3-6ساختار شبكه هواي فشرده The compressed air network's structure

۳-۵-۱ بررسی کلی ( General )

سه فاکتور اصلی برای ایجاد عملکردهای قابل اطمینان و بازدهی اقتصادی مناسب در سیستم توزیع وجود دارد : افت فشار پایین بین کمپرسور و نقطه مصرف ، حداقل نشتی و جداسازی آب تقطیر به بهترین نحو در سیستمی که خشک کن هوای فشرده در آن نصب نشده باشد .

این امر اصولاً در لوله های اصلی به کار می رود . هزینه نصب لوله با ابعاد بزرگتر و نیز اتصالاتی که در مراحل اول مورد نیاز است در مقایسه با هزینه بازسازی دوباره سیستم در آینده کمتر است . مسیریابی ، برآورد ابعاد و طراحی شبکه خط لوله در کارایی ، قابلیت اطمینان و هزینه دستگاه مهم است. گاهی اوقات افت شدید فشار در خط لوله با افزایش فشار کاری کمپرسور جبران می شود ، مثلاً وقتی از ۷ بار به ۸ بار برسد . این امر مقرون به صرفگی هوای فشرده را کاهش می دهد . وقتی که مصرف هوای فشرده کم شود ، افت فشار نیز افت می کند و فشار در نقطه مصرف بیشتر از حد مجاز بالا میرود .

دستگاههای هوای فشرده ثابت باید به گونه ای برآورد ابعاد شوند که افت فشار در لوله ها بین کمپرسور و دورترین نقطه مصرف از  bar 1/0 تجاوز نکند . علاوه بر آن افت فشار در شیلنگ ها ، بست های لوله و اتصالات دیگر لوله کشی را مورد توجه قرار دهید . چگونگی اندازه گیری این بخش ها نیز اهمیت بخصوصی دارد ، به این علت که غالباً در چنین اتصالاتی افت فشار به حداکثر می رسد .

از رابطه زیر می توان درازترین طول مجاز را در شبکه لوله کشی برای افت فشار معینی محاسبه کرد :

 

l =

l    = طول کلی لوله  (متر)

=  بیشترین افت فشار مجاز در شبکه  (بار)

p   =  فشار مطلق ورودی (بار)

=   و جریان FAD ( l / s )

d  = قطر داخلی لوله  ( mm )

به طور کلی ، بهترین راه حل این است که سیستم لوله کشی را بصورت خط حلقوی در اطراف منطقه مورد نظر طراحی نمود . سپس انشعابات لوله را از خط لوله اصلی به نقاط مصرف رساند . اگرچه هوای فشرده از دو طرف به نقطه مصرف هدایت می شود ، در عوض این سیستم توزیع یکنواختی را تاٌمین  می نماید .

این سیستم باید برای تمام دستگاهها مورد استفاده قرار گیرد  ، حتی اگر بعضی از نقاط مصرف  فاصله زیادی نسبت به کمپرسور داشته باشد . سپس یک لوله اصلی جداگانه ، به این قسمتها کشیده می شود .

 

3-6-1-1 مخزن ذخیره هوا ( Air receiver )

در هر تاٌسیسات کمپرسور یک یا چند مخزن ذخیره هوا وجود دارد . اندازه مخزن ها بر طبق ظرفیت کمپرسور ، سیستم کنترل و مقدار هوای مورد نیاز مصرف کننده انطباق دارد . مخزن ذخیره هوا فضائی را برای ذخیره سازی هوا فشرده تشکیل می دهد ، ارتعاش کمپرسور را متعادل می کند ، هوا را خنک می کند و آب تقطیر را جمع آوری می نماید .

بدین ترتیب مخزن ذخیره هوا باید با ادوات تخلیه فاضلاب متناسب باشد . هنگام برآورد اندازه حجم مخزن هوا ،

می توانید رابطه زیر را به کار ببرید . توجه کنید که این رابطه فقط در کمپرسورهایی به کار می رود که دارای کنترل بی بار سازی / باردهی هستند .

 

V =

V  = حجم مخزن ذخیره هوا ( l )

Q  = ظرفیت کمپرسور ( l / s ) FAD

= فشار ورودی کمپرسور ( bar ( a ) )

= دمای حداکثر ورودی کمپرسور ( K )

=  دمای هوای فشرده در مخزن هوا( K )

=  تفاوت فشار دستگاه بین زمان بی بار سازی و زمان باردهی

= حداکثر فرکانس =  ثانیه ۳۰ / چرخه ۱

رابطه زیر ، فرمول ساده شده ای است که در فشار محیط ۱ بار آتمسفری و تقریباً دمای ˚C  ۲۰ و زمان چرخه ۳۰ ثانیه به کار می رود .

 

 

 

V =

V    = حجم مخزن ذخیره هوا (  )

Q    =  ظرفیت بزرگترین کمپرسور ( / mm )

=   اختلاف فشار طراحی شده ( bar )

 

اگر مقدار زیادی از هوای فشرده در طول دوره های کوتاه مدت مورد نیاز باشد ، مقرون به صرفه نسبت که کمپرسور یا شبکه لوله را بر طبق این فرمول اندازه گیری کنیم . پس یک مخزن ذخیره هوای جداگانه نزدیک مصرف کننده نصب می شود و بر طبق حداکثر هوای خروجی اندازه گیری می شود .

در موارد بحرانی تر ، یک کمپرسور پر فشار کوچک تر به همراه یک مخزن هوای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد و بدین ترتیب نیاز به مقادیر زیاد هوای فشرده در طول دوره های کوتاه مدت بین فواصل طولانی را تأمین می کند . سپس می توان کمپرسور را برای مقدار مصرف میانگین اندازه گیری کرد .

رابطه زیر را می توان برای چنین مخزن هوایی به کار برد :

 

V =   =

V = حجم مخزن ذخیره هوا   ( l )

Q = مقدار جریان هوا طی دوره تخلیه  ( l / s )

t   = مدت دوره تخلیه  ( s )

= فشار کاری معمولی در شبکه ( bar )

=  حداقل فشار برای عملکرد مصرف کننده( bar )

L  =  مراحل پر کردن هوای مورد نیاز( ۱ / چرخه کاری )

 

این فرمول به این نکته توجه نمی کند که کمپرسور می تواند در طول مرحله تخلیه کردن ، هوا را ذخیره کند . کاربرد رایج این فرمول در به کار اندازی موتورهای بزرگ کشتی است ، که در این موتورها فشار پر کنندگی مخزن هوا ۳۰ بار است .

۳-۶-۱ طراحی شبکه هوای فشرده ( Design of the compressed air network )

در تاٌسیسات کوچک تر می توان از همان قطر لوله ای که به عنوان  لوله بالابر استفاده می شود برای لوله توزیع استفاده نمود . در هنگام طراحی و برآورد شبکه ، اولین چیزی که باید انجام داد این است که فهرستی از تجهیزات به همراه تمام مصرف کننده های هوای فشرده را  تهیه و نقشه جانمائی آنها را مشخص نماید . مصرف کننده ها در واحدهای منطقی گروه بندی می شوند و از طریق لوله توزیع یکسانی تاٌمین می شوند . سپس لوله توزیع توسط لوله های بالابر موجود از قسمت کمپرسور مرکزی تغذیه می شود .

یک شبکه کمپرسور هوای فشرده بزرگتر می تواند به چهار قسمت اصلی تقسیم شود : لوله های بالابر ، لوله های توزیع ، لوله های سرویس و اتصالات هوای فشرده . لوله های بالابر هوای فشرده را از قسمت کمپرسور مرکزی به محدوده مصرف منتقل می کنند . لوله های توزیع هوا را در سرتاسر محدوده مصرف توزیع می کنند . لوله های سرویس ، هوا را از لوله های توزیع به مکان های کاری تغذیه می کنند . اتصالات هوای فشرده ، متصل کننده لوله سرویس و مصرف کننده هوای فشرده هستند .

۳-۶-۲ برآورد ظرفیت شبکه هوای فشرده ( Dimensioning the compressed air network )

فشاری که بلافاصله بعد از کمپرسور حاصل می شود را هرگز نمی توان بطور کامل به کار برد ، بدین ترتیب ، باید اتلافی را که توزیع هوای فشرده به همراه دارد محاسبه کنید ، عمدتاً اصطکاک در لوله ها . بعلاوه ، کنترل و تغییر جهت جریان هوا در شیرآلات و خم های لوله رخ می دهد . تلفاتی که به گرما تبدیل می شود ، باعث افت فشار می شود که این افت فشار را برای یک لوله مستقیم می توان از فرمول زیر محاسبه کرد :

= ۴۵۰ x

= افت فشار  ( bar )

=  هوای آزاد ، جریان هوا( l/s )

d =  قطر داخی لوله ( mm )

l =  طول لوله   ( mm )

p = فشار مطلق ابتدائی  ( bar (a) )

هنگام محاسبه قسمت های مختلف شبکه هوای فشرده می توانید از مقادیری که در زیر ذکر شده است استفاده کنید ، این ارقام مربوط به افت فشار مجاز هستند :

افت فشار در لوله های سرویس bar03/0

افت فشار در لوله های توزیع bar 05/0

افت فشار در لوله های بالابر bar02/0

افت فشار کلی در تاٌسیسات لوله کشی bar10/0

طول های لوله مورد نیاز برای بخش های متفاوت شبکه تخمین زده می شوند ( لوله های بالابر ،توزیع ، سرویس ) . یک نقشه مقیاس از طرح شبکه می تواند مبنای مناسبی باشد . طول لوله از طریق اضافه کردن طول های معادل شیرها ، زانویی ها ، اتصال ها و غیره ، تصحیح می شود ، همانطور که در شکل ۳۶ : ۳ ذکر شده است . هنگام محاسبه قطر لوله می توانید از یک جدول نمودارمحاسباتی ، همانطور که  در شکل ۳۷ : ۳ نشان داده شده است ، استفاده کنید و بدین ترتیب بهترین قطر لوله مورد نیاز را به عنوان جایگزینی برای فرمول ( شکل ۳۶ : ۳ ) بدست آورید . باید جریان ، فشار ، افت فشار مجاز و طول لوله مشخص شود تا محاسبه ای در رابطه با آنها صورت گیرد . سپس لوله ای استاندارد با
نزدیک ترین قطر بیشتر برای تاٌسیسات انتخاب می شود .

طول لوله های مورد نیاز برای قسمتهای مختلف تاٌسیسات را می توان با استفاده از فهرستی از اتصالات و تجهیزات لوله کشی و نیز مقاومت جریان را که در اثر طول لوله ایجاد شده است ، محاسبه کرد . این طول های ” اضافی ” لوله به طول لوله اولیه اضافه می شوند . سپس اندازه های انتخاب شده شبکه دوباره محاسبه می شوند تا اطمینان حاصل شود که افت فشار ، زیاد نخواهد بود . در تاٌسیسات بزرگ بخش های خاص (  لوله سرویس ، لوله توزیع و لوله های بالا برنده )  باید به طور جداگانه محاسبه شوند  .

 

3-6-1 اندازه گیری جریان ( Flow measurement )

جریان سنج هایی که به طور استراتژیکی ، در کمپرسور نصب می شوند ، میزان بدهکاری داخلی و بودجه اقتصادی مصرف هوای فشرده را در داخل شرکت نشان می دهند . هوای فشرده یکی از فرآورده هایی است که در داخل کارخانه تولید می شود و جزء هزینه های کارخانه محسوب می شود . با چنین دیدگاهی ، این موضوع برای همه جالب می شود که مصرف را در بخش های مختلف کاهش دهند . جریان سنج های مدرنی که امروزه در بازار یافت می شود می توانند تمام ارقام عددی را ارائه دهند ،    این ارقام را می توان یا به طور مستقیم مشاهده کرد و یا داده های اندازه گیری شده آن را مستقیماً به جداول بدهکاری کامپیوتر وارد نمود .

جریان سنج ها بطور کل نزدیک به شیرهای کنترل نصب می شوند .جریان سنج های حلقوی به طریق خاصی عمل می نمایند که جریان های رفت و بر گشت را اندازه گیری می کنند .