برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور
طراحی و برآورد شبکه هوای فشرده کمپرسور
مقدمه
طراحی شبکهی هوای فشرده یکی از مراحل حیاتی در بهرهبرداری و نگهداری کمپرسورخانه است. هدف از طراحی، تأمین هوای فشرده با فشار و دبی مناسب برای تمامی مصرفکنندهها است. برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور شامل تعیین مسیر لولهها، قطر مناسب، طول لوله و افت فشار مجاز در هر بخش از سیستم میباشد تا عملکرد کمپرسورخانه بهینه و مصرف انرژی کاهش یابد.
اجزای شبکه هوای فشرده (Design of the compressed air network)
در طراحی و برآورد شبکهی هوای فشرده، اولین قدم تهیهی لیستی از تمامی مصرفکنندههای هوای فشرده و رسم نموداری از محل کارگاههای آنها است. مصرفکنندهها در واحدهای منطقی دستهبندی میشوند و توسط لولهی توزیع، هوا تأمین میگردد. لولهی توزیع از طریق لولههای بالابر به کمپرسور متصل میشود. شبکهی هوای فشرده بزرگتر به چهار بخش اصلی تقسیم میشود:
لولههای بالابر: انتقال هوای فشرده از کمپرسور به محدوده مصرف
لولههای توزیع: تقسیم هوا در اطراف مکان توزیع
لولههای انشعاب: هدایت هوا از لولههای توزیع به کارگاهها
اتصالات هوای فشرده: اتصال بخشهای مختلف شبکه
این تقسیمبندی به مهندسان امکان میدهد تا برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور را با دقت بیشتری انجام دهند و افت فشار در مسیر هوا به حداقل برسد.
برآورد فشار و افت فشار در شبکه
فشار حاصل از کمپرسور بهطور کامل قابل استفاده نیست، زیرا برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور باید اتلاف فشار ناشی از اصطکاک در لولهها و اتصالات را در نظر بگیرد. علاوه بر این، کاهش فشار در اثر کنترل، تغییرات و کاهش فشار در ولو های کمپرسور نیز اتفاق میافتد.
افت فشار لولههای مستقیم را میتوان با فرمول زیر محاسبه کرد:
∆p: افت فشار (bar)
Pc: جریان هوا، FAD (L/s)
d: قطر داخلی لوله (mm)
l: طول لوله (m)
p: فشار اولیه مطلق (bar(a))
این محاسبه به برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور کمک میکند تا قطر لوله و طول آن بر اساس جریان و افت فشار مجاز انتخاب شود.
افت فشار مجاز در اجزای مختلف شبکه
در هنگام طراحی، برای بخشهای مختلف شبکه میتوان از مقادیر زیر برای افت فشار مجاز استفاده کرد:
- لولههای انشعابی: 0.03 bar
لولههای توزیعی: 0.05 bar
لولههای بالابر: 0.02 bar
افت فشار کل تاسیسات: 0.10 bar
این مقادیر استاندارد باعث میشوند که برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور با کیفیت بالا و مطابق استانداردهای صنعتی انجام شود.
تعیین طول و قطر لولهها
طول لولهی مورد نیاز برای بخشهای مختلف شبکه (بالابر، توزیعی، انشعاب) با استفاده از مقیاس مناسب برآورد میشود. در طی اضافه کردن طول معادل برای ولوها و اتصالات، طول لوله تصحیح میشود. سپس، با استفاده از جدول و نمودارهای استاندارد، قطر لوله مناسب برای هر بخش انتخاب میگردد.
این محاسبات شامل در نظر گرفتن جریان هوا، فشار اولیه، افت فشار مجاز و طول لوله میباشد. پس از انتخاب قطر، طول لولهی معادل برای تمامی بخشها محاسبه و به طول لوله صاف اولیه اضافه میشود تا اطمینان حاصل شود که افت فشار قابل توجهی رخ نخواهد داد. طراحی دقیق این بخشها نقش حیاتی در برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور دارد.
نکات عملی در طراحی شبکه
در تاسیسات بزرگ، محاسبه لولههای انشعاب، توزیعی و بالابر بهصورت مجزا انجام میشود تا فشار و جریان هوا در تمامی نقاط شبکه مناسب باقی بماند. رعایت این نکات باعث میشود که کمپرسورخانه با راندمان بالا کار کند، از اتلاف انرژی جلوگیری شود و عمر تجهیزات افزایش یابد. همچنین، توجه به جزئیات برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور مانع افت فشار ناگهانی در نقاط مصرف میشود.
اندازهگیری جریان (Flow measurement)
از نظر استراتژیک، جریان سنجهای هوا برای تسهیل در برآورد هزینههای مصرف هوای فشرده در داخل کمپرسور قرار میگیرند. هوای فشرده یکی از فرآوردههایی است که در داخل کارخانه تولید شده و جزء هزینههای کارخانه محسوب میشود. از این دیدگاه، تمامی اجزای مورد نظر از تلاش در جهت کاهش مصرف در بخشهای مختلف سود میبرند. جریان سنجهای موجود در بازار اطلاعات بسیاری از قبیل ارزشهای عددی و خوانش دستی تا اطلاعات اندازهگیری را فراهم میکند که بهطور مستقیم به کامپیوتر یا واحد اندازهگیری وصل میشود. بهطور کلی این جریان سنجها در نزدیکی ولوهای مسدودکننده وصل میشوند. جریان سنجهای حلقوی با دقت بالایی جریانهای رفت و برگشت را اندازهگیری میکنند.
جمعبندی
برآورد و طراحی شبکه هوای فشرده کمپرسور یک فرآیند کلیدی در عملکرد هر کمپرسورخانه است. انتخاب طول و قطر لوله، محاسبه افت فشار، طراحی مسیرها و تقسیمبندی منطقی شبکه، همگی در کارایی و بهرهوری سیستم نقش دارند. رعایت این اصول باعث میشود که فشار هوا در شبکه ثابت بماند و تجهیزات با طول عمر بیشتری کار کنند. طراحی صحیح و علمی شبکه هوای فشرده، تضمینکننده بهرهوری انرژی و عملکرد پایدار کمپرسورخانه است.
برای مطالعه بیشتر درباره کمپرسورها میتوانید به منابع زیر مراجعه کنید:
