شیر توپی (Ball Valve) یک تکه Reduce Bore معرفی شده محصول کشور اسپانیا و ساخت شرکت Genebre میباشد. جنس بدنه محصول از کربن استیل و بر اساس DIN ST-37 میباشد. این محصول به صورت اتصال Extended butt weld ساخته شده است و با عملکرد دستی میباشد. این شیر می تواند رنج دمای 30ºC / 200 ºC- را در فشار 25/40 بار(بسته به سایز شیر) تحمل کند.
فلنج ها یکی از اتصال دهندههای لولهها و شیر آلات و دستگاهها به یکدیگر میباشد. فلنج بصورت قطعه دیسکی شکل است که همیشه بصورت جفت به کمک پیچ و مهره دو قطعه را به هم وصل میکند و به آسانی باز میشود و برای فشارهای کم و بالا مناسب است. آببندی بین دو فلنج توسط (Gasket) که بین آنها قرار داده میشود انجام میگیرد. فلنج ها از جنس فولاد، آلیاژهای فولاد، چدن و دیگر فلزات ساخته میشود.
در این نوع فلنج ها سطح یک فلنج که باید در مقابل سطح فلنج دیگر قرار گیرد صاف میباشد. معمولا فلنج های چدنی و یا فولادی که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته میشوند.
در این نوع فلنج ها سطح فلنج که درمقابل فلنج دیگر قرارگرفته و بر روی آن لایی قرار داده میشود و نسبت به سطح کلی فلنج برجسته تر ساخته میشود.
بر اساس استاندارد مقدار برجستگی درتمام اندازهها برای کلاسهای 150و 300 برابر 1.6 میلیمتر و کلاسهای بالاتر برابر 6.4 میلیمتر میباشد.
قسمت برجسته ممکن است کاملا صیقلی (Smooth Finish) و یا دارای شیار (Serrated Finish) باشد واین شیارها یا بصورت هم مرکز ویا حلزونی میباشد که روش ساخت آن در استاندارد (mss-sp-6) مشخص گردیده است (معمولا عمق شیارها 0.4میلیمتر وفاصله آن از هم 0.8 میلیمتر میباشد).
صفحه این نوع فلنجها که بصورت جفت وجود دارد یکی دارای برامدگی (به ارتفاع 6.4 میلیمتر) و دیگری تو رفتگی (به عمق 5 میلیمتر میباشد).
این نوع فلنج نیز بصورت جفت وجود دارد و همانند فلنج نر و ماده بوده با این تفاوت که قطر داخلی زبانه و شیار تا سوراخ فلنج (مسیر جریان) ادامه ندارد و بنابراین لایی (gasket) را روی قطر داخلی و خارجی خود نگه میدارد و همین باعث میشود لایی (gasket) از خوردگی و فرسودگی محفوظ بماند.
ساختمان زبانه و شیار مینیمم سطح لایی نوع مسطح را ایجاب میکند و بنابراین تحت فشار پیچها کمترین بار و ماکزیمم راندمان اتصالی(joint efficiency) ممکنه برای لائیهای مسطح را خواهد داشت. دراین نوع اتصال میزان برامدگی زبانه6.4میلیمتر و میزان عمق شیار برابر 5میلیمتر میباشد.
جهت سرویسهای با دما و فشار باال بسـیار مناسـب است ولی گران¬تر از بقیه نوع¬ها میباشد. هر دو جفـت فلنج که به هم متـصل میشوند، از لحاظ شکل و اندازه یکسان هستند. یک رینگ نیز در شیار بین دو صورت قرار میگیرد. یکی ازمزیتهای این فلنج عدم برخورد دو صورت فلنج به یکدیگر است.
نحوه اتصال این فلنچ ها به این صورت است که بر روی صفحه هر فلنج یک محل رینگ تعبیه گردیده است بطوریکه وقتی دو فلنج روبروی هم قرار میگیرند یک رینگ بین آنها قرار گرفته و پس از محکم کردن فلنچ ها توسط پیچ و مهره این رینگ تحت فشار قرار گرفته و باعث آب بندی میشود. فلنچ های با صفحه اتصال رینگی در صنایع نفت و گاز برای سیستمهای با فشار و دمای بالا کاربرد دارد و در این صنایع نوع با مقطع 8 ضلعی بیشتر بکار میرود. چون این نوع رینگها تماس صفحه ای ایجاد میکنند در صورتی که رینگهای با مقطع بادامکی تماس خطی ایجاد مینمایند.
فلنج ها بسته به نوع جنس و متناسب با فشاری که تحمل میکنند به کلاسهای مختلف تقسیم میگردند:
مطابق این استاندارد فلنج های فولادی و آلیاژهای آن به کلاسهای 150 -300 -400 -600- 900 -1500 -2500 تقسیم بندی میشوند که این اعداد ماکزیمم فشار بر حسب PSI بوده که فلنجها در حداکثر دمای مجاز میتوانند تحمل کنند و معمولا فشار کارکرد حدود 2.4 برابر اعداد فوق میباشد. (رابطه فشار با دما برای جنسهای مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده است).
در این استاندارد فشار تحمل فلنج های فولادی و آلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب BAR میباشد. بعنوان مثال PN30 یعنی فشار کارکرد فلنج 30بار میباشد.
این نوع فلنج ها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنج های گروه ANSI بوده و به کلاسهای 5000-3000-2000-15000-10000 رده بندی میگردند.
مشخصات حک شده بر روی فلنج مطابق استاندارد:
قطر اسمی فلنج ها برابر قطعه لوله ایست که فلنج به آن وصل میشود. بعنوان مثال برای لوله "2" از فلنج "2" استفاده میشود. فلنج ها از لحاظ نوع اتصال – صورت فلنج(face)-نوع الیی(Gasket) که بین دو فلنج قرار میگیرد، طرح و جنس و ... دارای انواع مختلفی میباشند.
اطلاعات کلی در خصوص تعداد، مکان و اندازه سوراخهای مورد نیاز هر سایز از فلنج ها را میتوان در استاندارد ASME B 16.5 یافت. نکنه قابل توجه در خصوص فلنج ها این است که تعداد و قطر سوراخها با توجه به فشار کاری آنها متفاوت است.
ولی اکثرا در یک کلاس و فشار کاری تعداد و قطر آنها یکسان است. بطور عمومی، تعداد سوراخها بصورت متقارن بر روی یک شعاع تقسیم میشوند و تعداد این سوراخها عموما اعداد زوج (4و8و12و16و...) میباشد.
جهت و مکان سوراخها هنگامی دارای اهمیت میباشد که بعنوان مثال فلنج در حال اسمبل نمودن اولیه با یک اتصال باشد.شاید اکثر شما جمله زیر را در نقشهها دیده باشید:
All flange bolt holes straddle the centerlines
"خط عبوری از مرکز سوراخ پیچها باید از مرکز دو پیچ عبور کند"
این بدین معناست:
فلنج ساکت جوشی (Socket Weld Flange) که به فلنج ساکت ولد نیز شناخته می شوند جزو یکی از دسته بندی های فلنج ها بر اساس قسمت End آن ها است. فلنج ها از یک طرف به لوله و از طرف دیگر به سایر تجهیزات و اتصالات مانند شیرآلات و … متصل می شوند. به آن سمت از فلنجها که به لوله متصل می شوند، End می گوییم و به آن سمت از فلنج که به تجهیزات متصل می شود، Face گفته می شود. درنتیجه می توان فهمید که فلنج ساکت ولد از سمتی که به لوله متصل می شود یا همان قسمت End با سایر فلنجها متفاوت است و بر اساس همین قسمت نیز دسته بندی شده است.
ممکن است بخواهید بدانید که فلنج ساکت جوشی چرا به این نام معروف شده است؟ از آنجایی که اتصال فلنج ساکت ولد به لوله به صورت سوکتی است این فلنج به نام فلنج ساکت ولد یا فلنج ساکت جوشی معروف شده است.
فلنج ساکت ولد در داخل بدنه خود دارای یک سوکت است. داشتن سوکت به این معنا است که در داخل فلنج ساکت جوشی، یک برآمدگی وجود دارد که باعث می شود تا از حرکت لوله به سمت جلو جلوگیری کند؛ به عبارت دیگر فلنج ساکت جوشی دارای یک محفظه است که لوله می تواند در درون آن قرار بگیرد.
وجود محفظه یا همان سوکت موجب می شود تا مرکز فلنج و مرکز لوله باهم در یک راستا باشند. این هم راستا بودن باعث می شود تا سیال بتواند به راحتی در محل اتصال لوله و فلنج حرکت کند.
فلنجهای ساکت جوشی کاربرد کمتری نسبت به سایر فلنجها دارند. این فلنجها دارای آب بندی بهتری نسبت به فلنج اسلیپون هستند. همچنین این فلنجها اغلب در سایزهای پایین (قطر حداکثر 2 اینچ) استفاده می شوند.
به منظور اتصال فلنجهای ساکت ولد با لوله ها نیاز به جوشکاری است. زمانی که لوله در داخل فلنج قرار گرفت، از بیرون تنها یک بار جوشکاری فیلت (Fillet Weld) انجام می شود. یکی از نکاتی که در هنگام جوشکاری فیلت (Fillet Weld) باید بدانیم و باید حتماً رعایت کنیم، ایجاد یک فاصله مشخص بین لوله و قسمت برآمدگی داخل فلنج ساکت جوشی است. در ادامه به بررسی مزیت ها و معایب اتصال ساکت ولد و قیمت فلنج ساکت ولد یا همان فلنج ساکت جوشی پرداخته می شود.
به طور کلی باید بدانید که اتصال ساکت ولد یکی از روش های اتصال لوله و سایر اتصالات است و فلنج ساکت ولد نیز از همین روش اتصال بهره برده اند. زمانی که برای ما، جلوگیری از نشتی یا استحکام سازه اهمیت داشته باشد از اتصال ساکت ولد استفاده می کنیم (فلنج ساکت جوشی نیز دارای استحکام بالایی است). این روش اتصال نسبت به اتصال جوشی، مقاومت خستگی کمتری را دارد.
اتصالهای ساکت طبق استاندارد ASTM ساخته و تولید می شوند. در استاندارد ASTM تمام موارد مرتبط با جنس و متریال نوشته شده است. طبق استاندارد ANSI ابعاد، فشار کاری، دما و سایر پارامترهای دیگر مشخص می شود.
همانند روش های دیگر اتصال، روش اتصال ساکت دارای مزیت ها و معایب مختص به خودش است.
به طور مختصر مزایا و معایب این روش را شرح می دهیم.
این مزایا و معایب تماماً برای فلنج ساکت جوشی نیز صادق است. علاوه بر این موارد چند مورد دیگر در مورد مقایسه فلنج های ساکت جوشی و اسلیپون وجود دارد که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.
یکی از رایج ترین فلنج های موجود در صنعت و بازار فلنج اسلیپون (Slip On Flange) میباشد. فلنجهای اسلیپون را میتوان به انتهای یک لوله وصل کرد و سپس براساس کارایی و نیاز آن را به فلنج، لوله، تجهیزات و یا اتصالات دیگر متصل نمود. قطر داخلی فلنجهای اسلیپون اندکی بزرگتر از قطر خارجی لوله ای که به آن متصل میشود است. در این فلنجها لوله را درون فلنج جای گذاری کرده و سپس به روش Fillet Welds آن را جوش میدهند.
معمولا این فلنجها به دلیل هزینه اولیه پایین تر، به فلنجهای گلودار جوشی (Welding Neck Flanges) ترجیح داده میشوند و بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند، و بنابراین نزد مشتریان نیز محبوب تر هستند ولی با این حال، هزینه نصب نهایی آنها به خاطر جوشکاریهای اضافی از هزینه فلنجهای گلودار جوشی هم کمتر نیست. پس توصیه میشود در هنگام انتخاب نوع فلنج، تمامی پارامترها مورد بررسی قرار گیرد تا انتخاب درستی از نظر هزینه تمام شده، زمان اجرا و کارایی و دوام آن در خطوط لوله و تاسیسات مکانیکی را داشته باشیم.
جوشکاری در فلنجهای اسلیپون بدین صورت است که هم از قسمت بیرونی و هم از قسمت داخلی جوشکاری فیلت انجام میشود تا استحکام کافی داشته باشد و مانع از نشت سیال به بیرون شود.
همچنین این نکته را باید در نظر داشت که استحکام فلنجهای اسلیپون حدود دو سوم فلنجهای گلودار جوشی است و عمر آنها تحت شرایط خستگی تنها یک سوم این فلنجها است.
فلنج اسلیپون به شکلی نصب میشوند که انتهای لوله به واسطه ضخامت دیواره لوله حدود 8/1 اینچ با پیشانی فلنج فاصله دارد. بنابراین، میتوان در این فلنج به اندازه ضخامت لوله بدون اینکه پیشانی فلنج آسیب ببیند جوشکاری فیلت را انجام داد. همچنین با توجه به شکل و ساختار این فلنجها قسمت بیرونی فلنج نیز جوشکاری فیلت انجام میشود.
در صنعت نوع دیگری از فلنجهای اسلیپون نیز وجود دارد که به آن فلنج اسلیپون کاهنده (Reducer Slip On Flange) میگویند. این فلنجها اساساً برای کاهش اندازه قطر لوله (در جایی که محدودیتهای فضا امکان ترکیب فلنج گلو دار و کاهنده را نمیدهد) مورد استفاده قرار میگیرند.
جنس این فلنجها معمولا به سه دسته فولادی A105 ,ASTM A 350 ASTM، استنلس استیل ASTM A182 شامل F304/F316/F321 و آلیاژی ASTM شامل F11/F12و… دسته بندی میگردد. که با توجه به نوع سیال و ترکیبات شیمیایی آن، جنس لوله و… این فلنجها از نظر متریال انتخاب میگردد. لازم به ذکر است فلنجهای اسلیپون فولادی نسبت به انواع ذکر شده دیگر ارزانتر و از لحاظ اقتصادی به صرفه تر میباشد.
در شکل زیر نحوه جایگذاری لوله درون فلنج اسلیپون و نقاط جوش کاری فیلت در قسمت بیرونی و قسمت داخلی فلنج مشخص شده است. همان طور که مشاهده میکنید به دلیل جای گیری لوله درون فلنج و هم مرکز شدن آن دو با هم نصب این فلنجها آسان تر بوده و عملیات اجرا سریع تر انجام میپذیرد.
همچنین با توجه به شکل ساختاری این فلنجها به دلیل جوش کاری در قسمت لبه بیرونی و هم در قسمت لبه داخلی این فلنجها، امکان نشت سیال بسیار کاهش مییابد.
فلنج هایی هستند که توسط جوش دادن به لوله وصل میشوند. فلنج گونهای از اتصال دهندههای لولهها و شیرآلات به یکدیگر است. فلنجها قطعه دیسکی شکل میباشند که اغلب به صورت جفت، با استفاده از پیچ و مهره دو قطعه را به یکدیگر متصل میسازند، به آسانی باز شده و برای فشارهای پائین و بالا مناسب هستند.
فلنج جوشی در انواع مختلفی مثل گلودار، اسلیپون، کور و … تولید میشود. Face یا پیشانی تمام این نوع فلنجهای جوشی یعنی محلی که واشر روی فلنج قرار میگیرد دارای اشکال مختلفی هستند که در ادامه به آنها اشاره شده است.
کاربرد فلنج گلودار جوشی در فشارهای بالا و دماهای پایین است. علاوه بر این برای زمانی که بارهای ارتعاشی و نوسانی بر روی سیستم اثر زیادی دارد استفاده میشود. فلنج های گلو دار جوشی از ناف مخروطی شکل شان به سادگی قابل تشخیص هستند. این ناف های مخروطی با شیب ملایمیبه دیواره لوله یا اتصالات مربوطه جوش میشوند.
فلنج جوشی ساکت یک برآمدگی در داخل خود دارد که محل قرارگیری لوله است. این نوع فلنجها را باید هم از داخل و هم از خارج جوشکاری نمود. اگر جوشکاری از داخل انجام شود هم مقاومت استاتیکی و هم مقاومت آن در برابر خستگی افزایش مییابد. این نوع فلنجها در سیستم های لوله کشی که دارای فشار کاری بالا و قطر لوله کشی کم است استفاده میشوند. نیروی ایستایی آن با فلنجهای اسلیپون برابر است اما مقاومت خستگی آنها 50% بیشتر از فلنج های اسلیپون است.
جوش داخلی فلنج اسلیپون نسبت به دیگر فلنجها ازجمله گلودار بیشتر است. کاربرد این فلنج در سیستم های معمولی است چون نصب آن ساده است ولی مقاومت آن هم در فشار داخلی و هم در برابر خستگی کمتر از فلنج گردن دار است. نیروی مقاومت محاسبه شده یک فلنج اسلیپون، تحت فشار داخلی، ⅔ فلنجهای گلودار جوشی بوده که این عمر تحت شرایط خستگی به ⅓ تقلیل مییابد. از معایب این فلنج این است که اصولاً ابتدا لوله ها باید جوش داده شوند و سپس اتصالات با آن تنظیم شوند.
پیشانی فلنج جوشی یا flange face چیست و انواع آن کدام است؟
پیشانی فلنج یا نشیمنگاه واشر روی فلنج طبق استانداردهای ASME B 16.5 & ASME B16.47 طراحی میشود.
متداول ترین پیشانی فلنجهای جوشی عبارتند از:
یکی از متداول ترین پیشانیها برای فلنجهای جوشی، پیشانی سطح برجسته است. در این نوع فلنجها نشیمنگاه واشر کمیبالاتر از سطحی است که در آن سطح سوراخ کاری پیچها وجود دارد و این کار به دلیل این است که بتوان با سفت کردن پیچ فلنجها فشار مستقیم روی واشرها ایجاد کرده و درنتیجه آب بندی بهتری داشت.
به واسطه شکل این نوع نشیمنگاه، میتوان جهت فلنج جوشی با سطح برجسته از انواع واشرهای گسکت و لاستیکی استفاده کرد.
ارتفاع برجستگی پیشانی فلنج جوشی در انواع 16 بار و کلاس 300 و 150 حدود 1.6 میلیمتر است و در کلاسهای 600 و 900 و 1500 و 2500 این ارتفاع حدود 6.35 میلیمتر است.
یکی دیگر از انواع پیشانی فلنج، سطح تخت است، در این نوع فلنجها سطح نشیمنگاه واشر با سطحی که در آن سوراخ کاری پیچهای فلنج قرار دارد، هم سطح است. اگر قرار است فلنج جوشی با پیشانی سطح تخت با یک فلنج جوشی با سطح برجسته متصل شود حتماً لازم است ابتدا ارتفاع سطح برجسته فلنج raised face را حذف کرد.
پیشانی فلنج از نوع رینگ جوینت نیز یکی از انواع متداول سطح فلنج است که بیشتر در سیستمهای لوله کشی فشار بالا (از کلاس 600 به بالا) و دما بالا (بالاتر از 427 درجه سانتیگراد) مورد استفاده قرار میگیرد.
نشیمنگاه واشر در این نوع فلنجها دارای یک شیار زاویه دار است که گسکت مورد استفاده جهت این نوع فلنجها، رینگ گسکت است که بیشتر از جنس استیل ساخته میشود و این واشر استیل بعد از قرار گرفتن در این شیار و محکم کردن پیچ ها، موجب آب بندی فلز روی فلز میشود.
پرکاربردترین رینگ گسکتها هم رینگ گسکتهای نوع R است که از کلاس 150 تا 2500 ساخته میشود و در دو نوع سطح مقطع بیضی و سطح مقطع هشت ضلعی تولید میشود و آب بندی نوع هشت ضلعی بهتر از نوع بیضی است.
در این نوع پیشانی زبانه و شیار مطابق با یکدیگر ساخته میشوند به این صورت که روی پیشانی یکی از این فلنجها یک حلقه برجسته با نام زبانه وجود دارد و روی سطح نشیمنگاه فلنج دیگر یک شیار ماشین کاری شده وجود دارد و این زبانه و شیار در هنگام محکم کردن پیچ فلنجها با هم مطابقت داشته و در هم جفت میشوند. شکل ظاهری این نوع فلنجهای جوشی با فلنجهای دارای نشیمنگاه نر و ماده متفاوت است و قطر داخلی زبانه و شیار تا داخل فلنج امتداد نیافته است.
فلنج جوشی ملسی: فلنجهای جوشی ملسی با استاندارد آلیاژی ASTM A105 که فرآیند ساخت آن ها فورجینگ میباشد تولید میشوند. فلنجهای جوشی مشهد، ماشین سازی اراک و غرب از جمله معروف ترین برندهای داخلی ساخت فلنج هستند. فلنجهای برند Fad، Melesi، Galperti نیز از نمونه های خارجی مناسب میباشند.
فلنج کور یکی از انواع فلنج های کاربردی در صنایع مختلف است. فلنج کور Blind Flange به شکل یک دیسک صفحه با سوراخ هایی در اطراف آن است. این فلنج در کارخانه ها و صنایع مختلف در انتهای مسیر لوله جهت انسداد مسیر جریان سیال کاربرد دارد.
فلنج کور برخلاف فلنج گلودار جوشی (Weld Neck Flange)، فلنج اسلیپون (Slip on Flange)، فلنج کف رینگ (Stub-end Flange) و … محلی برای عبور سیالات ندارد و در نتیجه مسیر جریان توسط این فلنج ها مسدود میشود.
فلنجهای کور میتوانند با توجه به نیازهای مشتری در ابعاد مختلفی طراحی و تولید شوند. همان طور که گفته شد فلنجهای کور همانند یک صفحه دیسک هستند که در کنار خود دارای چندین سوراخ هستند. این سوراخ ها جهت اتصال این فلنج ها به فلنج های دیگر به وسیله پیچ و مهره استفاده میشوند. جهت آب بندی و جلوگیری از نشتی این فلنجها از گسکت (Gasket) یا واشر در بین دو فلنج استفاده میشود. باید بدانید که با توجه به فشار کاری باید نوع فلنجهای کور و نوع گسکت انتخاب شود.
مهم ترین کاربرد فلنج های کور بستن یک مسیر خط لوله است. به طور مثال فرض کنید که در حال امکان ساخت قسمتی از خط لوله وجود ندارد و در آینده میخواهیم خط لوله را ادامه دهیم یا فرض کنید میخواهیم یک شیر در وسط یک خط لوله اضافه کنیم؛ به منظور بستن موقتی خط لوله از فلنج کور استفاده میشود تا در آینده بتوان آن خط لوله را به یک خط لوله ی دیگر یا یک اتصالات دیگر متصل کرد. پس به طور کلی میتوان کاربرد فلنج های کور را در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، آب و فاضلاب و تأسیسات به صورت زیر بیان کرد:
پس به طور کلی میتوان گفت در صورت نبود فلنج کور، نگه داری و تعمیرات یک خط لوله در حالی که جریان مداوم سیال وجود دارد بسیار مشکل ساز است و وجود این فلنج ها باعث آسان تر شد امر تعمیر و نگه داری خط لوله میشود.
چهار برند MELESI، FAD، CROWN و GALPERTI از معروف ترین برندهایی هستند که فلنج های کور را میسازند.
همان طور که میدانید فلنج های کور بر اساس میزان فشاری که برای آن ها قابل تحمل است کلاس بندی میشوند و همچنین آن ها بر اساس استانداردهای گوناگونی ساخته و تولید میشوند. در ادامه ی این مقاله به بررسی استانداردها و کلاس های فلنج های کور و توضیحات مرتبط با آن میپردازیم.
فلنج کور با توجه به نیاز مشتری و طبق استانداردهای ابعادی از سایز 1.2 تا 120 اینچ قابل تولید و عرضه هستند و این سایز با توجه به سایز لوله انتخاب میشود. استانداردی که جهت مشخص کردن ابعاد فلنج کور استفاده میشود، استاندارد ASME B16.5 است.
بر اساس فشار و دمای قابل تحمل فلنج کور، آن ها را به کلاس های متفاوتی دسته بندی میکنند. لازم به ذکر است که این کلاس ها اسمیهستند و فلنج ها به طور معمول میتوانند تا دو برابر عدد این کلاس ها فشار تحمل کنند. دو استاندارد متداول DIN و ASNI برای کلاس بندی فلنج های کور وجود دارند. طبق استاندارد ANSI فلنج های کور به کلاس های 150، 300، 600، 900، 1500 و 2500 تقسیم میشوند. اعدادی که در این استاندارد مشاهده میکنید بیشترین فشار قابل تحمل توسط این فلنج ها بر اساس فشار PSI در یک دمای مشخص هستند. کلاس های 600، 900، 1500 و 2500 نسبت به کلاس های 150 و 300 کاربرد کمتری دارند و در موارد بسیار نادری استفاده میشوند. همچنین لازم به ذکر است که امکان تولید فلنج های کور در کلاس های 3000 و 6000 وجود دارد و آن ها برای کور کردن لوله های با فشار بالا استفاده میشوند. مشاهده انواع فلج میتواند مفید باشد.
یکی دیگر از استانداردهای مورداستفاده در ساخت فلنج کور استاندارد ASTM است. استاندارد ASTM استانداردی است که متریال های مورد استفاده در ساخت فلنج ها را بیان میکند. طبق این استاندارد مهم ترین متریال هایی که در ساخت فلنج کور استفاده میشوند عبارت اند از:
یکی از نکاتی باید به آن توجه داشت این است که در آلیاژ استنلس استیل 304 و 316 زمانی که L به آن ها اضافه میشود به معنای Low Carbon است و آلیاژ های 316 L و 304 L نسبت به آلیاژهای 304 و 316 دارای درصد کربن کمتری هستند.
یکی از اتصال دهنده های خطوط لوله کشی فلنج ها هستند. فلنج گلودار یا Weld Neck Flange یکی از رایج ترین و کاربردی ترین انواع فلنج ها است. فلنج ها به طور کلی یکی از ابزارها و تجهیزاتی هستند که برای اتصال لوله ها، شیرآلات و سایر قطعات به هم مورد استفاده قرار می گیرند. در مورد شکل فلنج ها می توان گفت که آن ها یک دیسک یا یک صفحه ی دایره ای شکل هستند که بر روی محیط آن ها تعدادی سوراخ قرار داده شده است. این سوراخ ها به فلنج ها این امکان را می دهد تا به کمک پیچ و مهره ها بتوانند به فلنج های دیگر متصل شوند. فلنج ها این امکان را به کاربران می دهد تا بتوانند به راحتی آن ها را باز و بسته کنند و بتوانند یک خط لوله را به راحتی به سایر اتصالات، شیرآلات یا یک خط لوله دیگر متصل یا جدا کنند.
در صورتی که بخواهیم فلنج ها را دسته بندی کنیم، آن ها را می توانیم بر اساس قسمت انتهایی (End) یا قسمت پیشانی (Face) تقسیم بندی کنیم. قسمت انتهایی یا End، قسمتی از فلنج است که به لوله متصل می شود و قسمت پیشانی یا Face، همان قسمتی است که به اتصالات دیگر مانند شیرآلات و … متصل می شود.
فلنج گلودار یکی از انواع دسته بندی فلنج ها بر اساس قسمت انتهایی (End) است. ممکن است گاهی آن ها را با نام فلنج گلودار جوشی نیز شنیده باشید. این نوع از فلنج ها همان طور که از نامشان می توان برداشت کرد، دارای یک قسمت مخروطی شکل در قسمت انتهایی (End) خود هستند. نام این فلنج ها نیز از همین قسمت مخروطی شکل یا گردن آن ها گرفته شده است.
وجود این گردن مخروطی باعث شده است تا این فلنج ها از نظر ظاهری با سایر فلنجها متمایز باشند و به راحتی بتوان آن ها را از فلنجهای دیگر تمیز داد. برای اینکه بتوانیم فلنجهای گلودار را به لوله ها متصل کنیم، قسمت گردن یا همان قسمت مخروطی شکل را در داخل لوله قرار می دهیم و با استفاده از جوش بات ولد (Butt Weld) آن ها را به لوله جوش میدهیم.
قسمت گردن یا گلویی باید از نظر قطر و ضخامت با لوله یکسان باشد تا در مسیر حرکت جریان سیال مانعی وجود نداشته باشد و فشار به میزان یکسان در خط لوله تقسیم شود. همچنین یکسان بودن قطر لوله و گردن فلنج، باعث می شود تا تست هایی مانند تست رادیوگرافی به سادگی انجام شوند.
یکی از مزیت های فلنج گلودار نسبت به سایر فلنجها همان قسمت گردن آن ها است. این قسمت باعث می شود تا این فلنجها در برابر بارهای فشاری، ارتعاشی و برشی مقاوم باشند. همچنین باعث می شود تا آن ها در دماهای بالا نیز بسیار مقاوم باشند. دلیل این افزایش مقاومت در برابر دما و تنش ها بسیار ساده است؛ وجود این قسمت مخروطی موجب شده است تا دیسک فلنج از سایر تنش ها و بارهایی که در هنگام جوش کاری انجام می شود، فاصله داشته باشد.
در صورتی که بخواهیم در مورد کاربردهای فلنج گلودار صحبت کنیم، لازم است تا شناختی در مورد این فلنج داشته باشیم که با مطالعه قسمت های بالا می توانید به این شناخت برسید. مهم ترین نکته ای که باید به آن توجه داشت، مقاومت بالای آن ها در برابر دما و تنش است. علاوه بر آن، این نوع فلنجها با استفاده از گسکت ها و واشرها می توانند آب بندی مناسبی ایجاد کنند که حتی باعث شده تا در برابر نفوذ هوا نیز مقاوم باشند. آب بندی مناسب و مقاومت در برابر دما و تنش موجب شده تا آن ها در بخش تهویه و سایر خطوط لوله ای که سیال عبوری از درون آن ها پرخطر یا قابل اشتعال باشد، کاربرد داشته باشند.
فلنجهای گلودار از متریال ها و جنس های متفاوتی ساخته می شوند. مهم ترین نکته در انتخاب جنس فلنجهای گلودار، یکسان بودن جنس و متریالی که از آن ساخته شده اند با جنس لولهها است.
فلنجهای گلودار تولیدشده در ایران معمولاً بر اساس استاندارد ASTM ساخته می شوند. رایج ترین متریال هایی که در ساخت این فلنجها استفاده می شود کربن استیل و استنلس استیل است. همچنین ممکن است آن ها از جنس های آلیاژی ساخته شوند. معروف ترین فلنجهای گلودار عبارت اند از فلنج گلودار استنلس استیل 304، فلنج گلودار استنلس استیل 316، فلنج گلودار A105 و فلنج گلودار ST37.
با توجه به نیاز کاربر متریال های دیگری مانند تیتانیوم و آلومینیوم نیز در ساخت فلنجهای گلودار استفاده می شوند. به طور مثال زمانی که در خط لوله نیاز به استحکام بالا و وزن پایین داریم می توانیم از این دو متریال استفاده کنیم.
همچنین فلنج های گلودار به کلاس های 150، 300، 600، 900، 1500 و 2500 تقسیم می شوند. برای مطالعه بیشتر در مورد کلاس فلنج ها می توانید به توضیحات محصول فلنج ها مراجعه کنید.
یکی از اصلی ترین روش های اتصال لوله های فولادی از طریق فلنج صورت می گیرد که در ویدئوی زیر نمایش داده شده است(ویدیو برگرفته از سایت شرکت AVK استرالیا):
روش های اتصالات لولهها در انواع مختلفی وجود دارند، برای مثال اتصلات رزوهای، جوشی، مکانیکی، فلنجی، لحیم کاری و … همه از روشهای اتصال لوله فولادی محسوب میشوند که در صنایع مختلفی از آب و فاضلاب تا نفت و پتروشیمی استفاده میشوند. اتصالات فلنجی برای اتصال لوله فولادی درزدار و بدون درز استفاده میشود.
فلنجها قطعاتی هستند که همراه با بولت و مهره امکان اتصال لوله فولادی را فراهم میکنند. فلنجها انواع مختلفی دارند از جمله فلنج رزوه دار، فلنج تخت، فلنج با گردنی بلند و جوش گردنی که بنا به کاربرد مشخص لوله، برای اتصالات لوله فولادی درزدار و بدون درز و لوله استیل استفاده میشوند. اتصالات فلنجی احتمال تنشهای بیش از حد بین مفاصل را کاهش میدهند.
روش اتصال به این صورت است که پس از تمیزکاری محل اتصال و آغشته کردن آن به روانساز، فلنج در هر سمت لوله به همراه یک واشر پلیمری قرار میگیرد. این قطعه آب بندی اتصال را انجام میدهد. یکی از نکات خیلی مهم این است که قطعه حتما باید با زاویه درستی در محل اتصال قرار گیرد. که در ویدیو بالا آن را مشاهده میکنید.
اتصالات فلنجی برای اتصال لوله فولادی به مخازن تحت فشار، پمپها و کمپرسورها، اتصالاتی که نیاز به جداسازی، تعمیرات و کالبیراسیون دارند و مکانهایی که استفاده از جوشکاری برای اتصالات ممکن است منجر به ایجاد مشکلاتی شود، استفاده میشود.
شیر پروانه ای (Butterfly Valves) برای قطع یا تعدیل جریان سیال (جداسازی و تنظیم) استفاده می شود. شیر پروانه ای مرکزی PI609 (سیت نرم) برای کاربردهای کم فشار و غیربحرانی به شیر دروازه ای و شیر توپی ترجیح داده می شوند زیرا ارزان تر و سبک تر بوده و نصب آن ها آسان تر است. شیر پروانهای غیر متمرکز (شیرهای دو افست و سه افست) با سیت های فلزی محبوبیت زیادی یافته اند و در برخی از کاربردها با شیر کروی و توپی رقابت می کنند.
شیر پروانهای یک ابزار تنظیم کننده و قطع کننده است که می تواند در برخی کاربردها جایگزین شیرهای کروی و توپی باشد. این نوع شیر را می توان بر اساس پارامترهای متعدد طبقه بندی کرد:
شیر پروانهای را می توان برای دامنه وسیعی از کاربردها مانند تامین آب، تصفیه فاضلاب، حفاظت در مقابل آتش، صنایع نفت و شیمیایی، سیستم های انتقال سوخت و همچنین صنعت تولید برق استفاده کرد. با عرضۀ طرح های غیرمتمرکز دوگانه و سه گانه، شیر پروانهای بیشتر و بیشتر در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار گرفتند و با شیرهای سنتی تر مانند شیرهای توپی و کروی به رقابت پرداخته اند.
جزء اصلی شیر پروانهای دیسک است. دیسک یک رینگ فلزی است که در خط وسط لوله نصب شده و از طریق یک میله به یک عملگر بیرونی (دستگیره یا عملگر) وصل می شود. در مقایسه با شیر توپی، دیسک شیر پروانه ای همواره در تماس با سیالی است که از درون خط لوله عبور می کند و بنابراین باعث افت فشار می شود. در حالت بسته، دیسک مجرای شیر را مسدود می کند و در حالت باز، دیسک اجازه عبور جریان را می دهد. یک ربع گردش لازم است تا شیر از حالت کاملا باز به حالت کاملا بسته درآید (و این حرکت را می توان به همان سرعت شیرهای توپی انجام داد).
نماد شیر پروانه ای در نمودارهای P&ID در تصویر زیر نشان داده شده است.
استانداردهای API 609, ASME B16.34 (Pressure And Temperature Rating), API 598 (Testing), ASME B16.5 and ASME B16.47 (Flanged Ends) and ASME B16.25 ابعاد و تلورانس های شیرهای توپی را برای صنعت پتروشیمی و کاربردهای لوله کشی توضیح می دهند.
یکی از طبقه بندی های کلیدی مربوط به شیرپروانه ای هم مرکز و غیرمتمرکز است:
شیر پروانه ای هم مرکز (چپ)، شیر پروانه ای دوافست (وسط)، شیر پروانه ای سه افست (راست)
شیر پروانهای هم مرکز در ایستگاه های تسویه آب و فاضلاب، سیستم های حفاظتی و انتقال گاز استفاده می شوند.
شیر پروانهای غیرمتمرکز دوگانه درسیستم های انتقال آب زیرزمینی کاربردهای فراوانی دارند و با شیرهای دروازه ای (به خصوص در شیرهایی با اندازه مجرای زیاد) رقابت می کنند زیرا سبکتر و ارزان تر بوده و کار حفاری را به حداقل می رسانند.
شیر پروانهای سه افست با مواد گرید بالا مانند فولاد ضدزنگ و فولاد دوپلکس و سوپردوپلکس ساخته می شوند و در کاربردهای شرایط بحرانی (با میزان خوردگی قابل ملاحظه و دما/فشار بالا) با شیرهای توپی رقابت می کنند. شیر پروانهای سه افست پیچیده ترین نوع شیر پروانهای هستند و در سال های اخیر سهم بازار خود را یافته اند.
تصویر بالا تفاوت طراحی شیر پروانه ای غیرمتمرکز دوگانه و سه گانه را (به ترتیب در سمت چپ و راست نمودار) نشان می دهد.
شیر پروانهای مانند هر نوع شیر دیگر از مواد مختلف و ترکیب هایی از مواد مختلف (بدنه، سیت، دیسک) ساخته می شوند. انتخاب مواد سازنده به سیالی که قرار است توسط این شیر مسدود شود و به فشار و دمای کاربرد بستگی دارد. در اینجا فهرستی از مواد اصلی سازنده شیر پروانهای (که عموما گریدهایی از چدن هستند) ارائه می شود.
فولاد کربنی یک آلیاژ آهن و کربن است (هیچ عنصر آلیاژی دیگری برای کنترل ویژگی های مواد به فولاد کربنی اضافه نمی شود). برای ساخت بدنه و دیسک شیر پروانه ای اغلب اوقات از فولاد کربنی و فرایند ریخته گری ماسه ای استفاده می شود.
متدوال ترین گرید مورد استفاده برای بدنه و دیسک شیر پروانه ای، فولادهای ASTM A216 WCB و LCC (کم کربن) هستند (که فولاد ریخته گری هستند). این فولادها به ترتیب برای سرویس دمای بالا و دمای پایین استفاده می شوند.
مهم ترین مزیت شیر پروانهای فولاد کربنی قیمت نسبتاً پایین و عملکرد قابل قبول آن هاست (به خصوص برای کاربردهای فشار پایین). ضعف شیرهای فولاد کربنی مقاومت کم نسبت به خوردگی است (که می توان با افزودن رنگ های بیرونی یا مواد آستری داخلی مانند تفلون این ضعف را بهبود داد).
فولادهای ضدزنگ آلیاژهای آهن، نیکل و کروم (حداقل مقدار کروم 10.5 درصد است) هستند. افزودن کروم باعث ایجاد یک لایه اکسید خودالتیام بر روی سطح ماده می شود و آن را از زنگ زدگی محافظت می کند. وقتی سطح قطعه ای که از فولاد ضد زنگ ساخته شده خراشیده می شود، کروم با اکسیژن واکنش می دهد و مانع از واکنش آهن و اکسیژن و زنگ زدگی آن می شود. انواع بسیار متفاوتی از فولادهای ضدزنگ وجود دارند که عموما سری 300 و 400 نامیده می شوند.
فولادهای ضدزنگ را می توان در دسته های فریتی، آستینیتی، مارتزیتی، دوپلکس و پیرسَخت (Ph 14) طبقه بندی کرد. این طبقه بندی براساس ریزساختار مواد با تغییر در ترکیب عناصر مخلوط می باشد. متداول ترین انواع فولادهای ضدزنگ مورد استفاده برای ساخت شیرها، گریدهای آستینیتی و دوپلکس هستند.
فولاد ضدزنگ آستینیتی علاوه بر کروم دارای نیکل نیز می باشد. کروم این خاصیت را دارد که ساختار آستینیتی مکعبی مرکز وجوهپر دمای بالا را در دماهایی که این فولاد به طور نرمال به ساختار فریتی مکعبی مرکز پر تغییر می کند، حفظ می کند. این ساختار مکعبی مرکز وجوه پر به ماده چقرمگی و شکل پذیری بیشتری نسبت به گریدهای فریتی می دهد.
بسته به درصد نیکل موجود در آلیاژ، ساختار آستینیتی سخت را می توان حتی در دماهای بسیار پایین حفظ کرد و بنابراین، این ماده برای کاربرد در شرایط سرما هم مناسب است. افزودن مولیبدن باعث افزایش مقاومت شیر در برابر خوردگی حفره ای می شود.
فولادهای ضدزنگ دوپلکس (UNS S32205 and UNS S31803) دارای یک ساختار متوازن از ساختار آستینیتی مکعبی مرکز وجوهپر و فریتی مکعبی مرکز پر آهن را دارند. این نوع ترکیب از طریق کنترل عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی – که بر روی آلیاژ انجام می شود تا ساختاری تولید شود که از 50% آستینیت و 50% فریت تشکیل شده باشد، به دست می آید.
فولادهای ضدزنگ دوپلکس استحکام بیشتر ترکیب فریتی را با چقرمگی چشمگیر آستینیت ترکیب می کنند. نوع سوپر دوپلکس (UNS S32750 and UNS S32760) دارای مقدار کروم و مولیبدن بیشتری هستند تا مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهند.
آلیاژهای نیکل برای شیرهایی استفاده می شوند که تحت شرایط سرویس بسیار سخت از لحاظ نوع سیال، دما و فشار قرار دارند. این آلیاژها به طور خاص برای کاربردهای بسیار خورنده مناسب هستند که می توانند لایه اکسیدی محافظ را در فولادهای گرید پایینتر (مانند فولاد ضد زنگ) تخریب کنند. پراستفاده ترین آلیاژهای نیکل در ساخت شیرها Inconel, Incoloy, Hastelloy هستند. مهم ترین عیب آلیاژهای نیکل وزن زیاد و قیمت گران (چند برابر شیرهای فولادی ضدزنگ) آن ها است.
آلیاژهای تیتانیوم استحکام بالا و وزن کم را با مقاومت عالی در برابر خوردگی ترکیب می کنند. آلیاژهای تیتانیوم بالاترین نسبت استحکام به وزن را نسبت به فلزات دیگر دارند. همانند فولادهای ضدزنگ، آلیاژهای تیتانیوم یک لایه اکسیدی محافظ بر روی سطح خود تشکیل می دهند که مانع از زنگ زدگی قطعه می شود. تیتانیوم مقاومت زیادی نسبت به خوردگی به وسیله آب دریا دارد (به خصوص در محیط هایی که هیپوکلریت حضور دارد).
عیب اصلی آلیاژهای تیتانیوم قیمت بالای آن ها (چندبرابر فولاد ضدزنگ) و پیچیدگی فرایند تولید (به علت واکنش پذیری بالای فلز) است (راهکارهای ریخته گری خاصی لازم است تا از واکنش تیتانیوم با اکسیژن در هنگام ذوب و ریختن جلوگیری کند).
این یک آلیاژ مس است که از تقریباً 10% آلومینیوم، 5% نیکل و 5% آهن تشکیل شده است. این آلیاژ دارای مقاومت بالا دربرابر خوردگی است (به خصوص در کاربردهای آب دریا) و در برابر تشکیل زیست لایه مقاومت میکند (که این از علت های معمول خوردگی در فولادهای ضدزنگ است). شیر پروانهای API 609 می توانند سیت های نرم یا فلزی داشته باشند. شیرهای دارای سیت نرم را شیر پروانهای “نرم سیت” یا “منعطف” نیز می نامند که از نوع مرکزی هستند. طرح های غیرمتمرکز (افست دوگانه یا سه گانه) عموما دارای سیت های فلزی هستند و می توانند مقاوم در برابر آتش باشند.
در ویدئوی زیر نحوه مونتاژ شیر پروانه ای نشان داده شده است.
شیر پروانه ای (Butterfly valve) نوعی از شیرآلات چرخشی می باشد که با دوران دیسکی در مرکز ولو شیر باز یا بسته می شود.این دیسک مسدود کننده می تواند با چرخش مابین زاویههای صفر(حالت کاملاً بسته) تا 90 درجه (حالت کاملاً باز) شیر را باز و بسته کند.
از مهمترین مزایای شیرآلات پروانهای می توان به موارد زیر اشاره کرد:
در دنیای امروز بیشتر از آنکه محققین و مهندسین به فکر اختراع یا ثبت دستگاه جدیدی باشند به دنبال کنترل دقیق و موثر بر وسایل به کار رفته در زندگی انسان ها هستند و یکی از وسایلی که حداقل در قرن گذشته تاثیر بسیار زیادی بر کیفیت و شیوه زندگی انسان ها داشته است موتورها هستند، امروزه کمتر وسیله بزرگی را می توانید بیابید که موتوری در آن به کار گرفته نشده باشد، از تجهیزات تاسیساتی شامل وسایل سرمایشی و گرمایشی گرفته تا خودروها و وسایل زندگی مثل ماشین لباسشویی و یخچال تا حتی ساعت مچی که به دستتان دارید!
یک درایو فرکانس متغیر(VFD) که، درایو با فرکانس قابل تنظیم، درایو اینورتر، درایو میکرو و درایو دور متغیر نیز شناخته میشود در واقع یک نوع درایو با سرعت قابل تنظیم است که با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی به موتورهای AC سرعت و گشتاور این موتورها را کنترل می کنند.
VFD در بخش های کاربردی مختلف اعم از لوازم خانگی کوچک تا بزرگترین درایوهای آسیاب معدن و کمپرسورهای صنعتی استفاده می شود. با این حال، تنها حدود 25 درصد از انرژی الکتریکی مورد استفاده در جهان از این تکنولوژی استفاده می کنند که با توجه به وضعیت انرژی های فسیلی در آینده مطمئنا نیاز بیشتری برای استفاده از این تجهیزات احساس خواهد شد.
همچنین با افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت بحث کنترل این موتورها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. درایو VFD یک سیستم برای کنترل کردن سرعت یک موتور AC با کنترل کردن فرکانس تغذیه اعمال شده به موتور الکتریکی است.
VFD به نام های AFD یا VSD نیز خوانده می شود. همچنین به مدارهای اینورتری که دارای فرکانس و ولتاژ خروجی قابل تغییر باشند درایو الکتریکی گفته می شود.
ویدئوی زیر برگرفته از کانال REALPARS می باشد.
شاید در گذشته بدون اینکه شناختی از درایو فرکانس متغیر داشته باشید با آن ها کار کرده اید و شاید هم دقیقا میدانید که از چند درایو در موتورها و تجهیزات الکتریکی خود استفاده می کنید. به هرحال موتورهای الکتریکی نقش بسیار مهمی در کسب و کار و زندگی ما ایفا می کنند، این موتورها هر وسیله ای که ما برای زندگی خود نیاز داریم را به حرکت در می آورند، تمامی این موتورها به منظور تامین نیروی گشتاور خود به مقدار مشخصی انرژی الکتریکی استفاده می کنند که اگر نیرو و سرعت گشتاور بیش از حد کم یا زیاد باشد، حرکت موتور کند شده، تغییر جهت داده و یا از کنترل خارج می شود و نتیجه ی آن ناکارآمدی و اتلاف انرژی میشود. سرعت یک موتور باید دقیقآ به همان اندازه ای باشد که برای انجام فرایند به آن نیاز است، در گذشته با اتصال برق به این موتورها آنها از همان زمان استارت و در شرایط باری مختلف با یک دور ثابت به کار خود ادامه می دادند که باعث اتلاف زیاد انرژی و استهلاک بیش از حد تجهیزات می شود که مسلمآ از هیچ جهت قابل قبول نیست! اما امروزه راهی مناسب برای کنترل دور این موتورها مورد استفاده قرار میگیرد که نه تنها باعث کاهش مصرف انرژی می شود بلکه باعث کاهش هزینه های تعمیرات و نگه داری نیز میشود که این راه تکنولوژی درایو نام دارد.
حالا درایو AC چیست؟ درایوهای AC گاهی به نام درایوهای سرعت متغیر(VSD) و یا درایوهای فرکانس متغیر (VFD) نیز شناخته می شوند.
اما یک درایو AC چگونه کار میکند؟ درایو بین منبع تغذیه و موتور قرار میگیرد، انرژی از منبع تغذیه وارد درایو شده و پس از اعمال تنظیمات لازم وارد موتور می شود.
در درون درایو، برق AC ورودی توسط یک یکسو کننده به برق DC تبدیل می شود سپس برق DC وارد خازن های درون درایو می شود که این کار به منظور صاف کردن شکل موج DC انجام می شود، سپس انرژی از خازن ها وارد یک اینورتر می شود که در آن برق DC به AC تبدیل شده و وارد موتور می شود. در این مرحله درایو، میزان فرکانس و ولتاژ موتور را بر اساس گشتاور مورد نیاز تنظیم می کند. این به این معناست که شما موتور AC خود را با سرعت یا نیروی گشتاور که مورد نیاز است به کار می اندازید. به همین دلیل است که شما می توانید با استفاده از درایوهای Ac در حد زیادی از اتلاف انرژی جلوگیری کنید. درایوها علاوه بر ذخیره ی انرژی باعث کاهش هزینه ی تعمیرات، ضایعات و حتی سر و صداها می شوند.
همچنین این درایوها اهداف زیر محیطی شما را نیز برآورده می سازند به همین دلیل است که حجم وسیعی از درایوها را برای تجهیزات کوچک و بزرگ تولید شده اند.
یکی دیگر از مزایای استفاده از این درایوها راه اندازی نرم موتور بوده که باعث کاهش استهلاک و سر و صدای موتور میگردد. همچنین این وسیله موتور را در برابر بارهای بیش از حد محافظت می کند یعنی چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود، اینورتر موتور را خاموش میکند.
در نهایت مطمئن باشید شما در زمان استفاده از درایوها هر چقدر که هزینه کنید به طور قطع ارزشش را خواهد داشت و به زودی جبران خواهد شد.
به جهت تعیین سایز درایوهای فرکانس متغیر باید در ابتدا از مشخصات الکتروموتور خود مطلع باشیم، در گام اول باید بدانیم موتور سه فاز است یا تکفاز که البته امروزه اکثر الکتروموتورها از نوع سه فاز هستند، البته درایوها برای موتورهای سنکرون تکفاز هم قابل استفاده هستند که درایوهای تکفاز مخصوصی هستند اما استفاده از این کنترل کننده ها توصیه نمیشود. ممکن است شما برق 3 فاز نداشته باشید که اصلآ جای نگرانی نیست، این درایوها می توانند انرژی موتور سه فاز را برای شما تولید کنند، به عنوان مثال می توان از یک درایو با ورودی تکفاز 420 ولت برای تولید برق 3 فاز 230 ولت استفاده کرد.
اقدام بعدی که باید انجام دهید، بررسی پلاک روی موتور است، این پلاک روی موتور نصب شده و اطلاعات مناسبی را شامل می شود که که برای انتخاب درست و دقیق درایوها نیاز داریم، یکی از این موارد میزان ولتاژ است که باید با ولتاژ درایو کاملآ یکسان باشند، همچنین جریان درایو انتخاب شده نباید از مقدار FLA که به معنی آمپر در بار کامل است کمتر باشد.
بهتر است که جریان درایو از مقدار آمپر با بار کامل موتور بالاتر باشد اما این مقادیر می توانند یکسان هم باشند. آخرین موردی که باید بررسی شود، مقدار اضافه بار است، برخی از درایوها، سرعت گشتاور ثابت، بعضی از آن ها در دقیقه 110 درصد اضافه بار و بعضی دیگر 150 درصد اضافه بار یا حتی مقادیر متناوب دیگری را می توانند تحمل کنند که با بررسی این موارد در نهایت می توانید به انتخاب درست درایو اقدام نمایید.
در دنیای امروز بیشتر از آنکه محققین و مهندسین به فکر اختراع یا ثبت دستگاه جدیدی باشند به دنبال کنترل دقیق و موثر بر وسایل به کار رفته در زندگی انسان ها هستند و یکی از وسایلی که حداقل در قرن گذشته تاثیر بسیار زیادی بر کیفیت و شیوه زندگی انسان ها داشته است موتورها هستند، امروزه کمتر وسیله بزرگی را می توانید بیابید که موتوری در آن به کار گرفته نشده باشد، از تجهیزات تاسیساتی شامل وسایل سرمایشی و گرمایشی گرفته تا خودروها و وسایل زندگی مثل ماشین لباسشویی و یخچال تا حتی ساعت مچی که به دستتان دارید!
یک درایو فرکانس متغیر(VFD) که، درایو با فرکانس قابل تنظیم، درایو اینورتر، درایو میکرو و درایو دور متغیر نیز شناخته میشود در واقع یک نوع درایو با سرعت قابل تنظیم است که با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی به موتورهای AC سرعت و گشتاور این موتورها را کنترل می کنند.
VFDs در بخش های کاربردی مختلف اعم از لوازم خانگی کوچک تا بزرگترین درایوهای آسیاب معدن و کمپرسورهای صنعتی استفاده می شود. با این حال، تنها حدود 25 درصد از انرژی الکتریکی مورد استفاده در جهان از این تکنولوژی استفاده می کنند که با توجه به وضعیت انرژی های فسیلی در آینده مطمئنا نیاز بیشتری برای استفاده از این تجهیزات احساس خواهد شد.
همچنین با افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت بحث کنترل این موتورها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. درایو VFD یک سیستم برای کنترل کردن سرعت یک موتور AC با کنترل کردن فرکانس تغذیه اعمال شده به موتور الکتریکی است.
VFD به نام های AFD یا VSD نیز خوانده می شود. همچنین به مدارهای اینورتری که دارای فرکانس و ولتاژ خروجی قابل تغییر باشند درایو الکتریکی گفته می شود.
سیستم VFD معمولاً در موتورهای سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند اگرچه که این تجهیزات در موتورهای تک فاز نیز قابل استفاده هستند. شکل زیر بلوکی از این سیستم را نشان داده است. سیستم کنترل کننده فرکانس معمولا به وسیله اپراتور فرمان گرفته و توان AC فرکانس با یک دامنه ثابت را به یک توان AC با فرکانس متغیر تبدیل میکند.
اپراتور به وسیله یک صفحه کلید و یک صفحه نمایش (LCD) بر کارکرد موتور کنترل دارد و به طور کلی استارت و استاپ موتور الکتریکی، بر عکس کردن جهت چرخش موتور، سوئیچ کردن بین حالت دستی یا حالت اتوماتیک را می تواند کنترل کند.
بنابراین با هم به پاسخ چند سوال توجه می کنیم:
اینورتر چیست؟
اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیت های مختلف ساخته می شوند مثلاً برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد.
انواع اینورترها از نظر ورودی کدامند؟
از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند. البته خروجی همه آنها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.
انواع اینورترها از نظر کاربرد کدامند؟
از نظر کاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برای راه اندازی پمپ ها، فن ها، آسانسور، جرثقیل، نوارهای نقاله، دستگاه های اکسترودر و… از اینورتراستفاده می شود. برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسور و نوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اکسترودرها از اینورتر با فیدبک PG بهره برداری می کنند.
اینورترها
مزایای استفاده از اینورترها چیست؟
کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی کردن حرکت.
کدامیک از اینورترها دارای کیفیت بالاتری هستند؟
اینورترهایی که دارای استاندارد CE,UL,cUL باشند، مورد تائید صنایع اروپا و آمریکا بوده واز نظر کیفیت مناسب هستند.
مزایای استفاده از اینورترها:
یکی از بزرگترین مزایای این سیستم ها راه اندازی نرم موتور بدون هیچ گونه ضربه به قسمت های مکانیکی مثل کوپلینگ ها، گیر بکس ها، تسمه ها، زنجیرها و … که در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمت های مکانیکی را سبب می شود.
حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت اگر بار موتور از مقدار مجاز بیشتر شود ، اینورتر موتور را خاموش کرده و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد.
جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در مواردی که موتور به طور مداوم تغییر جهت دور داده و یا خاموش و روشن می شود.
صرفه جویی در انرژی
یکی از کابردهای اینورترها در صنایع پمپ های خانگی است، که هم به صورت یک قطعه داخلی و هم به صورت یک قطعه خارجی بر روی الکتروپمپ ها نصب می شود و در واقع نسل جدیدی از پمپ ها دور متغیر را معرفی نموده است، وجود کنترل کننده دور در پمپ ها چندین مزیت دارد که از مهترین آنها به کاهش مصرف انرژی، کاهش استهلاک پمپ، کاهش سر و صدای پمپ و… می توان اشاره نمود، الکتروپمپ های دور ثابت به محض اینکه شیر آبی باز شود با حداکثر توان خود شروع به کار می کنند که این هم استهلاک بالای پمپ را به دنبال دارد و هم مصرف بالای برق بنابراین با استفاده از کنترل کننده های دور موتور می توان دور موتور را درست به اندازه نیاز به فشار آب تنظیم نمود تا هم مصرف آب و برق کاهش یافته و هم عمر مفید دستگاه ها و تجهیزات افزایش یابد.
به علت اینکه سیال در اثر حرکت دورانی محور به اطراف پرتاب شده و در مرکز پمپ خلاء ایجاد میشود دهانه لوله ورودی در پمپ های سانتریفوژ در مرکز قرار دارد تا با استفاده از خلاء ایجاد شده در این محل انتقال سیال سریع تر و بهتر انجام بگیرد.
پمپ های گریز از مرکز دارای دو امتیاز برجسته میباشند: اولاً جریان مایع در آن ها یکنواخت است. ثانیاً اگر لوله خروجی پمپ مسدود یا تنگ شود، فشار زیادی که برای ساختمان پمپ مضر باشد تولید نکرده و بار آن به اندازه ای نمیرسد که موتور محرک پمپ را از کار بیندازد.
برای بکار انداختن پمپ باید همیشه محفظه آن را از مایع مورد پمپاژ پر نموده و هوای محبوس در محفظه را خالی نمود. این عمل را آبگیری (Priming) مینامند. هرگاه پمپ در سطحی پایین تر از مخزن حاوی مایع مورد استفاده واقع شود، لزومی به آبگیری نخواهد بود. (به این علت که محفظه پمپ همواره پر از مایع بوده و در نتیجه محفظه خالی از هواست)
ساختمان پمپ های گریز از مرکز در ابتدا بسیار ساده بوده و فقط شامل پره، پوسته و محور بودند و لیکن به علت نیاز روز افزون به این پمپ ها، به سرعت تکامل یافته و ساختمان آن ها پیچیده تر شد و قطعات دیگر به آن ها افزوده شدند از قبیل رنگ های سایشی، لائی های آب بندی، پره های ثابت برای هدایت بهتر آب در خروج از پرهء متحرک و ورود به محفظه حلزونی و غیره.
پره های پمپ سانتریفوژ به سه دسته تقسیم میگردند: باز، نیم باز و بسته.
عملکرداین پمپ به این صورت است که درآن سیال موازی محور واردچرخ پمپ شده وعمود برآن ازچرخ خارج میگردد.این پمپ ها معمولاً برای ایجادفشارهای بالا دردبی های کم به کارمیروند. پمپ های سانتریفوژ شایع ترین نمونه از پمپ ها هستند .
سیال موازی محور وارد پمپ میگردد و به طور موازی نسبت به محور ازچرخ خارج میگردد. دراین پمپ قسمت اعظم فشار مایع را نیروی پرتاب پره های پروانه تامین میکند. این پمپ برای تولید دبی های زیاد با ارتفاع کم کاربرد دارد.(دبی زیاد، ارتفاع کم، نیروی پرتاب پروانه)
سیال موازی محور وارد چرخ پمپ میگردد و به طورمایل نسبت به محورازچرخ خارج میگردد.این پمپ ها برای ایجادفشارها و دبی های متوسط به کارمیروند. این پمپ هانسبت به پمپ های سانتریفوژتوانایی بیشتری دراستفاده وبه کارگیری دبی های یالا رادارند. این پمپ دارای دو قسمت است، یکی جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل محور گردان با چرخدنده میباشد. برخلاف پمپ های گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدایت میکند در پمپ های گردشی مقداری از مایع بین دنده های چرخدنده پمپ به اصطلاح به تله میافتند و باعث میشوند سرعت مایع در خروجی کاهش یابد . این پمپ ها بیشتر برای روغن کاری کاربرد دارند.
دامنه کاربرد پمپ های سانتریفیوژ بسیار وسیع بوده، ودرصنایع شیمیایی، کاغذسازی، صنایع غذایی ولبنیات، فلزات مذاب، آب وفاضلاب، دفع موادزائد، نفت وپتروشیمی ودیگر موادبه کارمیروند. از نظرظرفیت وهد، توانایی این پمپ ها برای ظرفیت های بالا و متوسط نوع جریان وتری و هدهای پایین نوع محوری و هد بالا نوع شعاعی میباشد.
البته دو کمیت هد و ظرفیت مستقل از هم نیستند و به شکل، اندازه و سرعت ایمپلر بستگی دارند.
اژکتورها دستگاهی هستند که گازها و بخارات را از یک فضای خالی خارج کرده و آن ها را برای تخلیه کردن در یک فشاری بالاتر متراکم نموده. اژکتورها تا حدودی دارای قیمت هایی کمتر و هزینه نگهداری کمی نسبت به پمپ ها دارند. معمولا اژکتورها دارای یک شیپوره همگرا- واگرای درونی دارند. که در آن سیال رانده شده برای تغذیه و یک شیپوره بزرگ تر بیرونی که در آن گازها تخلیه شده. ممنتم یا انرژی سیال خروجی از شیپوره راندنی دارای سرعت بالا میباشد. اما به میزان جزئی این سرعت به گازهای در حال تخلیه هم وارد میشود. پس در این صورت سرعت مخلوط ما کمتر از سرعت سیال وارد شده میباشد. ولی در هر صورت سرعت آن بیشتر از سرعت صوت میباشد. پس در این صورت شیپوره بزرگ تر بعنوان یک دیفیوزر همگرا- واگرا است که در آن فشار افزایش یافته و سرعت صوت کاهش یافته.
اژکتور دارای ساختمانی شیپوری (Venturi) است. هوا یا بخار فشرده از طریق یک لوله باریک (Nozzle) به سرعت جهش مانند (Jet) به فضای مخروطی شیپور هدایت میشود.
مسلم است که فشار خروجی اژکتور از ورودی آن بیشتر است و علت بر نگشتن گاز از خروجی اژکتور به ورودی آن سرعت زیاد مخلوط آب و گازها در خرطومی (Diffuser) اژکتور است.
میدانیم که نقطه جوش تابع مستقیمی از فشار محیط است. به عبارت صحیح تر، فشار و نقطه جوش رابطه مستقیمی با هم دارند. لذا کاهش فشار محیط ، کاهش نقطه جوش را به همراه دارد. با توجه به این عبارت اهمیت اژکتور به عنوان تنها وسیله تولید خلاء در صنایع نفت و پتروشیمی مشخص میشود از موارد استفاده اژکتور میتوان به دو مورد زیر اشاره کرد:
قطعات اصلی اژکتورها: اژکتورها از لحاظ دسته و تقسیم بندی انواع متفاوتی ندارند و همواره یک اژکتور میتواند از قطعات اصلی زیر تشکیل شده باشد :
پمپ سانتریفیوژ(Centrifugal Pump) یا گریز از مرکز، از جمله پمپ های دینامیکی می باشند. این پمپ ها در دسته پمپ های با جابجایی غیر مثبت قرار می گیرند که با چرخیدن یک پروانه در آن انرژی به سیال منتقل می شود.
همانند بسیاری دیگر از پمپ ها، پمپ های سانتریفوژ انرژی را از موتور دوار گرفته و به سیال انتقال می دهد. میزانی از این انرژی به صورت انرژی جنبشی و در قالب سرعت ظاهر می شود و میزانی نیز به عنوان انرژی پتانسیل و در قالب هد فشاری نمود پیدا می کند که توانایی حمل سیال را در مقابل جاذبه زمین به سمت بالا داراست. انتقال انرژی از یک پروانه ی دوار به سیال برای تولید فشار و حرکت سیال، همواره با نام نیروی گریز از مرکز در سیالات توصیف می شود. پمپ های سانتریفیوژ پرکاربردترین نوع پمپ آبی در صنعت هستند. به طور متوسط 75 درصد پمپ های به کار رونده در صنعت از نوع سانتریفیوژ هستند. از آنجا که این پمپ ها همواره مقدار مشخصی از دبی آب را در یک فشار ثابت و در هر موقعیتی تأمین می کنند، پمپ های ایده آلی به شمار می آیند. این پمپ ها بر اساس تئوری نیروی گریز از مرکز کار می کنند. وقتی پره ی پمپ درون محفظه ی آن دوران می کند، سیال را از مرکز به بیرون هل می دهد. وقتی سیال از مرکز به بیرون هل داده می شود، سیال جایگزین تحت فشار اتمسفر یا فشارهای مصنوعی و بالاتر به سمت مرکز کشیده می شود. سیالی که به بیرون هل داده شده، از طریق مسیر خروجی تخلیه می شود. این سیال فشاری خواهد داشت که مقدار آن را می توان به وسیله گام پروانه پمپ و نیز سرعت دورانی آن محاسبه کرد. همان طور که اشاره شد، این پمپ ها دو عضو اصلی دارند، بدنه و پروانه.
یک خط مشخص و معینی بین انواع پمپ برای مصارف مختلف وجود نداشته و انتخاب نوع پمپ بیشتر بستگی به کمیت و کیفیت سیال مورد انتقال وتصمیم گیری طراح دارد. بدین منظور اندکی به تشریح خصوصیات لازم یک پمپ برای استفاده مناسب در صنایع مختلف میپردازیم.
این پمپ معمولاً با دبی زیاد و ارتفاع نسبتاً کم یا متوسط میباشند بنابراین دارای پرههایی از نوع مختلط یا محوری هستند. در مواردی که آب باید از چاه عمیق یا نیمه عمیق تأمین شود از موتور پمپهای توربینی یا شناور استفاده میشود. استفاده از پمپ یک طبقه و چند طبقه ملخی برای ارتفاع کم و متوسط با دبی زیاد بسیار متداول است.
