارآلات الکتریکی ابعادی کوچکتر داشته، سبکتر بوده و مانورپذیری بالاتری دارند. همچنین این ابزارها توان یکنواختی ارائه میدهند و با اضافه بار، اُورلود، آسیب نمیبینند. ابزاری که برای تامین توان مورد نیاز خود از هوا بهره می برند امکان کنترل گشتاور و تغییر سرعت بسیار بالایی دارند و نیز دستیابی به سرعت و گشتاور مطلوب بسیار سریع میسر میشود. از آنجایی که این ابزارآلات ایجاد جرقه نکرده و تجمیع حرارتی پایینتری دارند، برای ملاحظات ایمنی نیز مناسب هستند. اگرچه ماشین‌آلات پنوماتیک مزایای متعددی دارند اما عموما در مبحث مصرف انرژی بهره‌وری بسیار کمتری نسبت به ابزار الکتریکی دارند. صنایع تولیدی متعددی از هوا و گاز فشرده برای احتراق و عملیات فرایندی، من جمله‌ی آن اکسیداسیون، تقطیر جزء به جزء، سرمازایی، تبرید، فیلتراسیون، آب زدایی و هوادهی استفاده می کنند.

کمپرسور هوا در صنعت داروسازی چه نقشی دارد؟

• تولید قرص و کپسول: هوای فشرده‌ی پاک و عاری از روغن در اختلاط مواد، گرانول‌سازی، روکش‌دهی یا کوتینگ و خشک کردن قرص‌ها کاربرد دارد. ورود هرگونه آلودگی روغنی خلوص و کارایی دارو را تخریب میکند.
• حمل و نقل پنوماتیک: مواد اولیه‌ی داروهای حساس و پودرها در خطوط تولید با کمترین خطر آلودگی و تخریب با کمک هوای فشرده جابجا میشوند.
• بسته‌بندی: تمیز کردن، پر کردن و مهر و موم آمپول، ویال و بلیستر در محیط‌های استریل و کلین روم‌ها انجام میشود و حضور روغن در این فضا آسیب‌زاست.
• ابزار دقیق و اتوماسیون: صنایع دارویی مشابه با تمامی دیگر کارخانجات تولیدی برای تامین نیروی مورد نیاز شیرهای کنترل، سیلندرهای پنوماتیک و خطوط اتوماتیک پرکننده از هوای فشرده و در اینجا از هوای فشرده‌ی تمیز و خشک بهره میبرد تا عملیات دقیق و بدون آلودگی پیش رود. هرگونه توقف خط تولید خود میلیاردها تومان هزینه دارد.

صنایع دارویی نیازمند هوای تمیز و مطابق با استاندارد کلاس صفر هستند. کلاس صفر استانداردی سختگیرانه است که عملا به دنبال دستیابی به صفر ذره‌ی آلاینده در هوای مورد استفاده‌ی صنایع حساس است. برای این منظور استاندارد ایزو ۸۵۷۳ خط تیره ۱ تعریف شده است.

کمپرسور هوای بدون روغن

روش‌های مختلفی برای فشرده‌سازی گازها وجود دارد و در تمام این روش‌ها کمپرسور با بهره‌گیری از سازوکاری مکانیکی هوای ورودی را متراکم میسازد. اگر یک روش بر تمامی دیگر روش‌ها برتری داشت و تمامی نیازها را به خوبی و با قیمت مناسب پاسخگو بود، بالطبع باقی روش‌ها تاکنون منسوخ شده بودند. پس انواع موجود کمپرسور هوا هرکدام پاسخگوی نیازی هستند و برتری خاصی بر دیگر روش‌ها دارند.

برخی از کمپرسورها به ذات و با توجه به تکنولوژي اصلی فشرده‌سازی خود بدون روغن کار میکنند و کمترین ذرات آلاینده را به داخل هوای فشرده‌ی تولیدی راه میدهند.

روش‌های فشرده‌سازی هوا در انواع کمپرسور

کمپرسورها بر اساس دو روش اصلی فشرده‌سازی گازها، در اینجا هوا، به دو دسته‌ی اصلی کمپرسور جابجایی مثبت و کمپرسور دینامیکی تقسیم میشوند. کمپرسورهای دینامیکی چه در مدلهای گریز از مرکز و چه در مدلهای محوری ابتدا سرعت هوا را افزایش میدهند و سپس آن نیروی جنبشی را به نیروی پتانسیلی فشار تبدیل میکنند. معروفترین این کمپرسورها کمپرسور سانتریفیوژ یا گریز از مرکز است. کمپرسورهای دینامیکی همگی ذاتا کمپرسورهایی بدون روغن هستند.

دسته‌ی نخست که کمپرسور جابجایی مثبت نام دارد معروف‌ترین کمپرسورهای صنعتی محسوب میشود. این دسته شامل کمپرسورهایی چون کمپرسور پیستونی، کمپرسور اسکرو، کمپرسور اسکرول و کمپرسور دیافراگم است. در این دسته کمپرسورهای پیستونی و اسکرو کاربرد بسیار بیشتری دارند و ذاتا نیازمند روغن برای روانکاری قطعات مکانیکی هستند. بکارگیری روغن کمپرسور در این مدلها مزایا و مصارف متنوع دیگری نیز دارد.

کمپرسورهای دیافراگمی و اسکرول مشابه با کمپرسورهای دینامیکی ذاتا و بدون نیاز به دستکاری هوای فشرده‌ی بدون روغن تولید میکنند. حال بایستی کارخانجات صنعتی، من جمله کارخانجات دارویی، مواد غذایی و الکترونیکی را در نظر بیاوریم که برای مصارف خود به هوای فشرده‌ی پاکیزه نیاز دارند.

نیاز کارخانجات دارویی به هوای فشرده‌ی پاکیزه

کارخانجات دارویی به مختصات مشخصی از فشار کاری، ظرفیت هوادهی و کیفیت هوای فشرده نیاز دارند. این ۳ عامل تعیین‌کنندگان نهایی کمپرسور مورد نظر برای خریداری کارخانه هستند.

همانطور که در ابتدا گفتیم هرکدام از مدلهای کمپرسور مزایا و نقاط ضعفی دارند و متناسب با همین خصائص به کار گرفته میشوند. برای مثال کمپرسور دیافراگم اگرچه کیفیت هوای استثنایی و خوبی دارد، اما فشار پایین، حجم هوای پایین، نگهداری پرهزینه و عدم کارایی در مصارف مداوم به دلیل جریان هوای نوسانی از معضلات آن است. از این کمپرسورها در صنایع، مگر در مصارف دقیق و خاص، استفاده نمیشود.

کمپرسور دیافراگمی در صنایع دارویی برای آزمایشگاه تحقیق و توسعه که نیاز محدودی به هوا برای مصارفی همچون کروماتوگرافی گازی دارد مناسب است. همچنین این کمپرسورها در اکسیژن‌سازهای بیمارستانی و برای نمونه‌گیری از هوای کلین روم‌ها استفاده میشود.

کمپرسور اسکرول برای کارخانجات کوچک دارویی مناسب است و کمپرسور سانتریفیوژ که توان هوادهی تا ۱۰۰ ها هزار لیتر بر دقیقه را دارد بسیار بسیار گرانقیمت است. پس کارخانجات دارویی به سراغ محبوب‌ترین مدل کمپرسور هوای صنعتی رفته و آن را برای نیاز خود مهندسی میکنند.

کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو به موجب مختصات هوای تولیدی مشتمل بر فشار کاری ۵ تا ۵۰ بار و ظرفیت هوادهی ۵ تا ۵۰ مترمکعب بر دقیقه محبوبترین کمپرسور برای کارخانجات تولیدی در تمامی صنایع است. این کمپرسورها تعداد قطعات متحرک کمتری داشته و از این رو کمتر هم خراب میشوند و خط تولید را متوقف میکنند. کمپرسور اسکرو به قدری کارآمد و محبوب است که بر روی شاسی‌های چرخدار نیز سوار میشود و با سوخت دیزلی کار میکند تا به مناطق دورافتاده و بدون برق هم هوای فشرده ببرد و معادن، ساختمان‌ها و راهسازی را تامین کند.

پس سازندگان کمپرسور اسکرو، از جمله اطلس کوپکو که معتبرترین آنهاست،‌ به فکر پاسخدهی به نیاز کارخانجات دارویی افتادند. کارخانجات دارویی در این نیاز خود تنها هم نبودند و در صورت ساخت کمپرسور اسکرو بدون روغن، خریداران دیگری همچون کارخانجات مواد غذایی و الکترونیکی نیز صف میکشیدند.

ساخت کمپرسور اسکرو بدون روغن

بسیاری از کمپرسورها کاملا بدون روغن کار میکنند. در اصطلاح فنی به کمپرسورهایی که کاملا از روغن بی‌نیاز هستند کمپرسور Oil-less میگویند. کمپرسورهای دینامیکی، کمپرسور اسکرول و کمپرسور دیافراگم از این قبیل هستند.

کمپرسور اسکرو و کمپرسور پیستونی که روی هم بیشترین نیاز هوای فشرده‌ی کارخانجات و صنایع سنگین را تامین میکنند اما اینگونه نیستند و هر دو به روغن کمپرسور برای روغنکاری و روانکاری نیازمندند. کمپرسور پیستونی توان دستیابی به فشارهای کاری بسیار زیاد را دارد، اما صنعت دارویی نیاز به فشار بالا ندارد نیاز به حجم‌هایی دارد که در توان کمپرسور پیستونی نیست و جریان هوادهی کمپرسور پیستونی نیز پیوسته نبوده و به ازای هر میزان کار باید همان مدت استراحت کند. این یعنی کارخانه نصف روز خواهد خوابید.

کمپرسور اسکرو پیوسته کار میکند، فشار هوا و حجم هوای مناسبی تولید میکند، اما کمپرسور اسکرو به روغن معتاد است. روغن کمپرسور اسکرو نقش‌های بسیاری برای بهینه‌سازی آن ایفا میکند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1. روانکاری و جداسازی سطوح فلزی از یکدیگر با ایجاد لایه مناسبی از روغن میان قطعات متحرک
2. انتقال حرارت و خنک کنندگی قطعات متحرک
3. جلوگیری از اثرات نامطلوب قطعات بر یکدیگر
4. حفاظت از سطوح فلزی قطعات در برابر خوردگی و زنگ زدگی
5. جذب آلودگی‌ها، معلق نگه داشتن مواد خارجی و ترکیبات شیمیایی مخرب
6. کاهش نشتی داخلی و آب بندی
7. کاهش انرژی مصرفی در کمپرسور
8. سیال هیدرولیکی برای سیستم‌های کنترل ظرفیت کمپرسور
9. کاهش سر و صدا
10. اطلاع از وضعیت با بهره‌گیری از آنالیز روغن کمپرسور
11. انتقال نیرو از روتور نر به ماده در کمپرسور اسکرو روغنی

حذف روغن یعنی حذف این مزایا و ضرورت یافتن جایگزینی برای آن نقطه‌ی شروع کار بازطراحی کمپرسور اسکروی بدون روغن است. این نوع کمپرسورها که مادرزاد روغنی هستند ولی به موجب ضرورت فنی بدون روغن طراحی میشوند اصطلاحا کمپرسور Oil-free نامیده میشوند. در این کمپرسورها با آب‌بندی از ورود روغن به ایرند کمپرسور جلوگیری میشود. ایرند قلب کمپرسور است که هوا در درون آن فشرده میشود.

در کمپرسور اویل فری کار آسان نیست. همانطور که گفته شد حذف روغن ضعف‌های جدی پیش می‌آورد و راه چاره نیز چند شعبه است. برای مثال حضور روغن لایه‌ی نازکی میان سطوح فلزی تشکیل میدهد که فضا را برای هوا تنگ کرده و از نشتی جلوگیری میکند. حال که روغن را حذف کردیم، آیا بهتر نیز سطوح را دقیق‌تر ماشینکاری کنیم و آن فضای تنگ را با دست خود بسازیم؟ خیر. زیرا روغن کمپرسور بهره‌وری آن را نیز ارتقا میداد و انرژی مصرفی را میکاست؛ حال که روغن را حذف کردیم، پس بایستی انرژی بیشتری مصرف کنیم تا به همان فشار و حجم سابق دست یابیم. انرژی مصرفی بیشتر برابر با تولید حرارت و گرمای بیشتر است. حال روغنی هم نیست که در خنک‌کاری کمپرسور کمک‌یار ما باشد، پس کمپرسور اویل فری بسیار داغتر از کمپرسور روغنی کار میکند و حرارت بالاتر یعنی انبساط حرارتی بالاتر. پس در صورتی که قطعات را دقیقتر ساخته و فواصل میان آنها را کمتر کنیم، در اثر انبساط حرارتی در دماهای بالای ۲۰۰ و ۳۰۰ درجه سانتیگراد این قطعات در همدیگه گیر کرده و زود خراب میشود.

کمپرسور اویل فری

کمپرسور اویل فری از ترکیب یک کمپرسور کارآمد، کمپرسور اسکرو، و یک ضرورت بازاری خلق شده است. در این کمپرسورها فواصل میان روتورهای چرخان کمپرسور و سیلندر بیشتر شده، اما سطح این روتورها با روکش‌های تلفونی پوشش‌دهی یا کوتینگ شده است.

کوتینگ تلفون در پاکسازی سطح، انتقال حرارتی و جلوگیری از انبساط حرارتی کمک میکند. همچنین از چرخ‌دنده‌های تنظیم‌گری که بیرون ایرند کمپرسور نصب میشود برای تنظیم همزمانی حرکت روتور نر با روتور ماده‌ی کمپرسور استفاده میشود. در کمپرسور روغنی این وظیفه نیز بر عهده‌ی روغن کمپرسور بود.

در این کمپرسورها همچنان از روغن استفاده میشود، اما روغن کمپرسور اویل فری به مراتب کارکرد کمتری دارد و تنها قسمت‌هایی که با هوا تماس ندارد جریان می یابد.

از همین روست که اگرچه روغن کمپرسور برای کمپرسور اسکرو روغنی بسیار تخصصی طراحی میشود، در کمپرسور اویل فری میتوان از روغن خودروهای اتوماتیک موجود در بازار نیز استفاده کرد.

در میان روغن‌های ایرانی موجود در بازار، برای کمپرسور اسکرو روغن پارس کمپرسور ۱۰۵۳ و پارس بابک ۱۰۰ و برای کمپرسور اویل فری روغن موتور خودرو از نوع اتوماتیک یا ۲۰۵۰ توصیه می شود. سازندگان کمپرسور از جمله اطلس کوپکو همواره روغن‌های تولیدی خود را برای تطابق کامل با ماشین‌آلات توصیه میکنند که برای کمپرسور اسکرو روغنهای اندورانس، اولترا و روتو اکستند و برای کمپرسور اویل فری روغنهای کمپرسور اویل فری و گرید غذایی هستند.

به اولین جملات متن بازگردیم:

در تیرماه ۱۴۰۵: کمپرسور ZT 145 اطلس کوپکو، نو و داخل ایران ۳۲ میلیارد تومان و کمپرسور ZT 90 اطلس کوپکو ۲۷ میلیارد تومان قیمت خورده است.. در بازار کمپرسور دست دوم کمپرسور کارکرده ۲۲ کیلووات و سالم در حدود ۴ میلیارد تومان برای خریدار هزینه خواهد داشت.

قیمت کمپرسور اسکرو و قیمت کمپرسور اویل فری

قیمت کمپرسور منوط به عوامل موثر متعددی است. برای مثال کمپرسور دیزلی از مشابه برقی گرانتر است. کمپرسور آب‌خنک مقداری از کمپرسور هواخنک گرانتر است ولی این گرانی صرفه‌ی طراحی و نگهداری دارد. این صرفه از آن روست که کمپرسور آب‌خنک انتقال حرارتی خیلی بهتری داشته و کمپرسور خنک‌تر هم بهتر کار میکند هم برای محیط گرم مناسب است. لوازم جانبی هم اهمیت دارد و برای مثال کمپرسور آب‌خنک به برج خنک کننده نیاز دارد، تمامی کمپرسورهای دارویی به فیلترهای پیشرفته نیاز دارد و تمامی کمپرسورهای کارخانجات به درایر یا خشک کن کمپرسور نیاز دارند.

همچنین کمپرسورها در مدلهای سرعت متغیر با درایو فرکانس متغیر یا VSD و یا مدلهای فول فیچر و یکپارچه با درایر عرضه میشوند. هر مدل کمپرسوری، برای مثال  ZT 90، خود در پیکربندی‌های مختلف و فشارهای کاری متنوع به فروش میرسد و در نهایت کارخانجات معتبر جهانی همچون اطلس کوپکو هرگز قیمت خود را لیست نمیکنند و به خریدار شرکتی در کشور مجاز پرفورما ارائه میدهند.

کمپرسورهای اطلس کوپکویی که قیمت کنونی آنها در بازار ایران اعلام شد همگی فروشنده‌ی ایرانی دارند. کمپرسور اطلس کوپکو ZT 145 کمپرسور اویل فری و هواخنک است. کمپرسور ZT هواخنک و کمپرسور ZR آب‌خنک است. در مدلهایی که موتور قوی‌تری داشته و انرژی بیشتری مصرف میکنند از ترس حرارت زیاد به سراغ کمپرسور ZR میرویم. کمپرسور ZT 145 الکتروموتور ۱۴۵ کیلوواتی و کمپرسور ZT 90 الکتروموتور ۹۰ کیلوواتی دارند. قیمت هر کمپرسوری که الکتروموتور قوی‌تری دارد از کمپرسور همرده‌ی خود و از همان برند که الکتروموتور ضعیفٰتری دارد گرانتر است.

خرید کمپرسور دست دوم

خرید کمپرسور دست دوم یا کارکرده همیشه جذابیت‌های خود را دارد. کمپرسور اطلس کوپکو دست دوم مشابه با خودرو تویوتای دست دوم است و در بازار طرفداران فراوانی دارد. خرید کمپرسور اسکرو و کمپرسور دیزلی دست دوم از برند معتبر اکیدا توصیه میشود، اما کمپرسور اویل فری ایرند بسیار حساسی دارد که در صورت خرابی بایستی کاملا جایگزین شود و در ایران قابلیت تعمیر ندارد. برای همین در خرید کمپرسور اویل فری دست دوم دقت زیاد و کارشناسی دقیق ضروری است.