معرفی تجهیزات مکانیکی

۱۳۹۸/۰۹/۲۸ ۱۱:۵۱:۴۵
معرفی تجهیزات مکانیکی

تعریف تجهیزات مکانیکی

با وجود اینکه اجزایی مثل لوله و اتصالات ، فلنج و شیرآلات صنعتی که برای انتقال مواد مختلف از یک مکان به مکان دیگر ، مورد استفاده قرار می گیرند ، مهم بوده و بدون این امکانات انجام کار غیر ممکن است اما نقش کوچکی را در تولید واقعی محصولات ارائه می کنند . اجزای دیگری وجود دارند که واقعا نقش های مهمی را ایفا و لوله کشی بین این اجزا جهت انتقال سیال ( گاز یا مایع ) انجام می شود این تجهیزات در مجموع به عنوان تجهیزات مکانیکی شناخته می شوند.
تجهیزات مکانیکی برای گرمایش ، سرمایش ، میعان ، تبخیر ، انتقال ، ذخیره ، ترکیب یا جداسازی سیال جاری و واکنش در سیستم لوله کشی به کار می رود . موضوع مورد بحث در این مقاله عبارت است از تشریح نمونه های تجهیزات ، که به طور عمده در تمامی امکانات لوله کشی به کار می رود .

مخازن (Vessels)

مخازن افقی/ مخازن
مخازن افقی مشابه شکل زیر ، مخزن ذخیره ای به شکل استوانه ای است که محور طولی آن ، موازی با خط افق است . این مخزن به صورت ظرف دریافت کننده و جمع کننده برای سیالات به کار می رود و بنابراین قطعات متحرک داخلی ندارد . پایه های نگهدارنده در پایین مخزن برای محافظت از چرخش مخزن نسبت به فوندانسیون بتنی ، جوش داده شده است . نازلی در بالای مخزن ، اجازه ورود سیالات و پر شدن مخزن را می دهد . نازلی در پایین نیز اجازه ی خروج سیال را می دهد . نازل های کوچکتر را می توان برای دریچه بخار و اتصال به ادوات ابزار دقیق به کار برد . ابزار دقیق برای اندازه گیری سطح مواد داخل مخزن ،نیاز است .نازل با قطر بزرگ ، مثلا قطر داخلی "18 که دریچه عبور پرسنل (Man Hole) نامیده می شود ، امکان ورود اپراتور با داخل مخزن را فراهم می کند تا بازرسی ها و تعمیرات داخلی انجام شود.

مخزن فشار

مخازن عمودی / برج های تفکیک ( تقطیر جز به جز )
مخازن عمودی ، مخازن استوانه ای هستند که محور طولی آنها عمود بر خط افقط است .برج های تقطیر ،صفحات داخلی به نام سینی (Tray) دارند که در جداسازی و جمع آوری ترکیبات مختلف مولکولی مواد خام ، به کار می رود .فرآیند تجزیه سیال خام به عناصر مولکولی اش ، تقطیر جز به جز (Fractional Distillation) نامیده می شود .بعد از تصفیه و فرآوری بیشتر ، این اجزا تبدیل به محصولاتی مثل گازوئیل ، بنزین ، نفت سفید و بسیاری از فرآورده های دیگر می شود.

مخزن عمودی

نردبان ها، محفظه محافظ (Cage) و سکوها
بسیاری از مخازن و انواع دیگر تجهیزات ، با چنان ارتفاعی ساخته می شوند که فقط به کمک نردبان قابل دسترسی به مناطق مورد نیاز می باشند . نردبان به اپراتور امکان دسترسی به ارتفاع بالاتر تجهیزات را برای بازرسی و تعمیرات معمول میدهد . نردبان ها از میله و صفحه فولادی ساخته شده و به سطح بیرونی مخزن جوش یا پیچ می شود . حداکثر ارتفاع نردبان ثابت 9 متر می باشد .محفظه های محافظ (cage) برای احاطه کردن نردبان و ممانعت از افتادن کارگر در اثر رها شدن از پله های نردبان ، طراحی می شوند.
محفظه های محافظ (cage) که بروی نردبان نصب می شوند و از صفحات فولادی ساخته شده اند و احساس امنیتی را در موقع بالا رفتن از سازه های عمودی ، برای اپراتور به وجود می آورد.

سکوها (Platform) مشابه راهروهای باریک کوچک دارای ارتفاع هستند که در اطراف بیرون مخزن یا بین تجهیزات و سازه ها ساخته می شوند .معمولا دارای عرض 90 سانتی متر بوده و دارای کفی هستند که از شبکه ها (Greeting) و یا صفحات فولادی آژدار (Checker plate) ساخته شده است و دارای دستگیره هایی با ارتفاع 110 سانتی متر است که اپراتورها با ایمنی می توانند کار ، بازرسی و نگهداری را انجام دهند . سکوها در ارتفاع قرار دارند ، بنابراین نردبان ها نباید طول عمودی بیش از 9 متر داشته باشند و از طرفی نباید دو سکو روی هم قرار گرفته نزدیکتر از 2/2 متر با هم فاصله داشته باشند تا فضای آزاد بالای سر را به اندازه کافی فراهم نمایند .

پمپ ها (Pumps)

پمپ ها وسایل مکانیکی هستند که برای جا به جا کردن سیالات تحت فشار از مکانی به مکان دیگر مورد استفاده قرار می گیرند . پمپ ها سرعت موارد را در هنگام عبور از لوله افزایش می دهند و در نتیجه نرخ سیال نیز افزایش می یابد . پمپ هایی که در امکانات لوله کشی به کار می رود دارای دسته بندی زیر است : دینامیکی مانند پمپ گریز از مرکز (Center fugal) پمپ های جابه جایی مثبت مانند رفت و برگشتی (Reciprocating) و یا چرخشی (Rotary)

پمپ های گریز از مرکز
نیروی گریز از مرکز که توسط تیغه با سرعت بالا، در یک پمپ گریز از مرکز ایجاد می شود ، نرخ جریانی هموار را ایجاد می کند .
پره با چرخش سریع ، نقطه مرکزی فشار پایینی را به وجود می آورد ، هر سیالی که وارد پمپ می شود ، به طور طبیعی به سمت مرکز پره حرکت می کند تا با نرخ سرعت بالایی به سمت خروجی چرخانده شود . بازده عملکردی پمپ گریز از مرکز ، آن را برای بیشتر سیستم های لوله کشی ، به صورت استاندارد درآورده است.

پمپ های رفت و برگشتی
پمپ رفت و برگشتی ، قطعات داخلی مشابه پیستون غوطه ور (Plunger) را که برای ایجاد فشار ، تناوبا به سمت عقب و جلو حرکت می کنند را به کار می برد با هر کورس پیستون ، فشار افزایش یافته ، مواد را با نیرو از پمپ خارج می کند . پمپ های رفت و برگشتی در سیستم های لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند که فشار بالا مورد نیاز است .

پمپ چرخان
پمپ چرخان از یک جهت که نوعی پمپ با جا به جایی مثبت است ، مشابه پمپ های رفت و برگشتی می باشد . پمپ های چرخان ، وسایلی مکانیکی همچون پیستون ها ، چرخدنده ها یا مارپیچ ها را برای تخلیه مواد با نرخ جریانی هموار و پیوسته به کار می برد . این نوع پمپ بدون ایجاد موج های فشاری زیاد که اغلب با پمپ رفت و برگشتی همراه است ، کار میکند .

ترتیب قرار گیری نازل (Nozzle)
برای قرار دادن موثر یک پمپ در سیستم لوله کشی ، باید نازل های مکش (Suction) و تخلیه (Discharge) بیشتر مورد توجه قرار گیرند . نازل مکش ، جایی است که مایع وارد پمپ می شود . نازل تخلیه جایی است که مایع از پمپ خارج می شود .موقعیت نازل ها بر روی پمپ ، به عنوان ترتیب قرارگیری نازل های پمپ نامیده می شود. وابسته به نوع پمپ ، پمپ ها به طور نمونه در پنج نوع مختلف از ترتیب قرارگیری نازل ها وجود دارند .برای بدست آوردن بیشترین بازده ، بیشتر پمپ ها با کوتاه ترین خط مکش نصب می شوند .

کمپرسورها (Compressors)

کمپرسور شبیه پمپ است ، اما برای انتقال هوا، گاز یا بخارها ، طراحی شده است . کمپرسور برای افزایش نرخ جریان های سیال گازی از یک مکان به مکان دیگر ، به کار می رود .
گازها برخلاف سیالات مایعی قابل تراکم بوده و باید به منظور کنترل مشخصات جریانشان ، متراکم شوند . همانند پمپ ها ، کمپرسورها در انواع گریز از مرکز ، رفت و برگشتی و چرخان ساخته می شوند .

مبدل ها (Exchangers)

نمونه متداول دیگر از تجهیزات مکانیکی ، مبدل است . هدف آن در امکانات لوله کشی انتقال گرما از یک سیال به سیال دیگر . اگر هدف ، گرم کردن سیال تا دمای مطلوب یا سرد کردن محصول برای ذخیره نهایی باشد، مبدل می تواند هر دو کار را انجام دهد. مبدل ها سیال را با یکدیگر ترکیب نمیکنند بلکه ترجیحا ، گرما را از طریق تماس با سطوح با دماهای مختلف انتقال می دهد .مبدلی که بیشتر افراد با آن آشنا هستند ، رادیاتورهای متداول خانگی هستند. آب سرد در اطراف یک المان حرارتی ، جریان می یابد تا گرم شود . انواعی از مبدل ها که بیشترین کاربرد را دارند شامل مبدل پوسته و تیوپ (Shell & Tube) ، دو لوله ای (Double Pipe) ، جوش آورنده (Reboiler) و هوا خنک کن (Air Cooler) می باشد .

جوش آورنده (Re Boiler)
جوش آورنده، همانطور که از نامش پیداست برای دوباره گرما دادن به مواد و سیالات می باشد . دو نوع گرم کننده به کار می رود : نوع دیگی (Kettle type) و ترموسیفونی (Thermo Siphon) نوع دیگری از نظر طراحی ، مشابه مبدل پوسته و تیوپ است . گرم کننده ترموسیفونی مستقیما به پایین برج تقطیر متصل می شوند .
جوش آورنده ها برای گرم نمودن سیالاتی به کار می رود که در نقطه جوششان ، در برج به چرخش در می آیند . سیال فرآیند از برج ، در حالت مایع وارد گرم کننده می شوند و با بخار فوق گرم یا سیال داغ دیگری ، گرم شده و در حالت بخار به ناحیه ای در برج که ناحیه تبخیر آنی (Flash Zone) نامیده می شود ، برمی گردد.

هوا خنک کن (Air Cooler)
هوا خنک کن ها، خنک کننده های برگ نوع پره ای هستند که پره های متصل به محرک در بالا یا پایین جایگاه لوله ها ، قرار داده می شوند تا هوا را برای خنک کردن لوله ها ، از میان آنها حرکت کند. هوا خنک کن ها بر طبق اصول مشابه رادیاتور اتوموبیل کار میکنند ، فقط دارای مقیاس بزرگتری هستند . هوا خنک کن ها می توانند به عرض 6 متر و طول 9 متر باشند . هوا خنک کن ها معمولا بروی بستر لوله ها (Pipe Rack) قرار میگیرند .

برج های خنک کننده (Cooling Towers)

آب خنک کننده بعد از گردش در داخل تجهیزاتی مثل مبدل ها و چگالنده ها ، جذب حرارت را انجام می دهد.بدون از دست دادن جذب حرارت ، آب خنک کننده بازدهی خنک کاری خود را از دست می دهد.برج خنک کننده وسیله ای مکانیکی است که دمای آب خنک کننده را کاهش می دهد . برج های خنک کننده ، انحصارا برای این منظور طراحی شده اند که حرارت جذب شده را به وسیله تبخیر مقادیر ویژه ای از آب دارای هوا ، که از میان برج القایی هوا عبور می کند ، از دست دهد . همچنین مقادیر مجزایی از Drift( مقدار آب ناپدید شده در طی مراحل هوادار کردن و تبخیر ) وجود دارد و برج های خنک کننده بسیار کارا بوده و به طور وسیعی کاربرد دارد. برج های خنک کننده قدیمی تر ، به راحتی قابل تشخیص هستند زیرا از چوب ساخته شده و تخته های افقی مشابه با دیگر داشتند که آب مثل آبشار از دیواره ها پایین می آمد .

بخاری / گرم کننده ها (Heaters/Boiler)

بخاری ها که کوره نیز نامیده می شوند ،برای افزایش دمای مواد خام تا نقطه ای که بتوان آن را برای وسیله فرآیند به کار برد ، استفاده می شود. بعضی مواد خام مثل نفت خام ، باید قبل از لوله کشی به برج تقطیر تا دمای تقریبی 700 درجه فارنهایت گرم شود. دیواره های داخلی بخاری به وسیله خطوط لوله ها پوشیده شده است که به شکل الگوهای پیوسته U یا S شکل هستند . مشعل هایی که دارای سوخت نفت یا گاز هستند ، برای تولید دماهای بالای مورد نیاز در بخاری ها به کار می رود.
بخاری ها می تواند در نوع افقی یا عمودی باشد . بخاری های عمودی اغلب به شکل دایره ای بوده و دارای لوله کشی داخلی هستند که درجهت عمود قرار دارد.بخاری های افقی یا جعبه ای به شکل مستطیل بوده و لوله هایی دارد که در صفحه ای قرار دارد . بخاری های S و U شکل دارای مشخصات مشابهی است که شامل محفظه های گرمایشی آجری با آرایش خطی ، اجاق های شعله ای و دودکش های هواکش انحرافی است .

مخازن ذخیره (Storage tanks)

مخازن ذخیره در چندین فاز فرآیند یک پالایشگاه به کار می روند . این مخازن برای ذخیره نفت خام قبل از شروع فرآیند و به عنوان تانکرهای نگهدارنده برای محصول که قسمتی تصفیه شده است و منتظر فرآیندهای بیشتر است ،یا برای جمع آوری محصول نهایی قبل از تحویل به مشتری به کار می رود .
معمولا مخازن در ناحیه ای که نشیمنگاه مخزن نامیده می شود ، قرار داده می شود . این مخازن در انواع و اندازه های متنوع موجود هستند.
مخازن روباز و رو بسته که مخازن روباز به دو دسته سقف ثابت (Fix roof) و سقف متحرک (Floating roof) تقسیم می شوند . مخازن کروی جهت نگهداری پرفشار (بالای 50 PSI) استفاده می شوند .تانکرهای ذخیره کوچک برای ذخیره گازهای پتروشیمی میعان شده مثل بوتان ، متان یا پروپان به کار می رفت . تانکرهای بزرگتر ، برای ذخیره محصولات مایع به کار می رفت که دارای شکل مخروطی و بیضوی با سطح باز یا سقف شناور بود .سقف های شناور ، بالا و پایین می روند تا به طور خودکار سطح مواد در تانکر را تنظیم کنند. سقف های شناور به کاهش تبخیر کمک کرده و مانع تشکیل گازهای خطرناک که اغلب برای مایعات اشتعال زا اتفاق می افتد ، می شود .به عنوان یک عامل پیشگیرانه ،موانعی در اطراف تانکرها نصب می شود تا نشتی ها یا سرریزهای عمده را در بر گیرد. اطراف محوطه تانک ها موانعی از نوع سدهای خاکی و یا دیوارهای بتنی می سازند که هنگامی که تانکر ذخیره دچار نشتی به هر دلیل شود. موانع از انتشار به محیط اطراف ، جلوگیری می کند.

نمونه ای از کاربرد تجهیزات با یکدیگر

حال که نمونه های اصلی تجهیزات مورد بحث قرار گرفتند ،می توانیم ببینیم که چگونه این تجهیزات در کنار هم با یک سیستم لوله کشی ،عمل می نمایند. توضیحی که ارائه می شود خلاصه مراحل مورد نیاز برای تبدیل نفت خام به ترکیبات محصول فرعی مختلف است.
نفت خام متداول ترین محصول موجودی است که در تاسیسات پتروشیمی به کار می رود و به عنوان تغذیه (Feed) شناخته می شود.نفت خام از مولکول هایی تشکیل شده است که از هزاران ترکیبات اتمی کربن و هیدروژن شکل گرفته است به علت اینکه مولکول ها مختلف هستند ، هر مولکول نفت خام در دمای متفاوتی به هیدروژن شکل گرفته است . به علت اینکه مولکول ها از نظر ساختار نسبتا مشابه هستند ، گروه هایی از مولکول های اغلب در دامنه باریکی از یکدیگر به جوش می آیند . این گروه ها به عنوان جزءها (Fractions) نشاخته می شوند. فرآیندی که این جزءها را به گروه های مختلفشان جدا می کند تا برای فرآوری بیشتر جمع آوری شوند ، تقطیر جز به جز نامیده می شود .
نفت خام تغذیه از تاسیسات تانکر ذخیره ، به بخاری پمپ می شود در داخل بخاری ، تغذیه در میان لوله ها به گردش در می آید و تا دمای تقریبی 700 درجه سانتی گراد گرم می شود . ماده تغذیه به حالت های بخار و مایع جدا می شود. در داخل برج ، مولکول های گرم شده نفت خام ، مطابق با وزنشان ، شروع به تشکیل گروه با یکدیگر می نمایند .
تمایل طبیعی مولکول های سبک تر برای بالا رفتن ، منجر به تشکیل جزءهای سبک می شود که دارای نقطه جوش دما پایین هستند و تبخیر شده و به سمت بالای برج حرکت می کنند . جزءهای سنگین ، مولکول های سنگین تر با دمای جوش بالاتر ،در حالت مایع باقی مانده و در پایین برج قرار می گیرند . سینی های افقی برج، که به فاصله "18 تا "24 از یکدیگر قرار دارند، مثل یک فیلتر برای جداسازی بخارهای بالارونده و مایعات پایین رونده به جزءهای جداگانه عمل می کند. هنگامی که بخار در برج بالا می رود، شروع به سرد شدن و چگالیدن می کند. اجزای چگالیده شده روی سینی ها جمع می شود و از طریق نازلی به خارج جریان می یابد. جزء مایع اکنون به عنوان محصول فرعی سیال تغذیه است و به ناحیه های دیگری از تاسیسات برای پالایش و فرآوری اضافی، جریان می یابد. اگر مقدار زیادی از سیال در سینی جمع شود، سرریز شده و به بخش پایین تری از برج می ریزد. بنابراین دوباره تا دمای تبخیر، گرم می شود. بخارات شروع به بالا رفتن می کنند و فرآیند دوباره شروع می شود.

اصطلاحات فنی تجهیزات

فهرست زیر مواردی که معمولا با تجهیزات مکانیکی و مخازن مربوط است را معرفی می کند :

  • صفحه اصلی (Base Plate) حلقه فلزی تختی که به پایین مخازن جوش داده شده است و برای حاشیه هایی که بر روی فونداسیون بتنی قرار دارد، به عنوان تکیه گاه عمل می کند. سوراخ های اطراف محیط حلقه فلزی، قرار دادن آن را بر پیچ های نگهدارنده ممکن ساخته و آن را نسبت به فونداسیون ایمن می نماید.
  • دامن (Skirt) پایه استوانه ای شکل برای مخزن عمودی یک انتها به صفحه اصلی برای تقویت فونداسیون، جوش داده شده و انتهای دیگر به پایین مخزن عمودی، جوش داده شده است.
  • نوک (Head) محفظه های انتهایی مخزن که می تواند نیمه بیضوی، کروی یا سهمی شکل باشد.
  • پوسته (Shell) دیواره های استوانه ای مخزن
  • راه دسترسی دامن (Skirt Access Opening) یک سوراخ با قطر داخلی "18 که بالای فونداسیون قرار دارد و به کارگران اجازه ورود برای بازرسی و تعمیرات را می دهد.
  • دریچه های دامن سوراخ های با فواصل مساوی با قطر تقریبی "3 تا "4 که نزدیک بالای دامنه مخزن مته می شود تا به گازهای سمی و منفجر شونده ، اجازه گریز دهد.
  • بخش نسوز دامنه (Skirt Fireproofing) معمولا آجر یا گونیت (اندوده بتونی) (Gunite) است، بخش نسوز در اطراف دیواره های داخلی و خارجی دامنه مخزن، به کار می رود و برای حفاظت از آسیب به دامنه مخزن در موارد وقوع آتش سوزی ،مورد نیاز است.
  • نازل، اتصال رابط بین تجهیزات و سیستم لوله کشی. نازل ها در موقعیت هایی قرار داده می شوند که مواد به داخل مخزن وارد می شود یا از مخزن برداشته می شود.
  • جهت نازل (Nozzle Orientation) زاویه قرار گیری نازل ها پیرامون کحیط پوسته مخزن
  • Nozzle projection : برآمدگی نازل برای ایجاد فاصله از خط مرکزی تجهیز تا صورت فلنج (Facing Flange) نازل، به کار می رود.
عضویت در خبرنامه
با عضویت در خبر نامه پایپ کالا مگ ، هر هفته یک ایمیل حاوی مطالب جدید دریافت خواهید کرد.
ارسال نظر
تماس با کارشناسان پایپ کالا
۰۲۱۵۵۶۹۶۸۰۸