سیستم تقلیل فشار

[engineer1986]

سیستم تقلیل فشار گاز بخشی از تاسیسات گازرسانی بوده که بنا به ضرورت و نیاز واحد های مصرف کننده به اشکال مختلف طراحی می گردند.​

تعاریف​

برای هماهنگی و مطابقت مشخصات فیزیکی گاز موجود در خطوط لوله با مشخصات فیزیکی گاز موزد نیاز مصرف کنندگان نیاز به سیستم های تقلیل فشار گاز می باشد. این مشخصات عمدتا شامل مقدار جریان گاز , سطح مایعات در مخازن , مقدار فشار و درجه حرارت می باشند که بایستی به طور خودکار کنترل و ثبت گردند.​

مقدار جریان گاز: اندازه گیری مقدار جریان گاز که حجم جابجایی سیال از یک نقطه به نقطه دیگر در واحد زمان بوده دبی نامیده میشود.​

DB= FLOW RATE = V/ T ​

از ابزار های اندازه گیری چون اریفیس متر یا انواع کنترل های جابجایی پیستونی-مرطوب-روتوسیلی-دیافراگمی و کنتورهای توربینی استفاده میگردد.
سطح مایعات: اندازه گیری سطح مایعات یا مقداری از سطح مایع با گاز یا هوا در تماس است را معمولا بر حسب درصدی از حجم مخزن بیان مینمایند و برای اندازه گیری آن از روش های فشاری که از طریق نصب فشار سنج در کف مخزن واندازه گیری فشار ناشی از ستون مایع ٬ ارتفاع مایع را تعیین می کنند. روش دستی که با استفاده از خط کش و باز نمودن شیرهای متفاوت در سطوح مختلف مخزن میتوان ارتفاع مایع را در مخزن اندازه گرفت. به روش شناوری که در این روش حباب شناوری روی سطح مایع قرار میگیرد ٬ چون تغییرات سطح مایع این حباب را بالا و پایین خواهد برد از حرکت این شناور میتوان به میزان سطح مایع پی برد.
فشار: برای اندازه گیری فشار از دستگاههای مانومتر ٬لوله بوردون ٬ بلوز ٬کپسول و مجموعه دیافراگم استفاده می گردد.
انواع مختلف مانومتر عبارتست از مانومتر U شکل که برای اندازه گیری فشار های کم از صفر تا 4 اینچ آب و فشارهای زیاد از صفر تا 48 اینچ جیوه مورد استفاده قرار می گیرد. مانومتر مخزن دار که برای اندازه گیری فشارهای کم تا 12 اینچ آب و فشارهای زیاد تا 48 اینچ جیوه استفاده می شود. مانو متر مایل که جهت اندازه گیری فشار های کم تا 0.5 اینچ آب مورد استفاده قرار میگیرد.
وسیله اندازه گیری بلوز یا فانوسی که بیشتر در کنترلرها استفاده شده و معمولا برای فشار 15 PSI بکار می روند
کپسول که از 2 دیافراگم تشکیل شده و بین آنها مایع قرار دارد و در دستگاه دی پی سل مورد استفاده قرار می گیرد.
مجموعه دیافرگم وسیله اندازه گیری فشار است که از چند دیافراگم روی هم تشکیل شده و در دستگاه ثبات جریان مورد استفاده قرار میگیرد.

وسایل اندازه گیری درجه حرارت : ترمومترهای برقی و غیر برقی.
ترمومترهای برقی مانند ترموکوپل میباشد که ار 2 فلز غیر همجنس که در یک نقطه به هم متصل شده اند تشکیل گردیده است. افزایش دما در نقطه اتصال باعث ایجاد پتانسیل شده و در نتیجه جریان الکتریکی در مدار متصل به آن تغییر می یابد و از روی این تغییرات الکتریکی میتوان به تغییر دما پی برد.
ترمومترهای غیر برقی که از دو فلز غیر همجنس BI-Metalic Thermo meter بوده که معمولا به صورت مارپیچ ساخته میشوند. فلزات طوری انتخاب می شوند که ضریب انبساط طولی یکی بیش از دیگری است و چنانچه یه طرف این زوج فلز در به نقطه ثابت نگه داشته شود به هنگام ازدیاد دما تغییر ازدیاد طول دو فلز باعث خم شدن زوج میشود که این حرکات مکانیکی قادر به حرکت در آوردن عقربه ترمومتر کی گردد.

منبع:وب سایت مهندسین شیمی ایران

 

[engineer1986]

رگلاتور:

رگلاتور دستگاهی است که در صورت تغییر جریان گاز می تواند میزان فشار آن را در حد معینی کنترل نماید. قسمتهای اصلی در هر رگلاتور عبارتند از:​

بارگذار (وزنه –فنر-فشار گاز) ،Loading
Measuringاندازه گیر یا مقایسه (دیافراگم)
عمل کننده یا شیر مانع ( سیت اریفیس ) Ristractor

رگلاتورها از نظر ساختمانی در انواع فنری (Spring Loading) ،و پایلوت دار (Pilot Regulator operated ) عرضه می گردند.​

در رگلاتورهای پایلوت دار تغییرات فشار خروجی با نیروی فنر در رگلاتورمتری دیگر به نام پایلوت مقایسه شده و نتیجه آن به صورت فشار گاز به دیافراگم رگلاتور اصلی اعمال می گردد و به عبارت دیگر تغییرات فشار خروجی تقویت شده و سپس باعث تغییر وضعیت شیر مانع میگردد.​

پایلوت عبارت است از یک رگلاتور فنری که از فشار ورودی تغذیه شده و متناسب با میزان فشردگی فنر خود فشار خروجی را مهیا می سازد.این فشار به عنوان فشار فرمان روی رگلاتور اصلی اعمال می شود.​

از مشخصه فنی که در انتخاب رگلاتورها اهمیت بسیار دارد ظرفیت آنها می باشد که رابطه مستقیم با فشار ورودی و خروجی و چگالی گاز و شکل بدنه آن دارد به طوریکه نسبت بین فشار ورودی (P1) و خروجی (P2) تعیین کننده نوع جریان خروجی رگلاتور می باشد و اگر نسبت P2<P1/2 باشد جریان کاملا بحرانی و P2=P1/2 جریان بحرانی و P2>P1/2 جریان غیر بحرانی خواهد بود. ​

اگر k ضریب ثابت رگلاتورکه بستگی به ساختمان رگلاتور و نوع سیال عبوری دارد باشد معادله کلی جریان در رگلاتورها به صورت ​

Q=K(P2(P1-P2))½
است که با توجه به آن و جداول موجود به راحتی می توان ظرفیت رگلاتور را در فشارهای مورد نظر بدست آورد.

منبع:وب سایت مهندسین شیمی ایران

 

[engineer1986]

کنتورها:

کنتورها متناسب با حجم و دقت مورد نظر در انواع مختلف جابجایی و توربینی طراحی میگردند. کنتورهای جابجایی حجم گاز را به حجم های ثابتی تقسیم نموده و در واقع میتوان گفت حجم گاز را به صورت پیمانه ای اندازه گیری می نمایند و خود با اشکال
- کنتور رفت و برگشت پیستونی
- کنتور مرطوب
- کنتور دیافراگمی
- کنتور پره های چرخان
- کنتور روتوسیلی
اراﺌه می گردند .

کنتورهای توربینی متداول ترین کنتورهای سیستم های تقلیل فشار گاز بوده و حجم گاز را از میزان سرعت گاز و اندازه حرکتی که به پره های یک توربین منتقل می کنند اندازه می گیرند، دامنه حجم اندازه گیری در این نوع کنتورها بسیار زیاد می باشد. ساختمان این نوع کنتورها به گونه ایست که گاز ورودی به محفظه کنتور به علت باریک شدن مجرای عبور آن سرعتش دو تا سه برابر افزایش می یابد و در نقطه برخورد با پره های توربین بیشترین سرعت را دارا می باشد.

چون طبق رابطه Q=V.A که در آن V سرعت گاز و Q مقدار جریان گاز مي باشد، A سطح مقطع لوله عبور گاز میباشد ،مقدار گاز عبوری نسبت مستقیم با سرعت گاز دارد و از طرفی هر چقدر این سرعت زیادتر باشد گشتاور چرخشی توربین بیشتر خواهد شد.لذا بین سرعت چرخشی توربین و میزان گاز عبوری نسبت مستقیمی وجود خواهد داشت و در نتیجه شمارش دورهای چرخش توربین می تواند نماینده حجم گاز عبوری باشد ،تعداد پره های توربین و فضای موجود بین پره ها و بدنه از نکات مهمی است که در ظرفیت کنتور نقش بسزایی دارد و در قسمت ورودی کنتورهای توربینی یک مستقیم کننده جریان نصب شده که جریان گاز را به طور مساوی در فضای اطراف پره ها توزیع می نماید.

چرخش توربین توسط محوری که روی آن یک چرخ دنده مارپیچ قرار دارد به چرخ دنده دیگری منتقل شده و در نهایت حرکت دورانی افقی به حرکت دورانی عمودی تبدیل میشود و این حرکت پس از انتقال به محفظه شماره انداز توسط مجموعه ای از چرخ دنده ها یک شمارنده مکانیکی را به حرکت در می آورد ،آنچه قابل توجه می باشد این است که حرکت چرخشی از فضای گازدار کنتور به محفظه شماره انداز توسط یک کوپل مغناطیسی منتقل می شود و در اکثر تکیه گاههای محورهای چرخشی بلبرینگهایی قرار دارد که باعث به حداقل رسیدن نیروهای اصطکاک میشود. در بعضی از کنتورها این بلبرینگ ها در حین کار توسط سیستم نصب شده،روغنکاری می شود. اکثر خطاهای اندازه گیری در کنتورها در اثر فرسودگی این بلبرینگ ها و یا بالانس نبودن توربین و محور آن ایجاد می گردد.

ظرفیت کنتورهای توربینی دارای دامنه وسیعی بوده و فقط میزان مقاومت توربین در مقابل افزایش سرعت گاز و افت فشار حاصل باعث محدود کردن ظرفیت این کنتورها می گردد. نسبت بین حداقل و حد اکثر ظرفیت یک کنتور را Rengeability .آن می نامند و این نسبت وسعت دامنه اندازه گیری کنتور را مشخص می نمایند که معمولا از 5/1 تا 30/1 متغیر میباشد Rengeability=Qmin/Qmax . ظرفيت كنتورهاي توربيني را با علامت G نشان مي دهند و براي اندازه هاي مختلف كنتور ظرفيت اسمي G، حداقل ظرفيت Qmin و ظرفيت حداكثر Qmax در جداول معمول و متداول ارائه مي گردد.

منبع:وب سایت مهندسین شیمی ایران

 

[engineer1986]

گرمکن ها:

چون طبق قوانین گازها و رابطه P1.T2=P2.T1 اگر فشار گازی در حجم ثابت از P1 به P2 کاهش یابد دمای آن نیز از T1 به T2 کاهش خواهد یافت ، لذا در سیستم های تقلیل فشار گاز همواره با کاهش دمای گاز مواجه خواهیم شد و در نتیجه هنگامی که دمای گاز به نقطه شبنم گاز نزدیک شود بخار مایعات همراه گاز اعم از آب و هیدروکربورهای سنگین تر به صورت مایع درآمده و در دمای پایین محیط در تاسیسات ایجاد یخزدگی می نماید.

همچنین از آنجا که دمای گاز در شرایط استاندارد حدود 15C می باشد لذا تامین این شرایط در سیستم های تقلیل فشار و در نهایت در مبادی مصرف ضروری است . با توجه به موارد ذکر شده در سیستم های تقلیل فشار نصب گرمکن های گاز ضروری میباشد . این دستگاهها در شرایط ایمن توسط مشعلهای اتمسفریک آب داخل یک محفظه را گرم نموده و گاز با عبور از لوله های مارپیچی که از درون این محفظه عبور می نماید گرم میشود و به آنها حمام های غیرمستقیم (Water Bath indirect Heater) گاز گفته میشود.

ساختمان گرمکن های گاز شامل محفظه گرمكن (Shell)، لوله هاي گاز (Gas Tube)، آتشدان (Fire Tube)، محفظه احتراق، مخزن انبساط آب (expantion Tank)، دودكش (exhaust) و سيستم تامين و كنترل سوخت مي باشد.

محفظه گرمکن به صورت استوانه افقی بوده که حجم آن متناسب با ظرفیت حرارتی گرمکن میباشد .این مخزن روی یک شاسی ثابت می گردد و جهت جلوگیری از سرریز شدن آب مقطر هنگام گرم شدن ،مخزن کوچکتری بالای این مخزن نصب میگردد . لوله های گاز گرمکن که اندازه آنها متناسب با حجم گاز عبوری از گرمکن طراحی میگردد ،به صورت لوله های رفت و برگشت و در چند ردیف از یک قاعده وارد مخزن گرمکن میشوند و نشاندهنده های دما و فشار گاز روی این لوله تعبیه می گردند و کنترل کننده دمای گاز گرمکن نیز روی لوله خروجی آن نصب می شود.

آتش دان یا Fire Tube لوله ای است که معمولا به شکل U ساخته شده و درون مخزن گرمکن و در قسمت زیرین لوله های گاز قرار می گیرد و دو دهانه آن از قاعده دیگر مخزن خارج و به دودکش و محفظه احتراق متصل میگردد و آتش مشعل و هوای گرم هیتر از درون این لوله به دودکش منتقل میشود.

دودکش یا exhaust لوله ای است که انتقال گاز حاصل از احتراق را به ارتفاع بالاتری منتقل نموده باعث مکش هوای درون آتشدان میشود. دودکش ها مجهز به دریچه هایی بوده که از اتلاف حرارت جلوگیری به عمل می آورد. در قسمت پایین دودکش ها سوراخهایی تعبیه شده که در صورت نصب تجهیزات مناسب میتوان دما و نوع گاز حاصل از سوخت را اندازه گیری نموده و در نتیجه میزان سوخت و هوای هیتر را تنظیم نمود.

محفظه احتراق محلی است که مشعلها و شمعک ها و متعلقات آنها درون آن قرار دارند.دریچه های ورودی هوای سوخت که مجهز به توری محافظ میباشد نیز روی این محفظه نصب شده اند .این محفظه به گونه ای ساخته میشود که مشعل و شمعک قابل رویت بوده و دریچه تنظیم هوای آنان قابل دسترسی باشد.برای تامین سوخت گرمکن ها معمولا از گاز خروجی گرمکن و یا گاز خروجی ایستگاه مربوطه استفاده میگردد. ولی در هر صورت این گاز پس از عبور مجدد از درون گرمکن با دمای بیشتر وارد سیستم سوخت هیتر میشود. این سیستم شامل ***** ، رگلاتور ، شیر قطع فشار برای فشار بالا و پایین و شیر اطمینان میباشد.

برای کنترل گرمکن های گاز از چهار نوع تجهیزات کنترل که شامل کنترل کننده دمای گاز خروجی ،کنترل کننده دمای آب گرمکن ،کنترل کننده سطح آب گرمکن و سیستم محافظ شعله پیلوت می باشند استفاده میگردد.
ظرفیت حرارتی گرمکن ها متناسب با ظرفیت سیستم بوده و معمولا به ازای هر متر مکعب از ظرفیت ایستگاه حدود 70 BTU/h ظرفیت حرارتی برای گرمکن در نظر گرفته می شود.

منبع:وب سایت مهندسین شیمی ایران