【प्रश्न-उत्तर, प्रश्न संख्या 041】31.05.2016

गति का नियंत्रण, रिक्त स्थानों का नियंत्रण, बाईपास प्रणाली का नियंत्रण, इनलेट वाल्व के दबाव का नियंत्रण

1. लोड नियंत्रण； 2. बायपास समायोजन ； 3. बिना स्तर-नियंत्रण के समायोजन। ； 4. अंतर समायोजन

1. गति नियंत्रण
2. अंतराल-कक्ष नियंत्रण
3. बाईपास नियंत्रण
4. इनलेट वाल्व नियंत्रण

एक-विपरीत, दो-विपरीत से वापस नियंत्रण

रोटरी कंप्रेसरों में गैस प्रवाह को नियंत्रित करने हेतु विभिन्न विधियाँ हैं; जैसे – रिवर्स फ्लो नियंत्रण, इनलेट वाल्वों का नियंत्रण (आमतौर पर 25%, 50%, 75%, 100%), क्लियरेंस नियंत्रण, एवं HOERBIGER का हाइड्रकॉम नियंत्रण आदि।

आम तौर पर, कंप्रेसर के उपयोगकर्ता, उपकरण या सिस्टम की आवश्यकताओं के अनुसार ही कंप्रेसर चुनते हैं। हालाँकि, कंप्रेसर की वास्तविक कार्यप्रणाली तो प्रक्रिया-प्रवाह या गैस-उपयोगकर्ता उपकरणों की आवश्यकताओं के अनुसार ही बदलती रहती है। जब गैस की खपत, कंप्रेसर द्वारा उत्पन्न होने वाली गैस की मात्रा से कम होती है, तो कंप्रेसर की गैस उत्पादन क्षमता को समायोजित करने की आवश्यकता होती है। ऐसा करने से कंप्रेसर द्वारा उत्पन्न होने वाली गैस की मात्रा, गैस की खपत के अनुरूप हो जाती है, एवं पाइपलाइनों में दबाव भी स्थिर रहता है। रिवर्सिबल कंप्रेसरों में वायु-प्रवाह को नियंत्रित करने हेतु निम्नलिखित विधियाँ उपयोग में आती हैं: गति-नियंत्रण। गति-नियंत्रण का अर्थ है, कंप्रेसर की गति को बदलकर निकलने वाली वायु की मात्रा को नियंत्रित करना। इस विधि के लाभ यह हैं कि गैस का प्रवाह निरंतर रहता है, ऊर्जा की खपत कम होती है, कंप्रेसर के विभिन्न स्तरों पर दबाव स्थिर रहता है, एवं कंप्रेसर में किसी विशेष नियंत्रण तंत्र की आवश्यकता नहीं होती। ； लेकिन इसका उपयोग केवल उन कंप्रेसरों में ही किया जाता है, जिनके ड्राइव मशीनें आंतरिक दहन इंजन या टर्बाइन होती हैं। यदि ड्राइव मशीन इलेक्ट्रिक मोटर हो, तो फ्रीक्वेंसी कनवर्टर की आवश्यकता होती है। चूँकि उच्च शक्ति एवं उच्च वोल्टेज वाले फ्रीक्वेंसी कनवर्टरों की कीमत बहुत अधिक होती है, एवं इनकी देखभाल एवं मरम्मत हेतु भी बहुत प्रयासों की आवश्यकता होती है; इसलिए वर्तमान में इलेक्ट्रिक मोटरों द्वारा संचालित रिकर्सिव कंप्रेसरों में इस विधि का उपयोग बहुत कम ही किया जाता है। इसके अलावा, गति में परिवर्तन से कंप्रेसर के संचालन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है; जैसे कि वाल्वों में कंपन, घटकों का अधिक घिसाव, कंपन में वृद्धि, अपर्याप्त स्नेहन आदि। इन्हीं कारणों से इस विधि का व्यापक उपयोग सीमित हो जाता है। क्लियरेंस चैंबर का नियंत्रण: कंप्रेसर के सिलिंडर में, निश्चित क्लियरेंस आयतन के अलावा कोई अन्य खाली स्थान नहीं होता। नियंत्रण के दौरान, इस खाली स्थान को सिलिंडर के कार्यशील आयतन में जोड़ दिया जाता है; इससे क्लियरेंस आयतन बढ़ जाता है, आयतन गुणांक कम हो जाता है, एवं वायु-निर्वहन दर भी कम हो जाती है। यही क्लियरेंस चैंबर नियंत्रण की कार्यप्रणाली है। सहायक आयतन को जोड़ने की विधि के आधार पर, इसे निरंतर, स्तरबद्ध, या अनियमित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है; ऐसी विधियाँ मुख्य रूप से बड़े आकार के प्रक्रिया-संबंधी कंप्रेसरों में उपयोग में आती हैं। इस नियंत्रण विधि का मुख्य नुकसान यह है कि इसमें आमतौर पर मैनुअल रूप से ही नियंत्रण किया जाता है, एवं प्रतिक्रिया देने में समय लगता है। इसलिए इसका उपयोग आमतौर पर अन्य नियंत्रण विधियों के साथ ही किया जाता है। हालाँकि, संचारी परिवर्तनीय सहायक आयतन को नियंत्रित करने की विधि सिद्धांत रूप में 0% से 100% तक के दायरे में समायोजन करने में सक्षम है, लेकिन इस प्रणाली की विश्वसनीयता कम होती है; इसमें कई क्षतिग्रस्त होने वाले घटक होते हैं, एवं इसका रखरखाव करना कठिन होता है। बायपास नियंत्रण: एग्जॉस्ट पाइप, बायपास पाइपलाइन एवं बायपास वाल्व के माध्यम से इनलेट पाइपलाइन से जुड़ा होता है। नियंत्रण हेतु, बस बायपास वाल्व को खोल देना ही पर्याप्त है; ऐसा करने से आंशिक रूप से एग्जॉस्ट गैसें फिर से इनलेट पाइपलाइन में वापस चली जाती हैं। यह समायोजन विधि काफी लचीली है, एवं इसे लागू करना भी आसान है। स्वचालित नियंत्रण प्रणाली की मदद से इसकी सटीकता भी अच्छी रहती है। लेकिन, अतिरिक्त गैसों को संपीड़ित करने में जो ऊर्जा खर्च होती है, वह बर्बाद हो जाती है; इसलिए इस विधि की आर्थिक दक्षता कम है। इसलिए, यह विधि केवल कभी-कभार या थोड़े ही समायोजनों हेतु ही उपयुक्त है। इनलेट वाल्व को दबाकर समायोजन किया जाता है। इनलेट वाल्व पर लगने वाले दबाव की मात्रा के आधार पर, इस विधि को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है – “पूर्ण चरण में इनलेट वाल्व को दबाना” एवं “आंशिक चरण में इनलेट वाल्व को दबाना”。 पूरे चक्र में इनलेट वाल्व को खोलकर नियंत्रित किया जाता है। अवशोषण प्रक्रिया के दौरान, गैस सिलेंडर में आती है; जबकि संपीड़न प्रक्रिया के दौरान, चूँकि इनलेट वाल्व पूरी तरह खुला रहता है, इसलिए अवशोषित गैस पुनः सिलेंडर से बाहर निकल जाती है। मान लीजिए कि किसी कंप्रेसर में एक ही स्तर वाला द्विक्रियाशील सिलेंडर है। यदि केवल पिस्टन के एक ओर का इनलेट वाल्व खोला जाए, तो गैस का प्रवाह 50% कम हो जाता है। लेकिन यदि दोनों ओर के वाल्व एक साथ खोले जाएं, तो गैस का प्रवाह शून्य हो जाता है। अतः, इस कंप्रेसर द्वारा गैस के प्रवाह को 0%, 50% एवं 100% के स्तरों पर नियंत्रित किया जा सकता है। जाहिर है, पूरे चक्र में इनलेट वाल्व को दबाने हेतु नियंत्रण की सीमा काफी बड़ी है; इसलिए यह मोटे नियंत्रण हेतु उपयुक्त है। आंशिक यात्रा में इनलेट वाल्व को दबाकर नियंत्रण करने का सिद्धांत, पूर्ण यात्रा में इनलेट वाल्व को दबाकर नियंत्रण करने के सिद्धांत के समान ही है। लेकिन इसमें कंप्रेसर की गति के दौरान इनलेट वाल्व के बंद होने के समय को नियंत्रित करके ही गैस की मात्रा को नियंत्रित किया जाता है; इस प्रकार गैस की मात्रा को निरंतर नियंत्रित किया जा सकता है। चूँकि कंप्रेशन की ऊर्जा लगभग निकास होने वाली गैस की मात्रा के अनुपात में ही कम होती है, इसलिए इस विधि से संचालन की लागत भी काफी कम रहती है।

लोड को नियंत्रित करना, क्रॉस-ओवर सेटिंग्स, अनंत स्तरों पर नियंत्रण, अंतराल समायोजन

एक, फ्रीक्वेंसी कंट्रोलर द्वारा नियंत्रण; दो, आउटपुट बाईपास द्वारा नियंत्रण।

लोड रिलीफर, बायपास पथ, गैस प्रवाह का नियंत्रण, खाली स्थान का नियंत्रण, घूर्णन गति का नियंत्रण।

　　1. गति नियंत्रण – गति नियंत्रण, अर्थात् कंप्रेसर की गति में परिवर्तन करके निकासी मात्रा को नियंत्रित करना। इस विधि के लाभ यह हैं कि गैस का प्रवाह निरंतर रहता है, ऊर्जा की खपत कम होती है, कंप्रेसर के विभिन्न स्तरों पर दबाव स्थिर रहता है, एवं कंप्रेसर में किसी विशेष नियंत्रण उपकरण की आवश्यकता नहीं होती। लेकिन इस विधि का उपयोग केवल उन कंप्रेसरों में ही किया जाता है, जिनका ड्राइव मशीन आंतरिक दहन इंजन या टर्बाइन होता है। यदि ड्राइव मशीन इलेक्ट्रिक मोटर हो, तो फ्रीक्वेंसी कंवर्टर की आवश्यकता होती है। चूँकि उच्च शक्ति वाले फ्रीक्वेंसी कंवर्टरों की कीमत बहुत अधिक होती है, एवं इनकी देखभाल एवं मरम्मत हेतु भी बहुत प्रयास आवश्यक होते हैं, इसलिए वर्तमान में इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित कंप्रेसरों में इस विधि का उपयोग बहुत कम ही किया जाता है। इसके अलावा, गति-नियंत्रण से कंप्रेसर के कार्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है; जैसे कि वायु-वाल्वों में कंपन, घटकों का तेज़ घिसावट, कंपन में वृद्धि, तेल-लेपन की कमी आदि। ऐसी समस्याओं के कारण ही इस विधि का व्यापक उपयोग संभव नहीं है। 　　2. अंतराल-कक्ष का नियंत्रण
कंप्रेसर के सिलेंडर में, निश्चित अंतराल-आयतन के अतिरिक्त, कोई अन्य खाली स्थान नहीं होता। नियंत्रण के दौरान, सिलेंडर के कार्यक्षेत्र में विस्तार किया जाता है; इससे अंतराल-आयतन बढ़ जाता है, आयतन-गुणांक कम हो जाता है, एवं निकासी-मात्रा भी कम हो जाती है। यही अंतराल-कक्ष के नियंत्रण का सिद्धांत है। सहायक आयतन को जोड़ने की विधि के आधार पर, इसे निरंतर, स्तरबद्ध, या अनियमित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है; ऐसी विधियाँ मुख्य रूप से बड़े आकार के प्रक्रिया-संबंधी कंप्रेसरों में उपयोग में आती हैं। इस नियंत्रण विधि का मुख्य नुकसान यह है कि इसमें सामान्यतः मैन्युअल रूप से ही नियंत्रण किया जाता है, एवं प्रतिक्रिया देने में समय लगता है; इसलिए इसे आमतौर पर अन्य नियंत्रण विधियों के साथ ही उपयोग में लाना पड़ता है। यद्यपि संचारयोग्य चर सहायक अंतराल आयतन विधि के द्वारा सैद्धांतिक रूप से 0% से 100% तक के दायरे में नियंत्रण संभव है, लेकिन इस प्रणाली की विश्वसनीयता कम है, इसमें अधिक टूट-फूटग्रस्त भाग होते हैं एवं इसका रखरखाव कठिन है। 　　3. बाईपास नियंत्रण: एक्सहॉस्ट पाइप, बाईपास पाइपलाइन एवं बाईपास वाल्व के माध्यम से इनलेट पाइप से जुड़ा होता है। नियंत्रण हेतु, बस बाईपास वाल्व को खोलना ही पर्याप्त है; इससे आंशिक रूप से एक्सहॉस्ट गैसें फिर से इनलेट पाइप में वापस आ जाती हैं। यह नियंत्रण विधि काफी लचीली है, एवं इसे आसानी से लागू किया जा सकता है। ऑटोमेटिक नियंत्रण प्रणाली के कारण इसकी सटीकता भी अच्छी होती है। लेकिन, अतिरिक्त गैसों को संपीड़ित करने में बहुत ऊर्जा खर्च हो जाती है; इसलिए इस विधि की आर्थिक दक्षता कम होती है। इसलिए, यह विधि केवल कभी-कभार या थोड़े ही परिवर्तनों के लिए ही उपयुक्त है। 　　4. इनलेट वाल्व को दबाकर नियंत्रित करना: इनलेट वाल्व को दबाने की प्रक्रिया की अवधि के आधार पर, इस विधि को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – पूर्ण चक्र में इनलेट वाल्व को दबाना, एवं आंशिक चक्र में इनलेट वाल्व को दबाना। पूरी यात्रा के दौरान इनलेट वाल्व को पूरी तरह खोलकर ही गैसों का नियंत्रण किया जाता है। इनलेट की प्रक्रिया के दौरान, गैसें सिलेंडर में चली जाती हैं; जबकि संपीडन की प्रक्रिया के दौरान, चूँकि इनलेट वाल्व पूरी तरह खुला रहता है, इसलिए सिलेंडर में मौजूद सारी गैसें बाहर निकल जाती हैं। मान लीजिए कि किसी कंप्रेसर में एक प्रथम-स्तरीय डबल-एक्शन सिलेंडर है। यदि केवल पिस्टन की एक ओर स्थित इनलेट वाल्व को ही खोला जाए, तो वायु-प्रवाह 50% कम हो जाता है। यदि दोनों ओर के वाल्व एक साथ खोले जाएँ, तो वायु-प्रवाह शून्य हो जाता है। इस प्रकार, इस कंप्रेसर में वायु-प्रवाह को 0%, 50% एवं 100% ऐसे तीन स्तरों पर नियंत्रित किया जा सकता है। जाहिर है, पूरे स्ट्रोक में इनलेट वाल्व को दबाने हेतु नियंत्रण की सीमा काफी बड़ी है; इसलिए यह मोटे नियंत्रण हेतु उपयुक्त है। आंशिक यात्रा में इनलेट वाल्व को दबाकर नियंत्रण करने का सिद्धांत, पूर्ण यात्रा में इनलेट वाल्व को दबाकर नियंत्रण करने के सिद्धांत के समान ही है; लेकिन इसमें कंप्रेसर की गति के दौरान इनलेट वाल्व के बंद होने के समय को नियंत्रित करके आने वाली गैस की मात्रा को नियंत्रित किया जाता है। इस प्रकार गैस की मात्रा को निरंतर नियंत्रित किया जा सकता है। चूँकि कंप्रेशन की प्रक्रिया में उत्पन्न ऊर्जा, निकलने वाली गैस की मात्रा के अनुपात में ही कम होती है, इसलिए इस विधि से संचालन की लागत भी काफी कम रहती है।