پیشتر و در «مطلب مخزن هوای فشرده چیست؟» به معرفی اجمالی مخزن یا تانک هوای فشرده پرداختیم. امروز قصد داریم بررسی دقیق و جامعی از این عضو سیستم هوای فشرده داشته باشیم.
تانک یا مخزن هوای فشرده
در کنار کمپرسور هوای فشرده یک یا چند مخزن هوای فشرده داریم. این مخازن به شکلی طراحی و ساخته میشود که مناسب ظرفیت کمپرسور بوده و به تثبیت و یکنواختی فشار در سیستم مصرف هوای فشرده یاری رساند. ورق بدنه مخازن هوای فشرده از جنس فولاد (استیل) است. از جمله فولادهای بکارگرفته شده برای ساخت تانک هوای فشرده فولاد ST37 است.
ورق ST37 دارای خواص مکانیکی مناسبی بوده و بکارگیری آن طول عمر مخزن هوای فشرده را، که از تجهیزات پرریسک بوده و خطر احتمالی انفجار برای آن متصور است، افزایش میدهد. برای افزایش خواص مکانیکی محصولات فولادی از عملیات حرارتی نیز استفاده میشود. همچنین فولاد ST37 به واسطه درصد کربن بسیار کم، جوش‌پذیری مناسبی داشته و نسبت به سایر رقبا کاربرد بیشتری دارد.
چرا از تانک هوای فشرده بر مسیر سیستم هوای فشرده استفاده میکنیم؟
علل متعددی را میتوان برای بکارگیری تانک یا مخزن هوای فشرده برشمرد که در میان آنها کمک به آنلود و خروج کمپرسور هوای فشرده اسکرو یا پیستونی از زیر بار و متعاقبا افزایش طول عمر مفید دستگاه کمپرسور از آن جمله است. در کنار این دلیل ۶ دلیل دیگر نیز در زیر لیست شده است که همگی حائز اهمیت است:
- کمک به آنلود و خروج کمپرسور از زیر بار که منجر به استراحت کمپرسور و نهایتا افزایش طول عمر مفید دستگاه میگردد
- جداسازی رطوبت، روغن و ذرات گرد و غبار از هوای فشرده
- توقف هوای فشرده در تانک یا مخزن به مرور دمای آن را کاسته، و با میعان رطوبت موجود در آن کاسته میشود
- در مواردی که تعداد مصرف کننده هوای فشرده متغیر باشد، حضور مخزن از نوسانات بر روی خط اصلی انتقال هوای فشرده میکاهد
- تامین هوای فشرده موردنیاز به طور موقتی در صورت خروج کمپرسور از خط
- در نیازهای دوره ای، که در بازه‌ای کوتاه نیاز به حجم زیاد هوای فشرده دارد و در مواقع دیگر نیازی نیست. میتوان با تهیه مخزنی بزرگ، در هزینه‌های خریداری کمپرسور و درایر بزرگتر صرفه جویی کرد و با ذخیره‌ی هوا، نیازها را پوشش داد
- کاهش ضربان ناشی از جریان گاز خروجی از کمپرسور (بخصوص در کمپرسورهای پیستونی)
تعیین ظرفیت مخزن هوای فشرده – کمپرسور باد صنعتی
برای تعیین ظرفیت مخزن هوای فشرده می بایست ظرفیت کمپرسور باد صنعتی و سیستم کنترل ظرفیت کمپرسور مورد توجه قرار گیرد. سیکل لود و آنلود کمپرسور بایستی به شکلی طراحی شود که باعث فرسایش قطعات متعدد مکانیکی و الکتریکی نشده و همچنین از نوسانات شدید در بار الکتریکی جلوگیری شود. بدین منظور مدت سیکل کاری یا لود-آنلود کمپرسور نباید کوتاه باشد.
کمپرسور باد صنعتی وارداتی در فشار معمولی و فشار قوی را میتوان به برندهای معتبر اطلس کوپکو، اینگرسولرند و دوسان، کمپرسور کایزر و چند برند دیگر چون سول‌ایر و کمپ‌ایر در کنار برندهای متفرقه تقسیم کرد. برای آشنایی با کمپرسورهای اسکرو برقی و اسکرو دیزلی وارداتی موجود در بازار ایران سری به لیست‌های موجود بر روی وبسایت جهان کمپرسور بزنید.
برای کمپرسورهای فشار معمولی (تا ۸/۵ بار) از مخازنی با ظرفیت بیش از یک دهم ظرفیت کمپرسور (بر حسب مترمکعب بر دقیقه) بهره برده میشود. برای نمونه، در کمپرسوری که ظرفیت هوادهی یا FAD آن برابر با ۵۰ مترمکعب بر دقیقه باشد، مخزن بایستی حداقل ۵ مترمکعب گنجایش یا حجم داشته باشد. برای این منظور لازم است که کمپرسور مجهز به یک سیستم آنلودر اتوماتیک باشد. به طوریکه در حالت کار موتور، کمپرسور آنلود شود. اختلاف فشار بین لود و آنلود نباید از نیم بار کمتر شود.
در سیستم‌هایی که جهت کنترل ظرفیت از روش خاموش روشن الکتروموتور کمپرسور استفاده میشود لازم است از مخازن بزرگتری استفاده شود. بکارگیری مخازن کوچک دفعات روشن خاموش الکتروموتور را بالا برده و به کنتاکتورها و سیم‌پیچی الکتروموتور آسیب میزند. در چنین مواردی تنظیمات سیستم به نوعی باشد که کمپرسور باد در ساعت حداکثر ۱۰ بار روشن خاموش شود. هرچه الکتروموتور قویتر، تعداد روشن خاموش در ساعت کمتر. در چنین حالتی بهتر است ظرفیت مخزن حدود همان ظرفیت کمپرسور بر حسب متر مکعب بر دقیقه انتخاب شود.
– کمپرسورها، مبانی، طراحی، انتخاب، تعمیر و نگهداری. به قلم مهندس احمد کاویانی
امروزه از روش آنلود بدون خاموش کردن کمپرسور بهره برده میشود تا آسیب‌های سیستم بالا کاسته شود. هدف اصلی از بکارگیری مخزن هوای فشرده، یکنواختی شرایط هوای مصرفی در سیستم است. لازم به یادآوری است که ظرفیت کمپرسور به هر حال بایستی از ظرفیت مصرفی سیستم هوای فشرده بیشتر باشد (۱/۵ تا ۲ برابر).
تله‌ی آب کندانس
کمپرسورها عموما مجهز به افترکولر و تله جداکننده رطوبت هستند تا بتوان بخار آب میعان شده را از هوای متراکم سرد شده جدا کرد. تله هایی که به طور صحیح طراحی شده باشند تا ۹۰ درصد رطوبت میعانی را ز هوا جدا مینماید. در مخزن هوای فشرده به دلیل افزایش ناگهانی سطح مقطع، انرژی جنبشی گاز به طور ناگهانی کاهش یافته و بخش اعظمی از آب باقیمانده در مخزن از هوا تفکیک میشود و در ته مخزن جمع میگردد که با باز کردن شیر شیر تخلیه زیر مخزن به طور روزانه قابل ملاحظه است.
ساخت مخزن
بعد از تعیین حجم مخزن، مرحله‌ی بعدی تعیین ابعاد (قطر و ارتفاع) و ضخامت ورق مورد استفاده است. قطر و ارتفاع آن با محاسبات فنی باید طوری انتخاب گردد که از حداقل مصالح برای ساخت آن استفاده شود. انتخاب ضخامت ورق به فشار و قطر مخزن بستگی دارد و بر حسب استاندارد کشور سازنده بایستی تعیین گردد. به عنوان مثال برای مخزنی ۲۰۰۰ لیتری که قرار باشد در فشار ۱۳ بار (فشار قوی) کار کرده و هوای فشرده را ذخیره سازد، از ورق فولادی ST37 به ضخامت ۱۰ میلیمتر بهره برده میشود. این ضخامت نسبت به ضخامت معمول برای فشارهای معمولی (۸ بار) بیشتر است. همانطور که پیشتر گفت مخزن میبایست با فشاری بین ۱/۵ تا ۲ برابر فشار عملیاتی خود تست هیدرولیکی شود. این مقدار برای مخزن ۱۳ بار به معنای فشار تستی بیش از ۱۸ بار است. از دیگر مواردی که در هنگام سفارش و تهیه‌ی مخزن هوای فشرده میبایست مدنظر قرار دهید تجهیز آن به سوپاپ، دریچه بازدید، رنگ اپوکسی و مانومتر است.
هوای ورودی معمولا از قسمت زیرین به داخل مخزن فرستاده میشود تا در شرایطی که دمای هوا بسیار پایین است، یخ درون مخزن ذوب شود. همچنین مقداری از لوله ورودی و خروجی به درون مخزن فرستاده میشود تا مانع از خروج رطوبت به همراه هوا گردد. مخازن عمدتا به طور عمودی ساخته میشوند و در سیستم‌های با ظرفیت زیاد عموما مخازن به تعداد بیشتر ساخته میشود. مخزن نمونه‌ای که برای فشار عملیاتی ۱۳ بار و فشار تست ۱۸ بار با ضخامت ورق ۱۰ میلیمتری مثال زدیم، به طول ۲ متر و در قطر ۱۲۰ میلیمتر ساخته میشود.
ضخامت ورق مورد استفاده برای هوای با فشار معمولی (حدود ۷ بار) حداقل ۳ تا ۵ میلیمتر است. مخزن غالبا در خارج از اتاق کمپرسور نصب میشود و بهتر از نور آفتاب دور بماند. لوله هوایی که برای سیستم آنلودر استفاده میشود بایستی گالوانیزه یا استیل به قطر یک دوم یا سه چهارم اینچ باشد و از قسمت بالایی مخزن گرفته شود. ضمنا قبل از اتصال سیستم آنلودر باید از درون تله‌ی رطوبت عبور کند. یک متر آخر لوله که به سیستم آنلودر وصل است باید از لوله‌هایی ارتجاعی یا مسی باشد.
نکات ایمنی
مخازن هوای فشرده مخازنی تحت فشار بالاتر از فشار جو هستند، و مهمترین بخش مطلب اخیر، نکات ایمنی است. در طراحی، ساخت و بهره برداری می بایست نکات ایمنی به طور جدی مورد توجه قرار گیرد:
- طراحی و ساخت مخازن باید توسط افراد و سازمان‌های واجد شرایط صورت پذیرد.
- بعد از ساخت مخزن، باید در فشاری معادل ۱/۵ برابر حداکثر فشار بهره برداری تست هیدرواستاتیکی شود.
- مخازن تا حد امکان باید در محوطه‌ای باز و در سایه مستقر شود.
- تمامی مخازن می بایست مجهز به سوپاپ اطمینان، فشارسنج و شیر آزمایش فشارسنج باشد.
- سوپاپ اطمینان را روزی یک بار با دست باز کرده و از سلامت آن مطمئن شوید. سوپاپ را سالی دو بار در تعمیرگاه آزمایش کنید.
- مدارک مربوط به تست و کالیبراسیون سوپاپ نظیر تاریخ، فرد تست کننده، زمان تست بعدی و فشار تست باید در فرم مربوطه ثبت و به امضای مسئولین مربوطه برسد.
- در حد فاصل مخزن تا سوپاپ اطمینان هیچ وسیله‌ی کورکننده‌ی مسیر مانند شیر نصب نشود.
- مسیر تخلیه سوپاپ اطمینان باید طوری باشد که در هنگام عمل کردن سوپاپ به فرد یا تجهیزی آسیب نرساند.
- تمامی اطلاعات فنی مربوط به مخزن نظیر سال ساخت، حجم، حداکثر فشار کاری مجاز و شرکت سازنده باید بر روی صفحه مشخصات درج شده و بر روی مخزن نصب شود.
- هر سال با روش‌های مناسب ضخامت سنجی، تغییرات ضخامت ورق در اثر خوردگی باید مورد بررسی قرار گیرد.
- یک شیر تخلیه د قسمت زیرین مخزن نصب نمایید به طوری که به راحتی قابل دسترسی باشد. اپراتورها موظف هستند شیر فوق را حداقل روزی یک بار باز کرده و تمامی رطوبت جمع شده در مخزن را تخلیه کنند.
- مخزن را سالی یک بار تمیز کرده و در فشاری معادل ۱/۵ برابر فشار بهره‌برداری تست هیدرواستاتیکی کنید.
- در اطراف مخزن باید فضای کافی برای بازرسی آن وجود داشته باشد.
- مخزن را بر روی فنداسیون مناسب نصب کنید.
- اندازه سوپاپ باید طوری باشد که به هنگام باز شدن دبی آن از دبی کمپرسور بیشتر باشد (سازندگان سوپاپ را در ابعاد نیم و سه چهارم اینچی به مخازن اضافه میکنند).
- مواد اولیه در ساخت قطعات سوپاپ اطمینان باید سازگاری کافی با گاز مورد استفاده را داشته و دچار خوردگی، زنگ زدگی و گریپاژ نشود.
- محل نصب سوپاپ اطمینان باید طوری باشد که اپراتورها بتوانند به آن دسترسی داشته و آن را تست کنند.
همانطور که در موارد فوق ملاحظه گردید، بیشترین تاکید بر سوپاپ اطمینان مخازن هوای فشرده است که در هنگام خطر بزرگترین نقش را دارد.
