تحقیق بررسی کاربرد انرژی برق در 58 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

به همان اندازه که سلولهای اندام یک موجود زنده به خون نیاز دارد اندام جوامع صنعتی نیز محتاج جریان الکتریکی می باشد. زندگی امروز دیگر بدون شبکه وسیع انرژی الکتریکی که با انشعابات زیاد مجتمعهای بزرگ و کوچک صنعتی و مسکونی را تغذیه می نمایند قابل تصور نیست. انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی‌ ها از محاسن ویژه ای برخوردار است. به عنوان نمونه می توان خصوصیات زیر را نام برد:

1- هیچ گونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی‌ وجود ندارد.

2- عمل انتقال این انرژی‌ برای فواصل زیاد به سهولت امکان پذیر است.

3- تلفات این انرژی‌ در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالایی است.

4- کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی‌ به سایر این انرژی‌ ها به آسانی انجام پذیر است.

به طور کلی هر سیستم انرژی‌ الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می باشد:

1- مرکز تولید نیروگاه 2- خطوط انتقال نیرو 3- شبکه های توزیع نیرو

معمولاً نیروگاهها با توجه به جوانب ایمنی و اقتصادی و به خصوص با توجه به نوعشان (آبی، بخاری و گازی). درمسافتی دور از مصرف کنندگان ساخته می شود. وظیفه خطوط انتقال نیرو با تجهیزات مختلف مربوطه، این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نمایند.

عمل انتقال نیروهای برق با فشار الکتریکی کم امکان پذیر نیست بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود، که بعداً در محل نزدیکی مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد. اگرچه جهت مصرف کنندگان عمده نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولی در این گونه موارد بهتر است که مستقیماً انشعاب فشار قوی داد.

خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و یا در هر شهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف را تقویت کنند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود. برای این که بتوان سیستم های مختلف انتقال و توزیع نیروی برق را به یکدیگر مرتبط نمود از فشارهای استاندارد شده زیر استفاده می شود:

v(230-400)


kv(11-20-33)


kv(63-132)


kv(230-400)

فشار ضعیف


فشار متوسط


فشار قوی


فشار خیلی قوی

در ایران جهت استفاده تغذیه مصرف کنندگان عموماً از جریان متناوب فشار ضعیف (v220/v380) استفاده می شود. همچنین جهت استفاد تغذیه پستهای فشار ضعیف (380) ولتی و فشار متوسط kv20 جهت تغذیه پستهای فشار متوسط از فشار قوی 63 کیلو ولت استفاده می شود.

نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک شهر را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که به مزین و مهتدین فطینو یعنی تغذیه مصرف کنندگان را عهده دار می باشند.

حال برای درک بهتر از مطلب سیستم توزیع نیروی برق و تقسیمات آن به شرح سیستم برق می پردازیم.
تشریح سیستم برق

با وجود این که سیستم قدرت الکتریکی استاندارد وجود ندارد نموداری شامل اجزاء متعدد که معمولاً در ساختار چنین سیستمی یافت می شود در شکل (1) نشان داده شده است.

باید به اجزاء آن توجهی ویژه داشت زیرا اجزاء مزبور سیستم توزیع را خواهند ساخت. در حالی که به وضوح جهت جریان انرژی از نیروگاه به طرف مصرف کننده است برای رسیدن به مقصود اگر جهت نگرش خود را تغیر دهیم و وقایع را از پشت مصرف کننده به سمت نیروگاه ملاحظه نماییم می تواند آگاهی دهنده باشد.

انرژی‌ بوسیله مصرف کننده در ولتاژ نامی کار، بهره برداری می شود که به طور کلی (در آمریکا) در محدوده 110 تا 125 ولت و 220 تا 250 ولت می باشد. انرژی‌ از یک دستگاه اندازه گیری عبور نموده و میزان مصرف و صورت حساب مشترک مشخص می‌گردد، ولی ممکن است در بدست آوردن اطلاعات برای برنامه ریزی، طراحی و بهره برداری بعدی نیز کمک نماید. معمولاً دستگاه اندازه گیری شامل وسیله‌ای است که مصرف کننده را از شبکه ورودی جدا می کند که این به هر دلیلی که باشد ضرورت خواهد داشت.

انرژی‌ از هادی ها به دستگاه اندازه گیری در مدار فشار ضعیف جاری می شود. این هادی ها به عنوان سرویس دهنده مصرف کننده یا انشعاب مشترکین می باشند. مشترکین زیادی از شبکه فشار ضعیف انشعاب می گیرند. شبکه های فشار ضعیف به این صورت است که برق را به مشترکین تحویل می دهد و خود از ترانسفورماتورهای توزیع تغذیه می شود. در ترانس ولتاژ انرژی تحویلی از م قدار فشار متوسط به مقادیر فشار ضعیف مصرفی که قبلاً ذکر شده کاهش پیدا می کند. ترانس ها در مقابل اضافه بارها و اتصال کوتاهها به وسیله فیوزها با رابط های حفاظتی که طرف فشار قوی قرار می گیرند حف اظت می شوند و در طرف فشار ضعیف ترانس هم کلید قدرت (دژنکتور) قرار می گیرد.

فیوزها و رابطهای حفاظتی در مواقع عیب داخلی خود ترانس نیز عمل می‌کند. کلیدهای قدرت طرف فشار ضعیف یا ثانویه ترانس فقط در مواقع اتصالی یا اضافه بار ایجاد شده در طرف فشار ضعیف و انشعابات مصرف کننده عمل می کند. همچنین در خطوط هوایی ترانس توسط برق گیر در مقابل رعد و برق یا ولتاژهای موجی خط محافظت می شود و قبل از صدمه زدن به ترانس به زمین تخلیه می شود. ترانسی که به مدار فشار متوسط وصل می شود ممکن است دارای انشعابات فرعی باشد که به یک فاز از سه فاز معمولی اصلی متصل شود. این انشعاب معمولاً از طریق فیوز خط یا فیوز جدا کننده صورت می گیرد و در موقع وقوع اتصالی یا اضافه بار در مدار فرعی آن را از مدار داخلی جدا می نماید.

مدارات سه فاز اصلی ممکن است دارای انشعاب هایی متعدد سه فاز باشد که گاهی از طریق کلیدها و گاهی اوقات از طریق فیوزهای جدا کننده یا فیوزهای خط دیگر به یکدیگر متصل شوند. در بعضی موارد تعدادی از انشعابات فرعی سه فاز می توان از طریق کلیدهای مجدد نیز به مدار اصلی سه فازه متصل شوند، به هنگام وقوع اتصالی در انشعابات فرعی، کلیدهای وصل مجدد عمل می کنند و انشعابات فرعی را از اصلی جدا می نمایند با اینکه فیوزها یا جدا کننده های خط هم این کار را انجام می‌دهند، ولی قبل از این که انشعابات فرعی به طور دائمی باز بماند، کلید وصل مجدد می‌تواند دوباره انشعاب فرعی را به اصلی وصل کرده و با تاخیر زمانی از پیش تنظیم شده، آن را چند مرتبه برقرار کند.

این عمل به این خاطر انجام می شود که ممکن است یک اتصال صرفاً طبیعی گذرا داشته باشد مانند افتادن یک شاخه درخت روی خط. پست توزیع از طریق شینه ایستگاهی، شبکه سه فاز را تغذیه می نماید. زمانی شبکه سه فاز به عنوان یک مدار یا فیدر نامیده می شود که از طریق یک کلید قدرت تحت حفاظت و گاهی اوقات از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ به شینه متصل می گردد. معمولاً تنظیم کننده ولتاژ شکل تغییر یافته یک ترانس است که کمک می کند تا ولتاژ خروجی در تغذیه کننده ولتاژ در بعضی موارد به جای این که ولتاژ یک تغذیه کننده قار می گیرد تا ولتاژ آن تغذیه کننده جزء را تنظیم نماید.
عوامل موثر در اتصالی کابلها

معمولاً کابلها به علت اینکه در خاک دفن می شوند امکان معیوب شدن آنها نیز هست. عواملی از ق بیل پوسیدگی کابل، کلنگ خوردگی، نفوذ آب در کابل، ضربه‌های مکانیکی وارد به کابل، کشیدن جریان بالا از کابل، رعایت نکردن اصول دفن کردن کابل در خاک، خمش بیش از حد کابل، کابل کشی و جریان ندادن در کابل طی مدت طولانی و… که باعث به وجود آمدن اتصالی در کابل می شود و کابل دچار عیب می شود.
عیب‌یابی و اکیب عیب یاب

بنا به دلایل بالا در اداره برق برای پیداکردن عیب کابل واحدی به نام اکیپ عیب‌یابی کابل وجود دارد که در گروههای فشار ضعیف (380 ولت)، فشار متوسط (20 کیلوولت)، فشار قوی (63 کیلوولت) تقسیم می شوند. در عیب‌یابی فشار ضعیف معمولاً کابل های حامل ولتاژ 10-5 کیلو ولت عیب‌یابی می شود قسمت عیب‌یابی زیر نظر دیسپاچینگ هر منطقه قرار دارد و کار عیب‌یابی تشخیص عیب کابل دفن شده در زمین و اطلاع آن به دیسپاچینگ برای رفع عیب توسط اکیپ مفصل بند می باشد.

در کل استان تهران به شش قسمت شمال شرق، شمال غرب، جنوب شرق، جنوب غرب، مرکز تقسیم شده است که هر کدام اکیپ خاصی از عیب‌یابی در منطقه دارد که مکان مورد نظری را که اینجانب در آن واحد کارآموزی خود را گذراندم اکیپ عیب‌یابی کابلای 20 کیلوولت شرکت توزیع برق منطقه ای شمال شرق می باشد. که مناطق پاسداران، شمیرانات، نارمک، تهرانپارس، لواسانات، رودهن، بومهن، جاجرود و… زیر پوشش واحد و اکیپ عیب‌یابی شمال شرقی تهران می باشد برای توضیح کار عیب‌یابی این نکته را باید در نظر گرفت که اگر کابلی دچار عیب و یا اتصالی شود در پست مربوط به همان کار رله های حفاظتی مانند سکسیونر و دیژنگتورها عمل کرده و بار موجود روی کابل را قطع می کنند.

با قطع شدن کلیدهای حفاظتی اکیپ حوادث اطلاعات مورد نظر را به دیسپاچینگ منطقه مربوطه ارائه می کند یعنی منحل قطع شدگی و یا اینکه اتصالی در کدام کابل می‌باشد اطلاع می دهد قسمت دیسپاچینگ وجود عیب را به اکیپ عیب‌یاب اطلاع داده سپس اکیپ به محل مورد نظر اعزام می شوند.

قبل از انجام هرگونه عملیات باید اکیپ حوادث نیز در محل حاضر باشند تا اجازه کار را به اکیپ عیب یاب بدهند. نقش اکیپ حوادث در خطوط 20 کیلوولت بسیار اهمیت داد این اکیپ با هماهنگی بین اکیپهای دیگر مخصوصاً اکیپهای مفصل بند و هوایی عهده دار قطع و وصل برق را از پستها دارند زیرا در صورت اشتباه از این اکیپ مسائل غیر قابل جبرانی به وجود می آید به همین دلیل تمام اکیپ ها باید قبل از انجام عملیات از اکیپ حوادث اجازه کار بگیرند تا حادثه‌ای پیش نیاید.

پس از اجازه کار به اکیپ عیب‌یابی این اکیپ خود را شرع کرده و محل اتصالی را پیدا نموده و به دیسپاچینگ منطقه ای اطلاع داده و دیسپاچینگ منطقه‌ای نیز گروه مفصل بند را خبر کرده تا محل را حفاری و عیب کابل را برطرف کرده و با قراردادن مفصل عیب مورد نظر را از بین ببرید.
وظیفه اکیپ عیب‌یاب

1- پیدا کردن حل اتصالی در کابلها

2- مسیریابی

3- تست ترانس

4- تعیین کابل

که نحوه اجرای این وظایف در قسمتهای بعد توضیح داده خواهد شد. برای پیدا کردن اتصالی روی کابل باید مراحل و عملیاتهای مختلفی را روی آن انجام داد که این عملیات توسط دستگاههایی انجام می شود.
دستگاه های مورد استفاده در عیب‌یابی کابلهای 20 کیلوولت

از جمله دستگاههای که در بخش عیب‌یابی کابلهای 20 کیلوولت استفاده می شود دستگاههای زیر است که تمام این دستگاههای در اتومبیل مخصوصی نصب می‌شود.

1- دستگاه تستر

2- دستگاه کابل سوز

3- دستگاه رفلکتور

4- دستگاه تخلیه

5- دستگاه فرکانس صوتی

که در زیر به عملکرد تک تک این دستگاهها می‌پردازیم.
دستگاه تستر و عملکرد آن

اولین دستگاهی که در پیدا کردن اتصال کابل مورد استفاده قرار می گیرد دستگاه تستر است وظیفه اصلی این دستگاه پیدا کردن فازهای معیوب در کابل می باشد همانطور که می دانید یک کابل 20 کیلوولت معمولاً از سه رشته تشکیل شده است. R,S,T با این دستگاه می توان پی به معیوب بودن هر کدام از فازها برد.

همچنین از این دستگاه در پست ترانس نیز استفاده می شود. عملکرد این دستگاه در تشخیص فاز معیوب به این صورت است که این دستگاه پس از متصل شدن کابلهای رابط از داخل اتومبیل عیب‌یابی به فازها، به ترتیب به هر فاز جداگانه از طریق این دستگاه می توان ولتاژی را اعمال کرد. همانطور که در شکل مشخص است آ‌خرین رنج این دستگاه 80 کیلوولت است که البطه ولتمتر دستگاه برای رنج 80 کیلوولت و نیز 40 کیلوولت درجه بندی شده است همانطور که در شکل پیداست دکمه هایی روی دستگاه وجود دارد که رنج های مختلف ولتاژی و آمپراژی را تعیین می کنند.

همچنین یک ولم برای بالا بردن تدریجی ولتاژ دستگاه نیز دیده می شود. پس از اعمال ولتاژ روی کابل و بالا بردن ولتاژ به صورت تدریجی اگر مشاهده شود که آمپر متر جریانی را نشان می دهد مشخص می شود که کابل در حال کشیدن جریان است پس فاز مربوطه معیوب شناخته می شود. معمولاً جریان 6/0 میلی آمپر جریان مجاز شناخته می شود و بیشترین آن جریان غیر عادی تلقی می شود.

عملکرد این دستگاه در تست ترانس بدین صورت است که:

کابل رابط را از داخل اتومبیل عیب‌یابی به یکی از بوشینگهای فشار قوی وصل کرده و به همان منوال که ذکر گردید ولتاژ به ترانس القا می شود. هرگاه آمپر متر آمپراژی را غیر از آمپر مجاز نشان داد ترانس معیوب تشخیص داده می شود.

پنچر کردن کابل

در مواقعی که بخواهند کابلی را تعویض و یا تغییر مسیر دهند و یا روی کابل مانور عملیاتی انجام دهند و احتیاج به قطع کابل داشته باشند (قابل توجه است که کابل دچار اتصالی نمی باشد) پس از تعیین کابل توسط اکیپ عیب‌یابی برای اینکه در تشخیص صحیح کابل اطمینان کافی به اکیپ مفصل بند داده شود تا احیاناً برای کارگری که می خواهد کلنگ بزند و قطع کند مشکلی پیش نیاید اکیپ عیب‌یاب موظف است عملیات «پنچر کردن کابل» را انجام دهد.

به این ترتیب که این کار را با «تفنگ تپانچه‌ای شکل» به انجام می رسانند که همانطور که در شکل مربوطه می بینید دارای دو فک است که در دو طرف کابل قرار می‌گیرد و یک تیغه متحرک میان فک بالائی آن است که یک شیء تپانچه ای شکل که در انتهای این تیغه متحرک بصورت ثابت روی تیغه بالائی قرار دارد وجود دارد و عملکرد آن به این صورت است که یک گلوله در قسمت تپانچه ای قرار داده و با کشیدن ماشه از دور توسط یک سیم بلند عمل شلیک انجام می شود در نتیجه انفجار گلوله باعث پرتاب شدن تیغه فلزی و رد شدن آن از کابل و سوراخ کردن کابل می‌شود که در کل به این عملیات «عملیات پنچر کردن کابل» می گویند (شکل زیر نمائی از تفنگ تپانچه ای است)
ورودی و خروجی کابل در پستهای (ولت 380/20 کیلوولت)

همانطور که در فشار ضعیف برای مشخص شدن سیم فاز از نل از فازمتر استفاده می‌شود در پستهای 20 کیلوولت برای آزمایش برقدار بودن یا نبودن شینه ها و سرکابلها از وسیله ای به نام «اپنومتر» استفاده می کنند برای کار با این وسیله کافیست شینه یا سرکابل هر فاز را بین دو شاخک بالای آن قرار دادیم در زیر گلوئی این وسیله (همانطور که در شکل نشان داده شده)چراغی وجود دارد که درصورت برقدار بودن شینه یا سر کابل روشن خواهد شد.

در پستهای زمینی سه فاز، خط 20 کیلوولت به داخل سلولهائی که دارای سه شینه اصلی هستند متصل می شوند یک سلول مختص به خود پست است که در آن شینه‌ها به یک بریکر (کلید فشار قوی) وصل می شوند و از خروجی بریکر به طرف اولیه ترانس داخل پست می روند و طرف ثانویه ترانس که هاوی ولتاژ 380 ولت است به داخل تابلوهای فشار ضعیف می رود در اولین قسمت تابلوی فشار ضعیف سه فاز به یک بریکر فشار ضعیف متصل شده و از طرف دیگر آن خارج و به سه شینه که بصورت موازی با یکدیگر قرار دارند متصل می شود که از این سه شینه و یک شینه دیگر که هاوی نل سیستم می باشد فیدرها و خروجی ها برای مصرف کننده ها گرفته می‌شود که البته روی هر فیدر سه فیوز برای سه فاز نصب شده است که در شکل نشان داده شده است.

در بخش سلولهای مختص به 20 کیلوولت (همانطور که در شکل پیداست) دو سلول دیگر موجود است و همانطور که گفته شد سه شینه که هر کدام حامل یک فاز 20 کیلوولت است قراردارد که این شینه ها در هر سلول به دو سکسیونر متصل شده‌اند که یک سکسیونر آن سکسیونر اصلی می باشد که سرکابلها را به شینه ها مرتبط می‌سازد و دیگر سکسیونر زمین می باشد که برای حفاظت بیشتر از آن استفاده می‌کنند البته در سیستمهای قدیمی مربوط به ساخت سلولها سه سکسیونر بکار می‌برند یعنی یک سکسیونر قبل از سکسیونر اصلی قرار داده که ابتدائاً برق توسط این سکسیونر قطع می شد که در اصطلاح به این سلولها (سلولهای BBC) گفته می شود.

همانطور که در شکل ملاحظه می کنید عمل سکسیونر زمین در اصطلاح زمین کردن سرکابلها می باشد با چرخاندن اهرم این سکسیونر سه فاز در کابل با زمین در تماس قرار می گیرند این عمل به این دلیل انجام می شود که اگر احتمالاً کابل دارای برق باشد و یا پس از قطع برق حالت خازنی پیدا کرده و در خود مقداری جریان نگه داشته باشد با اتصال فازها به زمین جریان مورد نظر تخلیه شود اگر این کار انجام نشود ممکن است در هنگام برخورد دست یا بدن کارگر با کابل عمل تخلیه بار کابل از بدن کارگر انجام شود و ایجاد حادثه کند که این وظیفه به عهده اکیپ حوادث می‌باشد در مورد سرکابلها لازم به ذکر است که برای کابلهای خشک بهتر است از «سرکابل حرارتی» و برای کابلهای روغنی از «سرکابل چدنی» استفاده شود.

پستهای ولت 380/20 کیلوولت معمولاً رینگ هستند یعنی در صورت ایجاد فالت روی یک کابل این پست از طریق کابل دیگر تغذیه می شود یعنی دو کابل ورودی و یک کابل خروجی است هرگاه این پست فقط از یک نقطه تغذیه کند یعنی یک ورودی و یک خروجی داشته باشد در هنگام ایجاد فالت، این پست دچار خاموشی می‌شود و در اصطلاح این پست را «پست خاموش» می نامند.

مقاله بررسی کامپوزیت‌ها و کاربرد آنها در 117 صفحه ورد قابل ویرایش

2-1 کامپوزیت‌ها چه هستند؟

ماده کامپوزیتی از ترکیب دو یا چند ماده ساخته می شود تا خواص ترکیبی بی نظیری را ایجاد کند . البته بیان فوق یک تعریف کلی است و می‌تواند آلیاژهای فلزی، پلیمرهیا پلاستیکی ،‌مواد معدنی . چوب را در بگیرد. «مواد کامپوزیتی مسلح شده با الیاف» با مواد فوق فرق دارند. زیرا اجزای سازنده‌ی این مواد از نظر مولکولی با هم فرق دارند و بصورت مکانیکی قابل جدا شدن هستند. بطور کلی اجزای تشکیل دهنده‌ی مسلح شده با عم عمل می‌کنند، اما در عین حال شکل اصلی خود را حفظ می کنند. خواص نهایی ماده‌‌ی کامپوزیتی از خواص مواد تشکیل دهنده‌ی آن به مراتب بهتر است.

ایده ساخت کامپوزیت‌ها توسط بشر کشف نشد، بلکه این مواد در طبیعت وجود دارند. برای مثال چوب که از ترکیبی از الیاف سلولزی در زمینه چسبی به نام لیگنین تشکیل شده است، یک کامپوزیت است. صدف جانوران بی‌مهره مثل حلزون و صدف خوراکی مثال دیگری از کامپوزیت‌ها است. بعضی از پوسته صدفها از کامپوزیت‌های پیشرفته‌ای که بدست بشر ساخته شده، سختتر و محکمتر است. دانشمندان کشف کرده‌اند الیاف که از شبکه تار عنکبوت بدست می‌آیند از الیافی که بطور مصنوعی تولید می‌شوند، محکمتر است. در هند،‌یونان و دیگر کشورها، صدها سال بود که از مخلوط سبوس یا کاه با خاک رس برای ساختمان‌سازی استفاده می شد. مخلوط سبوس و خاک اره با خاک رس مثالی از «کامپوزیت با ذرات ریز» و مخلوط خاک رس با کاه نمونه ای از «کامپوزیت‌ الیاف کوتاه» است. این مواد مسلح کننده برای بهبود کارائی کامپوزیت اضافه می شود.

مفهوم اصلی کامپوزیت به معنی دارا بودن یک ماده زمینه‌ای (ماتریس) مناسب است. معمولاً مواد کامپوزیتی بوسیله الیاف مسلح کننده دریک زمینه رزیتی ساخته می‌شوند. مسلح کننده‌ها می‌توانند الیاف، ویسکرها و .. بوده و زمینه می‌تواند از جنس فلزات، سرامیکها یا پلاستیک‌ها باشند.

مسلح کننده‌ها می‌توانند از پلیمرها،‌پلاستیکها، و فلزات ساخته شوند. الیاف می‌توانند بصورت بهم پیوسته، زنجیره‌های بلند یا کوتاه باشند. کامپوزیت‌هایی که با زمینه پلیمری ساخته می‌شوند، رایج‌تر هستند و بطور وسیع در صنایع مختلف بکار می‌روند. در این کتاب کامپوزیت‌هایی که زمینه‌ی آنها از جنس رزین برپایه پلیمری است، بررسی می شوند. این مواد می‌توانند جزء «رزیتهای ترموست» یا «رزینهای ترموپلاستیک» باشند.

بافت یا الیاف مسلح کننده باعث استحکام و سختی کامپوزیت می شود. در حالیکه زمینه سبب سختی و مقاومت به خوردگی کامپوزیت می گردد. الیاف مسلح کننده می‌تواند بصورت شکلهای مختلفی از الیاف پیوسته بلند با بافتهای موجدار تا الیاف کوتاه تکه‌تکه و حصیری (درهم گیرکرده) وجود داشته باشند. هریک از این اشکال خواص مختلفی را ایجاد می‌کنند. این خواص شدیداً به روشی که الیاف در کامپوزیت قرار داده می‌شوند، بستگی دارد. دریک کامپوزیت تمامی شکلهای فوق‌الذکر و یا یکی از آنها می‌تواندت مورد استفاده قرار گیرد. موضوع مهمی که در مورد کامپوزیت‌ها بایستی در نظر گرفته شود این است که الیاف نیرو تحمل می‌کند و لذا حداکثر استحکام کامپوزیت در راستای محور الیاف است. وجود الیاف بلند پیوسته در جهت اعمال نیرو باعث می شود که خواص کامپوزیت کاملاً با خواص رزین متفاوت باشد. کامپوزیتی دارای الیاف به شکل بصورت تکه‌های کوچک است، خواص ضعیفتری نستب به کامپوزیتی که الیاف آن بصورت پیوسته است، از خود نشان می‌دهد. شکل الیاف برحسب نوع کاربرد (مهندسی یا غیرمهندسی) و روش ساخت انتخاب می شود . برای کاربر دهای مهندسی (ساختمانی)، الیاف پیوسته یا بلند پیشنهاد می شود. در حالیکه برای کاربردهای غیرمهندسی (غیرساختمانی) الیاف کوتاه انتخاب می شود. در ریخته‌گری تزریقی و ریخته‌گری تحت فشار از الیاف کوتاه، در حالیکه در تابیدن تارها،‌بسته‌بندیهای رولری و پولتروژن از الیاف پیوسته استفاده می شود.

3-1 نحوه عملکرد الیاف و زمینه

ماده کامپوزیتی با مسلح کردن پلاستیک‌ها توسط الیاف تشکیل می‌شوند برای درک بهتر رفتار کامپوزیت‌ها، باید اطلاعات دقیقی از نقش الیاف و مواد زمینه در کامپوزیت‌ها در دسترس باشد،‌مهمترین وظایف الیاف و زمینه کامپوزیت‌ها بشرح زیر است:

وظایف مهم و اصلی الیاف در کامپوزیتها عبارتند از:

§ تحمل بار و نیرو؛ در یک کامپوزیت ساختمانی(مهندسی) 70% تا 90% نیرو توسط الیاف تحمل می شود.

§ سختی، استحکام، پایداری گرمایی و بقیه‌ی خواص ساختاری در کامپوزیت‌ها به الیاف آن بستگی دارد.

§ هدایت الکتریکی یا عایق بودن کامپوزیت‌‌، به نوع الیاف مورد استفاده در آن بستگی دارد.

زمینه (ماده‌ی زمینه‌) وظایف زیر را در ساختار کامپوزیت انجام می‌دهد. بسیاری از این وظایف برای عملکرد مطلوب یک ماده‌ی کامپوزیت ضروری است. الیاف موجد در زمینه و یا خود الیاف به تنهایی بدون حضور ماده‌ی زمینه و یا یک چسب بندرت استفاده می شود. وظایف مهم زمینه کامپوزیت شامل موارد زیر است.

§ زمینه؛ الیاف را به هم پیوند می‌دهد و بار وارده به کامپوزیت را به الیاف را منتقل می‌کند. زمینه، به ساختار ماده ی کامپوزیتی سختی،‌یکپارچگی و شکل می‌بخشد.

§ زمینه؛ الیاف را ایزوله می‌کند. بطوریکه تکه‌تکه الیاف می‌توانند به طور جداگانه نقش خود را ایفا کنند. این عمل تجمع آنها را کاهش داد ویا آن را متوقف می‌کند.

§ زمینه؛ سطحی با کیفیت پرداخت خوب بوجود آورده و کمک می‌کند که محصول دارای شکل نهایی یا نزدیک به آن باشد.

§ زمینه از الیاف در مقابل هجوم شیمیایی و آسیبهای مکانیکی (سایش) محافظت می‌کند.

§ خواص شکل دهد از قبیل : انعطاف پذیری، استحکام فشاری و … به نوع ماده زمینه بستگی دارد. زمینه انعطاف‌پذیر باعث افزایش چقرمگی ساختار می شود و در جائیکه به چقرمگی بیشتری نیاز باشد از کامپوزیت‌ها با زمینه ترموپلاستیک استفاده می شود.

§ نحوه شکست ماده‌ی کامپوزیت، نه تنها بشدت به نوع ماده‌ی زمینه‌ی بستگی دارد، بلکه به میزان سازگاری آن با الیاف نیز وابسته است.

4-1 مزایای خاص کامپوزیت‌ها

معمولاً، کامپوزیت‌ها برای کاربردهایی که کارآیی زیاد و وزن کم لازم است، طراحی و ساخته می‌شوند. این مواد دارای مزایای بسیار زیادی نسبت به مواد مهندسی سنتی هستند که در زیر شرح داده می شود:

1) مواد کامپوزیتی قابلیت یکپارچه کردن اجزا را دارند،‌چند جزء فلزی مختلف می‌تواند با یک کامپوزیت جایگزین شود.

2) با قرار دادن سنسورهایی در ساختارهای کامپوزیتی می‌توان آنها را به سرویسهای ردیابی مجهز کرد .از این امکان برای آشکارسازی آسیب ناشی از خستگی در ساختار هواپیما استفاده می شود و نیز می تواند برای ردیابی جریان رزین در فرایند RTM (قالب‌گیری رزین) استفاده گردد. مواد دارای سنسور، را مواد هوشمند می‌نامند.

3) مطابق جدول (1-1) کامپوزیت‌های سختی ویژه‌ی (نسبت سختی به دانسیته) بالایی دارند. کامپوزیت‌ها دارای سختی فولاد، با یک پنجم وزن آن و دارای سختی آلومینیوم، با یک دوم وزن آن هستند.

4) استحکام ویژه‌ی (نسبت استحکام به چگالی) کامپوزیت‌ها بسیار بالا است. به همین دلیل هواپیما و اتومبیل سریعتر حرکت کرده و سوخت کمتری مصرف می کنند. استحکام ویژه‌ی کامپوزیت‌ها 3 تا 5 برابر آلیاژ‌های فولاد و آلومینیوم است. به دلیل سختی ویژه و استحکام ویژه‌ی بالاتر، قطعات کامپوزیتی وزن کمتری نسبت به قطعات مشابه دارند.

5) استحکام خستگی (حد دوام) کامپوزیت‌ها بسیار بالا است. آلیاژ‌های فولاد و آلومینیوم دارای حد خستگی خوبی در حدود 50% استحکام استاتیکی خود هستند. کامپوزیت‌های کربن/اپوکسی با الیاف همجهت دارای استحکام خستگی بالایی نزدیک به 90% استحکام استاتیکی خود می باشد.

6) کامپوزیت‌ها مقاومت به خوردگی خوبی دارند. آهن و آلومینیوم در حضور آب و هوا خورده می‌شوند لذا احتیاج به پوشش و آلیاژ خاص دارند. اما لایه‌ی بیرونی کامپوزیت‌ها از پلاستیک است، لذا مقاومت شیمیای و مقاومت به خوردگی آنها بسیار خوب است.

8-1 صنعت ساختمان سازی

صنعت ساختمان سازی و شهرسازی دومین مصرف کنندگان مهم کامپوزیت ها هستند. معماران و مهندسین ساختمان متفق‌القول هستند که در آینده، سازه‌های ساخته شده در آمریکا، مخصوصاً پل‌های موجود در راههای اصلی وضعیت بدی خواهند داشت. بطوریکه براساس اسناد ‹‹اداره مرکزی راه و ترابری آمریکا›› ، 42% از پل‌های محلی احتیاج به مرمت دارند و بقیه متروک می‌گردند. دولت مرکزی تقریبا 87 میلیارد دلار بودجه در 20 سال آینده صرف نوسازی ساختمان‌ها نموده است. انگیزه اصلی استفاده از پلاستیک‌های مسلح شده با شیشه و کربن برای پل‌ها، کاهش هزینه‌های نصب، تعمیر و نگهداری و افزایش طول عمر و بهبود مقاومت به خوردگی و دوام پل‌ها است. از طرف دیگر، به دلیل نصب و تعمیر سریع ، ترافیک در جاده‌ها و معابر به حداقل خود می‌رسد.

استفاده کامپوزیت‌هایی از قبیل: کامپوزیت‌های اپوکسی/ شیشه،‌اپوکسی/ کربن، و آرامید/ اپوکسی در مطالعه، زمین لرزه و مسائل مربوط به زلزله علاوه بر رشد چشمگیر آن، بسیار موفقیت آمیز بوده است.

7-8-1 کاربردهای صنعتی

استفاده از کامپوزیت‌ها در کابردهای صنعتی مختلف توسعه یافته است. از کامپوزیت‌ها در ساخت غلتک های صنعتی و شفتها برای صنعت چاپ و شفتهای متحرک صنعتی برای برجهای خنک کننده استفاده می شود.

بکارگیری کامپوزیت‌ها با الیاف بافته (درهم رفته) برای موارد فوق‌الذکر بسیار مفید است. کامپوزیت‌های ساخته شده با الیاف کوتاه به روش ریخته‌گری تزریقی، در پیستونها، غلتک، پمپها و بوشها کاربرد دارند. همچنین از کامپوزیت‌ها برای بهبود سختی، زمان پاسخگوی و کاهش استهلاک در ساختن بازوهای روبات استفاده می شود.
مواد اولیه برای ساخت قطعه

1-2 مقدمه

برای تولید قطعه، در هر روش ساخت از نوع خاصی ماده اولیه استفاده می شود. این ماده اولیه ممکن است ، برای یک روش ساخت مناسب باشد و در جایی دیگر همان ماده ممکن است ، برای روش ساخت دیگر مناسب نباشد.

به عنوان مثال، برای ساخت قطعه‌ای بشکل کروی از فرایند قالب‌گیری تزریقی مواد ترکیبی استفاده می شود، در صورتیکه از این روش نمی توان برای تابیدن تارها و یا فرایند پولتروژن استفاده کرد. دراثر موارد از تابیدن تراها و پولتروژن ،‌برای الیاف پیوسته و سیستمهای باز رزین مرطوب استفاده می شود. در فرایند تابیدن تارها، که برای ساختن چوب گلف،‌تیوبهای دوچرخه و سایر تولیدات مشابه استفاده می شود، به مواد پری‌پرگ نیاز است. از اینرو، برای ساخت محصولات کامپوزیتی،‌آگاهی داشتن از خواص مواد اولیه موجود بسایر ضروری و مهم است.

بطور کلی فرآیندهای ساخت کامپوزیت‌ها را می توان به دو گروه، (1) مواد کامپوزیت ترموست و (2) مواد کامپوزیت ترموپلاستیک تقسیم کرد. ترموست‌ها موادی هستند که فقط یکبار جامد می شوند و مجدداً نمی‌توان آنها را ذوب کرد. درصورتیکه ترموپلاستیک‌ها موادی هستند، که فقط یکبار جامد می شوند و مجدداً نمی‌توان آنها را ذوب کرد. درصورتیکه ترموپلاستیک‌ها موادی هستند، که بعد جامد شدن می‌توان دوباره آنها را ذوب و مجدداً شکل دهی نمود. فرآور، سرمایه‌گذاری،‌قابلیت‌بازیابی، انبار کردن و کارآئی مواد ترموست و ترموپلاستیک دارای مزایا و معایب خاص خودشان هستند. در تمامی سیستم‌های کامپوزیتی دو جزء اصلی، مانند تقویت‌کننده‌ها (استحکام دهنده) و رزین‌ وجود دارد.

2-2 تقویت‌کننده ها (استحکام دهنده‌ها یا مسلح‌کننده‌ها)

تقویت کننده‌ها از اجزای مهم کامپوزیت‌ها هستند . این اجزاء برای ایجاد سختی و استحکام در کامپوزیت‌ها لازم هستند. تقویت‌کننده‌ها ساختاری میله‌ای شکل دارند. رایج‌ترین تقویت‌کننده‌ها، الیاف از جنس شیشه، کربن، آرامید و بر هستند. معمولاً قطر الیاف بین 5 میکرون (0002/0اینچ) تا 20 میکرون (0008/0 اینچ) است. قطر الیاف شیشه‌ای بین mتا m8، الیاف آرامیدی m5/12 و الیاف بر m100 است. بدلیل قطر کم، الیاف بسیار انعطاف‌پذیرند و به آسانی به شکلهای مختلف در می آیند. معمولاً الیاف برای کاربردهایی از قبیل تابیدن یا بافتن بصورت رشته‌ای (ایجاد الیاف بصورت تاروپود) ساخته می شود. سپس الیاف به دور ماسوره یا قرقره پیچانده شده و بصورت به بازار عرضه می‌شوند. دسته‌های مجتمع از الیاف تابیده شده را ‹‹ فیتیله›› و دسته‌های الیاف کربنی تابیده ندشه را ‹‹الیاف خام›› می‌نامند. در کامپوزیت‌ها،‌استحکام و سختی توسط الیاف تأمین می شود و زمینه باعث یکپارچگی ساختمان کامپوزیت‌ شده و همچنین نیرو را به الیاف منتقل می‌کند.

الیاف در مواد کامپوزیتی می‌تواند بصورتهای مختلفی: از الیاف پیوسته گرفته تا الیاف منقطع، از الیاف بلند گرفته تا الیاف کوتاه و از الیاف آلی گرفته تا الیاف معدنی باشند. بطور وسیع از شیشه، کربن،آرامید و بر برای ساخت الیاف تقویت کننده‌ها پلاستیکی (FRP) استفاده می شود. بدلیل فراوانی شیشه، الیاف شیشه‌ای از دیگر الیاف ارزانتر است. سه نوع اصلی الیاف شیشه‌‌ای وجود دارد: (1) ‹‹شیشه از نوع E›› ، (2) شیشه از نوع S›› و (3) ‹‹ شیشه از نوع S2›› حدود 00/5 دلار بر پوند است. استحکام و مدولهای الیاف کربن از کم تا زیاد متغیر است. قیمت الیاف کربنی حدوداً بین 00/8 دلار بر پوند تا 00/60 دلار بر پوند تغییر می‌کند. قیمت الیاف آرامیدی تقریباً بین 00/15 دلار بر پوند تا 00/20 دلار بر پوند است. تعدادی از رایج‌ترین انواع تقویت‌کننده‌ها (استحکام دهنده‌ها) عبارتند از:

· الیاف خام پیوسته‌ی کربنی، فیتیله شیشه ای، تارورشته‌های آرامیدی.

· الیاف خرد شده‌ی منقطع.

· الیاف بافته شده .

· الیاف بافته‌ی چند جهته (بهم وصل شده برای اصلاح خواهی سه بعدی).

· منگنه ودوخته شده.

· تابیده و بهم پیوسته بصورت سه‌بعدی.

الیاف پیوسته برای تابیدن تارها، پولتروژن، بافتن، تاباندن و کاربردهای پری‌پرگ استفاده می شود. الیاف پیوسته. بیشتر درسیستم‌های رزین ترموست و ترموپلاستیک بکار می روند. از الیاف منقطع برای ساخت قطعات به روش قالب‌گیری تزریقی و قالب گیری تحت فشار استفاده می شود. الیاف منقطع با بریدن الیاف پیوسته ساخته می شود. در فرآیندهای پاششی و سایر فرآیندها، از الیاف پیوسته استفاده می شود. اما قبل از کاربرد این الیاف توسط ماشین، به قطعات کوچک قابل استفاده بریده می شود.از الیاف بافته شده بصورت پارچه، برای ساختن پری‌پرگ و همچنین برای ساختار ورقه‌ای برای کاربردهای مختلف از قبیل: قایقرانی، کشتیرانی و ورزش استفاده می شود. این ورقه‌ها و صفحات، بوسیله قیطان‌ها (نواری‌های باریک) و سایر فرآیندها ساخته می شود وسپس به عنوان تقویت‌کننده برای فرایند (RTM) و سایر عملیات قالب‌گیری بکار می رود.

در بخش بعدی . بطور مختصر روشهای ساخت الیافی کربن، شیشه‌ و کولار بیان می‌شود.

2-1-3-2 فنلیکها

فنلهای FAA و JAR، بدلیل دود کم و مسمومیت کمتر، از اهمیت و شایستگی بیشتری برخوردار هستند. از این مواد برای ساختار داخل هواپیما و دیواره‌های آشپزخانه استفاده می شود. و همچنین در مصارف تجاری دیگر بدلیل قیمت کم پایین، مقاومت بیشتر دربرابر آتش و تولید دود کم مورد استفاده قرار می گیرند.

فنلیکها، از واکنش فنل (اسید کربولیک) و فرم آلدوید تشکیل می‌شوند. سرعت این واکنش با افزودن اسید یا باز افزایش می‌یابد. از اوره، ریسورکینول یا ملامین می‌توان به جای فنل استفاده نمود تا خواص مختلف بدست آید. در حقیقت، از مشخصه‌هایی که فرایند سخت شدن (انجماد) آنها را نسبت به سایر رزین‌های ترموست، مانند اپوکسی ها متمایز می‌کند،‌ایجاد آب در طی واکنش اصلاحی می باشد. این آب در طی‌ فرایند خارج می شود. در عملیات قالب‌‌گیری تحت فشار، آب می‌تواند با ضربات پرس خارج شود. معمولاً فنلیکها رنگ تیره دارند و بنابراین در کابردهایی که رنگ پارامتر مهمی نیست، استفاده می شوند. عموماً محصولات فنلیکی رنگ قرمز، آبی،‌قهوه‌ای یا سیاه دارند. برای بدست آوردن محصولات با رنگ روشن، از فرم آلدوید اوره و فرم آلدوید ملامین استفاده می شود. نسبت به سایر مواد مقاوم‌ در برابر آتش، قابلیت و توانایی محصولات فنلیکی در سایر کاربردها از قبیل موارد زیر اثبات شده است:

· مقاومت دما بالا مورد نیاز باشد.

· خواص الکتریکی لازم باشد.

· مقاومت در مقابل ساییدگی مهم باشد.

· مقاومت شیمیایی خوب و پایداری ابعادی بیشتر لازم باشد.

فنلیکها برای روشهای مختلف ساخت کامپوزیت‌ها،‌ از قبیل: تابیدن تارها، RTM ،‌قالب‌گیری تزریقی و قالب‌‌گیری تحت فشار استفاده می شود. فنلیکها ، قابلیت تولید آسان ،‌کاهش تولرانس،‌کاهش ماشین‌کاری و افزایش استحکام را فراهم می‌کند. از طرفی بدلیل مقاومت دما بالای فنلیکها،‌از آنها در اجزاء اگزوز ، قطعات موشک ،‌فضاپیما ،‌ترمزهای دیسکی استفاده می شود.

4-2 بافتها

دونوع بافت اصلی در صنایع کامپوزیت‌ وجود دارد:

1) بافتهای تابیده شده (پیچ خورده)

2) بافتهای تابیده نشده(پیچ نخورده)

1-4-2 بافتهای تابیده (الیاف بافته شده)

بافتهای تابیده در تریلرها،‌کانیتزها،‌پوشش قایق ها، تیغه‌های برجهای آبی و سایر کاربردهای دریایی استفاده می شود. این بافتها با رشته های خام و یا الیافی خام بافته شده و یک لایه تشکیل می دهند. مقدار الیاف در جهان مختلف وسیله‌ی الگو و روش بافت کنترل می‌وشد. برای مثال: دربافتهای تک جهته تابیده،‌الیاف در امتداد صفر درجه بافته می شوند و 95% وزن کل بافت تشکیل می دهند. در الگوی بافت ساده (مسطح) الیاف در زاویه صفر درجه و 90 درجه بطور مساوی توزیع شده‌آند. همچنین بافتهای دورگه (پیوندی) از ترکیبات مختلف از قبیل ‹‹ شیشه/کربن›› و ‹‹کربن/ آرامید›› قابل تهیه است. به منظور مشخص شدن بافتهای شکافته شده (آسیب دیده) رشته‌هایی از سیم هادی بهمراه الیاف بافته می شود،‌تا توزیع سهم انرژی در هر قسمت با روش شدن سیمهای درون بافت مشخص گردد. بنابراین آسیب به ساختمان را به حداقل می رسد.

بافت‌های پیچیده برای تهیه پری‌پرگ و همچنین به عنوان خوراک (مواد اولیه) برای فرآیندهای SRIM ،RTM استفاده می شود. از مزایای این بافتها قیمت پایین آنهاست.

2-4-2 بافتهای تابیده نشده

در بافتهای تابیده نشده، پس از اینکه الیاف بصورت موازی در کنار یکدیگر قرار گرفتند،‌بوسیله نخ پلی‌استر به هم دوخته می شوند. زمانی که فقط الیاف در جهت دلخواه است،‌از ‹‹تارهای تکه جهته›› استفاده می شود. به عنوان مثال در کابردهایی مثل اسکی روی آب، جهت افزایش مقاومت در مقابل خمیدگی از بافتهای موازی در طول چوب اسکی استفاده می شود. در تارهای بافت ، تقویت کننده‌ها در زاویه صفر درجه (با جهت تارها) بصورت موازی باهم قرار دارند. در حالیکه، در تارهای تک جهته بافته شده، تقویت کنند‌ها در زاویه 90 درجه (با جهت تارها) بصورت موازی با هم قرار دارند. معمولاً از تارهای بافته به عنوان الیاف تقویت کننده در لوله‌ها و تیوبها استفاده می شود و همچنین از اجزاء پولترود در جائیکه تقویت‌ کننده در مسیر تارها لازم است، استفاده می شود. بافت سه محوری تارها2 (ْ45 وْ 0) برای افزایش سختی طول و استحکام پیچشی استفاده می شود. در حالیکه از بافت سه‌محوری (ْ 45 وْ90) برای افزایش سختی متقاطع و استحکام پیچشی استفاده می گردد. بافتهای چهار محوری شبه ایزوتروپ هستند مشروط براینکه الیاف در تمامی چهار جهت محور استحکام داشته باشد. معمولاً بافتها در محدوده‌ی وزنی بین dzlyd2 9 تا dzlyd2 200 هستند .

بافتهای تابیده نشده انعطاف پذیری بیشتری در مقایسه با بافتهای تابیده شده از خود نشان می دهند. به عنوان مثال،‌الیاف را می‌توان در هر زاویه‌ای از ْ0 تا ْ90 ، ْ30 ،‌ْ60 و ْ22 قرار داده و سپس بهم بخیه زد تا لایه‌های الیاف چند محوره ایجاد شود. در حالیکه بافتهای تابیده شده از بافندگی با محورهای ْ0 و ْ90 ساخته می شوند. بافتهای تابیده نشده استحکام بیشتری از خود نشان می دهند،‌زیرا الیاف مستقیم می باشند. در صورتیکه تابیده شده،‌الیاف به هم بافته شده و خم شده‌آند. بافتهای تابیده نشده در لایه‌ی ضخیم قابل استفاده است و بدین گونه می توان یک لایه‌ی بدون عیب در بافت تک‌ لایه‌ای بدست آورد. این موضوع بدلیل کاهش مراحل ساخت، برای ساخت لایه‌های ضخیم‌تر از قبیل پوسته‌ی قایق مفید است.

برای ساخت بافتهای شیشه ای تابیده نشده، فتیله‌هایی با شماره‌گذاری در ترکیبات از 113، 218، 450، 675 ، 1200 و 1800 yd/lb انتخاب می‌شوند. برچسب با شماره بزرگتر نشان دهنده‌ی فتیله ظریفتر بوده و در نتیجه طول بیشتری برای دستیابی به وزن مورد نیاز است. انتخاب شماره، براساس نیازهای فیزیکی، مکانیکی و ظرافت لایه های (الیاف و یا تارها) روی هم قرار گرفته انجام می‌گیرد. رشته‌ها و تارهای ظریفتر بمفهوم حجم الیاف بیشتر و رزین کمتر است که باعث افزایش استحکام و کاهش وزن می شود. برای تأمین نیاز بازار به بافتهای ضخیم‌تر، این بافتها با ترکیب لایه‌هایی از بافتهای دوخته ‌شده‌ی گوناگون تولید می شود.

گزارش کاراموزی تکنولوژی صنعتی کاربرد دیگ های بخار در 36 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

تاریخچه و انواع دیگ های بخار

1

قطعات اصلی دیگ های بخار

2

معرفی اجزای مختلف دیگ های بخار

4

انتخاب نوع دیگ بخار

10

دمای آب برگشتی

13

راهنمایی راه اندازی دیگ های بخار لوله دودی

15

مکان و شرایط نصب

17

شرایط نصب دودکش

18

سیستم هدایت سوخت

19

منبع آب تغذیه

20

شرایط آب مصرفی دیگ های بخار

21

اطلاعات کلی در مورد آب تغذیه دیگ های بخار

22

لوله کشی عبور بخار آب

27

روش تمیز کاری

27

خاموش کردن دیگ برای مدت کوتاه

28

خاموش کردن دیگ برای مدت طولانی

29

عیوبی که ممکن است در سیستم کار بوجود آید:

30

الف) دیگ آب گیری نمی کند:

30

ب) مشعل شروع به کار نمی کند:

31

ج) موتور مشعل و دمنده کار می کند ولی شعله ایجاد نمی شود

32

د) مشعل روشن شده ، بلافاصله خاموش می شود:

33

هـ ) مشعل در حین کار خاموش می گردد:

33

و) شعله دود می کند:

34

ز) مشعل دائماً خاموش و روشن می گردد.

34

عوامل خطر آفرین در دیگ های بخار

34

سرویس های روزانه دیگ های بخار

35

سرویس های هفتگی دیگ های بخار

36

سرویس های ماهانه دیگ های بخار

37

سرویس های فصلی دیگ های بخار

38






تاریخچه و انواع دیگ های بخار:

همزمان با ورود بشر دوران صنعتی که با استفاده گسترده تر انسان از نیروی ماشینی در اوایل قرن هجدهم میلادی اغاز شد. تلاش های افرادی نظیر وات ، مارکیز و ... از انگلستان در ارتباط با گسترش بهره برداری از نیروی بخار و طراحی و ساخت دیگ های بخار شروع شد. دیگ های بخار اولیه از ظروف سربسته و از ورق های آهن که بر روی هم برگردانده و پرچ شده بودند و شامل اشکال مختلف کروی یا مکعب بودند ، ساخته شدند.

این ظروف بر روی دیوارهای آجر بر روی آتشی قرار داده شده و در حقیقت برون سوز محسوب می شد.

این دیگ ها در مراحل آغاز بهره برداری تا فشار حدود bar 1 تأمین می نمودند که پاسخگوی نیازهای آن دوره بود ولی به علت تشکیل رسوب و لجن در کف دیگ که تنها قسمت تبادل حرارت آب با شعله بود ، و با بروز این مشکل ، دمای فلز به آرامی بالا رفته و موجب تغییر شکل و دفرمه شدن فلز کف و در نتیجه ایجاد خطر انفجار می شد.

همزمان با نیاز به فشارهای بالاتر بخار توسط صنایع ، روند ساخت دیگ های بخار نیز تحولات بیشتری را تجربه نمود.

بدین جهت برای دستیابی به بازده حرارتی بیشتر ، نیاز به تبادل حرارتی بیشتری احساس می شد. در نتیجه سطوح در معرض حرارت با در نظر گرفتن تعداد زیادی لوله باریک که در آنها گازهای گرم جریان داشتند و اطراف آنها آب وجود دارد ، افزایش یافتند. این دیگ ها با داشتن حجمی کمتر ، راندمان مناسبی داشتند. دیگ های بخار و آب داغ در صنایع لاستیک سازی ، فیبر سازی ، غذایی ، دارویی ، نساجی ، نیروگاه ها ، نوشابه سازی ها ، مدارس ، منازل ، صنایع بهداشتی و گرمایشی برج ها و بسیاری از موارد دیگر که نیازمند بخار آب و آب داغ در یک فرآیند تولید
می باشند ، مصارف زیادی دارند.

با توجه به کاربرد وسیع دیگ و اهمیتی که دیگ در صنایع دارد ، عدم نگهداری مناسب باعث کاهش عمر و بازدهی دیگ خواهد شد و در نتیجه کاهش تولید ، اتلاف وقت و سرمایه ملی کشور را به دنبال خواهد داشت.

قطعات اصلی دیگ های بخار

دیگ های بخار شامل بدنه اصلی (Shell) و صفحه لوله ها (Tube - plate End plate) ، کوره و اطاقک برگشت دود و لوله های پاس 2 و 3 می باشد. دیگ های فوق به همراه کوره از نوع سه پاس و Wetback می باشند.

پاس اول: شامل کوره که به شبکه جلوی محفظه احتراق جوشکاری شده است.

پاس دوم: شامل لوله هایی از اطاقک برگشت به جعبه دود جلوی دیگ می باشند.

پاس سوم: شامل لوله هایی از جعبه دود جلو به جعبه دود عقب می باشند.

شعله تشکیل شده در پاس اول به صورت مخلوط هوا و مواد حاصل از احتراق در دمای بالا از لوله های پاس دوم و سوم عبور و به جعبه دود عقب وارد شده و از آنجا از طریق دودکش خارج دمی شود و در طی این مسیر آب بیشترین گرمای ممکن را از محصولات احتراق دریافت می کند.

در بدنه دیگ های بخار دریچه های دست رو و آدم رو و لایروبی وجود دارد که هر کدام دارای درب متحرک بوده و توسط واشر گرافیتی آب بندی می گردند. درب های جلو و عقب دیگ برای تمیزکاری و تعمیرات پیش بینی شده است.

لوله های پاس 2 و 3 از دو نوع لوله های معمولی (Plain Tube) و لوله های مقاوم (Stay Tube) تشکیل شده اند که لوله های معمولی با روش اکسپندکاری انتهای لوله ها آب بندی شده و دو سر لوله های مقاوم به صفحه لوله ها جوشکاری می گردند. بعد از اتمام کلیه مراحل جوشکاری در ساخت و قبل از انجام عایق دیگ را تحت آزمایش هیدرواستاتیک قرار می دهند. بدین صورت که دریچه های آدم رو و دست رو را باز کرده و داخل دیگ را کاملاً شستشو می نمایند و بعد از بستن و آب بندی کردن درب ها ، دیگ را پر از آب و هواگیری نموده و فشاری تا 5/1 برابر فشار طراحی دیگ به آن اعمال می نمایند. سپس تمام قسمت های دیگ را با دقت کامل کنترل کرده تا از عدم وجود نشت در قسمت های مختلف آن بخصوص از محل لوله های اکسپند شده اطمینان حاصل نمایند. جهت تخلیه آب دیگ بایستی حوضچه یا مخزنی در نزدیکی شیر تخلیه آب ایجاد گردد حوضچه فوق پر از آب بوده و قسمت بالای آن به چاه راه داشته باشد و لوله تخلیه دیگ جهت خفه شدن بخار به داخل حوضچه هدایت گردد و دریچه حوضچه می بایستی به طور متحرک پوشانیده شود.





اطلاعاتی کلی در مورد آب تغذیه دیگ های بخار

امروزه در صنعت انواع مختلف دیگ بخار ساخته می شد که از نظر شکل و ساختمان داخلی و ظرفیت تولید بخار در واحد مسطح و فشار کار با هم تفاوت دارد ولی حاصل کار همه دیگ ها و پدیده هائیکه ممکن است در رابطه با مصرف آب غیر استاندارد در ضمن کار آنها پیش آید کم و بیش شبیه یکدیگر است و بیشتر اختلاف در سرعت تشکیل این اشکالات است.

مهمترین اشکالاتی که در اثر مصرف آب خارج از استاندارد در دیگ های بخار ایجاد می شود عبارتند از :

1- تشکیل رسوب

2- خوردگی

3- حمل مواد توسط بخار

4- شکنندگی قلیائی فلز دیگ بخار

1- تشکیل رسوب

در تمام آب های معمولی مقادیر مختلف از نمک های معدنی بشکل محلول و بعضی ترکیبات به صورت نامحلول وجود دارد اگر مواد نامحلول آب را بوسیله فیلتر شنی از آن جدا کنیم در حرارت معمولی احتمال نامحلول شدن نمک های محلول بسیار کم است ولی اگر آب را حرارت بدهیم بدون شک قسمتی از نمک های نامحلول ته نشین می شود.

مکانیزم واقعی ته نشین شدن رسوب از دو مرحله تشکیل می گردد در ابتدا رسوب در محل تشکیل و در مرحله دوم این رسوب در روی سطوح انتقال حرارت دیگ بخار ته نشین می گردد و در آنجا حرارت دیده و بصورت پوسته سختی در می آید.

مکانیزم عمده تشکیل رسوب از طریق بلورین شدن نمک های تشکیل دهنده رسوب از محلول اشباع شده آنها در لایه نازک مجاور سطوح حرارتی دیگ بخار می باشد بطور کلی مشخص شده است که نمک های تشکیل دهنده رسوب آنهایی هستند که با افزایش درجه حرارت حلالیتشان در آب کم می شود. سولفات کلسیم برای این مورد مثال بسیار خوبی است قابلیت انحلال این جسم که در حرارت معمولی بیش از دو گرم در لیتر است در درجه حرارت 220 درجه سانتیگراد به حدود 04/0 گرم در لیتر کاهش می یابد بدین جهت در تشکیل رسوبات سخت دیگ بخار نقش مهمی دارد.

در ادامه بررسی دلایل تشکیل رسوب ، لازم است متذکر شد بزرگترین دلیل چسبیدن رسوب روی جدار دیگ و تشکیل رسوبات سخت ناصاف بودن جدار داخل دیگ ها و لوله های آتش خوار می باشد. زیرا این ناصافی ها تکیه گاه خوبی برای اولین جوانه های بلورین است و از آن پس نمک هائی که به تدریج نامحلول می شود روی شبکه بلورین اولیه شسته و موجب نمو آن خواهد شد.

1-1- تأثیر رسوب روی لوله های تبادل حرارتی دیگ بخار

رسوبات مختلفی که روی سطوح حرارتی دیگ بخار بوجود می آید از نظر مشخصات فیزیکی با یکدیگر تفاوت دارند. مثلاً رسوبات کربنات که نرمتر از رسوبهای دیگر است اگر در نتیجه تجزیه بیکربناتها بوجود آمده باشد دارای خلل زیادی است این خلل در ضمن کار دیگ و بخار آب تولید می شود که ضریب انتقال حرارت آن کوچکتر از آب مایع است بنابر این مانع بزرگی در راه انتقال گرما به آب دیگ بوجود می آید و راندمان دیگ کم می شود در صورتی که رسوب های سولفاتی که معمولاً خیلی سخت هستند و به سختی از بدنه دیگ جدا می شوند کمتر دارای خلل و فرج بوده و ضریب انتقال حرارت آنها از رسوب های کربناتی بزرگتر است همچنین ضریب انبساط طولی کوچکی هستند در موقع گرم شدن دیگ نمی توانند به اندازه ورقهای فولاد بدنه دیگ منبسط شود در نتیجه در بعضی نقاط که ضخامت قشر رسوب زیاد است بواسطه جلوگیری از انتقال گرما بدنه دیگ سرخ شده است قشر نامبرده ناگهان ترک خورده آب به فلز سرخ شده می رسد این عمل علاوه بر تبخیر ناگهانی آب و بالا رفتن فشار دیگ موجب تولید مقداری گاز هیدروژن می شود که ممکن است با اکسیژن موجود در دیگ ترکیب و سبب انفجار دیگ شود.

کم شدن راندمان حرارتی دیگ بخار بر اثر رسوبات چندان قابل ملاحظه نیست در صورتی که ایجاد اختلاف درجه حرارت بین جدار داخلی و خارجی دیگ اهمیت خیلی زیادی دارد و بیشتر اوقات موجب انفجار و تلفات جانی و مالی فراوان می شود.

2- خوردگی در دیگ ها CORROSION :

بطور کلی تأثیر آب روی فلز دیگ بخار و نتیجه آن را که انتقال تدریجی مقداری از فلز بداخل آب می باشد خوردگی دیگ بخار گویند. بطور خلاصه دلایل خوردگی در دیگ های بخار عبارت اند از :

2-1- PH آب که بستگی به نمک ها و گازهای حل شده در آب دارد مثلاً انحلال گاز کربنیک آزاد یا نمک های منیزیم موجب بروز خاصیت اسیدی و خورندگی می شود.