روشهاي جلوگيري ازضربه آبي(قوچ) در لوله هاي بخار نيروگاه

روشهاي جلوگيري ازضربه آبي(قوچ) در لوله هاي بخار نيروگاه

ضربه قوچ چيست؟

در مورد کار با تله هاي بخار ، يک نکته بسيار مهم وجود دارد و آن اين است که اولين گام براي اجتناب از مشکلات ايجاد شده توسط اين تجهيزات ، انتخاب مناسب و نصب صحيح آن ها مي باشد . وظيفه ي تله بخار ، زدايش کندانسه ، هوا و دي اکسيد کربن از سيستم لوله کشي به محض تجمع اين گازها و با حداقل اتلاف بخار است . زماني که بخار ، گرماي نهان ارزشمند خود را آزاد مي کند و چگاليده مي شود ، اين کندانسه ي داغ بايد بلافاصله از سيستم جدا شود تا از بروز پديده ي ضربه قوچ جلوگيري گردد .

وجود هوا در سيستم بخار ، بخشي از حجم سيستم را ـ که قاعدتاً بايد توسط بخار اشغال شود به خود اختصاص مي دهد . دماي مخلوط هوا /بخار ، به دمايي کمتر از دماي بخار خالص افت مي کند . هوا ، يک عايق است که به سطح لوله و تجهيزات چسبيده و باعث کند و غير يکنواخت شدن فرآيند انتقال حرارت مي گردد .در صورتي که دي اکسيد کربن حضور داشته باشد ، بخار موجود در سيستم ، دي اکسيد کربن را به ديواره هاي سطح انتقال حرارت رانده و بدين ترتيب ، انتقال حرارت کاهش مي يابد.

روشهاي جلوگيري ازضربه آبي(قوچ) در لوله هاي بخار نيروگاه

يكي از معضلات سيستم هاي انتقال بخار پديده ضربه آبي است كه در صورت بروز با سروصدا و آسيب هاي جدي به لوله ها و اجزاء سيستم، مانند تله هاي بخار، تخليه كننده ها (Vents) همراه خواهد بود. در اين سيستم ها دو نوع ضربه داريم .

1- در اثر تجمع قطرات تقطير شده در قسمت افقي لوله هاي بخار و عبور بخار با سرعت بالا در مجاورت اين قطرات ضربه اتفاق مي افتد. در اثر برخورد بخار سريع (تا 50 m/s ) با قطرات مايع لرزش ايجاد شده و در صورت حجيم بودن توده آب تشكيل شده حركت اين توده با سرعت نزديك سرعت بخار و برخورد آن به اولين زانوئي مسير، نيروي فوق العاده اي بر زانوئي اعمال شده كه ممكن است منجر به شكست لوله گردد.

2- ضربه آبي نوع دوم همان كاويتاسيون است كه در اثر شكل گرفتن حباب هاي بخار در لوله اي كه از آن آب عبور مي كند رخ مي دهد چنانچه در اثر تبادل حرارت بخارها تقطير شوند حبابهاي بخار تركيده و پديده كاويتاسيون رخ ميدهد دراينصورت امكان آسيب ديدگي تله هاي بخارواجزاء ديگر سيستم وجود دارد.

موارد مهم در نصب لوله هاي بخار جهت جلوگيري از اين پديده بقرار زيرمي باشند:

1- لوله هاي بخار بصورت شيبدار از ديگ بخار تا محل تخليه قطرات (Drip Trap) نصب شوند.

2- جايگاه تخليه قطرات بايستي جلوتر از شير تنظيم بخار پيش بيني شود تا از تجمع قطرات در موقع بسته بودن شير جلوگيري شود.

3- صافي هاي Y شكل نصب شده در خطوط بخار بايستي داراي پرده صافي نصب شده افقي باشند تا مانع جمع شدن قطرات و حركت توده ائي آنها در موقع شروع جريان بخار شود.

4- كليه تجهيزاتي كه داراي تنظيم كننده بخار هستند بايستي داراي تخليه ثقلي قطرات از تله بخار باشند و از برگشت به مسير با افزايش ارتفاع (Lifts) بايستي جلوگيري شود.

مبدلهاي حرارتي بايستي بنحوي نصب شوند كه داراي تله هاي بخار بوده تا بتوانند در هر شرائطي قطرات تقطير شده را جمع آوري كنند. در قسمت عملكرد مبدل در شرائط تقطير لازم است تخليه تله بخار بصورت ثقلي مطابق شكل پيش بيني شود.

يك تله ترمو استاتيك بهترين انتخاب براي يك مبدل حرارتي است در اين صورت هواي جمع شده سريعا" تخليه ميگردد. در صورت عدم تخليه قطرات امكان بروز پديده ضربه و عملكرد ضعيف مبدل وجود دارد.

هر افزايش ارتفاعي (Lifts) در خطوط برگشتي كندانس بعد از تخليه تله بخار نياز به يك فشار مثبت در پوسته مبدل حرارتي جهت تخليه قطرات كندانس دارد، واضح است تا تأمين فشار كافي، احتمال افزايش دماي سمت بخار وجود خواهد داشت و در اينصورت دماي آب خروجي از مبدل نيز تغيير خواهد كرد.

در اغلب مبدلهاي حرارتي خلاء شكن نصب مي شود بنحويكه چنانچه در داخل پوسته خلاء ايجاد شد شير خلاء شكن باز شده و هوا به داخل مبدل جريان يابد در غير اينصورت خلاء ايجاد شده در مبدل موجب جمع شدن مايع و بروز پديده ضربه مي گردد.

مشخصات فني يك نيروگاه حرارتي

مشخصات فني يك نيروگاه حرارتي

نیروگاه حرارتی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می‌رود که در عمل پره‌های توربین بخار توسط فشار زیاد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربین کوپل شده است، به چرخش در می‌آورد. در نتیجه ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. نیروگاه حرارتی به مقدار زیادی آب نیاز دارد. در نتیجه در محلهایی که آب به فراوانی یافت می‌شود، ترجیحا از این نوع نیروگاه استفاده می‌شود. چون انرژی الکتریکی را به روشهای دیگری ، مثل انرژی آب در پشت سدها (توربین آبی) ، انرژی باد (توربین بادی) ، انرژی سوخت (توربین گازی) و انرژی اتمی هم می‌توان تهیه کرد. سوخت نیروگاه حرارتی شامل ، فروت و یا گازوئیل طبیعی است.

سيكل كاري و اجزاء اصلي يك نيروگاه حرارتي

مشخصات فنی نیروگاه

سوخت

سوخت اصلی نیروگاه ، سوخت سنگین (مازوت) می‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طریق ایستگاه تخلیه سوخت در سه مخزن 33000 متر مکعبی ذخیره می‌گردد. سوخت راه اندازی ، سوخت سبک (گازوئیل) است که در یک مخزن 430 متر مکعبی نگهداری می‌شود.

آب

آب مصرفی نیروگاه ، جهت تولید بخار و مصرف برج خنک کن و سیستم آتش نشانی ، از طریق چاه عمیق تامین می‌گردد.

سیستم خنک کن

برج خنک کن نیروگاه از نوع تر می‌باشد و 18 عدد فن (خنک کن) دارد که هر یک دارای الکتروموتوری به قدرت 132kw و سرعت سرعت 141RPM می‌باشد و بوسیله دو عدد پمپ توسط لوله‌ای به قطر 5.2 متر آب مورد نیاز خنک کن تامین می‌گردد. دمای آب برگشتی در برج خنک کن 29.6 درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از برج 21.6 درجه سانتیگراد می‌باشد.

سیستم تصفیه آب

سیستم تصفیه آب جهت برج خنک کن

آب لازم جهت برج خنک کن بایستی فاقد املاحی باشد که سریعا در لوله‌های کندانسور رسوب می‌کنند (از قبیل بی‌کربناتها). این املاح با افزودن کلرورفریک ، آب آهک و آلومینات سدیم گرفته می‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط یک جاروب جمع کننده به بیرون منتقل می‌شوند. به این آب که بدون سختی بی کربنات باشد، آب نرم می‌گویند. آب نرم وارد دو استخر ذخیره شده و از آنجا توسط پمپهایی جهت تامین کمبود آب به برج خنک کن فرستاده می‌شود. برای از بین بردن خزه و جلبک در این استخر ، سیستم تزریق کلر طراحی شده است.

سیستم تصفیه آب جهت تولید بخار

چون آب مورد نیاز برای تولید بخار و جبران کمبود سیکل آب و بخار بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد، لذا برای این منظور از یک سیستم مشترک برای هر دو واحد استفاده می‌شود. بعد از اینکه مقداری از سختی آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌شود، سپس به مخزن ذخیره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فیلتر کربنی فعال فرستاده می‌شود، تا کلر موجود در آب بوسیله زغال فعال جذب شود. بعد از این فیلتر یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شده که دمای آب را در 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه می‌دارد.

سپس این آب وارد دو دستگاه فیلتر 5 میکرونی شده و ذراتی که قطر آنها بیشتر از 5 میکرون می‌باشند، توسط این فیلترها جذب و وارد دو دستگاه ریورس اسمز می‌گردد. در این دستگاه 90% املاح محلول در آب گرفته می‌شود. آب پس از این مرحله وارد مخزن زیرزمینی می‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فیلترهای کاتیونی و آنیونی وارد شده و پس از تنظیم PH و کنترل از نظر شیمیایی به مخازن ذخیره آب وارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بویلر

بویلر نیروگاه دارای درام بالائی و پائینی بوده و به صورت گردش اجباری توسط سه عدد پمپ سیرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار می‌باشد. درام بالایی معمولا به وزن 110 تن در ارتفاع 50.6 متری و ضخامت جداره 11 سانتیمتر می‌باشد. بویلر دارای 16 مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهای ردیف پائین برای هر دو سوخت مازوت و گازوئیل بکار می‌رود.

توربین

نیروگاه از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد (Tadem Compound) و دارای سه سیلندر فشار قوی ، فشار متوسط و فشار ضعیف می‌باشد که توربین فشار قوی و فشار متوسط در یک پوسته قرار گرفته و در پوسته دیگر توربینهای فشار ضعیف قرار دارند. توربین فشار قوی 8 طبقه و توربین فشار متوسط 5 طبقه و توربین فشار ضعیف با دو جریان متقارن و هر یک دارای 5 طبقه است. بخار از طریق دو عدد شیر اصلی در دو طرف توربین و شش عدد شیر کنترل وارد توربین فشار قوی شده و بعد از انبساط در چندین طبقه از توربین به بویلر بر می‌گردد. سپس وارد توربین فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط یک لوله مشترک وارد توریبن فشار ضعیف گردیده و به طرف کندانسور می‌رود.

کندانسور

کندانسور نیروگاه از نوع سطحی یک عبوری با جعبه آب مجزا می‌باشد که در زیر توریبن فشار ضعیف قرار گرفته است. برای ایجاد خلا کندانسور از دو نوع سیستم استفاده می‌شود که سیستم اول در موقع راه اندازی و توسط یک مکنده هوا انجام می‌یابد. در طول بهره برداری خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامین می‌گردد که این پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش می‌دهند.

ژنراتور

ژنراتور طوری طراحی شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهانی بار و احیانا انفجار هیدروژن در داخل ماشین مقاومت کافی داشته باشد. سیستم تحریک آن شامل یک اکساتیر پیلوت (Pilot exiter) با ظرفیت 45 کیلوولت آمپر می‌باشد و جریان تحریک اکسایتر پیلوت در لحظه Flashing از طریق باطری خانه تامین می‌شود. ضمنا سیم پیچهای دستگاه توسط هوا خنک کاری می‌شوند.

ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه

ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، 10.20%±247 کیلو ولت می‌باشد.

ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می‌رود.

ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 10%±3/6/10%± کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و شینه‌ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می‌نماید.

ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کیلو ولت را تبدیل به 400 ولت می‌نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می‌رود.

سیستم آتش نشانی

آب: کلیه قسمتهای نیروگاه (ساختمان شیمی ، ماشین خانه ، بویلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سیستم آب آتش نشانی می‌باشند.

فوم: کلیه قسمتهای سوخت رسانی اعم از مخازن سوخت سبک و سنگین و ایستگاه تخلیه سوخت ، بویلر دیزل اضطراری و بویلر کمکی مجهز به سیستم فوم می‌باشند.

گاز CO2: کلیه سیستمهای الکتریکی از قبیل ساختمان الکتریکی و... توسط گاز CO2 حفاظت می‌گرد.

سيكلهاي اصلي واحد توليد بخار

مروري بر سيكلهاي اصلي واحد توليد بخار

نگهداري درست و مناسب از يك سيستم ، عامل مؤثري است در افزايش عمر آن و اثر به سزائي در گرفتن بهره اقتصادي تر از آن دارد. عمده موارديكه در بهره برداري صحيح پرسه دخيل مي باشند عبارتند از ، اشراف كامل و آگاهي وافر بر اصول و نحوه عملكرد سيستم و چگونگي كار با آن ، نظارت دقيق و بي وقفه بر عملكرد آن ، پيش بيني زمان لازم براي سرويس و تعويض قطعاتي كه مدت زمان كاركرد آنها محدود بوده و در صورت عدم تعويض آن قطعات يا سرويس بموقع دستگاهها ، آسيبهاي جبران ناپذيري ممكن است بر پيكره سيستم وارد آيد و نهايتاً رعايت نظمي وسواس گونه و كاري دلسوزانه در جهت حفظ سرمايه هاي مملكت اسلامي و مردم مسلمان.

چه بسا بزرگترين صدمه هاي احتمالي ناشي از عدم آگاهي از نحوه كار دستگاهها و يا ناديده گرفتن اصوليكه لازمه عملكرد صحيح آن هستند ،‌ ميباشند. شخص بهره بردار بايست اطلاع كافي از چگونگي كار سيستم داشته باشد و تك تك پارامترهاي آن را زير نظر داشته باشد و در موقع مقرر به قسمتهاي مربوطه سركشي نمايد و در صورت بروز اشكال سريعاً آن قسمت را از سرويس خارج نمايد تا علت ايجاد عيب مشخص و از آسيب بيشتر جلوگيري شود. امروزه در راستاي بهره برداري مؤثر از نيروگاهها اكثر پارامترهاي اصلي توسط ميكروپروسور كنترل مي شوند و كمك شاياني به مسئولين مي نمايد تا بتوانند شرائط مطلوبتري براي كار نيروگاهها فراهم آورند.

مروري بر سيكلهاي اصلي واحد توليد بخار

اساس كار نيروگاههاي بخار بدين ترتيب است كه بخار توليد شده در ديگ بخار به طرف توربين هدايت ،‌ و پس از به دوران آوردن محور توربين به داخل كندانسوز كشيده شده و توسط آب خشك كن تقطير و به صورت آب مقطر در مي آيد. در اثر چرخش محور ژنراتور كه به محور توربين متصل است ، در سيم پيچهاي استاتور ژنراتور الكتريسته القاء و از آن جريان كشيده مي شود.

سيكل ترموديناميكي آب و بخار

ديگ بخار نيروگاهها از يك سري لوله ديواره اي تشكيل شده كه مجموعاً بصورت يك مكعب مستطيل مي باشند. سوخت و هوا از طريق جند مشعل به اين محوطه وارد و با مشتعل شدن سوخت ،‌آب داخل لوله هاي ديواره اي گرم و به بخار تبديل مي شود ،‌ بخار حاصله پس از عبور از لوله هاي سوپرهيتر كه در محوطه ديگ و در معرض حرارت قرار دارد به صورت بخار اشباع و فوق اشباع در آمده و به طرف توربين جهت انجام كار (چرخش محور توربين) هدايت مي شود.
بخاريكه انرژي خود را روي پره هاي توربين از دست داده است و به آن بخار مرحه گويند ،‌از آخرين قسمت توربين خارج و به داخل كندانسوز كشيده مي شود ، اين بخار به واسطه برخورد با لوله هاي سرد شده توسط آب خشك كن تقطير مي شود و در محفظه اي به نام چاهك داغ و جمع و از آنجا توسط پمپ تغذيه به ديگ بخار برگردانده مي شود اين حلقه تشكيل يك سيكل بسته را مي دهد.

در توربين هاي بزرگ اگر اجازه بدهيم بخار تا انتهاي توربين انيساط پيدا كند ،‌ در طبقات آخر توربين قطرات آب ظاهر مي گردد. براي جلوگيري از اين عمل بخار پس از عبور از قسمت فشار قوي توربين دوباره به ديگ بخار برگردانده مي شود و در لوله هاي ري هيت درجه حرارت آن به مقدار قبل مي رسد و سپس وارد قسمتهاي فشار متوسط و فشار ضعيف توربين مي گردد.

در نيروگاههاي بزرگ بخار براي بالا بردن راندمان حرارتي از حرارت دود خروجي استفاده برده مي شود به اين صورت كه آب در بدو ورود به ديگ بخار وارد لوله هاي اكونومايزر مي شود كه اين لوله ها در مسير دود خروجي قرار دارند و حرارت دود را جذب مي نمايند. اين كار باعث صرفه جويي در مصرف سوحت و جلوگيري از ورود آب سرد به ديگ بخار مي گردد.
به منظور رساندن درجه حرارت آب تغذيه به حد مطلوب براي ورود به بويلر ،‌ بخار از محلهاي بخصوصي از توربين ،‌ زيركش شده و به هيترهاي آب تغذيه فرستاده مي شود. اين عمل سبب گرم شدن آب تغذيه مي گردد. اگر هيتر قبل از پمپ تغذيه قرار گرفته باشد هيتر فشار ضعيف و اگر پس از پمپ باشد هيتر فشار قوي گويند. معمولاً وقتي جند هيتر در مسير آب قرار ميگيرد مقداري افت فشار در مسير اصلي بوجود مي آيد و بدين جهت وجود پمپ بعد از كندانسوز يا قبل از هيترهاي فشار ضعيف لازم مي باشد اين پمپ كه كندانسه پمپ ناميده مي شود آب تغذيه را از كندانسوز گرفته و به طرف پمپ تغذيه اصلي مي فرستد. كندانسه پمپ مي تواند داراي دو مرحله باشد يكي پس از كندانسوز و ديگري در بين هيترهاي فشار ضعيف يا بعد از آنها.

وجود هوا و اكسيژن در آب باعث خوردگي در مسير لوله هاي آب ميگردد و اين گازها بايد قبل از رسيدن به ديگ بخار خارج گردد. گاززدائي توسط دياراتور يا دي گازر انجام مي شود ،‌علاوه بر اين دياراتور وظيفه تانك ذخيره پمپهاي تغذيه را نيز به عهده دارد كه چون اين پمپها از اهميت زيادي برخوردارند براي جلوگيري از آسيب رسيدن به آنها و ايجاد فشار مكش مورد نياز دياراتور در ارتفاع بالاتري قرار داده مي شود.

در برخي از نيروگاهها به لحاظ مسائل تكنولوژيكي آنها از يك مسير باي پاس براي توربين استفاده مي گردد. سيستم باي پاس فشار قوي لوله اصلي بخار را قبل از توربين فشار قوي به لوله ري هيت سرد (خروجي از توربين HP) متصل مي نمايد. اين سيستم كه داراي يك شيرفشارشكن همراه با اسپري آب مي باشد ،‌فشار و – درجه حرارت بخار اصلي را به شرائط بعد از توربين HP مي رساند. در مواردي مانند راه اندازي يا در مواقعي كه اشكالي براي توربين بوجود آيد و نمي توان بخار را وارد توربين كرد از اين مسير باي پاس استفاده شده و بخار به توربين فشار قوي وارد نمي گردد. پس از عبور بخار از ريهيت دوباره توسط يك لوله باي پاس ديگر كه فشار ضعيف مي باشد بدون آنكه وارد توربين IP و LP شود به كندانسوز فرستاده مي شود. در برخي ديگر از نيروگاهها مسير باي پاس مستقيماً به كندانسوز مي رود.

علاوه بر آنكه آب ورودي به ديگ بخار تصفيه شيميائي مي شود در اغلب مواقع در مسير سيكل نيز سيستم تصفيه كمكي ديگري در نظر گرفته مي شود. اين سيستم پاليشينگ پلنت ناميده مي شود كه البته با ساختار تصفيه خانه اصلي تا اندازه اي متفاوت مي باشد.

سيكل ترموديناميكي آب و بخار در بويلرهاي بدون درام

در بويلرهاي يك طرفه يا بدون درام آب پس از گذشت از اكونومايزر و دريافت حرارت دود خروجي وارد قسمت اواپراسيون يا لوله هاي ديواره اي شده و انرژي حرارتي را توسط شعله دريافت مي كند و پس از تبديل به بخار به قسمت سوپرهيترها هدايت مي شود.
در ابتداي راه اندازي بويلر كه درجه حرارت پائين است و در قسمت آخر لوله هاي ديواره اي مخلوط آب و بخار وجود دارد وجود يك جدا كننده آب و بخار و يا مسيري براي گردش مجدد لازم مي باشد. در بعضي سيستم هاي مخلوط آب و بخار وارد سپريتور يا جدا كننده ها شده و بخار آن وارد سوپرهيترها و آب وارد تانك ذخيره و سپس وارد سيكل آب مي شود. در بعضي سيستم هاي ديگر آب توسط پمپ گردش دهنده آب دوباره به قسمت اواپراتور هدايت مي شود اين عمل تا بالا رفتن درجـه حرارت و فشار ادامه پيدا مي كند و وقتي شرائط به وضعيت كار عادي رسيد اين سيستم ها از مدار خارج شده و بخار مستقيماً وارد سوپرهيترها مي گردد و پس از كنترل درجه حرارت وارد توربين مي گردد.

سيكل ترموديناميكي آب و بخار در بويلر درام دار.

درام دو وظيفه اصلي به عهده دارد يكي عمل نمودن به عنوان يك نانك ذخيره و ديگري تقسيم آب و بخار. آب خروجي از اكونومايزر وارد درام مي شود ، در بويلرهاي فشار پائين در اثر اختلاف دانسيته آب و بخار ، آب توسط لوله هاي پائين آورنده به زير بويلر هدايت مي شود و در بويلرهاي فشار قوي توسط پمپ گردش دهنده آب به زير بويلر هدايت شده و وارد لوله هاي ديواره اي مي شود. در اين بخش قسمت اعظم انرژي حرارتي را توسط مشعله دريافت كرده و دوباره وارد درام مي شود. در درام كار تقسيم آب و بخار انجام شده و بخار به قسمت سوپرهيترها هدايت مي شود و آب باقيمانده دوباره توسط پمپ به گردش در مي آيد.

سيكل سوخت

سيستم سوخت رساني ديگهاي بخار به نحوي طراحي شده كه در اكثر موارد مي توان از مازوت و گاز طبيعي به عنوان سوخت اصلي ديگ استفاده نمود و گازوئيل را به عنوان سوخت راه انداز مورد استفاده قرار داد. ذكر اين نكته ضروريست كه مسيرهاي سوخت رساني نيروگاهها با يكديگر يكسان نبوده و وجوه متمايز زيادي دارند ولي اساس كار آنها يكسان بوده و تجهيزات اصلي كه در هر مسير به كار رفته اند تقريباً با يكديگر مشابهت دارند.

سوخت مايع معمولاً بوسيله تانكر نفتكش و يا در بعضي موارد بوسيله خط لوله به نيروگاه منتقل مي شود.

براي ذخيره سوخت مايع دو روش معمول است :

الف) سوخت مستقيماً از تانكر به طرف تانك ذخيره پمپ شده و در آنجا جمع آوري مي شود.

ب) ابتدا سوخت به يك مخزن زيرزميني هدايت شده و سپس از آنجا به طرف تانك ذخيره پمپ مي شود و به سمت تانك مصرف روزانه هدايت ميگردد.

در خروجي تانك مصرف روزانه معمولاً دو عدد فيلتر و دو عدد پمپ به صورت موازي نصب مي شوند تا يكي به صورت رزرو عمل نموده و ديگري در حال كار باشد اين دو پمپ به پمپهاي اصلي سوخت معروف هستند و عمدتاً از نوع پيچي مي باشند. با توجه به چسبندگي زياد مازوت در دماي محيط ، لازم است درجه حرارت آن را به ميزان مشخصي افزايش داده و در آن درجه حرارت ثابت نگه داشته شود تا جريان يافتن آن امكان پذير باشد (اين عمل در مناطق سردسير ممكن است براي گازوئيل نيز انجام شود).

سوخت پس از خروج از پمپ وارد هدر ورودي گرمكن بخاري ميگردد. روي اين هدر يك مسير برگشت به تانك وجود دارد كه در مسير راه آن يك شير كنترل فشار قرار داده شده است. اين شيركنترل فشار همواره سعي مي نمايد فشار خط را ثابت نگه دارد به اين ترتيب كه چنانچه فشار از حد معيني زيادتر شده اين شير مسير برگشت سوخت را باز مي نمايد و سوخت را به طرف تانك هدايت ميكند. سوخت پس از ترك هدر ، وارد گرمكن بخاري مي گردد. درجه حرارت سوخت در خروجي گرمكن مازوت به مقدار تعيين شده مي رسد. ميزان دقيق اين درجه حرارت به غلظت سوخت و ساختمان مشعل بستگي دارد و لذا مقدار آن در نيروگاههاي مختلف با يكديگر متفاوت است.
پس ازگرم شدن و عبور از فيلترها سوخت وارد شير كنترل دربي مي شود وظيفه اين شير، كنترل مقدار سوخت ورودي به بويلر بر اساس بار بويلر است. پس از اين شير هدر كليه مشعلها قرار دارد اين هدر به نحوي طراحي شده است كه سوخت مي تواند بدون وارد شدن در مشعلها در كليه طبقات بويلر كه مشعلها در آن قرار دارند به جريان در آمده و سپس از طريق مسير ري سيركوله به تانك هدايت گردد. در سر راه برگشت سوخت (از هدر مشعلها به تانك) يك شير ساده قطع و وصل وجود دارد تا به كمك آن بتوان سوخت را به تانك برگشت داده و يا در بويلر مصرف نمود البته در بعضي از مسيرهاي سوخت رساني به جاي اين شير قطع و وصل شيركنترل كننده اصلي دربي سوخت قرار گرفته و به اين ترتيب فشار هدر سوخت و همچنين دبي آن كنترل مي گردد.

پس از آنكه پارامترهاي مختلف سوخت كنترل گرديدند سوخت به هدر مشعلها هدايت ميگردد در سر راه هر مشعل يك شير دستي قطع و وصل كه به صورت اتوماتيك و يا گرفتن فرمان از اطاق فرمان عمل مي نمايد قرار داشته كه جريان سوخت را به طرف مشعل هدايت نموده و يا آنرا قطع مي نمايد.

سوخت گاز نيروگاه توسط خط لوله گاز كه معمولاً از خط لوله سراسري گاز منشعب مي شود تاًمين مي گردد. قبل از تحويل گاز به نيروگاه معمولاً يك ايستگاه تقليل فشار گاز وجود دارد كه فشار گاز را به حد معيني تقليل مي دهد. گاز پس از عبور از اين ايستگاه وارد خط گار داخلي نيروگاه ميشود. طبيعي است براي مصرف اين گاز در بويلر لازم است فشار آن باز هم افت نمايد. بنابراين گاز بار ديگر وارد ايستگاه تقليل فشار كه در داخل محوطه نيروگاه و معمولاً در نزديگي واحد قرار داده شده ،‌ميشود و فشار آن به ميزان قابل توجهي افت نموده و بدين ترتيب جهت اشتعال در بويلر آماده ميشود. ميزان افت فشار در اين ايستگاه بستگي به طول مسير (بين ايستگاه گاز و مشعلها) و همچنين ساختمان مشعلهاي گاز سوز دارد. اين ايستگاه داراي دو يا سه خط موازي بوده كه هميشه يك خط به صورت رزرو بوده و دو خط ديگر در سرويس هستند.

پس از ايستگاه افت فشار يك اريفيس دبي گاز را اندازه گيري مي نمايد و يك شير قطع كننده وظيفه كنترل فشار خط و قطع جريان گاز در مواقعي كه فشار خط از حد تعيين شده بيشتر يا كمترشود را به عهده دارد
شير اصلي كنتر دبي گاز پس از اين شير قرار داده شده است ،‌اين شير مقدار گازي را كه لازم است براي سوخت مصرف شود را با توجه به بار بويلر به طرف مشعلها هدايت مي نمايد. پس از اين شير ، گاز به طرف هدر مشعل ها هدايت ميگردد. قبل از هر مشعل علاوه بر يك والودستي دو عدد شير قطع كننده وجود دارند كه براي بهره برداري از مشعلها با هم باز شده و در زمان خاموش شدن مشعلها با هم بسته شده و جريان گاز بداخل كوره را متوقف مي سازد. نصب دو عدد شير مشابه هم در كنار يكديگر فقط به لحاظ رعايت ايمني بيشتر مي باشد. بين اين دو شير يك شير تخليه ديگر وجود دارد كه نحوه كار آن برعكس اين دو شير بوده و در زمان بسته بودن آنها از نشتي گاز به محوطه احتراق جلوگيري مي نمايد.

مروري بر سيكلهاي اصلي واحد توليد بخار

سيكل هوا و دود

هواي محيط توسط فنهاي اصلي مكيده شده ،‌وارد گرمكنهاي بخاري مي گردد. در داخل گرمكنها حرارت لازم را كسب نموده و سپس از ژنگستورم عبور داده مي شود. پس از آن هواي مشعلها از دريچه هاي كنترل گذشته و در عمل احتراق شركت مي جود. دود حاصل از احتراق كوره را ترك نموده ،‌ قسمتي از آن توسط فن گردش دهنده مجدداً وارد كوره مي گردد و بقيه آن وارد ژونگستروم مي گردد. صفحات فلزي ژونگستروم حرارت خود را از دود عبوري دريافت نموده و در نيمه دوم چرخش اين حرارت را به هوا منتقل مي سازد. دود خروجي پس از طي دو كانال از طريق دودكش به محيط بيرون فرستاده مي شود.
لازم به ذكر است در كوره هائي كه تحت خلاء‌ كار مي كنند دود توسط يك فن مكيده شده و به طرف دودكش روانه مي گردد.

ساختمان ميكانيكي پمپ

تشريح ساختمان ميكانيكي پمپ

پمپ هاي گريز از مركز از سه بخش اصلي تشكيل شده است كه هر يك به قطعات ديگر تقسيم مي گردد. در مطالب زير ساختمان يك پمپ گريز از مركز شرح داده شده است. كه توسط دو نفر از اعضاي سايت گردآوري شده است.
اجزا اصلی و ساختمان مکانیکی:

1- محرک 2- محفظه آب بندی 3 – پوسته

محرک:

در پمپ های دوار معمولا از سه نوع محرک الکترومغناطیسی(الکتروموتور) ،دیزلی و توربینی استفاده میشود.
محرک الکترو مغناطیسی یک ژنراتور بوده که انرژی الکتریکی رابه حرکت دورانی تبدیل می کند.محرک توربینی به کمک انرژی بخار آب ؛محور پمپ را می چرخاند.
محرک دیزکی نیز موتوری است که با سوخت فسیلی معمولا گازوئیل کار میکند.

خروجی محرک به کمک کوپلینگ به میل محور پمپ متصل شده و این میل محور وارد محفظه آب بندی میشود . در این محفظه دو یاتاقان (ساچمه ای) قرار داشته که درون روغن غوطه ورمی باشندوحکم تکیه گاههای میل محور رادارند.انتهای میل محور به یک پروانه که درون پوسته جا دارد متصل شده است.

پوسته:

که قسمت عمده آن پروانه و شافت است.

الف – پروانه Impeller :

ایمپلرها با انواع مختلف یک دهنه ،دودهنه،باز، اصولا پروانه های دودهنه دارای نیروی محوری Trust کمتر اما هزینه ساخت گرانتر می باشند.همچنین پروانه های باز و نیمه باز از نظر هزینه ساخت ارزانتر میباشند.مشخصه های مایع و وجود ذرات جامد،روانی وناروانی مایع وپارامترهایی ازاین قبیل درنوع استفاده از ایمپلرموثرهستند. پروانه های باز درپمپ های محوری وبسته در پمپ های شعاعی بکار میروند.که برای نوع باز برای مایعات حاوی ذرات جامد و الیاف دار نوع بسته برای مایع های تمیز و بدون ذرات شناور مناسب می باشند.
نوعی از پروانه های باز نیز برای مخلوط مایع و جامد بکار میروند. بنابراین ساده ترین نوع پروانه،پروانه باز بوده که برای انتقال مایعات حاوی ناخالصی جامدشناوربکارمیرود.پروانه نیم باز نیز برای مایعات رسوب زا بکار برده میشود.کاربرد پروانه بسته نیز در ظرفیت های بالا و به دودسته یک چشمی و دوچشمی تقسیم میشود.
تعریف پروانه نیز به عنوان بخشی اساسی،قسمت متحرک پمپ است که مایع ورودی به چشم را به علت داشتن حرکت دورانی به خارج میراند.

لازم است که اشاره کنم هرچه اندازه ذرات شناور بیشتر باشد تعداد پره ها کمترخواهدبود. وضع قرار گرفتن پروانه در پوسته باید به نحوی باشد که فاصله بین آن و پوسته حداقل ممکن باشد.این فاصله باعث میشود که مایع بین پوسته وپروانه قرار گرفته از یک طرف آن راروغن کاری کندوازطرف دیگرمانع سایش پوسته و پروانه شود.به همین دلیل نباید این نوع پمپ را بدون مایع راه اندازی کرد.پمپ ای گریز ازمرکز توانایی ایجاد فشار بالا را ندارند لذا برای رسیدن به فشار بالا از چند پروانه ای ها استفاده میشود.این پمپ برای حجم زیاد و فشار پایین بهترین راندمان را دارد.میتوان جریان خروجی را بردن اینکه در داخل فشار زیاد شودبدون هیچ خطری متوقف کرد.

همچنین این پمپ ها جریان خروجی یکنواختی دارند.اگراین نوع پمپ باخروجی بسته کارکند،درجه حرارت مایع درون پوسته افزایش یافته وبا تولیدبخار در قسمت داخلی دچار ارتعاش میشود که دراین وضع گویند پمپ هوا گرفته و باید هواگیری شود.

تشريح ساختمان ميكانيك پمپ

ب - رینگ های سایشی

تنها نقطه ای که پوسته و پروانه به عنوان اجزای دورانی و ثابت باهم در در تماس قرارمیگیرندمحل رینگهای سایش است.ممکن است که پمپ به دلایل مختلف دچارارتعاش شود. این ارتعاش باعث ساییده شدن پروانه و پوسته میگردد.دربعضی مواقع باعث جام کردن پمپ میشود.برای جلوگیری ازاین وضع از یک حلقه سایش استفاده می شودکه هم در پروانه و هم درپوسته کارگذاشته میگردد. با کمی لقی ونشت مایع ازمابین این دو رینگ حرکت دورانی ایمپلر بدون ارتعاش ومشکلات مکانیکی صورت میگردد. لقی مابین دورینگ پوسته و پروانه موجب عبور لایه ای ازمایع پمپاژ شده میشودکه بعنوان مستهلک کننده ارتعاش عمل می کند.اما نشت زیاد مایع نیزباعث افت کارآیی پمپ و هدر رفتن قدرت محرک میگردد. ارتعاش زیاد،فشارزیاد وکارمداوم باعث سائیده شدن رینگ ها شده که باید به موقع تعویض شوند.

ج- شافت

نقش اساسی شافت انتقال گشتاور وارده،به هنگام راه اندازی و عملکردو همچنین به عنوان نشیمنگاه و تکیه گاهی برای دیگر قطعات دوار است. حداکثر خیز شافت در شرایط دورانی می بایداز حداقل لقی ما بین قطعات دوار و ثابت کمتر باشد.بار های اعمالی به شافت عبارتند از:

• گشتاور
• وزن قطعات
• نیروی هیدرولیکی شعاعی و ...

مقدار طراحی شافت ها این بارها به طور همزمان با فاصله یاتاقان ها ،مقدار overhung آویخته از یک سر،سرعت های بحرانی ومحل تاثیر بارها مورد بررسی قرارمیگیرند. همچنین شافت ها می بایست تحمل بار های ضربه ای ناشی از پیچش و عدم پیچش و تنش های حرارتی بهنگام سرد و گرم شدن را داشته باشند.

• شافت صلب و انعطاف پذیر(نرم)

شافتی که سرعت (دور) عملکرد نرمال آن پایین تر از دور بحرانی نخست آن قرار گیرد به شافت صلب موسوم است. اگر دور عملکرد آن بالاتر از اولین دور بحرانی قرار گیرد آن را شافت انعطاف پذیر گویند.
معمولا دور عملکرد 20% کمتر و 25%-- 40% بالاتر از دور بحرانیcritical speed نگه میدارند. هنگام راه اندازی و خاموش کردن دستگاه باید خیلی سریع از دور بحرانی عبور کرد.

د- یاتاقان ها

وظیفه یاتاقان ها در پمپ نگهداشتن شافت و روتور در مرکز شافت درمرکزاجزاء ثابت و تحمل بارهای شعاعی و محوری است .تحمل کننده بارهای شعاعی را یاتاقان ها ی شعاعی و تحمل کننده های بارهای محوری را یاتاقان های محوری نامند. البته یاتاقان های محوری در عین حال بار شعاعی را نیزتحمل میکنند.یاتاقان های مابین کوپلینگ و پمپ را این بوردویاتاقان های سمت دیگر را اوت بورد گویند. در پمپ های آویخته از یک سر شافت آن یاتاقانی که به پروانه نزدیکترباشد را این بورد و دورتری را اوت بورد گویند.یاتاقان های محوری در سمت اوت بورد نصب می کنند.

ﻫ - کوپلینگ ها

کوپلینگ ها برای انتقال دور و گشتاور از ماشین محر ک به ماشین متحرک به کارمی روند.وظیفه ی دیگر کوپلینگ از بین بردن نا هم محوری ،انتقال بارهای محوری مابین دو ماشین و تنظیم شافت های محرک و متحرک در مقابل سائیدگی می باشد.

کوپلینگ ها دو نوعند:

کوپلینگ صلب: در مواقعی که دقت هم محوری باید بالا باشد از این نوع کوپلینگ استفاده میکنند.همچنین درمواقعی که لازم باشدکه یکی ازروتورها توسط شافت دیگر نگهداشته شود ،این کاررابوسیله کوپلینگ صلب انجام میدهند.در این نوع کوپلینگ ها اگر دقت هم محوری کم باشد باعث ایجاد مشکلات مکانیکی میگردد.

انواع متداول کوپلینگ صلب عبارتند از :

1- فلنجی با پیچ های مناسب (استفاده رایج در پمپ های عمودی)
2- کلمپی چاک دار
3- در امتداد محور

• کوپلینگ انعطاف پذیر:

این کوپلینگ های علاوه براینکه وظیفه انتقال قدرت ازموتوربه پمپ(شافت)رادارند عمل ازبین بردن ناهم محوری بین دو شافت محرک و متحرک را نیز انجام میدهند. کوپلینگ های انعطاف پذیر به غیر از مدل چرخ دنده ای برای دورها و قدرت های پایین استفاده میشوند.

و – غلاف ها

جهت جلوگیری از فرسایش،خوردگی و ساییدگی در محل کاسه نمدها ویاتاقان های داخل و دیگر قسمت ها از غلاف های مناسب استفاده می شود.

انواع نیروگاه ها

مختصری درباره انواع نیروگاه ها

 

 
 در این مقاله به صورت مختصر با انواع نیروگاه هایی که در حال حاضر وجود دارند آشنا می شويد. سعی ما در این است که هر قسمت را به صورت پربارتر و مبسوط تر جمع آوری كنيم كه در این بین مساعدت شما دوستان به این امر تسریع بیشتری می بخشد. از جمله این نیروگاه ها,  نیروگاههای جزر و مدی, نیروگاههای موج, نیروگاههای مگنتو هیدرودینامیک, نیروگاههای بیوماس, نیروگاههای زباله سوز بخار, نیروگاههای گازی با سوخت خرده چوب, نیروگاههای شکافت هسته‌ای, نیروگاههای جوش (گداخت) هسته‌ای, نیروگاههای ترکیبی تولید کننده برق و انرژی حرارتی, نیروگاه تبدیل انرژی اقیانوسی و نیروگاههای پیل سوختنی است.
 

نیروگاههای جزر و مدی

این نیروگاهها از انرژی نهفته شده در جزر و مد استفاده می‌کنند، این انرژی عبارت است از انرژی پتانسیل (انرژی نهان یا ساکن) حاصل از جابجایی عمودی توده آب ساکن و یا انرژی جنبشی وابسته به شدت جریان (انرژی جریان جزر و مدی) که هر به دلیل پدیده جزر و مد که خود ناشی از نیروهای گرانشی (جاذبه) ماه و خورشید می‌باشند، بوجود می‌آید. در بعضی از انواع این نیروگاههای از جریان آب هم در جزر و هم در مد استفاده می‌نمایند.

نیروگاههای موجی

این نیورگاهها از انرژی موجهای دریاها و اقیانوسها استفاده می‌کنند. این انرژی عبارت است از ، کل انرژی در یک موج که برابر با جمع انرژی پتانسیل آب جابجا شده از یک سطح بی جنبش و آرام و انرژی جنبشی ذرات آب متحرک می‌باشد. انرژی موج به نیروهای باد نسبت داده می‌شود که آن هم وابسته به انرژی خورشیدی است. این انرژی بوسیله دستگاه انرژی گیر از موج ، می‌تواند انرژی مکانیکی را تبدیل به انرژی الکتریکی نماید و از طریق کابل دریایی انرژی برق را به ساحل انتقال دهد. ژنراتورهای موجی دارای انواع شناور ، چرخ پره دار ، پارویی و توربین هوایی می‌باشند.

نیروگاههای مگنتو هیدرودینامیک (Magneto Hydro Dynamics (MHD

از سال 1959 یک کوشش اساسی برای کشف شرایط مناسب که به سیال هادی مخصوصا گاز پلاسما یا فلز مذاب در حال حرکت در یک میدان مغناطیسی ، بتواند تولید قدرت الکتریکی مفید نماید به عمل آمده است تحقیقات در این فن آوری همچنان ادامه دارد.
اصول کلی ژنراتورهای MHD بر این اساس است که جریان گاز پلاسما از میان میدان مغناطیسی قوی عبور داده می‌شود و یونهای مثبت و منفی بر روی الکترود که در بالا و پایین جریان گاز پلاسما قرار دارند، تجمع می‌نمایند و در حقیقت یک ژنراتور جریان مستقیم را بوجود می‌آورند، قدرت الکتریکی این ژنراتور جریان مستقیم را با اینورترهای الکترونیک قدرت ، بصورت برق جریان متناوب ، مناسب با شبکه در می‌آورند.

نیروگاههای بیوماس

به هر ماده آلی غیر فسیلی با منشأ حیاتی که بخشی از آن یک منبع انرژی زای قابل بهره برداری را تشکیل دهد، بیوماس گویند. انرژیهای بدست آمده از اغلب سیستمهای بیوماس را به عنوان انرژی تجدید پذیر به شمار می‌آورند. در سیستمهای بیوماس که گاز قابل سوختن تولید می‌شود، می‌توان از این گاز به عنوان منبع حرارتی نیروگاههای کوچک حرارتی استفاده نمود، به این نوع نیروگاهها ، نیروگاههای بیوماس می‌گویند.

نیروگاههای زباله سوز بخاری

یکی از مشکلات بزرگ زیست محیط تولید حجم بسیار زیاد زباله در شهرهای بزرگ می‌باشد، که در این زمینه تحقیقات وسیعی صورت گرفته است و تا کنون عمده‌ترین راه حل ، سوزاندن زباله و در برخی موارد تبدیل زباله به کود و بازیابی زباله می‌باشد، می‌توان کوره‌های زباله سوز را بصورت بویلر نیروگاه بخاری طراحی نمود و از حرارت ایجاد شده و احتراق مخلوط سوخت و زباله می‌توان بوسیله این بویلر توربو ژنراتورهای بخار را به حرکت در آورد و انرژی الکتریکی تولید نمود. البته آلودگی گازهای حاصله از سوخت این نیروگاهها را بایستی با فیلترهای مدرن و پیشرفته تا حد قابل قبول کاهش داد، تا آسیبی به محیط زیست وارد نیابد.

نیروگاههای گازی با سوخت خرده چوب

این نیروگاهها معمولا در نزدیکی مناطق جنگلی که خرده چوب و خاک اره زیاد ، بخاطر تولید چوب ایجاد می‌شود، برای استفاده از این محصولات جانبی و تولید انرژی مفید از آنها نصب می‌شود. در اطاق سوخت نوع نیروگاهها مکانیزمهایی بکار گرفته شده که خرده چوب و خاک اره با هوا بطور کامل سوخته شود و گازهای حاصل از این احتراق ، توربو ژنراتور گاز را به حرکت در آورده و انرژی الکتریکی تولید نماید.

نیروگاههای شکافت هسته‌ای

با وجود تنوع در راکتور‌ها ، تقریبا همه آنها از اجزای یکسانی تشکیل شده‌اند. این اجزا شامل سوخت ، پوشش برای سوخت ، کند کننده نوترونهای حاصله از شکافت ، خنک کننده‌ای برای حمل انرژی حرارتی حاصله از فرآیند شکافت ماده کنترل کننده برای کنترل نمودن میزان شکافت می‌باشد. در این نوع نیروگاهها هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند در اثر برخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود. مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد در حدود (200Mev). اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند.

چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود به خودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

نیروگاههای جوش (گداخت) هسته‌ای

تحقیقات اساسی برای ساخت راکتورهای جوش هسته‌ای با ظرفیت بالای هزار مگاوات از سالهای قبل ادامه دارد. سوخت پایه‌های این راکتورهای جوش هسته‌ای ، ایزوتوپهای اتم هیدروژن می‌باشد. در راکتور این نیروگاهها بوسیله میدانهای مغناطیسی قوی و پالسهای با فرکانس رادیویی و روشهای دیگر ایجاد حلقه پلاسمای کنترل شده با دمای بسیار بالا حدود حتی سیصد میلیون درجه کلوین را می‌نمایند. با استفاده از این درجه حرارت بالا که در حلقه پلاسما بخاطر واکنشهای جوش هسته‌ای ایجاد می‌شود. در اطراف محفظه پلاسما بوسیله مبدلهای حرارتی مختلف می‌توان آب را بصورت بخار مناسب توربینهای بخار تربو ژنراتور بخاری در آورد و بوسیله آن تولید قدرتهای زیاد نمود. البته تا کنون دانشمندان موفق به تولید انرژی بطور مداوم با این راکتورها نشده‌اند.

نیروگاههای ترکیبی تولید کننده برق و انرژی حرارتی

در این نوع نیروگاهها علاوه بر تولید انرژی الکتریکی ، قسمتی از انرژی حرارتی تولید شده بخاطر احتراق سوخت در نیروگاه برای بازده حرارتی بهتر نیروگاه برای تهویه مطبوع منازل اطراف نیروگاه و یا کاربردهای دیگر صنعتی مانند گرم نمودن آب برای مصارف صنعتی و حتی پرورش ماهی و دامها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نیروگاه تبدیل انرژی اقیانوسی (Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC

این نیروگاهها با بهره برداری از اختلاف دمای میان سطح و عمق اقیانوس یک سیکل حرارتی باد و چشمه عظیم گرم و سرد تشکیل می‌دهند و از این راه می‌توان با استفاده از ایجاد بخار و تقطیر موادی مانند پروپان با آمونیاک سیکل حرارتی کاملی را تشکیل داد و بوسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.

نیروگاههای پیل سوختنی

یک نیروگاه پیل سوختنی در حقیقت یک سلول الکتروشیمیایی می‌باشد که بطور مداوم انرژی شیمیایی یک سوخت (و یک اکسید کننده) را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. تفاوت اصلی یک پیل سوختی با باطری این است که باطریها پس از تأمین انرژی ، نیاز به شارژ مجدد دارند، ولی پیل سوختی با تأمین مواد اولیه آن ، می‌تواند بطور مداوم انرژی تولید نماید. این نوع نیروگاهها دارای انواع مختلفی می‌باشند و هنوز تحقیقات وسیعی برای کاربردهای بیشتر آنها ادامه دارد. مولدهای کوچک پیل سوختی در بعضی از کاربردهای ویژه ماننده تأمین برق سفینه‌هایی مانند آپولو و بعضی از ماهواره‌ها بکار رفته است.
www.AirChange.ir

مشخصات آب جهت مصرف در صنعت

مشخصات آب جهت مصرف در صنعت و طريقه نرم كردن متداول آب

مشخصات آب مورد استفاده در صنعت بستگي به نوع كار و نوع توليد آن واحد صنعتي دارد و در هر صنعتي آب بايستي ويژگي هاي مربوط به آن صفت را داشته باشد . مثلاً در تاسيسات حرارتي و تهويه مطبوع مهمترين دستگاههايي كه در اين صنعت به كار گرفته مي شوندديگهاي آب گرم و ديگهاي بخار وكندانسورها مي باشند مشخصات آبي كه براي اين واحدها به كار برده مي شود بايستي بدين صورت باشد كه ايجاد هر گونه رسوب كه ناشي از وجود سختي آب است بر جداره هاي مبدلهاي حرارتي و ديگها اجتناب گردد. سختي آب به مجموعه املاح كلسيم ومنيزيم موجود در آب گفته مي شود به عبارت ديگر املاح فلزاتي چون آهن ـ كلسيم ـ منيزيم ـ آلومينيوم و... درآب ايجاد سختي مي نمايند . سختي آب از نظر پايداري به 2 دسته تقسيم مي شوند:1- سختي موقت 2- سختي دائم .

سختي موقت يا سختي كربناتها كه شامل كربناتها و بي كربنا تهاي كلسيم و منيزيم مي باشد و حد اشباع آن 450 ميلي گرم در ليتراست واحد اندازه گيري سختي در كشورهاي مختلف متفاوت است مهمترين و متداولترين واحد آن ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم مي باشد ويابر حسب يك قسمت در ميليون كه ان را با (PPM) نشان مي دهند .

سختي دائم يا سختي غير كربناتها كه شامل سولفاتها ، نيتراتها ، كرولورها ، فسفاتها ، سليكاتها ، منيزيم ، كلسيم مي باشد حد اشباع سختي پايدار 1800 ميلي گرم در ليتر مي باشد .

ضايعات و مزرات سختي : در آبهاي سختي ، بالا بودن سختي سبب رسوب سخت روي جداره لوله و ديگ هاي بخار مي گردد كه علاوه برافزايش افت فشار در طول باعث كاهش ضريب انتقال حرارت نيز مي گردد.

مشكلات سختي آب در مصارف بهداشتي : در مصارف بهداشتي شستشو با آب سخت موجب مي گردد كه صابون كف نكند ونتيجه آن مصرف صابون بيشتر و پاكيزگي كمتر است. شستشوي ظروف چيني استيل با آب سخت بعد از خشك شدن ظرف يك لايه رسوب سفيد روي ظروف قرار مي گيرد . آب سخت از نظر گوارش نامطلوب است و اثرات سوئي روي بدن مي گذارد .

طريقه نرم كردن آب (گرفتن سختي آب )

طريقه نرم كردن آب (گرفتن سختي آب )
روش آب آهك يا كربنات دو سود سختي موقت يا سختي كربنات را مي توان به وسيله آهك مرده Ca(OH)2 و يا كربنات دوسود (CO3NA2) كه به آب اضافه مي شود برطرف نمود البته مقدار درصد آهك و كربنات دو سود بستگي به مقدار سختي دارد .

روش تعويض يوني يا زئوليت ها تركيباتي هستند از 2Sio2 , AL2O3 , Na2o اين تركيبات مي توانند يون خود رابا يون هاي موجود درآب سخت ردوبدل نمايند يك نوع ديگر از همين زئوليت ها ،وزين ها هستند .در تاسيات حرارت مركزي از رزين جهت حذف سختي آب استفاده مي گردد وزين ها تركيباتي آلي به صورت (R-Na) مي باشد كه وقتي در كنار آب سخت قرار مي گيرد مي تواند سختي آب را حذف نمايد. اجياء رزين : بعد از مدتي رزين ها يون هاي سديمي خودراكه تمامي تعويض نموده اند .ديگر رزين قادر به جذب كلسيد نمي باشد گويند رزين اشباع شده جهت احياء و استفاده مجدد آن روي رزين هاي اشباع شده آب نمك با غلظت مناسب وارد مي نمايند تعويض يوني صورت مي گيرد ويونهاي سديم نمك جايشان رابا يونهاي كلسيم و منيزيم رزين اشباع شده عوض مي نمايند بدين صورت رزين دو مرتبه احياء مي گردد. شرايطي كه موجب خوردگي لوله ها مي شود سختي آب و اكسيژن موجود در هواست كه مي توان باافزايش دما در حذف اكسيژن كمك نمود . به طور كلي چنانچه بخواهيد افزايش سرويس دهي و ايجاد حرارت و برودت در فصول مختلف سال در محيط مورد نظر را داشته باشيم احتياج به سختي گير داريم .

اجزاء پمپ

اجزاء پمپ (محفظه آب بندي، اورينگ ها، سيل ها،كاسه نمدها، گلندها،پكينگ ها)

محفظه آب بندی:

این محفظه شامل آب بندها و اجزاء مربوطه است و برای رسیدن به بازدهی مناسب در قطعات هیدرولیک وجودآب بندی کامل و مناسب ضروری است.آب بندی بین قطعات درهیدولیک بوسیله آب بندهاانجام میشود.آب بندها براساس استفاده به دو نوع کلی ثابت و متحرک تقسیم میشوند:
- آب بند ثابت: به صورت واشر بین قطعات غیر متحرک به کار میرود.
- آب بند متحرک: برای آب بندی قطعات متحرک بکار می رود و برطبق شکل انتخاب میگردد.نوع آب بندهرقطعه توسط سازنده تعیین میگرددو در زمان تعویض بایدبه این موضوع توجه داشت.

- انواع آب بندها

1 – اورینگها :

معمولی ترین آب بند مورداستفاده درماشین آلات می باشد.اورینگ ها به عنوان سیل ثابت و متحرک استفاده میشوند وجنس آنها معمولا از ترکیبات لاستیک های مصنوعی می باشند.موارداستفاده اورینگ برای آب بندی پیستون درسیلندر و شیرهای هیدرولیکی محل اتصال شلنگ ها و پمپ ها استفاده میشود.
طرح اورینگ طوری است که برای نصب در شیارها ساخته شده است و زمان نصب تا10 درصد فشرده می شود.درموارد استفاده متحرک عمر اورینگ به صافی سطح قطعه ها و اندازه بودن آن مربوط میشود.اورینگ ها در مواردی که محل آب بندی دارای گوشه و زاویه است استفاده نمی شود.اگر اورینگ در قطعه ای تحت فشار زیاد نصب شود،با گذاشتن یک رینگ فیبری در پشت آن از خارج شدن اورینگ
از شیارخود جلوگیری می کند. همیشه بایدیک رینگ فیبری درطرف کم فشاراورینگ نصب شود. در صورت استفاده از دو رینگ فیبری اورینگ در وسط آنها قرار میگیرد.

2- آب بندهای V شکل و U شکل

V پک ها و U پک ها از سیل های متحرکی هستند که برای آب بندی پیستون و شافت پمپ ها استفاده میشوند. جنس آنها معمولا از چرم یا لاستیک طبیعی و مصنوعی یا پلاستیک میباشد.طرز نصبشان طوری است که فشارسیال لبه آب بند را به دیواره بچسباند و آب بندی را بهتر و کامل تر کند.برای آب بندی قطعات پمپ بایستی حداقل یک بسته از این نوع آب بند را بکار بر دو چند آب بند را همراه هم در یک شیار قرار داد.

3- سیل های فلنجی و گردگیرها :

گردگیرها سیل های متحرکی از جنس چرم یا لاستیک مصنوعی یا پلاستیک بوده که معمولا در پیستون ها بکار میروند. عمل آب بندی بوسیله بازشدن لبه آنها و چسبیدن به سطح قطعه انجام میشود.

4- آب بندهای فلزی

از نظرشکل و ساختمان مانند رینگ های پیستون موتور بوده و ممکن است که فلزی یا غیرفلزی باشند. جنس آنها عموما از فولاد بوده و دارای نشتی زیاد میباشند،مگر اینکه خیلی
دقیق و فیت نصب شوند. سیل های فلزی به دو صورت بازشونده (پیستونی) وجمع شونده (شفت جک) وجود دارند و در جاهایی بکار میروند که میزان حرارت بسیار بالا است. این آب بندها به دلیل نشتی زیاد با کاسه نمد و کانال تخلیه به مخزن در سیستم بکار میروند.

5 - واشر کمپرسی

این واشرها فقط برای کاربرد ثابت مثل کوپلینگ، لوله ها ، پوسته پمپ و امثال آنها با پرکردن قسمت های ناصاف آب بندی را انجام میدهد و ممکن است فلزی یا غیر فلزی باشند.

6- کاسه نمدها :

درجاهایی که شافت ازپوسته خارج میشودکاسه نمدها نصب میشوند.اگرفشاراتمسفر از فشار کاسه نمد بالاتر باشد از عبور هوا به داخل و اگر فشار پشت کاسه نمد بالاترازفشار جو باشدازنشت سیال یا بخار به بیرون جلوگیری میکند.بهترین نوع قابل استفاده برای پمپ یک رینگ فانوسی است که بداخل آن آب تزریق میشود.این تزریق آب یا از خروجی خود پمپ تامین میشود یا اگر سیال پمپ غیر آب باشد از یک منبع مستقل آب را لوله کشی میکنند.اگر مایع آب بندی کننده دارای ذرات جامدی باشد که به غلاف های کاسه نمد آسیب برساند بهتر است که سر راه آن فیلتر قرار گیرد.

7 - گلندها :

بوش های یکپارچه ای هستند،که به منظور سفت کردن پکینگ ها جهت آب بندی بیشترازآنهااستفاده میشود.میزان سفت کردن پیچ های آن به طورتجربی به اندازه ای است، که مابین اصطکاک ، آببندی ، روغن کاری و خنک کاری تعادل حفظ شود.

8 - پکینگ کمپرسی

ازاین نوع آب بندمیتوان به جای وی پک ویو پک هااستفاده کرد.جنس آن معمولا از پلاستیک یا نخ نسوزو یا لاستیک نخ دار با روکش فلزی میباشد.آین آب بندها برای قسمت های با فشار کم بکار میروند.در حقیقت عامل آب بندی کننده براساس افت فشار سیال در طول غلاف می باشند. علت اینکه پکینگ ها باید دارای خواص پلاستیکی ( فرم پذیری ) باشنداین است تا مقدارفشردگی روی اسلیو (غلاف ها) راتنظیم کنند ونیز خواص الاستیک جهت جذب انرژی و آسیب نرساندن به جزء دوار را داشته باشند و به صورت رینگ هایی درداخل محفظه آب بندی قرارگیرند.انرژی اصطکاکی(گرما) تولیدشده دراثر گردش شافت از طریق نشت مقدارکمی مایع از پوسته یا توسط محفظه خنک کاری پشت آن و یا استفاده از هر دو دفع می شود.

جنس پکینگ ها:

1- آزبستوس:

كه برای درجه حرارت های پایین ازآن استفاده میکنند.این پکینگ ها قبلا بوسیله گرافیت یا روغن ، روغن کاری میشوند.

2- متالیک:

این پکینگ ها برای فشارهاودماهای بالا استفاده میشوند.پکینگ های متالیک ترکیبی از فویل فلزی(مس،آلومینیم،بابیت و....) باگرافیت یاموادچرب کننده دیگرمیباشند. روغنکاری نقش مهمی در این آب بند دارد زیرا اگر خشک کار کند روی سطح تماس مثلا سیلندر خط می اندازد.

9 - آب بند های مکانیکی

آب بند هایی که تاکنون توصیف شد عمدتا از نوع پکینگ بودند.استفاده ازپکینگ ها به عنوان آب بند همیشه مناسب و عملی نیست.با محکم کردن پیچ های گلند اصطکاک و انرژی ایجاد شده سبب کاهش عمروخراب شدن غلاف ها میگردد.از طرف دیگر بعضی از مایعات مثل بوتان و پروپان حلال مواد چرب کننده پکینگ ها هستند که دراین صورت دقت آب بندی ازبین می رود. به دلایلی که گفته شد و همچنین زمانی که میزان نشت باید حداقل باشد از آب بندهای مکانیکی استفاده میکنند.

سطح آب بندی درمکانیکال سیل ها عمود بر امتداد محور بوده ،درحالی که در کاسه نمدها سطح آب بندی در تماس با خود شافت یا اسلیو قرار می گیرد. اگرچه مکانیکال سیل ها در انواع گوناگون ساخته میشوند اما اصول کارشان یکسان و دارای دو جزء ثابت و متصل به پوسته و یک جزء دوار متصل به شافت (یا غلاف) می باشند و یک فنر دو قسمت را به یکدیگر محکم میکند.یک دیافراگم یا رینگ لاستیکی برای حرکت جانبی(مماسی) نیزوجوددارد.مکانیکال سیلها معمولا ازدو قسمت فلزی و لاستیکی هستند .بعضی اوقات قسمت چرخان آب بند از زغال با روکش فولادی ساخته میشود. البته سطح بین رینگهای دوار و ثابت ، بسیار صیقلی ودر اصل از دو جنس متفاوت سیلیکون و کاربید کربن می باشد.

لایه ای از مایع با خاصیت خنک کنندگی و روانکاری اصطکاک را به حداقل میرساند. رینگ های مکانیکال (سیل رینگ ها) در دو وضعیت نسبت به پمپ قرار میگیرندکه ممکن است رینگ دوار در سمت داخل و به طرف ایمپلر باشد، و یا در قسمت بیرون قرار گرفته و با مایع پمپ شونده تماس نداشته باشد.

در هر دو وضعیتی که گفته شدفقط سه نقطه مهم وجود دارد که در آب بندی موثر است:

1. مابین رینگ ثابت و پوسته
2. مابین رینگ دوار و شافت (غلاف شافت)
3. مابین رینگ ثابت و متحرک (بخش های ثابت ومتحرک مکانیکال)

آب بندی در حالت 1 توسط گسکت ها و اورینگ ها صورت میگیرد. در حالت 2 توسط رینگ ها و در حالت 3 باتماس مستقیم و تنگاتنگ دو رینگ که همواره توسط فنری به به هم فشرده می شوند انجام میشود.

موضوع قابل توجه در مورد رینگ ها این است که این رینگ ها با جنس ویژه خود در مقابل نیروی(بار)محوری ضعیف هستند و دچار آسیب میشوند،اما درمقابل سایش بسیار مقاوم هستندوبامقداری سایش دوباره توسط فنری که میان آنها قرار دارد ساییده میشوند. به همین دلیل یکی از عوامل خراب شدن آنها وارد شدن نیروی محوری است. با توجه به جنس آنها نیز معمولا ترد و شکننده هستند.

قوانين حاکم بر پمپها

تئوري و قوانين حاکم بر پمپها (Centrifugal pumps)

  پمپهاي گريز از مرکز ماشين هايي هستند که با استفاده از نيروي گريز از مرکز ( عکس العمل‌سيال در برابر نيروي مرکز گرا ) سيالات را جابه جا مي‌کنند . در ادامه به موارد مهم در موضوع سيالات اشاره مي شود . نيروي وزن باعث مي شود که اگر سيال در يک ارتفاع باشد به ارتفاع پايين تر جريان يابد . انرژي‌پتانسيل ، انرژي است که در سيال ذخيره مي شود و مايع داراي فشار بالاتر انرژي پتانسيل بيشتري‌ دارد ، بنابراين سيال از سطوح با فشار بالا به سطوح با فشار پايين جريان مي يابد . در صورتي که فشار دو مخزن برابر باشد يا اينکه اختلاف ارتفاع نداشته باشند سيال ميان آنهاجريان نمي يابد . بنابراين در اين حالت ها نياز به استفاده از پمپ داريم . همچنين ميتوان از پمپ ‌به منظور افزايش مقدار سيال جابه جاشده ، ( دبي) استفاده کرد .

پس ميتوان نتيجه گرفت يک پمپ با افزايش انرژي سيال آنرا جابجا مي کند . در پمپ‌ هاي سانتريفيوژ اين عمل توسط پروانه انجام مي شود ، که با چرخاندن ‌سيال انرژي آن را مي افزايد . سيال با عبور از ورودي پمپ وارد چشم ( مرکز ) پروانه مي‌گردد و با دوران پروانه از لبه آن خارج مي‌گردد . هر چه سرعت پروانه بيشتر باشد سيال سريعتر جابجامي شود . در زير يک نمونه محفظه و پروانه نشان داده شده است.

هنگامي که سيال وارد پوسته( محفظه) مي شود سرعت‌آن کاهش‌ مي‌يابد . چون سرعت سيال‌کاهش مي يابد فشار آن افزايش يافته و از طرف ديگر چون سيال با فشار زياد در لبه و دور از چشمي خارج مي‌گردد باعث ايجاد يک ناحيه کم فشار در چشمي شده که در اثر آن‌جريان سيال به درون چشمي امکان پذير مي‌گردد . ( اختلاف فشار ) وقتي سيال به خارج پمپاژ مي شود سرعت آن افزايش مي يابد اين افزايش سرعت در خروجي‌ به شکل فشار بسيار زياد و بخشي از آن در محفظه به صورت فشار نمايان مي شود .

شماتيك انواع مختلف پمپ( كه نوع سانتريفوژ آن مد نظر است)

پروانه که به عنوان پيشران‌مي باشد توسط يک منبع محرک بيروني چرخانده مي شود . محرک‌به شکل هاي مختلف الکتروموتور ، توربين و موتور با سوخت فسيلي مي باشد . نيروي محرک‌توسط يک شافت به پيشران منتقل مي‌گردد . محلي که شافت از محفظه پمپ خارج مي شود ،‌ دچار نشتي مي‌گردد براي رفع اين مشکل از آب بند يا جعبه لايي استفاده مي شود . در جايي که‌لايي قرار مي‌گيرد ممکن است که شافت به شدت دچار ساييدگي گردد به همين دليل بايد از مواد قابل انعطاف استفاده کرد . همچنين براي جلوگيري از سايش ، از يک آستين متحرک‌ شافت استفاده مي کنند . آستين به راحتي تعويض مي‌گردد.

سيال از ناحيه خروجي با فشار بالا به پشت ناحيه مکش نشتي پيدا مي کند . به همين جهت‌ فضاي بين آنها را به حلقه هاي تحت‌ سايش مجهز مي‌کنند حلقه سايش ‌بدنه ‌ثابت اما حلقه سايش پيشران همراه آن دوران مي کند . بستن مناسب حلقه هاي سايش مقدار نشتي را به اندازه‌ زيادي کاهش مي‌دهد . البته مقداري نشتي براي روانکاري لازم است ، سيال نشت شده سبب ‌روانکاري و خنک سازي حلقه هاي سايش مي شود و همچنين از سايش رينگها در مقابل هم‌جلوگيري مي‌کند . با ضعيف شدن رينگها فضاي ميان آنها زياد شده و نشتي بيشتر مي شود . در اينصورت بايد رينگ ها تعويض شوند . همچنين حلقه هاي تحت سايس بوسيله سيال پمپاژ شده روانکاري مي‌شوند و اگر روانکاري‌ مناسب نباشد حلقه ها باهم تماس داشته ، ساييده مي‌شوند ، گرم شده و جام مي‌کنند .به همين علت نبايد يک پمپ گريز از مرکز را تا زماني که از سيال پر نشده راه اندازي کرد .

ارزيابي پمپ هاي گريز از مرکز :

پمپ ها براساس مشخصات و ويژگيهاي پمپاژشان ارزيابي مي‌شوند.
براي مثال ، پمپي که(100 )گالن در دقيقه ظرفيت دارد ، ظرفيت ارزيابي(100) گالن بر دقيقه را‌دارد . ظرفيت معمولا فاکتوري براي ارزيابي يک پمپ است . فشار ورودي و مکش نيز بر ارزيابي موثرند . با ارزيابي پمپ ما مي توانيم بهترين پمپ لازم با بهترين بازده را انتخاب کنيم .

ظرفيت

مقدارمايعي که پمپ در واحد زمان جابجا ميکند ، ظرفيت پمپ مي باشد که برحسب‌گالن بر دقيقه بيان مي‌گردد . البته واحدهاي ديگري نيز استفاده مي شود .

ظرفيت پمپ با افزايش سرعت پيشران افزايش مي يابد و در واقع با سرعت در ارتباط است . اما همواره تغيير سرعت عامل افزايش ظرفيت نمي‌باشد . نکته مهم اين است که عامل افزايش‌ظرفيت ، سرعت مماسي وارد برسيال از سوي ملخي هاي پروانه است. که کاملا مي دانيم‌ به شعاع بستگي دارد ، بنابراين ظرفيت پمپ با پروانه بزرگتر نسبت به پمپي با پروانه کوچکتر ‌با سرعت دوراني برابر ، بيشتر است زيرا سرعت مماسي آن بالاتر مي‌باشد .

وقتي که سيال با سرعت زياد از پروانه جدا شده وارد بدنه پمپ مي شود درآنجا سرعت به فشار تبديل شده و فشار خروجي زيادمي شود . پس افزايش سرعت مماسي باعث افزايش فشارخروجي‌ پمپ مي شود . پس نتيجه‌اي‌که گرفته مي شود اينست که با افزايش سرعت پيشران مي توان ظرفيت‌پمپ را افزايش داد و يا با ثابت ماندن سرعت دوراني ، پروانه ي بزرگتري بکار برد.

هد و فشار

فشار را معمولا نيروي وارد بر واحد سطح سيال تعريف مي‌کنند و در صنعت معمولا برحسب اينچ مربع بيان مي‌گردد . واحد هاي ديگري نيز بوده که کاربرد آنها در صنعت کمتراست‌ براي هد ميتوان تعاريف گوناگوني ارائه کرد . در مورد پمپ معمولا هد رابه نسبت ارتفاع و بلندي بيان مي‌کنند . بايد گفت که هد در واقع شکلي از انرژي جرم سيال است ومي تواند به شکل‌گرما نيز باشد . در اينجا در مورد هد ارتفاع که کاربرد بيشتري دارد بحث مي‌کنيم . هنگامي که ‌ارتفاعي از سيال داشته باشيم از طرف آن فشاري بر سطح زيرين وارد مي شود که هد ارتفاع‌گويند . هد ارتفاع هم غالبا بر حسب فوت بيان مي‌گردد .

فشاري که از هد ناشي مي شود به قطر ظرف بستگي ندارد .
در هر نقطه از پايين ظرف ، فشار فقط به هد يا ارتفاع سيال بستگي دارد .

فشار در سيال را بوسيله فشارسنج معين مي‌کنند . فشار سنج در واقع فشار نسبي رامشخص مي‌کند . يعني فشار جو را از فشار مطلق کم مي‌کند . رابطه بين فشار مطلق و فشار نسبي به شکل زير است :

فشار نسبي + فشار جو = فشار مطلق

همچنين با استفاده از رابطه مقابل مي توان هد فشار را بدست آورد :

P = g. h

بنابراين فشار ناشي از هد يک سيال به وزن مخصوص آن بستگي دارد .
پس دو سيال با وزن مخصوص متفاوت و هد يکسان فشار مختلفي اعمال مي‌کنند.

فشار بخار

اگر مايعي در ظرفي سربسته بخار شود ، مولکولهاي بخار نمي توانند از نزديکي مايع دور شوند و تعدادي از مولکولهاي بخارضمن حرکت نامنظم خود ، به فاز مايع برمي‌گردند.

Centrifugal pumps

سرعت بازگشت مولکولهاي بخار به فاز مايع ، به غلظت مولکولها در بخار بستگي دارد . هرچه تعداد مولکولها در حجم معيني از بخار زيادتر باشد ، تعداد مولکولهايي که به سطح مايع برخوردکرده و مجددا به فاز مايع تبديل مي شود ، بيشتر خواهد بود .

در ابتدا چون تعداد کمي از مولکولها در بخار وجود دارند ، سرعت تبديل آنها به مايع کم‌است اما با افزايش غلظت بخارسرعت مايع شدن افزايش مي يابد تا اينکه بخار شدن به جايي‌مي رسد که سرعت بخار شدن مولکولها با سرعت مايع شدن آنها برابر شود . اين حالت را تعادل بين دو فاز مايع و بخار گويند . چون در حالت تعادل ، غلظت مولکول ‌ها در فاز بخار ثابت است، فشار بخار نيز ثابت است . فشار هر بخار در حالت تعادل با مايع خود در دماي معين را فشار بخار آن مايع مي ناميم . فشار بخار تابع دماست و با افزايش آن زياد مي شود .

بعضي اوقات که فشار مکش مطلق به اندازه کافي بالا نباشد ، مايع يا سيال در مکش (ورودي ) پمپ تبخير مي‌گردد . براي اينکه بدانيم چرا اين اتفاق مي افتد ،بايد بدانيم که چه سيالاتي بخار مي گردند يا اينکه چه موقع بخار مي‌گردند.

حرارت شکلي از انرژي است که باعث افزايش انرژي سيال مي شود که به شکل بخار شدن و افزايش فشار نمايان مي شود . فشار بخار باعث مي شود که مايع بخار گردد .فشار بخار بالاتر ، سرعت تبخير مايع را افزايش مي‌دهد.

يک مايع با فشار بخار بالاتر ، حرارت کمتري براي بخار شدن نياز دارد . همچنين فشاري توسط گازها و بخارات روي سطح مايع به آن وارد مي‌گردد. فشار روي مايع تمايل به جلوگيري از فرار و آزاد شدن بخارات مايع دارد.

بنابراين براي محافظت و جلوگيري از بخارشدن مايع در پمپ ، فشارمکش مطلق بايد بالاتر از فشار بخار مايع در آن دما باشد.

اصطکاک ( سايش ) افت فشار از اصطکاک ناشي مي شود و در واقع نوعي تبديل انرژي مي‌باشد . اصطکاک يک نيروي مقاوم براي جريان سيال است . براي حرکت سيال ، نيروي پيشران بايد بزرگتر از نيروي مقاوم باشد . در اصطلاح فني گفته مي شود که افت فشار بايد بزرگتر از مقدار اصطکاک باشد.

يک لوله باقطرکوچکتر مقاومت بيشتري در مقابل جريان نسبت به يک لوله با قطر بزرگتر ايجاد مي‌کند . زماني که مقدار جريان در يک پمپ بيشتر شود ، اصطکاک نيز افزايش مي يابد. افزايش مقدار جريان ، فشار مکش ( ورودي ) قابل دسترسي را کاهش مي‌دهد .

با افزايش مقاومت در برابر جريان در ورودي ( مکش ) پمپ ، مايع ممکن است بخار شود.

بنابراين با افزايش مقدار جريان ، اصطکاک افزايش و فشار مکش کاهش مي يابد و احتمال بخار شدن سيال در ورودي بيشتر مي شود ، پس در کاربرد لوله ورودي بايد به اين موضوع توجه داشت .

سختي آب

ضرورت سختي گيري با روش هاي مغناطيسي

آب مهمترين سيال در حرارت و برودت است كه وظيفه انتقال گرما در مبدلهاي حرارتي را به عهده دارد . در برجهاي خنك كن ، بويلرها و چيلرها از آب به عنوان مايع مبدل استفاده مي شود بطوريكه گردش آب موجب تبادل حرارتي ميگردد . معمولا آب استفاده شده در كاربردهاي حرارتي و برودتي از نوع آب سخت است ، آبهاي سخت تشكيل پوسته كربنات كلسيم مي دهند كه مشكلات متعددي را بوجود مي آورد . اين پوسته به شكل رسوب بر روي سطوح داخلي لوله هاي حامل آب باعث كاهش ظرفيت انتقال جريان آب و انتقال جريان حرارت مي شود.



هنگامي كه آبهاي سخت حرارت داده ميشوند تشكيل پوسته خيلي سريعتر انجام مي گيرد كه مشكلات زيادي را در بويلرها و آبگرمكن ها به وجود مي آورند يك پوسته به قطر يك ميليمتر بر روي سطوح گرم كننده يك آب گرم كن بصورت عايق حرارتي عمل كرده و در نتيجه تقريباً %10 افزايش هزينه به وجود خواهد آمد.

تشكيل رسوب در جدارها و ديوارها باعث آسيبهاي فراواني به تأسيسات حرارتي و برودتي ميشود كه مهمترين آنها كاهش بازدهي مبدلها و در نتيجه افزايش انرژي راهبردي است .آناليز شيميايي رسوب نشان ميدهد كه تركيب اصلي تشكيل دهنده كربنات كلسيم ، سولفات كلسيم ، سولفات باريم ، سيليكا و آهن است كه در صد فراواني كربنات كلسيم بيشتر از تركيبات ديگر مي باشد.


مقاومت حرارتي كربنات كلسيم بسيار زياد بوده و در صورت تشكيل رسوب همان طور كه اشاره كرديم در ديواره ها نقش يك عايق را بازي ميكند كه اين امر نقش بسزايي را در كاهش بازدهي مبدلهاي حرارتي دارد. اگر بتوان از تشكيل كربنات كلسيم در جداره مبدلهاي حرارتي جلوگيري كرد روند كاهش بازدهي با گذشت زمان متوقف ميشود .


معمولاً كاتيونهاي كلسيم و منيزيم در آب عامل رسوب هستند كاتيون كلسيم صرفنظر از نمك هاي آن كه شامل سولفات كلسيم ، كلروكلسيم و ساير نمكهاي كلسيم مي شود سختي كلسيم را تشكيل ميدهند .همانطور كاتيون منيزيم باعث سختي منيزيم مي گردد و چون عامل اصلي سختي آب تركيبات معدني اين دو عنصر است لذا بطور كامل فرض مي گردد كه سختي كل آب از سبك كردن به كمك آب آهك و خاكستر كربنات سديم و سبك كردن با استفاده از مبادله كننده هاي يوني به وجود مي آيد. به رسوب و عوامل ايجاد آن در ادامه به صورت كامل پرداخته مي شود.
تا كنون روشهاي مختلفي براي مقابله با اين مسئله پيشنهاد شده است در روشهاي معمول از مواد افزودني شيميايي استفاده مي شود كه علاوه بر پايين بودن بازدهي مشكلات زيست محيطي نيز ايجاد مي گردد. روشهاي بهتر ديگري مانند الكترو دياليز ، تقطير ، انجماد و اسمز معكوس وجود دارد كه به علت پيچيدگي و گران بودن فقط در شرايط خاص بكار برده ميشوند.

whole house magnet water softener

در حال حاضر سختي گيري و رسوب زدايي الكترونيكي به عنوان يك روش غير شيميايي و بدون نياز به مواد شيميايي افزودني به آب و سازگار با محيط زيست با خواص بسيار مفيد ديگر براي صنايع مختلف همواره به عنوان جايگزين مناسبي براي روش هاي پيشين مطرح است.

سختي گيري، پالايش الكترونيكي آب است علي رغم كيفيت كاركردي مناسب و مزاياي فراوان به علت ضعف در تحليل عملكرد از ديدگاه تئوري هاي فيزيكي و شيميايي نفوذ آن در بازارهاي تجاري چشمگير نبوده است .اما در چند سال گذشته با تحقيقات وسيعي كه در سطوح دانشگاهي و مراكز تحقيقاتي انجام شده است روشهاي الكترومغناطيسي جايگزين مواد مغناطيسي گذشته شده است . همچنين تئوريهاي قابل قبولي نيز ارائه شده كه اين امر چشم انداز بسيار مناسبي براي اين تكنولوژي سودمند ترسيم نموده است.

تاثير نقطه كار پمپها در كاهش مصرف انرژي

بررسي تاثير نقطه كار پمپها در كاهش مصرف انرژي الكتريكي و افزايش راندمان پمپ و در نهايت تاثير آن در ميزان كاهش مصرف داخلي انرژي الكتريكي نيروگاه

نيروگاههاي توليد برق به عنوان توليد‌كنندگان انرژي الكتريكي نقش اساسي در توسعه و پيشرفت جامعه ايفا مي‌كنند. يكي از انواع نيروگاههايي كه باتوجه به شرايط اقليمي كشورمان در توليد انرژي برق استفاده شده است نيروگاههاي بخار است كه تامين بار پايه شبكه توليد برق كشور را بر عهده دارد. در اين بين پمپها از آن تجهيزاتي هستند كه به تعداد زياد در نيروگاههاي حرارتي مورد استفاده واقع شده‌اند كه نيروي محرك خود را از موتورهاي الكتريكي تامين مي‌كنند. يكي از موارد مهم در ميزان مصرف انرژي الكتريكي يك موتور عملكرد پمپ در نقطه كار بهينه كه پمپ داراي بيشترين راندمان است مي‌باشد كه براي تحقيق در اين خصوص پمپ موجود در يك سيستم مورد تحقيق و بررسي قرار خواهد گرفت و در پايان ميزان تاثير نقطه كار پمپ در راندمان و مصرف انرژي الكتريكي پمپ مشخص و راهكارهاي بهبود نيز ارايه شده است. در اين خصوص ابتدا مختصري به بحث مصرف داخلي در نيروگاه مي‌پردازيم و پس از آن با انجام تحقيق و بررسي در يك سيستم واقعي منحني مشخصات مدار و موقعيت نقطه كار پمپ سيستم مشخص و بررسي مي‌شود در نهايت منحني مربوط به نقطه كار پمپ را با ساير منحني مشخصه‌‌هاي پمپ و بويژه منحني دبي و توان پمپ مقايسه و پس از تحليلهاي انجام شده در جهت كاستن از مصرف انرژي الكتريكي راهكارهاي لازم ارايه مي‌شود.

مصرف داخلي انرژي الكتريكي نيروگاه:در يك نيروگاه بخار كه وظيفه توليد انرژي الكتريكي را بر عهده دارد همواره مقداري از انرژي الكتريكي توليد شده صرف مصرف داخلي نيروگاه مي‌شود كه عمدتاً‌هم مربوط به موتور محرك پمپها و ساير تجهيزات دوار اين نيروگاهها است. البته اين ميزان مصرف داخلي در نيروگاههاي مختلف متفاوت است. به عنوان مثال مصرف داخلي ميانگين در نيروگاههاي كشور درسال 1384 در مجموعه 4/4% از توليد برق بوده است حال آنكه در نيروگاه شازند مصرف داخلي رقمي در حدود 7 الي 8 درصد از مجموع توليد اين نيروگاه است. اين موضوع از جمله مسائلي است كه در خريد واحدهاي نيروگاهي مي‌تواند مورد توجه قرار گيرد. همانطور كه در پيشتر اشاره شد مصرف برق يك عدد از پمپ‌هاي 6/6 كيلوواتي با جريان A500 در يك نيروگاه بخار برابر است با 4570 كيلووات كه با فرض مصرف هر خانه 6 كيلووات برابر است با مصرف انرژي الكتريكي 761 خانه در يك شهر است. اين موضوع مبين اهميت صرفه‌جويي در مراكز صنعتي و بويژه مراكز توليد انرژي الكتريكي است. براي بيان اهميت صرفه‌جويي در مراكز توليد انرژي از طرفي و بيان نمونه‌اي از مصرف داخلي تجهيزات در يك نيروگاه بخار مصرف انرژي الكتريكي يكي از پمپهاي 6/6 كيلوولتي با جريان 460A مربوط به آب تغذيه نيروگاه حرارتي شازند با احتساب هر كيلووات 150 ريال در بار 310 مگاوات برابر است با 5521196730 ريال در سال كه با توجه به تعداد بالاي اين پمپها در واحدهاي نيروگاهي رقم بالايي است. در هر يك از واحدهاي يك نيروگاه حرارتي 325 مگاواتي بطور متوسط 7 عدد پمپ 6/6 كيلوولتي با آمپر و توان مختلف و بالغ بر 15 پمپ 400 ولتي با آمپر و توان مختلف بطور دائم در شبانه‌روز در مدار است كه بخش عمده‌اي از مصرف انرژي الكتريكي با رقم بسيار بالايي را در نيروگاه به خود اختصاص مي‌دهند. اين مصرف انرژي اجتناب‌ناپذير است. اما مي‌توان از شدت و ميزان آن با بهينه‌سازي انرژي كاست و با انجام اين صرفه‌جويي در مراكز توليد انرژي برق بيشتري بدست مصرف‌كنندگان رسانيد. مديريت مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي به جهات ذيل مي‌تواند مهم باشد:
- مصرف برق موتورهاي الكتريكي 64% مصرف برق صنايع است.
- هزينه برق مصرفي بسيار بالا در طول سال
- تعداد بسيار زياد و بصورت گسترده در كل جهان
- اضافه شدن بيش از 3000 الكتروموتور زير 150 كيلووات به تعداد الكتروموتورهاي جهان در هر روز كاري
- گزارشي در سال 1980 حاكي از آن است كه موتورهاي الكتريكي 3/18% كل انرژي مصرفي كشور را در آمريكا و در سال 1977 به خود اختصاص داده‌اند در حالي كه ميزان مصرف انرژي اتومبيلها در آن سال فقط 5/13% كل انرژي مصرفي كشور بوده است.

طرح مساله با انجام پژوهش با تحليل يك مثال عملي:بدنبال درخواست يك شركت مبني بر محاسبه ميزان برق مصرفي يكي از پمپ‌هاي اين شركت و ارايه راه‌كارهايي در جهت صرفه‌جويي انرژي الكتريكي و افزايش راندمان پمپ مطالعاتي با محوريت موارد ذيل انجام شده است:
- آيا راندمان و توان مصرفي پمپ در دبي و هدي (فشار) كه پمپ بيشتر در آن دبي و هد كار مي‌كند در حالت بهينه و طراحي قرار دارد يا نه؟ به عبارتي آيا پمپ و الكتروموتور مناسبي از ديدگاه مصرف انرژي براي سيستم انتخاب شده است؟
- در صورتي كه توان مصرفي و راندمان پمپ در حالت بهينه نيست آيا راهكاري براي بهبود وجود دارد يا نه؟
- محاسبه ميزان برق مصرفي پمپ در سال چقدر است؟
- آيا عمر سيستم در راندمان و برق مصرفي پمپ تاثيرگذار است. مثلاً پس از گذشت 5 سال آيا راندمان و توان مصرفي پمپ از جهت تغيير نقطه كار تغيير مي‌كند يا نه؟
در راستاي حصوص اهداف فوق موقعيت نقطه كار پمپ موجود در سيستم مذكور مورد بررسي قرار گرفت. در بررسي از اين سيستم در ابتدا به شرحي كه در ادامه بيان خواهد شد منحني سيستم رسم مي‌شود و بعد از آن با توجه به منحني مشخصه پمپ نقطه كار پمپ بدست مي‌ايد و بر اساس اين نقطه كار راندمان و توان مصرفي كه پمپ دارد را بدست مي‌آوريم و با حالت طراحي مقايسه مي‌كنيم. در اين بين يك اختلاف راندمان با راندمان ماكزيمم پمپ در دبي و فشاري كه پمپ غالباً در آن كار مي‌كند وجود دارد كه ناشي از موقعيت نقطه كار پمپ است (بين دبي و هد كاري پمپ با آنچه در حالت طراحي پيشبيني شده اختلاف وجود دارد) و يك اختلاف بين راندمان پمپ در اين حالت و حالت طراحي در همان نقطه كار وجود دارد كه مربوط به تغييرات و نگهداري است. در اين مقاله هدف بررسي راندمان و توان مصرفي ناشي از موقعيت نقطه كار پمپ نسبت به راندمان ماكزيمم و توان مصرفي بهينه در دبي و هدي است كه پمپ بيشتر در آن دبي و هد كار مي‌كند.

مشخصات سيستم مورد بررسي:در سيستم شكل بعد با عمر بيش از 5 سال آب بطور شبانه‌روزي از مخزن A به دو مخزن B و C پمپاژ مي‌شود و يك مسير مينيمم فلور درين نيز براي پمپ پيش‌بيني شده است. قطر و طول لوله‌ها و مشخصات طراحي و مورد نياز محاسبات در نقشه‌ها و جداول پيوستي موجود است.

پمپ موجود در سيستم:پمپها به دو گروه اصلي پمپ‌هاي گريز از مركز و جابجايي مثبت تقسيم مي‌شوند و ما در اين تحقيق به پمپ گريز از مركز مي‌پردازيم كه داراي بيشترين مصرف انرژي الكتريكي نيروگاههاي بخار هستند. همخواني بين توان مصرفي موتور با نوع پمپ انتخابي و همچنين عملكرد پمپ در نقطه كار بهينه در ميزان مصرف انرژي الكتريكي موتور از جمله مسائلي است كه حائز اهميت است. با افزايش توان پمپ مصرف انرژي الكتريكي نيز افزايش مي‌يابد و بايد بين توان پمپ و توان الكتروموتور انتخابي پمپ يك همخواني دقيق هم از جهت هزينه اوليه و مصرف انرژي الكتريكي و هم از جهت مسائل فني (آسيب‌ديدگي موتور و ...) وجود داشته باشد. براي انتخاب يك پمپ براي يك مدار و سيستم مشخص كه فشار و دبي مورد نياز آن سيستم معلوم است معمولاً‌طراحي سيستم از روي منحني مشخصات پمپهاي مختلف از شركتهاي مختلف پمپي را انتخاب مي‌كند كه علي‌رغم تامين حداكثر فشار و دبي مورد نظر از بيشترين راندمان نيز در بيشترين شرايط كاري برخوردار باشد البته عوامل ديگري مانند حساسيت و ضريب اطمينان و صرفه اقتصادي سيستمي كه پمپ براي‌آن انتخاب مي‌شود و ... نيز در انتخاب يك پمپ براي يك سيستم اثر گذار است. انتخاب نوع و توان الكتروموتور براي يك پمپ نيز از دقت و حساسيت خاصي برخوردار است زيرا در هنگام كار معمولاً دبي و يا ارتفاع كل پمپ تغيير كرده و متناسب با آن توان مفيد روي محور نيز تغيير مي‌كند. توان ماشين محرك بايد طوري انتخاب شود كه در همه شرايط كاري پمپ جوابگوي تغييرات باشد اگرچه انتخاب پمپ و الكتروموتوري قوي‌تر براي يك پمپ از بروز خطرات احتمالي ناشي از تغييرات نقطه كاري پمپ مي‌كاهد اما اين امر در افزايش مصرف داخلي و هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري اوليه تاثيرگذار است و بايد نقطه بهينه با ضريب اطمينان طراحي معيار انتخاب باشد. بنابراين نمي‌توان از روي دبي و ارتفاع اسمي و يادبي و ارتفاع بهينه پمپ قدرت ماشين محرك را انتخاب كرد. بلكه توان ماشين محرك بر اساس نقطه ماكزيمم منحني مشخصه دبي- توان پمپ انتخابي انتخاب مي‌شود. با انتخاب توان ماكزيمم از روي اين منحني پمپ مي‌تواند در هر شرايطي كار كرده و خطري موتور محرك را تهديد نمي‌كند.

منحني مشخصات پمپ موجود در سيستم:نشان دادن شرايط كاري پمپ توسط معادلات رياضي و يا سطوح فضايي ازنظر استفاده عملي باعث بروز مشكلاتي مي‌شود و به همين جهت كليه مشخصات را در روي صفحه نمايش مي‌دهند تا استفاده از آن راحتتر و عملي‌تر شود. به همين منظور براي يك سرعت معين از پمپ مشخصات پمپ مي‌تواند بوسيله فصل مشترك سطوح مشخصه با سطح ثابت دور تعيين شود. در اين صورت در يك سرعت دوراني ثابت منحني مشخصات پمپ تابعي از دبي به شرح ذيل است (لازم به ذكر است كاتالوگ يك پمپ مجموعه‌اي از منحني‌هاي مشخصه آن پمپ است كه متناسب با سيستم كاري محل قرارگيري پمپ انتخاب شده است و در اختيار خريداران قرار مي‌گيرد.)

منحني مشخصه ارتفاع و دبيQ-H پمپ سيستم:معمولاً‌محور افقي اين منحني معرف دبي پمپ و محور عمودي آن معرف هد پمپ است. فرم منحني مشخصه H-Q در پمپ‌هاي سانتريفوژ با ساير پمپها متفاوت است و اين منحني حدود كار پمپ از جهت فشار و دبي توليدي را بيان مي‌كند. در پمپهاي سانتريفوژ منحني مشخصه ارتفاع – دبي به شكل يك سهمي است كه معمولاً‌نقطه ماكزيمم آن يا بر روي محور عمودي هد (H) است و يا به آن بسيار نزديك است. در حقيقت اين منحني مشخصه منحني اصلي انتخاب يك پمپ براي يك سيستم است و نقطه كار پمپ نيز بر روي آن تعريف مي‌شود.

منحني مشخصه راندمان- دبي پمپ سيستم:معمولاً محور افقي اين منحني معرف دبي پمپ و محور عمودي آن معرف راندمان پمپ است. منحني راندمان در پمپها اغلب بصورت سهمي است كه محور Q (دبي) را در دو نقطه Q-O و Q=max قطع مي‌كند. در اين بين منحني از يك نقطه ماكزيمم كه معرف بهترين نقطه كار پمپ است و مي‌گذرد. همواره بايد سعي شود تا نقطه كار پمپ در حوالي نقطه ماكزيمم راندمان انتخاب شود.

منحني مشخصه قدرت و دبي Q-P پمپ سيستم:معمولاً محور افقي اين منحني معرف دبي پمپ و محور عمودي آن معرف قدرت يا توان پمپ است. فرم منحني قدرت نيز با سرعت مخصوص پمپ تغيير مي‌كند در پمپ‌هاي با سرعت مخصوص (سرعت مخصوص با دور پمپ متفاوت است و از فرمول خاصي بدست مي‌آيد) پايين (پمپهاي سانتريفوژ) منحني با افزايش Q (دبي) حالت صعودي دارد و در بعضي پمپها داراي نقطه ماكزيممي است. به همين جهت در مواقعي كه لازم است تا پمپ به ازاء دبي‌هاي مختلف كار كند بايد قدرت الكتروموتور را بر اساس نقطه ماكزيمم منحني مشخصه قدرت انتخاب شود.

راندمان پمپ سيستم:در تحليل اين سيستم ما دو تعريف از راندمان خواهيم داشت. يكي اختلاف راندمان ناشي از اختلاف نقطه كار پمپ با حالت طراحي (پمپ در دبي و هد طراحي كار نمي‌كند) و ديگري اختلاف راندمان پمپ در يك دبي و هد (نقطه كار) با حالت طراحي كه مربوط به تعميرات و نگهداري پمپ است و از عواملي مانند افزايش نشتي داخلي پمپ و ... بوجود مي‌آيد. همواره در انتخاب يك پمپ راندمان پمپ در بيشترين ميزان انتخاب مي‌شود يعني براي سيستم پمپي انتخاب مي‌شود كه در دبي و هد كاري سيستم داراي بيشترين راندمان باشد و راندمان پمپ يكي از عوامل اصلي و موثر در صرفه جويي انرژي مصرفي يك پمپ است تفاوت انرژي مصرفي اين پمپ با دبي 222 ليتر بر ثانيه و ارتفاع 200 متر با دو راندمان 7/0 و 8/0 به شرح ذيل است:
با راندمان 70/1=622 كيلووات و با راندمان 80/0=544 كيلووات و تفاوت اين دو برابر است با 544-622=78 كيلووات و اين مقدار در طول سال براي پمپي كه به طور شبانه‌روزي در مدار است برابر است با:
78×8640 = 673920 كيلووات ساعت معادل 673 مگاوات ساعت در سال كه با احتساب كيلوواتي 150 ريال برابر است با رقمي بالغ بر 10 ميليون تومان در سال.
بطور كلي راندمان پمپ نسبت توان مفيد به توان مصرفي پمپ است كه توان مصرفي توان خروجي از شفت الكتروموتور است و توان مفيد ميزان انرژي انتقال داده شده به سيال است.

عوامل اثرگذار در تغيير راندمان پمپ سيستم:
 الف- تغييرات راندمان ناشي از وجود تلفات مختلف نظير تلفات هيدروليكي و مكانيكي در داخل پمپ. اختلاف راندمان پمپ در يك دبي و هد (نقطه كار) با حالت طراحي.
اين تغيير راندمان در پمپ مربوط به تعميرات ونگهداري پمپ است از جمله اين عوامل تاثيرگذار مي‌توان به افزايش فاصله بين پره و پوسته پمپ و افزايش نشتي داخلي در پمپ- ايجاد خوردگي يا كاويتاسيون در پره‌هاي پمپ و ايجاد زنگزدگي پره‌هاي پمپ را نام برد.
ب- اختلاف راندمان پمپ در دبي و هدي كه پمپ غالباً در آن كار مي‌كند با راندمان حالت طراحي در دبي‌ و هدي كه پمپ بايد در آن كار كند كه مبين اختلاف نقطه كار پمپ با حالت طراحي است يا بعبارتي تغييرات راندمان ناشي از تغيير نقطه كار پمپ در سيستم. (طراحي و بهره‌برداري)

تغيير راندمان در اثر تغيير نقطه كار پمپ:موقعيت نقطه كار پمپ نسبت به نقطه ماكزيمم راندمان پمپ (با توجه به دبي نقطه كار پمپ) در منحني دبي- راندمان در يكي از سه حالت زير است:
الف. نقطه كار پمپ تا 3% اطراف نقطه ماكزيمم راندمان است. به عبارتي دبي نقطه كار پمپ تا 3% اطراف نقطه ماكزيمم راندمان باشد. اين حالت بهترين حالت است.
ب. نقطه كار پمپ در سمت چپ نقطه راندمان ماكزيمم پمپ قرار گيرد كه نشاندهنده انتخاب نامناسب پمپ است در اين حالت با نزديك كردن نقطه كار پمپ به نقطه ماكزيمم راندمان توان مصرفي پمپ افزايش مي‌يابد. بدترين حالت است.
پ. نقطه كار پمپ در سمت راست نقطه ماكزيمم است كه مبين انتخاب نامناسب پمپ است نقطه كار پمپ به نقطه راندمان ماكزيمم توان مصرفي پمپ كاهش مي‌يابد.
منحني مدار سيستم مورد بررسي:
يكي از عوامل اصلي در تشخيص نقطه كار پمپ منحني مداري است كه پمپ بر روي آن نصب شده است براي بدست آوردن منحني مدار سيستم معمولاً‌معادله بر نولي را براي نقطه آغازين و انتهايي سيستم با محاسبه تلفات موجود در آن سيستم منظور مي‌كنند. در سيستم مورد بررسي براي بدست آوردن منحني كلي مدار سيستم را به سه قسمت HR1-HR2-HR3 تقسيم كرديم و از روابط حاكم بر مدار‌هاي موازي و سري مدار كلي سيستم را بدست خواهيم آورد. (طول لوله‌ها و قطر آنها و همچنين ضرايب افت در جداول محاسباتي هر يك ذكر شده است و براي ضريب افت اصلي از فرمول هاوزن استفاده شده و ضريب زبري لوله در آن C=100 منظور شده است)

محاسبه منحني مدار:براي بدست آوردن منحني مدار يك سيستم از فرمول (1) زير استفاده مي‌شود.

فرمول (1): فرمول محاسبه منحني مدار

لازم به ذكر است در محاسبه افت مسير به‌جاي فرمول
مي‌توان از فرمول تجربي‌ هاوزن ويليام بشرح: استفاده كرد.
HR= هد سيستم برحسب متر
Hdy = هد ديناميكي سيستم بر حسب متر
Hst= هد استاتيكي سيستم بر حسب متر
V= سرعت سيال بر حسب m/s
f= ضريب دارسي
l= طول لاين بر حسب متر
D= قطر لوله بر حسب متر
Pg= وزن مخصوص سيال
P= فشار برحسب بار
Z= ارتفاع بر حسب متر
K= ضريب افت تجهيزات (در هر يك از جداول محاسباتي متناسب با تجهيزات موجود در مسير ذكر شده است)
C= ضريب ثابت هاوزن ويليام كه به زبري سطح لوله بستگي دارد.
Q= دبي سيال برحسب مترمكعب در ثانيه

منحني HRl:اين مسير مربوط به مسير مخزن B از محل جدا شدن دو مسير تا مخزن B است و در آن از ترم 1 فرمول محاسبه هد سيستم به دليل ثابت بودن مقطع لاين و سرعت سيال در طول مسير صرف‌نظر شده است كه در حالت ماكزيمم دبي و هد آن 1400m3/h و 210m است و قطر لاين آن هم 320mm است. بر اساس فرمول فوق‌الذكر و بهره‌گيري از نرم‌افزار excel و با توجه به داده‌هاي سيستم مورد بررسي جدول محاسباتي بدست مي‌آيد كه در آن در دبي‌هاي مختلف هد سيستم بر حسب متر مشخص شده است و پس از آن با رسم منحني در محور مختصاتي كه يك محورش بر حسب دبي و ديگر محور بر حسب هد سيستم است منحني سيستم بدست مي‌آيد.
اين منحني مربوط به مسير از مخزن C تا محل جدايش دو مسير است كه ماكزيمم دبي و هد آن 325m3/h و 200m است و قطر لاين آن هم 1080mm است و در آن از ترم 1 فرمول محاسبه هد سيستم كه در بالا ذكر شد به دليل ثابت بودن مقطع و سرعت سال در طول مسير صرف‌نظر شده است. در اينجا هم مانند مسير HRl عمل شده است.

منحني HR3:اين منحني از مخزن A تا مسير جدايش دو مسير است قطر لاين آن 300mm است و در آن ترم 1 و ترم 4 در فرمول محاسبه منحني مدار به دليل عدم تغيير سرعت در طول مسير منظور نشده است.

منحني كلي مسير در حالت باز بودن كامل والوها بغير از والو مينيمم فلو:
براي بدست آوردن منحني كلي مسير دو مسير HRl و HR2 كه بصورت موازي هستند طبق قوانين مسيرهاي موازي بصورت موازي با يكديگر جمع (در هد يكسان دبي‌ها جمع مي‌شود) و حاصل جمع آنها با مسير HR3 بصورت سري جمع مي‌شود. (در دبي يكسان هدها جمع مي‌شود)

نقطه كار پمپ در اين سيستم:محل تلاقي منحني سيستم و منحني دبي- هد پمپ معرف نقطه كار پمپ است. با مشخص شدن اين نقطه دبي و راندمان و ارتفاع و قدرت جذبي واقعي و كاري پمپ سيستم معلوم مي‌شود. واضح است هر چه نقطه كار پمپ به نقطه طراحي نزديك‌تر باشد راندمان پمپ بيشتر و تلفات انرژي الكتريكي آن كمتر است. هدف در اين پروژه شناسايي اين نقطه و نزديك كردن آن به راندمان ماكزيمم و توان مصرفي مينيمم است.

بدست آوردن راندمان پمپ:پس از بدست آوردن نقطه كار پمپ دبي كاري پمپ بدست مي‌آيد و با استفاده از آن دبي كاري و انتقال آن به ساير منحني مشخصات پمپ‌ها راندمان و توان كاري پمپ بدست مي‌آيد براي بدست آوردن راندمان پمپ در اين سيستم محل تلاقي خط مربوط به دبي كاري پمپ و منحني دبي- راندمان پمپ معرف راندمان كاري پمپ است كه در اين حالت 74% است.

توان مصرفي پمپ:براي بدست آوردن توان مصرفي پمپ از روي منحني دبي- توان پمپ محل تلاقي خط مربوط به دبي كاري پمپ با منحني توان پمپ معرف توان مصرفي پمپ است.

تحليل سيستم:براي تحليل سيستم دو حالت ذيل مورد بررسي قرار مي‌گيرد:
الف- پمپ در نقطه كاري كه غالباً‌در آن كار مي‌كند در حالت بيشترين راندمان و توان بهينه است. اين حالت مبين انتخاب صحيح پمپ و عملكرد صحيح سيستم است و تنها بايددر يك برنامه زمانبندي مناسب جهت دوام اين حالت مانيتورينگ و مميزي صورت پذيرد.

پمپ در نقطه‌كاري كه غالباً‌ در آن كار مي‌كند. در حالت بيشترين راندمان و توان بهينه نيست
در اين پوزيشن از نقطه كاري پمپ فلو و هد كاري پمپ 975m3/h و 190 متر است كه مي‌توان اين مقادير را با حالت طراحي مقايسه كرد در اين سيستم فلو و فشار طراحي سيستم m3/h 750 و 185 متر است كه پمپ در اين نقطه كار بيشترين راندمان را دارد كه علت بيشتر بودن فلو از فلوي طراحي مي‌تواند نشتي داخلي والوهاي مينيمم فلو و يا درين پمپ باشد و يا ممكن است نشتي خارجي در سيستم وجود داشته باشد از آن گذشته تنظيم نبودن پوزيشن والوهاي موجود در مسير هم در بالا بودن فلو بي‌تاثير نيست و در صورت بيشتر بودن فلو از فلوي طراحي با تراتل كردن فلو بوسيله والوهاي سيستم و كاستن از فلوبا انجام اقدامات ديگر نظير رفع نشتي داخلي والوهاي مينيمم فلو و درين و ... فلو را به حالت طراحي نزديك كرد. راندمان پمپ در اين حالت 74% است. كه با راندمان طراحي و ماكزيمم پمپ در دبي و هد طراحي سيستم 11% درصد اختلاف دارد. از طرفي نقطه كار پمپ در سمت چپ منحني دبي- راندمان قرار دارد كه مبين انتخاب نامناسب پمپ براي مسير است و كاهش فلوي پمپ با تراتل مسير منجر به افزايش راندمان و كاهش توان مصرفي پمپ مي‌شود. همچنين اختلاف ريالي كاركرد پمپ در اين راندمان با راندمان طراحي مبلغ قابل توجهي است. در اين حالت توان مصرفي سيستم 680KW است (از منحني) كه با كاهش فلوي سيستم اين مقدار نيز كاهش مي‌يابد. بديهي است اگر فلوي سيستم جهت نزديك كردن نقطه كار پمپ به نقطه طراحي به ميزان 225m3/h كم شود ميزان توان مصرفي هم به ميزان 20kw كاهش يافته و رقمي قابل توجهي نيز از اين جهت در سال صرفه‌جويي مي‌شود.

برق مصرفي پمپدر شرايط فعلي هزينه برق مصرفي پمپ با توان فعلي مصرفي پمپ بر اساس فرمول ذيل برابر با 89306040 تومان.

فرمول 2: محاسبه برق مصرفي
Q= دبي پمپ بر حسب m/h
H= هد بر حسب متر

بررسي چند عامل اثرگذار در تغيير نقطه كار پمپ و تغييرات توان مصرفي و راندمان پمپ:
به طور كلي دو عامل اصلي منجر به تغيير نقطه كار پمپ عبارتند از تغيير دبي و هد كاري پمپ و سيستم كه چند نمونه از عوامل اثرگذار در تغيير دبي و هد پمپ و در نهايت تغيير نقطه كار پمپ به قرار ذيل است:
- برهم خوردن تنظيمات ابزار دقيقي والوهاي موجود در مسير و تغيير پوزيشن والوهاي موجود در مسير و تغيير هد سيستم
- افزايش عمر سيستم و والوها و تجهيزات موجود در مسير و افزايش ضريب اصطكاك و افتهاي مسير و تغيير هد سيستم
- نشتي داخلي والو مينيمم فلو و درين پمپ و يا بروز نشتي خارجي در مسير و تغيير دبي سيستم.

تاثير تنظيمات ابزار دقيقي والوهاي موجود در مسير و تغيير پوزيشن والوهاي موجود در مسير:
تنظيم ابزار دقيقي والوهاي موجود در مسير و تغيير پوزيشن والوهاي موجود در مسير منجر به تغيير ضرائب مربوط به افت (K) شده و هد سيستم را تغيير داده و در نهايت منجر به تغيير نقطه كار پمپ مي‌شود.
براي توضيح اين موضوع پوزيشن والوهاي موجود در سيستم قبلي را از 100% به 50% تغيير مي‌دهيم و سپس باتكرار محاسبات تغييرات را بررسي مي‌كنيم.
با مقايسه جدول محاسباتي منحني مسير دو حالت پوزيشن 100% والوهاي مسير و حالت 50% پوزيشن والوهاي مسير مي‌توان دريافت كه بسته شدن والوهاي مسير منجر به تغيير ضرائب افت والوها شده و هد سيستم را تغيير مي‌دهد در حقيقت با بسته شدن والوهاي مسير ضرائب افت والوها (K) افزايش يافته و هد سيستم را افزايش مي‌دهد.

راندمان و توان در 50% والوها:
همانطور كه از كرو مشخص است از تلافي خط حاصل از دبي كاري پمپ در اينحالت با منحني دبي- راندمان پمپ راندمان كاري پمپ در اين حالت برابر است با 82%كه نسبت به حالتي كه والوها كاملاً‌باز است افزايش داشته است و آن هم به دليل كاهش دبي پمپ بوده است. در خصوص توان پمپ نيز توان مصرفي پمپ كاهش داشته است.

تاثير نشتي داخلي والو مينيمم فلو و والو درين و نشتي‌هاي خارجي سيستم:
با بروز نشتي داخلي والو مينيمم فلوي پمپ كه در حالت عادي كار پمپ بايد بسته باشد و در استانهاي اوليه و راه‌اندازي پمپ باز است مي‌تواند باعث تغيير نقطه كار پمپ شود به اين شكل كه نشتي والو مينيمم فلو منجر به تغيير سرعت سيال در مسير ناشي از تغيير دبي جرمي سيال و تغيير ترم 1 فرمول محاسبه هد سيستم مي‌شود و در نهايت باعث تندتر شدن شيب منحني سيستم مي‌شود. همچنين نشتي داخلي والو درين سيستم و نشتي‌هاي خارجي سيستم نيز اين اثرات را دارد. (به عنوان مثال والو موتوري مينيمم فلو فيد بك بسته داشته باشد اما در عمل كاملاً‌بسته نشده باشد و سوئيچ بسته شدن والو زودتر عمل كرده باشد منجر به نشتي داخلي والو مي‌شود)
با انجام يك روش تجربي نيز مي‌توان ميزان نشتي داخلي والو مينيمم فلو را اندازه‌گيري كرد بدين شكل كه در ابتدا دبي پمپ را مانيتور كنيم و پس از آن والو دستي قبل از والو مينيمم فلو را ببنديم و تغييرات دبي را مجدداً مانيتور كنيم در صورت كم شدن دبي پس از بسته شدن والو دستي قبل از مينيمم فلو معرف نشتي داخلي والو مينيمم فلو است و ميزان تغييرات ميزان نشتي داخلي والو مينيمم فلو را مشخص مي‌كند.

تاثير عمر سيستم در نقطه كار پمپ:
با گذشت زمان ضرائب اصطكاك در لاينها تغيير و منجر به تغيير هد سيستم در اثر افزايش ضريب اصطكاك در فرمول head loss هد سيستم مي‌شود و در نهايت منجر به تغييرات راندمان و توان مصرفي مي‌شود و لزوم انجام پروژه فوق را براي سيستم‌هاي نيروگاهي پير تشديد مي‌كند. فرمول تجربي محاسبه افتهاي مسير فرمول هايزن است:
كه در آن فرمول c معرفي ضريب زبري است. در محاسبات انجام شده در سيستم فوق c=100 درنظر گرفته شده است. در صورتي كه با گذشت زمان اين ضريب تغيير مي‌كند و منجر به تغيير هد سيستم و در نهايت نقطه كار پمپ و توان مصرفي و راندمان پمپ مي‌شود.
همانطور كه مقايسه دو جدول محاسباتي با دو ضريب زبري لوله C متفاوت نشان مي‌دهد با افزايش ضريب زبري سيستم به ميزان c=140 هد سيستم كاهش يافته و منجر به تغيير نقطه كار پمپ مي‌شود.

راهكار ارايه شده براي نزديك كردن نقطه كار پمپ به نقطه طراحي:
- تعويض پمپ با اثبات توجيه اقتصادي
- تغيير در مسير سيستم و ارايه دستورالعملهاي بهره‌برداري
- رفع نشتي داخلي والو مينيمم فلو و درين و رفع نشتي‌هاي خارجي سيستم
- انجام تنظيمات ابزار دقيقي والوهاي موجود در مسير بصورت دوره‌اي و برنامه‌دار
- تغيير در طراحي مسير با تعويض لاينها و تجهيزات (پمپ و والوها و قطر و طول لاينها) و يا ايجاد افت موضعي و يا اكسپنشن در مسير براي تغيير منحني سيستم.
- انجام محاسبات بصورت دوره‌اي و مانيتور كردن توان مصرفي و راندمان پمپ در جهت تحقق اهداف فوق
- كم كردن head loss باتغيير مسير خروجي تانك A با حذف دو زانويي مشابه شكل ذيل:
به طور كلي در اين پروژه هر راهكاري كه منجر به كاهش دبي و هد پمپ تا ميزان 750m3/h و هد تا ميزان 180m شود منجر به نزديك شدن نقطه كار پمپ به نقطه طراحي كه داراي بيشترين راندمان است مي‌شود.

اهداف و لزوم بررسي نقطه كار پمپ در سيستم:
1- بدست آوردن انحرافات موجود بين هر يك از پارامترهاي پمپ بويژه راندمان پمپ با پارامترهاي حالت طراحي پمپ و ارايه راهكار در جهت بهبود
2- نزديك كردن نقطه كار پمپ به نقطه كار طراحي و راندمان ماكزيمم با شناخت از هر يك از عوامل موثر در آن.
3- ارايه دستورالعملهاي جديد بهره‌برداري با محوريت افزايش راندمان و كاهش توان مصرفي پمپ با مانور بر روي پوزيشن والوهاي موجود در مسير و پارامترهاي بهره‌برداري (فشار و دما و ...)
4- ارايه راهكار و پيشنهاد در تغيير اصولي طراحي و سيستم در جهت افزايش راندمان و كاهش مصرف داخلي با حفظ شرايط سيستم.
5- بروز فرسايش و تغيير ضرايب مربوط به لاينها و تجهيزات موجود در سيستمهاي نيروگاهي با گذشت زمان و تغيير نقطه كار پمپ و راندمان و توان مصرفي نسبت به سالهاي اوليه سيستم.
6- جلوگيري از پرت انرژي و افزايش بهينه‌سازي انرژي
7- لزوم آگاهي از ميزان پمپ و تغييرات بوجود آمده در راندمان پمپ هم از جهت تعميرات و نگهداري و هم از جهت صرفه‌جويي انرژي
8- لزوم انجام پروژه فوق براي شركتهاي مشاور هنگام تحويل‌گيري واحدهاي نيروگاهي.

نتيجه‌گيري‌ها:
در اين پروژه در دبي و هد 750m3/h و 180m (نقطه كار بهينه) اين پمپ داراي بيشترين راندمان است در صورتي كه دبي و هد كاري پمپ بر اساس نقطه كار بدست آمده 975m3/h و 190m است و راندمان و توان مصرفي پمپ در حالت بهينه قرار ندارد كه مي‌تواند مبين انتخاب نامناسب پمپ و يا نشتي داخلي والو مينيمم فلو و درين و ... باشد و هر عاملي كه نقطه كار پمپ را به دبي و هد 750m3/h و 180m كند در بهبود موثر است و يا با توجيه اقتصادي مي‌توان پمپ را با پمپ ديگري تعويض كرد.
با انجام اين پروژه نقطه كاري كه پمپ غالباً درآن نقطه كار مي‌كند بدست مي‌آيد و با مقايسه و بررسي منحني‌هاي مربوطه با يكديگر راندمان و توان مصرفي پمپ مشخص مي‌شود بديهي است كه پمپ در نقطه كاري كه غالباً در آن كار مي‌كند بايد داراي بيشترين راندمان و بهينه‌ترين مصرف انرژي الكتريكي باشد. در غير اين صورت بايد با راهكارهايي كه در خلال گزارش ذكر شد نقطه كار پمپ را به نقطه كار بهينه نزديك كرد. در اين پروژه در دبي و هد 750m3/h و 180m (نقطه كار بهينه) پمپ داراي بيشترين راندمان است در صورتي كه دبي و هد كاري پمپ بر اساس نقطه كار بدست آمده  975m3/h و 190m است و در اين نقطه كار راندمان و توان مصرفي پمپ در حالت ماكزيمم و بهينه قرار ندارد كه اين افزايش دبي مي‌تواند از نشتي داخلي والو مينيمم فلو و يا درين سيستم و يا انتخاب نامناسب پمپ براي اين سيستم و ... باشد و با كاستن دبي سيستم تا مقدار 750m3/h نقطه كار پمپ به نقطه كار بهينه نزديك مي‌شود. از طرفي بالا رفتن هد سيستم از حالت بهينه نيز منجر به دور شدن نقطه كار پمپ از حالت طراحي مي‌شود. پس هر عاملي كه منجر به كاهش دبي و هد پمپ تا مقادير 750m3/h و 180m شود منجر به نزديك شدن نقطه كار پمپ به نقطه كار پمپ به نقطه كار بهينه مي شود. البته كاهش دبي و يا هد هميشه نقطه كار پمپ را به حالت بهينه نزديك نمي‌كند. همچنين برق مصرفي پمپ در طول سال براي اين پمپ رقمي بالغ بر 89 ميليون تومان در سال است و گذشت زمان و در اصطلاح پير شدن سيستم در تغيير نقطه كار پمپ و راندمان و توان مصرفي آن تاثيرگذار است و با ثبت تغييرات راندمان در يك نقطه كار ثابت پمپ مي‌توان بروز خرابي و ... در پمپ را تشخيص داد.

مهندس اكبر يدي

رله چیست؟

رله چیست؟

رله چیست؟

رله سنجشی

در رله‌های سنجشیِ دقت و حساسیت معینی تعریف می‌شود تا در موقع تغییر کردن یک کمیت الکتریکی و یا ‏یک کمیت فیزیکی دیگری شروع به کار کند. چنین رله‌ای برای مقدار معینی از یک ‏کمیت مشخص تنظیم می‌شود و اگر آن کمیت از مقدار تعیین و تنظیم شده کمتر و یا ‏بیشتر باشد رله آن تغییرات را می‌سنجد. رله سنجشی دو نوع دارد: ساده و مرکب.
رله سنجشی ساده اغلب دارای یک سیم پیچی تحریک شونده می‌باشد که در اثر ‏تغییر جریان و یا ولتاژ تحریک و موجب وصل شدن کنتاکتی می‌شود؛ مانند رله حرارتی و رله ‏جریان زیاد و رله فشار کم.
همچنین رله سنجشی مرکب دارای دو سیم پیچی تحریک شونده‌است که همانند رله‌ای که نسبت ولتاژ و جریان را می‌سنجد (رله سنجش مقاومت ظاهری)، آن قسمت از شبکه را که اتصالی شده‌است از مدار جدا می‌کند، مانند رله دیستانس.

رله زمانی

رله زمانی به تنهایی برای حفاظت تأسیسات الکتریکی کاربرد ندارد، بلکه همراه با رله ‏سنجشی برای حفاظت شبکه الکتریکی استفاده می‌گردد. زمان استعمال رلهٔ زمانی در مواقعی است که تأخیری عمدی در عمل کلیدزنی در شبکه مورد نظر باشد.
از رله جهت یاب، برای کنترل و سنجش جهت توان و نیرو در شبکه الکتریکی و یا قسمتی از شبکه ‏جریان متناوب استفاده می‌شود. این رله از آن جهت نقش تعیین کننده‌ای در شبکه دارد که تعیین جهت نیرو برای حفاظت محلی و ‏سلکتیو در اغلب شبکه‌ها کاملاً ضروری و لازم است. به کمک رله جهت یاب می‌توان فقط ‏آن قسمت از شبکه که خسارت دیده و معیوب شده را از مدار خارج کرد. حتی می‌توان از این ‏رله جهت حفاظت ژنراتور و توربین در موقع برگشت توان نیز استفاده نمود.
رله یک سوئیچ الکترونیکی که تحت کنترل سایر مدارات الکترونیکی باز و بسته می شود. در اصل سوئیچ با یک آهنربای مغناطیسی برای باز و بسته کردن یک یا چند اتصال عمل می کند. این وسیله توسط "جوزف هنری" (JosephHenry) در سال 1835 اختراع شد. چون رله می تواند مدار خروجی پر قدرتی را نسبت به مدار ورودی کنترل کند می توان آنرا به عنوان نوعی تقویت کننده در نظر گرفت.
وقتی جریان از سیم پیچ عبور می کند، میدان مغناطیسی حاصله یک میله فلزی را که به طور مکانیکی به یک اتصال متصل شده است، را جذب می کند. این حرکت موجب اتصال یا قطع یک اتصال با یک اتصال ثابت می شود. وقتی جریان قطع می شود، میله فلزی با نیروی تقریبی نصف قدرت میدان مغناطیسی به محل اولیه خود بر می گردد. معمولا این نیرو توسط یک فنر (spring) تامین می شود، البته از نیروی گرانش (gravity) نیز در موتورهای استارتر صنعتی ممکن است استفاده شود. اغلب رله ها برای عملیات سریع ساخته می شوند. در کاربردهای ولتاژ پائین، کاهش نویز دارای اولویت بیشتری است و در کاردهای ولتاژ بالا کاهش قوس الکتریکی اولویت بیشتری دارد.
اگر انرژی سیم پیچ توسط DC تامین شود، خیلی اوقات یک دیود به دوسر سیم پیچ متصل می شود تا انرژی حاصل از میدان مغناطیسی را به هنگام قطع مصرف و یا به عبارتی پراکنده کند، که می تواند یک ضربه ولتاژ باشد و به سایر قسمتهای مدار ضربه بزند. اگر سیم پیچ برای کار با AC طراحی شده باشد، یک حلقه مسی در انتهای سیم پیچ، تابیده می شود. این حلقه(shading ring) یک جریان غیر هم فاز تولید می کند که کشش میله فلزی را در سیکلهای AC افزایش می دهد. یعنی هنگامی که جریان AC مقدار مینیمم خود را دارد این سیم با یک اختلاف فاز نسبت به آن دارای مقداری جریان است که می تواند میله را به سمت سیم پیچ نگه دارد و در غیر این صورت میله در هر سیکل از سیم پیچ جدا و دوباره متصل می شود و موجب ضربه زدن به سایر قسمتهای مدار می شود.
به تشابه با عملیات کارکرد رله مغناطیسی، خواهید دید که در رله های حالت جامد از تریستور یا سایر سوئیچهای حالت جامد استفاده می شود. برای رسیدن به ایزولاسیون الکتریکی از(light-emittingdiode) یعنی LED با یک ترانزیستور نوری استفاده می شود.

انواع رله

Latching relay

این رله دو حالته(bistable) است. بعضی مواقع آنها را "Keep Relay" نیز می نامند. وقتی جریان قطع می شود، رله در حالت قبلی خود باقی می ماند. این عملیات توسط یک سیم پیچی استوانه ای، یک ضامن و بادامک و یا در حالت دیگر با دو سیم پیچ متقابل با یک فنر یا یک آهنربای دائمی و در حالتی دیگر توسط یک هسته با پسماند مغناطیسی (remnant core) برای نگه داشتن میله فلزی در جای خود هنگامیکه جریان قطع است، صورت می گیرد. در مثال ضامن و بادامک، با پالس اول رله روشن و با پالس بعدی خاموش می شود. در مثال دو سیم پیچ، پالس به یک سیم پیچ رله را روشن و با دادن پالس به رله متقابل (مخالف) رله خاموش می شود. این نوع رله دارای این مزیت است که توان را فقط در لحظه سوئیچ مصرف می کند و در حالت قبلی خود با توان ثابت خروجی باقی می ماند.

Reedrelay

این رله دارای دسته ای اتصالات داخل خلاء یا لوله شیشه ای پر شده از گاز بی اثر است، که از اتصالات در مقابل فساد تدريجى در اثر مجاورت با هوا (atmospheric corrosion) حفاظت می کند. اتصالات با میدان مغناطیسی حاصل از سیم پیچ که دور لوله بسته شده، بسته می شوند. این رله ها دارای سرعت بیشتری نسبت به رله های معمول هستند.

Mercury-wetted relay

این رله نیز نوعی Reed Relay است که اتصالات آن به جیوه آغشته شده (mercury-wetted) است. اینچنین رله هائی برای سوئیچ کردن سیگنالهائی با ولتاژ پائین(یک ولت یا کمتر) به کار می روند استفاده می شوند، زیرا دارای مقاومت کم در اتصالات هستند. همچنین بدلیل جلوگیری جیوه از پرش های زائد، در شمارنده های سرعت بالا و وسایل زمان سنجی نیز کاربرد دارد. این رله به موقعیتش حساس است(position-sensitive) و باید به طور عمودی نصب شود تا درست کار کند. بدلیل سمیت و هزینه جیوه مایع، این نوع رله ها بندرت برای تجهیزات جدید استفاده می شوند.

Polarized relay

رله قطبی میله فلزی را بین قطبهای یک آهنربای دائم قرار می دهد تا حساسیت را افزایش دهد. رله های قطبی در اواسط قرن 21 در ارتباطات تلفنی برای آشکار سازی پالسهای ضعیف و تصحیح اعوجاج تلگرافی استفاده می شد. قطبها روی پیچهائی قرار داشتند که تکنسین ها می توانستند آنها را برای حساسیت بالا تنظیم کنند و سپس یک مقدار بایاس را برای جریان بحرانی به آنها اعمال می کردند که رله باید با آن کار کند.

Machine tool relay

این رله ها برای کنترل صنعتی ماشینها، ماشینهای انتقال و کنترل ترتیبی استاندارد شده اند. این رله با تعداد بسیاری اتصال مشخص می شود(بعضی مواقع در میدانهای مغناطیسی) که به راحتی از حالت نرمال باز به حالت نرمال بسته تبدیل می شوند. دارای سیم پیچهای قابل تعویض آسان است و ضریب شکلی(form factor) که قابلیت نصب تعداد زیادی از آنها را در یک پانل را میسر می سازد. اگر چه این رله ها زمانی ستون فقرات اتوماسیون صنعتی را در مونتاژ اتومبیل بودند ولی امروزه با کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر(programmable logic controller) در کاربردهای کنترل ترتیبی جایگزین شده اند.

Contactor relay

این رله یک رله جريان قوى (heavy-duty relay) است که برای سوئیچینگ موتورهای الکتریکی و بارهای روشنائی استفاده می شود. در جریانهای بالا اتصالات از نقره خاص ساخته می شوند. قوسهای الکتریکی نا خواسته، موجب اکسید شدن اتصالات می شوند ولی! اکسید نقره هنوز یک هادی خوب است. چنین وسایلی اغلب برای استارتر موتورها استفاده می شوند. موتور استارتر() یک کنتاکتور با یک وسیله محافظ جریان زیاد است.

Solid statecontactor relay

این رله نیز یک رله جريان قوى البته حالت جامد (heavy-duty solid staterelay) به همراه یک دفع کننده حرارتی(heat sink) می باشد و در گرم کننده های الکتریکی، موتورهای الکتریکی کوچک و بارهای روشنائی کاربرد دارد، که در آنها به دوره های روشن و خاموش مکرر نیاز است. در آنها هیچ قسمت متحرکی برای داشتن سایش و یا اتصال پرشی برای لرزش وجود ندارد. آنها با سیگنالهای کنترل AC یا DC از سوی کنترلرهای منطقی برنامه پذیر (PLCs)، کامپیوتر های شخصی (PCs) ، منابع منطقی ترانزیستور - ترانزیستور (TTL=Transistor-transistorlogic) و سایر کنترل های میکروپروسس فعال می شوند.

آلومینا (3)

 
آلومينا در زمينه هاي مختلف صنعتي کاربرد دارد. در ادامه اشاره اي به برخي از کاربردهاي آن در صنعت داريم:

1) ديرگدازها
 
صنعت ديرگداز وظيفه ي ساخت قطعات يا مواد ديرگداز مصرفي در ساير صنايع را بر عهده دارد. معمولاً کاربرد ديرگدازها از دماي بالاتر از 400-500 مطرح هستند. و از اين دما به بالا کم کم شرايط سخت مي شود. در شرايط کاري سخت مانند صنعت فولادسازي، توليد محصول در شرايطي همچون فرآيند کربن زدائي، کوره بلند، تانديش هاي مختلف انجام مي شود. در اين صنايع کوره هاي مختلف و پاستيل هاي فراواني استفاده مي شوند. از اين رو تنوع مواد ديرگداز مصرفي در اين بخش ها زياد است. مذاب هاي عبوري از اين ديرگدازها داراي دمايي در محدوده ي 1550-1600 درجه سانتي گراد هستند که در اين شرايط خوردگي به علت تلاطمات مذاب بالاست. بنابراين نسوزهاي مورد استفاده در اين بخش ها بسيار خاص و حساس هستند. اين ديرگدازها بايد مقاومت به خوردگي، شوک پذيري، مقاومت حرارتي و دوام مناسبي داشته باشند. اگرچه مواد ديرگداز مصرفي در برخي صنايع مانند صنعت فولاد و شيشه سازي موادي با دوام هستند ولي به خاطر شرايط سخت کاري سريعاً فرسوده مي شوند و نياز به تعمير و جايگزيني دارند.
از آلومينا مي توان در ساخت نسوزهاي شکل دار و بي شکل استفاده کرد. انواع مختلفي از نسوزها بر پايه ي آلومينا توليد مي شوند براي نمونه برخي از آنها را نام مي بريم: آجرهاي آلومينايي، کامپوزيت هاي آلومينايي، ديرگدازهاي آلومينا-مولايت، ديرگدازهاي آلومينا-اسپينل، ديرگدازهاي آلومينا- گرافيت در کنار آلومينا مي توان فازهاي ديگري مانند مولايت و اسپنيل را داشته باشيم. در واقع آلومينا مقاومت به خوردگي خوبي دارد اما در برابر مذاب و سرباره به سرعت خورده مي شود از اين رو براي افزايش مقاومت به خوردگي آن از مواد کربني استفاده مي شود. مواد کربني مانند کک، قير و گرانيت به صورت کامپوزيت با آلومينا استفاده مي شوند. نسوزهاي آلومينا-گرانيت به خاطر پديد آمدن خاصيت عدم تر شوندگي خواص مقاومتي در برابر خوردگي خوبي دارند. آلومينا شک پذيري خوبي ندارد درواقع شک پذيري آن در حد متوسط است. براي افزايش مقاومت در برابر شک حرارتي مي توانيم از فازهاي ديگر (به شکل کامپوزيت) در آلومينا استفاده کنيم. مثلاً افزودن مولايت به آلومينا باعث بهبود خواص شوک پذيري آن مي شود. براي بهبود خاصيت مقاومتي آلومينا در برابر شک پذيري ماده مکانيزم داريم. يکي آنکه ماده اي به آلومنيا اضافه کنيم که ضريب انبساط آن از ضريب انبساط حرارتي آلومينا پايين تر باشد در نتيجه کامپوزيت حاصل ضريب انبساط حرارتي پايين تر و در نتيجه مقاومت در برابر شک حرارتي بهتري داشته باشد. مکانيزم ديگر اين است که ماده اي به آلومينا اضافه کنيم که رسانايي گرمايي کامپوزيت حاصله از رسانايي گرمايي آلومينا بيشتر باشد. در نتيجه اين مسئله باعث بهبود مقاومت به شک پذيري مي شود. مثلاً افزودن کربن باعث افزايش رسانايي گرمايي کامپوزيت آلومينا- گرافيت مي شود. البته توليد کامپوزيت هاي آلومينا-گرافيت نيز مشکلات خاص خود رادارد. زيرا پخت آن ها بايد در اتمسفر خنثي انجام شود. و ازاين رو هزينه ي توليد بالا مي رود. ضمناً اين بدنه ها نيازمند بايندرهاي خاصي دارند که بتوانند اتصالي مناسب ميان آلومينا و کربن برقرار کند. از اين رو قيمت اين گونه کامپوزيت ها بالا است و براي همين مسأله در کاربردهاي ويژه از آنها استفاده مي شود. مثلاً از کامپوزيت هاي گرانيت-آلومينا در ساخت دريچه هاي کشويي پاتيل ها استفاده مي شود.

2) ساينده ها
 
آلومينا داراي سختي بالايي است. در مقياس موس عدد 9 به آلومينا تعلق دارد. در واقع در اين پس از الماس که سختي آن 10 است قرار دارد. به خاطر سختي بالاي اين ماده از آن در توليد ابزارهاي برنده و ساينده ها استفاده مي شود. همچنين گلوله هاي مورد استفاده در بال ميل نيز گاهاً از جنس آلومينا هستند.

3) کاربردهاي الکتريکي
 
آلومينا استحکام دي الکتريک بالايي دارد. و مي تواند به عنوان پايه مدار، عايق شمع اتومبيل، پوشش لامپ هاي بخار سديم از ان استفاده کرد. کاربرد آلومينا در مدارات با فرکانس بالا اهميت پيدا مي کند. در واقع گرماي پديد آمده دراين مدارات مي تواند مواد متداول مانند پلاستيک را ذوب کرده و تنها مواد سراميکي هستند که مي توانند در اين شرايط تحمل داشته باشند.

4) کاربردهاي بيومتريالي
 
آلومينا از لحاظ شيميايي يک اکسيد آمفوتر و خنثي است. به خاطر وجود اين ويژگي، آلومينا مقاومت به خوردگي مناسبي دارد. محيط بدن موجودات زنده محيطي خورنده است. و درصورت عدم تناسب ميان يک امپلنت و بدن، بدن آن را دفع مي کند. اين دفع کردن به همراه تحريک سيستم دفاعي بدن بر عليه ماده ي خارجي است از اين رو نوع ماده ي مورد استفاده در ساخت امپلنت و پروتز بسيار مهم مي باشد. آلومينا داراي دو ويژگي است که توانسته خود را به عنوان يک ماده ي زيست سازگار پذير مطرح کند. اين دو ويژگي عبارتند از:
1)آلومينا از لحاظ شيميايي خنثي است.
2)آلومينا با محيط بدن سازگاري دارد.
از اين رو آلومينا مي تواند کاربردهاي بيومتريالي خوبي داشته باشد. البته آلومينا نيز مانند ساير سراميک ها ماده اي ترد است. و استحکام کششي آن پايين است. از اين رو در هنگام استفاده از سراميک ها (آلومينا) در ساخت پروتزها با مشکل ابعادي روبرو هستيم. در واقع نمي توانيم هر قطعه اي با هر ابعادي را از جنس سراميکي تهيه کنيم. به صورت کلي اگر قطعه ي ما کوچک باشد مانند دندان و يا استخوان هاي کوچک ما مي توانيم از سراميک استفاده کنيم اما اگر استخوان ما برزگ
باشد استخوان ران يا ساق پا ديگر نمي توانيم از سراميک در ساخت آن استفاده کنيم.
از پوشش هاي آلومينايي براي بهبود خواص سطحي امپلنت ها و پروتزهاي فلزي استفاده مي شود. در واقع فلزات مواد زيست سازگاري نيستند که با افزوده شدن پوشش آلومينايي اين مشکل برطرف شود. به خاطر خواص سايشي مناسب آلومينا از آن در توليد مفاصل سراميکي بهره گرفته مي شود.
امروزه بسياري از افرادي که تصادف کرده اند، راه رفتن دوباره ي خود را مديون اين مفاصل سراميکي هستند.

5) کاربردهاي ويژه
 
علاوه بر کاربردهاي گسترده اي که در مورد آلومينا گفتيم، برخي از کاربردهاي آلومينا خاص هستند. مثلاً در سيستم هاي صنعتي که مايعات با دماي بالا در حال انتقال هستند ما نياز به واشرها و درزگيرهايي هستيم که نمي توان آنها را از جنس لاستيک تهيه کرد. اين نوع واشرها از جنس آلومينايي هستند. همچنين کاشي هاي مورد استفاده در شاتل هاي فضايي از جنس آلومينا هستند. در واقع آلومينا به خاطر خواص زير براي ساخت کاشي هاي شاتل فضايي مناسبند:
1) آلومينا نقطه ي ذوب بالايي دارد.
2) آلومينا مقاومت به سايش خوبي دارد.
3) آلومينا استحکام مناسبي دارد.
شاتل هاي فضايي در هنگام گذر از جو زمين بايد بر اصطکاک جو غلبه کنند در اين ميان علاوه بر اصطکاک، دما نيز بالاست. از اين رو نياز است تا سطح شاتل فضايي به طور مناسبي عايق کاري گردد.آلومينا گزينه ي مناسبي براي اين کاربرد است. در يک شاتل فضايي حدود 30000 کاشي استفاده شده است.

نتيجه گيري
 
همانگونه که قبلاً بيان شد آلومينا يکي از پرمصرف ترين مواد سراميکي است. توليد ساليانه ي آلومينا حدود 45 ميليون تن است. که 90درصد از اين ميزان براي توليد فلز آلومينا (به روش الکتروليز) مصرف مي شود. اين مسئله اهميت اين ماده ي استراتژيک را براي ما مشخص مي کند. از اين رو توجه به فرآيند توليد،کاربردها و نحوه ي فراوري آن بسيار مهم مي باشد.
منبع انگلیسی مقاله : Bauxites /IDA VALETO

آلومینا (2)

گریدهای تجاری آلومینا از لحاظ تجاری گریدهای مختلفی از آلومینا وجود دار که هر تولید کننده ی شاغل در بخش سرامیک با توجه به نیازهایی که از آلومینا دارد، یکی یا چند گرید آن را استفاد می کند. در ادامه به معرفی کاملی از گریدهای مختلف آلومینا می پردازیم. آلومینای گرید اسملتر (Smelter grade alumina) گرید اسملتر یا گرید متالورژیکی آلومینا نامی است که به آلومینای مصرفی در تولید فلز آلومینیوم داده شده است. از لحاظ تاریخی این نوع آلومینا از هیدروکسید آلومینیوم و با استفاده از کوره های دوار تولید می شده است. اما امروزه عموما بوسیله ی کلساینرهای فلوید فلش (Fluid flash calciner) یا بستر مایع (Fluid bed) تولید می شوند. در فرآیندهای فلوید فلش آلومینیوم هیدروکسید به داخل یک جریان متقابل از هوای داغ تغذیه می شود. (این هوای داغ از سوختن نفت یا گاز به دست می آید). اولین اثری که اتفاق می افتد این است که آب آزاد ماده خارج می گردد و سپس آب ساختاری که به صورت شیمیایی در ترکیب وجود دارد، از دست می رود. این فرآیندها در گستره ی دمایی بین 180 تا 600 درجه سانتیگراد رخ می دهد. آلومینای بدون آب (dehydrated alumina) اساسا به فرم آلومینای اکتیو است و مساحت سطح آن بتدریج با افزایش دما به سمت 1000 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. کلسیناسیون اضافی در دماهای بالاتر از 100 درجه باعث می شود تا آلومینای α تشکیل شود که از لحاظ پایداری، پایدارترین شکل آلومیناست. به طور نمونه وار تبدیل به فرم آلومینای α می تواند در حدود 25% باشد و مساحت سطح ویژه ی آن نسبتا بالا (بالاتر از 50 متر مربع بر گرم) است. که علت این مسئله تغییرات فازی آلومیناست. آلومینای کلسینه شده (Calcined alumina) اگر آلومینیوم هیدروکسید در دمای بالاتر از 1100 درجه سانتیگراد حرارت داده شود و سپس تغییرات فازی آلومینا که در بالا اشاره شد، انجام شود، محصولی باقی می ماند که از آلومینای α تشکیل شده است. (البته این در شرایطی اتفاق می افتد که دما به حد کافی بالا باشد. به صورت تجاری فرآیند گفته شده در کوره های دوار اتفاق می افتد. مینرالایزرها خیلی اوقات با افزودن کاتالیزور دمای واکنش را کاهش می دهند. نمک های فلئور عمده ترین نمکی است که برای کاهش دمای تشکیل آلومینای α استفاده می شود. آلومینای کلسینه شده در گستره ی وسیعی از کاربردهای دیرگداز و محصولات سرامیکی استفاده می شود. ناخالصی اصلی موجود در این نوع آلومینا، اکسید سدیم است. گریدهای متنوعی از این نوع آلومینا تولید می شود که از لحاظ اندازه ی کریستال ها، مورفولوژی و ناخالصی های شیمیایی متفاوت اند. گریدهای آلومینای کلسینه شده عمدتا براساس میزان اکسید سدیم به سه گروه: دارای اکسید سدیم معمولی، دارای اکسید سدیم متوسط (میزان اکسید سدیم 0.15-0.25 درصد وزنی است) و دارای اکسید سدیم کم تقسیم بندی می شوند. آلومینای با اکسید سدیم کم (low soda alumina) در بسیاری از کاربردها مخصوصا کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی نیاز است تا میزان اکسید سدیم موجود در آلومینا بسیار کم باشد. یک آلومینای با اکسید سدیم کم عموما آلومینایی است که درصد اکسید سدیم آن زیر 0.1% وزنی باشد. این نوع آلومینا را می توان به روش های مختلفی مانند شستشو با اسید، افزودن کلر (chlorine addition)، افزودن بور (boron addition) و استفاده از ترکیبات جاذب سدیم، تولید کرد. آلومینای راکتیو (reactive alumina) «آلومینای راکتیو» واژه ای است که معمولا به آلومینای با خلوص نسبتا بالا و اندازه ی کریستالی کوچک (1mm>) اتلاق می شود. این آلومینا پس از زنیتر شدن بدنه ای با دانسیته ی بالا و در دمای پایین تشکیل می دهد. بنابر یک تعریف دیگر آلومینای راکتیو آلومینایی است که بتواند بدنه ای را تشکیل بدهد که دانسیته ی پس از پخت آن بالا و در دمای پخت نسبتا پایین (حدود 1550-1650 درجه سانتیگراد) داشته باشد. این بدنه ها معمولا 99.5% آلومینا دارند. این نوع آلومینا معمولا پس از پروسه ی خردایش و آسیاب کردن آلومینای کلسینه شده بدست می آید. البته کلسیناسیون این نوع آلومینا در دماهای بالاتر (1600درجه سانتیگراد و یا بالاتر) اتفاق می افتد. که در این حالت دانه ها به طور کامل به فاز α تبدیل می شوند. ضمنا درصد اکسیدسدیم موجود در این نوع آلومینا به دقت کنترل می شود و سعی می شود تا حد ممکن کم باشد. این نوع آلومینا در جاهایی استفاده می شود که ما نیازمند: استحکام استثنایی، مقاومت به سایش، مقاومت دمایی، سطح پایانی و پایداری شیمیایی هستیم. در واقع در جاهایی که رفتار مکانیکی بدنه ی تولیدی در دمای بالا برای ما اهمیت دارد از این نوع آلومینا استفاده می کنیم. آلومینای راکتیو به خاطر ناخالصی کمتر دارای رفتار زنیترینگ مشخصی است و به خاطر کم بودن فاز شیشه ای در بدنه های استفاده کننده از آلومینای راکتیو، خزش و دفورمگی در دماهای بالا کمتر اتفاق می افتد. علاوه بر این از این نوع آلومینا در کامپوزیت ها و دیرگدازها و... استفاده می شود. آلومینای تابولار (Tabular alumina) آلومینای تابولار، آلومینای α است که زنتیر شده یا تبلور مجدد یافته است. و به خاطر این تابولار نامیده می شود که مرفولوژی آن شامل کریستال های بزرگ (50-500mm)، پهن و ورقه ای شکل از کوراندوم است. این نوع آلومینا بوسیله ی رسوب دادن، اکسترود کردن و یا پرس کردن آلومینای کلسینه شده و سپس حرارت دادن اشکال بدست آمده در دمای زیر نقطه ی ذوب (1850-1700 درجه سانتیگراد) آلومینا در کوره ای محوری (Shaft kilns) تولید می شود. پس از کلسیناسیون، اشکال کروی از آلومینای زنیتر شده را می توان در برخی کاربردها مانند بستر کاتالیزوری استفاده نمود و یا این اشکال کروی را خردایش و دانه بندی کرد. به خاطر اینکه این مواد زنیتر می شوند، در نتیجه تخلخل آنها پایین است. همچنین این نوع آلومینا داری پایداری شیمیایی خوب، دیرگدازی بالا است. با توجه به ویژگی های آن از آن در تولید انواع دیرگداز استفاده می شود. در واقع مهمترین کاربرد این نوع آلومینا در ساخت دیرگدازهای ریختنی و شکل دار است. ذرات تابولار معمولا به صورت ذرات کشیده و دارای گوشه های تیز است. این مسأله به خاطر رشد هگزاگونال آلومیناست که باعث می شود ذرات تابولار به جای کروی بودن، سوزنی شکل بشوند. تخلخل ذرات تابولار نزدیک به صفر است. این نوع آلومینا به افزایش استحکام بدنه کمک می کند. دلیل دیگر استفاده از این نوع آلومینا اندازه های مختلف ذرات آن است. در واقع از آلومینای تابولار مش بندی های متنوع وجود دارد. و این مسأله یکی از ویژ گی های این نوع آلومینا است. علاوه بر کاربردهای بیان شده از آلومینای تابولار برای ساخت کامپوزیت های کربن –آلومینا استفاده می شود. این نوع کامپوزیت ها در ساخت دریچه های کشوئی تخلیه ی تاندیش کاربرد دارند. آلومینای فیوزد (Fused alumina) فیوزد آلومینا در کوره ی قوص الکتریکی تولید می شود. نحوه ی کار این کوره بدین صورت است که جریان بزرگی از الکتریسیته از میان الکترودهای کربنی آن عبور می کند. گرمای تولیدی در این پروسه، سبب ذوب شدن آلومینا می گردد. این نوع کوره دارای پوسته ی فولادی آبگرد است و در هر دفعه می تواند 20-3 تن ماده را در خود جای دهد. آلومینای فیوزد دارای دانسیته ی بالا، تخلخل پایین، نفوذپذیری پایین و دیرگدازی بالاست. به خاطر این خواص از این نوع آلومینا در تولید ساینده ها و دیرگدازها استفاده می شود. آلومینای حباب دار (bubble alumina) این نوع آلومینا دارای تخلخل زیادی است. تخلخل های این نوع آلومینا به سطح دانه ها راه ندارد. این نوع آلومینا دارای دانسیته ی پایینی است و به خاطر خاصیت سبکی و عایق بودن در ساخت بدنه های عایق مانند جرم های ریختنی عایق استفاده می شوند. این نوع آلومینا بوسیله ی دمش هوا به داخل کوره ی قوس الکتریکی تولید می شود. آلومینای اکتیو (active alumina) آلومینای کلسینه شده در دمای پایین را آلومینای اکتیو می گویند. به خاطر دمای پایین کلسیناسیون درصد فازهای غیر α در آن زیاد است. به خاطر بالا بودن فعالیت شیمیایی فازهای غیر α در آلومینا، این نوع آلومینا فعالیت شیمیایی بالایی دارد و از این رو از آن در ساخت کاتالیزورها و پایه کاتالیزور استفاده می شود. آلومینای با خلوص بالا (high purity alumina) آلومینای با خلوص بالا عموما آن نوع آلومینایی است که خلوص آن بیش از 99.99% وزنی باشد. این نوع آلومینا را می توان بدین صورت تولید کرد که آلومینیوم هیدراته ی تولیدی در فرآیند بایر به صورت پی در پی خالص سازی و شستشو می کنیم و یا آن را در یک محیط کلردار قرار می دهیم تا به درجه ی خلوص مورد نیاز برسیم. آلومینای با خلوص بیشتر نیز بوسیله ی کلسیناسیون آمونیوم آلومینیوم سولفات یا از آلومینیوم فلزی تولید می شود. در مورد روش کلسیناسیون آمونیوم آلومینیوم سولفات، درجه ی خلوص مورد نیاز بوسیله ی تبلور مجدد (پی در پی) به دست می آید. آلومینای با خلوص ویژه را می توان از آلومینیوم فلزی تولید کرد. در این روش آلومینیوم با الکل واکنش می دهد سپس آلومینیوم آلکوکسید تولیدی بوسیله ی تقطیر، هیدرولیز و کلسیناسیون خالص سازی می شود. یک راه ساده تر برای تولید این است که گلوله های آلومینیومی با خلوص بالا را در زیر آب مقطر در معرض تخلیه ی الکتریکی قرار داده تا آلومینای با خلوص بالا تولید شود. کاربرد این نوع آلومینا در تولید سنگ های زینتی مانند یاقوت سرخ و گارنت آلومینیوم – ایتریا برای لیزرها و یاقوت کبود برای کاربردهای لیزری و پنجره های ویژه است.

آلومینا (1)

 
اکسید آلومینیوم (Al2O3) یک خانواده از ترکیبات غیرآلی با فرمول شیمیایی Al2O3 است. این اکسید یک اکسید آمفوتر مهم است. اکسید آلومینیوم نام های تجاری متنوعی مانند آلومینا، کوراندوم (corundum و.... دارد. نام های تجاری متنوع اکسید آلومینیوم نشان دهنده ی گستره ی وسیع استفاده از این ماده در صنعت است. استفاده ی عمده از اکسید آلومینیوم برای تولید فلز آلومینیوم است. اگر چه این ماده همچنین به عنوان ساینده (به خاطر سختی بالا) و به عنوان یک ماده ی دیرگداز (به خاطر دمای ذوب بالا) استفاده می شود.
کوراندوم عمده ترین فرم کریستالی اکسید آلومینیوم است که در طبیعت وجود دارد. یاقوت سرخ (Ruby) و یاقوت کبود (Sapphire) سنگ های گران بهایی هستند که از کوراندوم تشکیل شده اند. علت وجود رنگ های متنوع در اینگونه آلومینا (کوراندوم) در اثر وجود ناخالصی هاست. یاقوت سرخ، رنگ قرمز خود را به دلیل وجود ناخالصی کروم بدست آورده است. یاقوت کبود به رنگ های مختلفی در می آید. که این تنوع رنگ به خاطر ناخالصی های مختلف مانند آهن و تیتانیم بوجود می آید.

خواص
 
اکسید آلومینیوم یک عایق الکتریکی است. اما دارای رسانایی گرمایی به نسبت بالا (30wm-1k-1) است. البته این رسانایی گرمایی با دما تغییر می کند و عدد گزارش شده به طور میانگین بیان شده است. همچنین رسانایی گرمایی آلومینا در بین سرامیک ها بالاست. به دلیل بالا بودن نقطه ی ذوب آلومینا این ماده مقاومت و ثبات حرارتی بالایی دارد.
سختی بالای کوراندوم (فراوان ترین فرم کریستالی موجود از آن) که به آن α- آلومینا گفته می شود، باعث شده تا از این ماده به عنوان یک جزء مناسب برای کاربردهای ساینده (abrasive) و ابزار برش (cutting tools) باشد.
بوجود آمدن اکسید آلومینیوم بر روی سطح فلز آلومینیوم عامل حفاظتی در برابر هوازدگی (weathering) است. آلومینیوم فلزی یک ماده ی بسیار واکنش پذیر با اکسیژن اتمسفر است. و یک لایه ی محافظت کننده از آلومینا (به ضخامت 4 نانومتر) در مدت 100 پیکوثانیه بر روی بخش های در معرض هوا ایجاد می گردد. این لایه ی اکسیدی از اکسید شدن تمام آلومینیوم جلوگیری می کند. ضخامت و خواص این لایه ی اکسیدی را می توان بوسیله ی فرآیند آنودایزینگ (anodizing) تغییر داد. برخی از آلیاژها مانند برنزهای آلومینیومی از ویژگی آنودایزینگ استفاده می کنند تا خاصیت مقاومت به خوردگی آنها بهبود یابد. آلومینای بوجود آمده بوسیله ی فرآیند آنودایزینگ حالت آمورف دارد اما می توان بوسیله ی فرایندهایی مانند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (Plasma electrolytic oxidation)، لایه ی کریستالی از آلومینا بوجود آورد و سختی آلومینا را بالا برد.
آلومینا استحکام دی الکتریک خوبی دارد. این ماده الکترولیت جامد نیست و از این رو مانند اکسید زیرکونیوم (zro2) عمل نمی کند و خواص دی الکتریک آن به فشار اکسیژن بستگی ندارد.
سختی آلومینا در مقیاس موس 9 است. در این طبقه بندی پس از الماس، آلومینا در رتبه ی دوم قرار دارد.

ساختار
 
عمده ترین فرم کریستالی آلومینا، کوراندوم است. یون های اکسیژن و آلومینیوم در ساختار کوراندوم به صورت هگزاگونال متراکم (HCP) درآمده اند. در واقع یون های اکسیژن د رحال هگزاگونال متراکم (HCP) هستند و یون های Al3+ دو سوم فضاهای خالی 8 وجهی را اشغال کرده اند. هر مرکز Al3+ به صورت یک 8 وجهی است که از لحاظ کریستالوگرافی، کوراندوم با توجه به یون های Al3+ دارای شبکه ی تریگونال است. در واقع هر سلول واحد HCP، از 2 واحد فرمولی اکسید آلومینیوم تشکیل شده است.
آلومینا همچنین به صورت فازهای دیگر وجود دارد. این فازها را براساس حروف یونانی نامگذاری می کنند. این فازها عبارتند از: θ, δ,ð, χ, η هر کدام از این فازها دارای ساختار کریستالی و ویژگی خاص خود است. البته تمام این فازها، فازهایی میانی و غیرپایدار هستند. پس از حرارت دهی آلومینا و تشکیل این فازها در نهایت فاز α تشکیل می شود.
فاز ð می تواند مقداری در آب حل شود. که حلالیت این فاز نشان دهنده ی نامناسب بودن آن در کاربرد است.
همچنین می توان از ناپایداری برخی از فازهای آلومینا استفاده کرد و از فعالیت های شیمیایی آنها در کاربردهای خاص بهره برد. مثلا می توان از آنها به عنوان پایه کاتالیست و یا حتی کاتالیزور استفاده کرد.

تولید
 
کانی های هیدروکسید آلومینیوم جزء عمده ی بوکسیت است. بوکسیت فراوان ترین سنگ معدن آلومیناست. مخلوطی از کانی های مختلف در سنگ بوکسیت وجود دارند. این کانی ها عبارتند از:
1)گیبسیت (Al(OH)3)
2)بوهمیت (ð -Alo(OH))
3)دیاسپور (α-Alo(OH))
4)هیدروکسید و اکسید آهن
5)کوارتز
6)کانی های رسی
بوکسیت در خاک های سرخ (Laterites) وجود دارد. بوکسیت بوسیله ی فرآیند بایر خالص سازی می شود.

روش بایر برای تولید پودر آلومینا
 
ماده ی اولیه ی مورد استفاده در روش بایر بوکسیت است. این بوکسیت باید خلوصی بیش از 55 درصد داشته باشد تا فرآیند بایر صرفه ی اقتصادی داشته باشد. ماده ی اولیه ی بدست آمده از معدن (بوکسیت) خردایش شده و در مخازن بزرگ و سربسته ی آب در سود حل می گردد. با حل شدن بوکسیت در آب و بوسیله ی سودسوزآور، در محلول آلومینات سدیم به صورت محلول در آب تشکیل می شود. در مرحله ی بعد ناخالصی های نامحلول مانند آهن، سیلیس وتیتان بوسیله ی فیلتراسیون جدا می گردند. این ناخالصی ها به لجن قرمز (redmad) معروفند. در مرحله ی بعد برای عکس کردن واکنس انحلال هیدروکسید، گاز دی اکسید کربن به داخل محلول دمیده می شود. و رسوب Al(OH)3 تشکیل می شود. رسوب حاصله جداسازی، خشک و کلسیناسیون می شود. آلومینای حاصله خردایش و دانه بندی می گردد.
به آلومینای بدست آمده از روش بایر، آلومینای کلسینه شده می گویند. عمل کلسیناسیون در روش بایر در کوره ی دوار صورت می پذیرد. در ابتدای کوره دما پایین است و عمل خشک شدن انجام می شود. و در ادامه عمل تجزیه صورت می پذیرد. ترکیباتی همچون کلرین ها، فلرین ها، بور می توانند دمای تجزیه ی هیدروکسید را کاهش دهند. همچنین این عوامل، عامل جوانه زا برای تشکیل α- آلومینا هستند. وعلاوه بر دمای تجزیه ی هیدروکسید، بر روی شکل ذرات نهایی اثرگذار هستند. هر چه دمای کوره (دمای تجزیه) بالاتر رود، تبدیل می تواند کامل تر صورت گیرد. در دمای 1400 درجه سانتیگراد در حدود 99-90درصد از هیدروکسید به α-آلومینا تبدیل می شود و علاوه بر α آلومینا فاز میانی ð نیز وجود دارد. از این رو برحسب دمای کوره و افزودنی های مختلف، درصد α-آلومینا متفاوت است. در روش بایر حتی می توان آلومینایی با خلوص 99.99 درصد تولید نمود.

مشکلات روش بایر
 
1)هزینه ی بالای روش بایر
2)روش بایر به مخازن بزرگ آب نیازمند است.
3)مصرف آب در روش بایر بالاست.
4)روش بایر انرژی بر است، (برای گرم کردن مخازن آب نیاز به انرژی زیادی داریم).
5)ضایعات، و باطله های روش بایر زیاد است.
6)ورود ناخالصی هایی همچون اکسید سدیم موجب تخریب خواص الکتریکی آلومینا شده و ما را مجبور می کند تا با اعمال فرآیندهای جانبی درصد این گونه ناخالصی ها را کاهش دهیم.
در کاربردهای الکتریکی میزان یون سدیم بسیار مهم است. یون سدیم وارد ساختار آلومینا می شود و به صورت فاز θ درمی آید. این فاز محلولی جامد از اکسید سدیم و آلومیناست که باعث تغییر خواص الکتریکی آلومینا می شود و آلومینا را به یک الکترولیت جامد تبدیل می کند. الکترولیت های جامد با افزایش دما خاصیت رسانایی پیدا می کنند. اکسید سدیم همچنین بر روی نقطه ی ذوب آلومینا تأثیر گذاشته و آن را پایین می آورد. پایین آمدن دمای ذوب آلومینا موجب این مسئله می شود که در دماهای نسبتا پایین بخش هایی از آلومینا ذوب گشته و پس از سردشدن تشکیل فاز شیشه ای می دهد. وجود فاز شیشه ای در برخی بدنه ها مانند بدنه های دیرگداز مضر بوده و باعث کاهش استحکام آنها می شود. پس توجه به خلوص آلومینا در برخی صنایع مانند صنعت دیرگداز و الکترونیک و... ضروری به نظر می رسد.

ویژگی های کلیدی آلومینا
 
ویژگی هایی که آلومینا دارد و باعث شده است تا بتوان از آن در کاربردهای بسیار استفاده بشود عبارتند از:
1)استحکام فشاری بالا
2)سختی بالا
3)مقاومت به سایش بالا
4)مقاومت در برابر حملات شیمیایی بوسیله ی گستره ی وسیعی از مواد شیمیایی حتی در دماهای بالا
5)رسانایی گرمایی بالا
6)مقاومت در برابر شک حرارتی
7)دیرگدازی بالا
8)مقاومت دی الکتریک بالا
9)مقاومت الکتریکی بالا حتی در دماهای بالا
10)شفافیت در برابر فرکانس های اشعه ی میکروویو
11)ماده ی اولیه ی آن بسهولت قابل دسترسی است و قیمت آن دارای نوسان شدید نیست.

هیدروکسیدهای آلومینیوم
 
آلومینیوم گستره ی وسیعی از هیدروکسیدها را تولید می کند. برخی از این هیدروکسیدها، ترکیباتی کریستالی و با خصوصیات شناخته شده اند. در حالی که برخی دیگر از آنها ترکیباتی آمورف و ناشناخته اند.
عمومی ترین تری هیدرات های آلومینیوم گیبسیت (gibbsite)، بایریت (bayerite) و نوردستراندیت (nordstrandite) هستند. این در حالی است که اکسید متداولتر آلومینیوم (هیدروکسید آن) بوهمیت (boehmite) و دیاسپور (diaspore) هستند.
از لحاظ تجاری مهمترین شکل هیدروکسیدهای آلومینیوم، گیبسیت است اگر چه بایریت و بوهمیت نیز در مقیاس صنعتی تولید می شوند. هیدروکسیدهای آلومینیوم دارای گستره ی کاربرد فراوانی است مثلا از آنها به عنوان افزودنی های ضد شعله در پلاستیک ها و رابرها، پرکننده های کاغذ و درزگیرها، فیلر خمیر دندان، ضد اسید، پوشش های تیتانیا و به عنوان ماده ی اولیه جهت تولید محصولات شیمیایی آلومینوم دار مانند سولفات آلومینیوم، کلریدهای الومینیوم، پلی آلومینیوم کلراید، و آلومینیوم نیترات کاربرد دارد.
منبع انگلیسی مقاله : Bauxites /IDA VALETON

مترجم : حبیب الله علیخانی

گرم کردن موتور

عيب يابي خودرو بنزینی

عيب یابی( علت گرم کردن بیش از حد موتور )

رفع عیب علت عیب
سیخ زدن و تمیز کردن لوله ها
لحیم کاری یا تعویض رادیاتور
تعویض شیلنگها
سفت یا تعویض بستها
تمیز و سرویس کردن رادیاتور
تعویض درب رادیاتور 1- گرفتگی لوله های رادیاتور
2- نشتی رادیاتور
3- سوراخ بودن شیلنگ های رادیاتور
4- شل یا خراب بودن بستهای رادیاتور
5- کثیف بودن شبکه ها از خارج
6- خرابی درب رادیاتور 1-خرابی رادیاتور
تعویض واشر و محکم کردن پمپ به بدنه
تعویض فیبر و پلاستیک و فنر ان تعویض پمپ 1- نشت کردن اب از جداره پمپ و بدنه
2- نشت از روی محور پمپ و خرابی فیبر و فنر 2- خرابی پمپ اب
تعویض ترموستات
تعویض ترموستات 1-ترموستات اگر گازی باشد و سوراخ شده باشد کار نخواهد کرد
2-به عللی از تنظیم خارج شده و دیرتر از حد معمول باز می شود 3- کار نکردن ترموستات
لوله کاملا بررسی و رفع عیب گردد
تعویض انباره
برطرف کردن موانع 1-خم شدن قسمتی از طول لوله اگزوز که دود نتواند خوب خارج شود
2- گرفتگی انباره اگزوز
3- اضافه کردن موانعی در سر لوله اگزوز جهت صدا 4- گرفتگی لوله های اگزوز
حل کردن املاح یا مواد شیمیایی و شستشو دادن قسمتهای داخلی ان با اب 1-ایجاد رسوبات در اثر استعمال ابهای املاح دار که در قسمت پشت سیلندرها و قسمتهای داخلی 5- گنجایش اب موتور کم شده
بوسیله چراغ تایمینگ لامپ وایر شمع یک دهانه پلاتین و گوش کردن صدای موتور میتوان دلکو را تنظیم نمود 1- دستگاه تنظیم برق یا دلکو باید تنظیم گردد تا جرقه شمعها به موقع مناسب گاز را محترق سازد 6- تنظیم نبودن زمان جرقه
باید با فیلر مناسب میزان شو
سنجش نیروی فنر طبق کاتا لوگ و در صورت ضعیف بودن تعویض پلاتین
تعویض بوش محور دلکو و تنظیم فاصله پلاتین
بازدید لوله های مکشی از کاربراتور تا دیافراگم و ازمایش دیافراگم
بازید و سرویس روغنکاری وزنه ها و فنرها 1- دهانه پلاتین به اندازه فیلر مناسب نیست ضعیف شدن فنر پلاتین
2- لقی محور دلکو در اثر سایش بوش محور
3- برامدگی تکیه گاه فیبر پلاتین سائیده شده
4- معیوب بودن دستگاه اوانس اتوماتیک
5- معیوب بودن دستگاه اوانس وزنه ای 7- تنظیم نبودن دهانه پلاتین
تعویض واشر و اندازه بستن پیچها
تعمیر سرسیلندر 1- محکم نبودن پیچهای سرسیلندر
2- تاب داشتن سرسیلندر 8- سوختن واشرسرسیلندر
احتیاج به زمان دارد 1- قطعات هنوز اب بندی نیست 9- گرم شدن موتور نو
تنظیم نبودن شناور
استفاده از ژیگلورهای همان کاربراتور
تعمیر یا تعویض نمودن صافی 1- تنظیم نبودن شناور کاربراتور
2-مناسب نبودن ژیگلور ها
3- گرفتگی صافی هوا ی کاربراتور 10- تنظیم نبودن مقدار مخلوط هوا و بنزین
رفع عیب علت معایب باطری
سیم کشی باطری را کنترل کنید ودر صورت لزوم سیم کشی را عوض کنید و صفحات عایق را عوض نماید
خانه های باطری را بیرون اورده و جعبه باطری را تمیز و دوباره صفحات را در جای خود قرار دهید 1- اتصال ضعیفی در سیم کشی پیدا شده یا سیم کشی خارجی باطری گاه گاهی در نتیجه ارتعاشات اتصال کرده
2- صفحات عایق داخل باطری خورده شده و در ته باطری ریخته شده و در ته باطری ریخته شده و باطری نمیتواند در خود برق ایجاد کند 1- باطری کم کم خالی می شود
سیم کشی باطری را کنترل کنید
صفحات داخل باطری را عوض کنید
داخل باطری را تمیز کنید 1- اتصالی در سیم کشی پیدا شده
2- صفحات داخل باطری به هم اتصال کرده است
3- جسم خارجی در باطری افتاده 2- باطری یک مرتبه خالی می شود
الکترولیت ان چک شود
سولفاته داخل باطری بیرون اورده شود
باطری به دستگاه شارژ صحیح بسته شود 1- الکترولیت داخل ان ضعیف است
2- کانال پر شده است
3- قطب مثبت و منفی ان را به دستگاه شارژ بر عکس بسته اید 3- باطری برق قبول نمی کند
اشکالاتی که از سیستم جرقه در کار موتور موثر است
علت معایب
1- نامیزان بودن زمان جرقه و تایمینگها
2- شل و سولفاته شدن اتصالها و دهانه پلاتین 1- کمبود قدرت
1- کثیف بودن شمع ها
2- خراب بودن وایرها
3- نامیزان بودن دهانه پلاتین ها 2- دیر روشن شدن موتور
1- چسبیدن وزنه های لنگری دلکو
2- به هم خوردن تنظیم دلکو 3- پس زدن موتور
1- چسبیدن وزنه های دلکو 4- داغ کردن موتور
1- شمع ها معیوب
2- نامیزان بودن دلکو 5- پیش جرقه زنی موتور
1- معیوب بودن شمع ها
2- نامیزان بودن دلکو 6- مصرف زیاد سوخت در موتور
1- خرابی کوئل
2- خرابی خازن
3- خرابی پلاتین 7- موتور روشن می شود اما خیلی زود خاموش می شود
1- چسبیدن اوانس ها
2- خراب بودن خازن
3- خراب بودن پلاتین 8- موتور دیر دور بر میدارد
1- خرابی کوئل
2- خرابی خازن
3- خرابی پلاتین
4- وایر قطع یا سولفاته یا بردیدگی دارند
5- شکستگی و ترکیدگی چکش برق
6- خرابی شمع ها
7- تنظیم نبودن دلکو
8- شکستگی درب دلکو
9- میزان نبودن وایر چینی
9- موتور دیر روشن یا روشن نمی شود
جدول عیوب احتمالی کاربراتور (سوخت زسانی)
برطرف کردن عیب علت عیب
سوزن شناور را پیاده نموده و انرا تمیز کرده
صافی بنزین را پیاده و کاملا تمیز کنید
سطح سوخت را بررسی و در صورت لزوم تنطیم کنید 1- گیر گردن سوزن شناور بعلت عبور مواد خارجی موجود در سوخت
2- کثیف بودن صافی بنزین
3- بالا بودن سوخت پیاله 1- فلوت کردن کاربراتور
(سریز شدن )
پیچهای منیفولد ورودی را اچار بکشید
در صورت لزوم لوله خرطومی برف پاک کن را تعویض نمائید
پیچهای کاربراتور را اچار کشیده
انها را با کمپرس هوا تمیز کنید 1- عبور هوا از حد فاصل منیفولد ورودی بعلت شل شدن پیچها و یا اتصال نامناسب
2- نشت هوا از طریق لوله برف پاک کن به موتور (برف پاک کن خلائی)
3- نشت هوا از محل فلانچ کاربراتور
4- مسدود شدن لوله یا شیلنگ بنزین 2- لرزش موتور در دور ارام بعلت ضعیف بودن مخلوط سوخت
پمپ شتاب را تنظیم کنید
در صورت لزوم قطعات فرسوده را تعویض نمائید 1- تنظیم نبودن پمپ شتاب
2- سائیدگی و فرسودگی اتصالات 3- بدگاز خوردن یا دیر دور برداشتن موتور
چک کردن صافی هوا
چک کردن لوله اگزوز 1- گرفتگی صافی هوا
2- گرفتگی لوله اگزوز 4- بدکار کردن موتور بعلت غنی بودن سوخت
دیافراگم را تعویض نمائید 1- پاره شدن دیافراگم یا واشر لاستیکی پمپ شتاب 5- بدگاز خوردن موتور یا دیر دور گرفتن
دور ارام را تنظیم کنید
دور ارام را چک نمائید
فنر ساسات را تنظیم کنید 1- تنظیم نبودن دور ارام
2-گرفتگی مدار یا مسیر تغذیه دور ارام
3- تنظیم نبودن فنر بی متال ساسات اتوماتیک 6- مکث در دور ارام
سوپاپ را ازاد نموده و در اخر روغنکاری نماید 1- گرفتگی یا گریپاژ سوپاپ حرارتی اگزوز 7- در طول مدت گرم شدن موتور لرزش مشاهده می شود

منبع: سایت تخصصی مقالات اتومبیل www.khodroha.com

روش عیب یابی فنر خودرو

 

متاسفانه بیشتر رانندگان به فنرها كه یكی از اساسی ترین قسمت ایمنی خودرو است; به نقایص آن ‏اهمیتی نمی دهند و بیشتر توجه آنان به ترمزها; لاستیكها; كمربند ایمنی; چرخها; فرمان و آخرین قسمت ‏كمك فنر را مورد بازدید قرار می دهند. در صورتیكه كمك فنر نقش بسیار ارزنده ای در ایمنی خودرو دارد.‏

جالب است بدانیم در صورت خرابی كمك فنرها ضریب فرسودگی سایر قطعات خودرو نیز افزایش می یابد. ‏این قطعات شامل:
‏1- فنر تعلیق  
‏2- جعبه فرمان  
‏3- دیفرانسیل  
‏4- لاستیك چرخها   
‏5- بلبرینگ چرخها  
‏6- بوشهای لاستیكی سیستم تعلیق  
‏7- گیربكس   
‏8- سیستم تعلیق   
‏9- مجموعه سیبكهای فرمان
‏
لذا به منظور ایمنی بیشتر اطلاعات ذیل میتواند دید بهتری در خصوص شناخت وتشخیص خرابی های کمک ‏فنر ارائه نماید.
‏
‏۱- اگر كمك فنر نشتی دارد حتما باید كمك فنر تعویض گردد.
‏
‏۲- بالا و پایین رفتن خودرو به خصوص اگر جاده ناهموار باشد و یا شیرجه رفتن خودرو در حین ترمزهای ‏شدید ممكن است به دلیل خرابی كمك فنرها باشد.
‏
‏۳- اگر در سر پیچ; خودرو بیش از حد بپیچد به نحوی كه راننده برای كنترل ان باید تلاش بیشتری كند این ‏روند می تواند از خرابی كمك فنر باشد.
‏
‏۴- اگر چرخها روی جاده برقصند و یا بالا و پایین روند ممكن است از فرسودگی فنرها و كمك ها باشد.
‏
‏۵- اگر خودرو روی جاده حالت بی ثباتی پیدا كند ممكن است از فرسودگی از كمك فنرها باشد. .و این امر ‏ایمنی اتومبیل را شدیدا تهدید می كند.
‏
‏۶- اگر بوشهای محل نصب كمك فنر ترك خوردگی و یا تغییر شكل داده اند باعث سرو صدا در سیستم ‏تعلیق به خصوص در موقع شتاب گرفتن; ترمز كردن ویا عبور از ناهمواریهای   سطح جاده می شود. بنابراین ‏هرچه زودتر نسبت به تعویض بوشها اقدام شود.در غیر این صورت ایمنی خودروبه شدت كاهش پیدا می ‏كند.
‏
‏7- باركردن خودرو بیش از ظرفیت ان عامل مهمی در ضیعف شدن سیستم تعلیق منجمله كمك فنرها می ‏شود.به خصوص زمانی كه حركت اتومبیل در ناهمواریهای جاده قرار بگیرد. واگر سرعت متناسب با جاده و ‏بار نباشد باعث شكسته شدن اتصالات می شود. در نتیجه ناامن بودن خودرو و سرنشینان حتمی است.
‏
‏۸- اگر اتومبیل شما به یك سمت كشیده می شود سیستم تعلیق را كه شامل تایرها; فنرهاو كمك ‏فنرهاست توسط افراد مجرب مورد بازدید قرار دهید تا نسبت به تعمیر و تنظیم هندسه چرخها با دستگاه ‏الكترونیك اقدام شود.
‏
‏۹- تایرهای فرسوده و جویده شده نشانگر عیب در سیستم تعلیق به خصوص در كمك فنرهاست كه پس از ‏ازمایشات نسبت به تعمیر و یا تعویض انها اقدام شود.‏
‏ ‏
‏
منبع: شاسی و جلوبندی خودرو تالیف مهندس سید محمود صافی

راهنمای تشخیص معایب پیستون

مقدمه
برای ارزیابی عملكرد كار موتور و اینكه شرایط كاری آن چگونه است و آیا مشكلی دارد و یا در آینده دچار مشكلی خواهد شد یا نه روشهای متفاوتی وجود دارد یكی از این شاخص ها چگونگی وضعیت پیستونهاست . كه البته منوط به باز كردن موتور است ولی وقتی موتور را باز كردیم برای ارزیابی چگونگی بروز اشكالات موتور و جلوگیری از بروز مجدد این اشكالات؛ وضعیت پیستون می تواند اطلاعات مفیدی در اختیار مكانیك ها و تعمیر كاران قرار دهد.

 متن زیر اشاره ای به همین موضوع دارد هر چند بیشتر با دید موتورهای بنزینی دو زمانه است ولی اطلاعات آن به گونه ای است كه برای انواع دیگر موتورها و از جمله موتورهای دیزل كه مورد استفاده ما در بانك ماشین آلات است و برای تعمیركاران و استاد كاران هم می تواند مفید واقع شود.

از طریق معاینه، پیستونهای كاركرده و كهنه می توان اطلاعات ارزشمندی را از وضعیت كاركرد موتور كسب كرد و در اختیار مكانیك ها قرار داد تا بهتر بتوانند به تعمیر و نگهداری موتور بپردازند. هنگامیكه كه اشكالی در كار موتور پیش می آید به احتمال زیاد، پیستونها هم از این آسیب وارده در امان نمی مانند و پیستون نیز صدماتی می بیند. به همین دلیل است كه معاینه دقیق پیستونها می تواند به مكانیك ها كمك كند كه منشاء بروز اشكال در موتور و یا تنظیم نبودن موتور را بتوانند تشخیص دهند. در متن زیر، تعدادی از اشكالات رایج مكانیكی كه برای موتور پیش می آید شرح داده شده است:

قهوه ای شدن تاج پیستون: PERFECT BROWN CROWN
در این حالت تاج پیستون كاملا قهوه ای شده است و الگوی ایده آلی از سوختگی حاصل از كربن است . در موتور های دو زمانه این رنگ به شكل قهوه ای شكلاتی است و این موضوع حاكی از ان است كه تركیب اكسیژن و سوخت به درستی در محفظه احتراق تزریق شده است.

لكه های داغی سیاه: BLACK SPOT HOT
این لكه های در قسمت زیرین پیستون مشاهده می شوند و ناشی از رسوب كربن و دوده ای است كه در اثر سوختن مخلوط روغن و سوخت به قسمت پائینی پیستون چسبیده اند و دلیل آن هم گرم شدن بیش از اندازه تاج پیستون است . علت اصلی این گرم شدن بیش از اندازه هم آن است كه یا مخلوط سوخت و هوا خیلی رقیق است و یا اینكه اشكالی در كار سیستم خنك كننده موتور پدید آمده است.

ضایعات خاكستر: ASH TRASH
هنگامیكه تاج پیستون به رنگ خاكستری در امده است نشان دهنده این است كه موتور داغ كرده است . بدین معنی كه تكه هایی از بدنه پیستون آنقدر داغ شده اند كه بصورت پولكهای نازك در آمده اند و اگر این موتور برای مدت طولانی مورد استفاده قرار بگیرد احتمالا لكه های داغ بر آن ایجاد شدن و می تواند باعث سوراخ شدن قسمتی كه بطرف خروج دود قرار دارد شود و در نهایت به از كار افتادن موتور منجر شود . علل اصلی بروز این مشكل آن است كه یا سوخت تزریقی به موتور بیش از اندازه رقیق بوده است ، یا شمع های موتور از نوع خیلی گرم انتخاب شده اند و یا اینكه سیستم جرقه موتور زودتر از موعد لازم عمل می كند ( یعنی آدوانس است ) و یا اینكه نسبت تراكم به تناسب اكتان سوخت ، خیلی بالاست و یا اصلا موتور مشكل كلی گرم شدن را دارد.

براده های خرد شده: SMASHED DEBRIS
در این حالت تاج پیستون صدمه دیده است و دلیل آنهم وارد شدن ذرات خاك و شن و نظایر آن بداخل موتور است كه بیت پیستون و سر سیلندر قرار گرفته و خرد شده است . و الگوی رایج اینگونه پیستونهای ؛ وجود شكستگی در قسمت فوقانی پیستون است . علت رایج بروز این مشكل ، شكسته شدن بیرینگهای سوزنی needle bearings در قسمت سر بزرگ یا كوچك شاتون است ( البته در موتورهای كوچكی كه از این گونه بیرینگها استفاده می شود چون اغلب موتورهای بجای بیرینگ سوزنی از بوش بیرینگ استفاده می كنند یا یاتاقانهای ساده plain bearing ) یا اینكه رینگ پیستونها شكسته شده و یا خار نگهدارنده گژن پین رها می شود و این مشكل را بوجود می آورد.
وقتی مشكلی این چنینی پیش می آید مسئله مهم در این است كه بتوانم منبع بروز این براده ها و قطعات ریز وارد شده به درون محفظه احتراق را پیدا كنیم در ضمن مارتل موتور را هم باید باز كرد و تمامی ذرات خرده ریز موجود در آن را تمیز كرده و شستشو داد تا دوباره بعد از تعمیر موتور این مشكل مجددا بروز نكند.
اگر علت بروز این مشكل بخاطر یاتاقان سر بزرگ شاتون بوده باشد لازم است كه بیرینگهای میل لنگ و بخش های نشت بندی كننده آن را تعویض نمائید.

پریدگی لبه تاج پیستون: CHIPPED CROWN DROWNED
این مشكل می تواند به دلیل نشت مایع خنك كننده ازواشر سر سیلندر باشد كه باعث وارد شدن آن به داخل محفظه احتراق شده و همین امر باعث شكنندگی آلومینیم و در نهایت ترك برداشتن آن می شود . در حالت های شدید تر این امر می تواند باعث خوردگی لبه سیلندر شده و و بخش مربوطه رد سر سیلندر را هم دچار خوردگی كند . البته اگر میزان این نشتی كم بوده باشد خودش را بصورت لكه های سیاه كوچك بر روی واشر سر سیلندر نشان می دهد . و یكی از نشانه های بروز این مشكل آن است كه آب رادیاتور تحت فشار قرار می گیرد و با فشار از لوله سرریز رادیاتور به بیرون می ریزد كه علامت قطعی وجود نشتی در واشر سر سیلندر می باشد.

در بسیاری ازمواقع برای رفع این نشتی ، تعویض واشر سر سیلندر كفایت نمی كند و باید سطح زیرین سر سیلندر و قسمت فوقانی سیلندر تراش بخورد و مجددا روكش شود . (باید دقت زیاد به عمل آورد كه اگر سر سیلندر تراش می رود چون بخشی ولو اندك از ضخامت آن كم می وشد باعث كم شدن محفظه احتراق و بالا رفتن نسبت تراكم موتور شده و می تواند مشكلات عدیده ای را در پی داشته باشد كه یكی از آنها گرم شدن بیش از اندازه موتور است هر چند در این حالت شتاب موتور هم بالا می رود ولی به مشكلات بعدی اش و خساراتی كه ببار می آورد نمی ارزد . این مشكل برای خودم پیش می آید و خسارات سنگینی برایم ایجاد كرد.
مكانیك ها معمولا از یك ترفند استفاده می كنند و آن این است كه وقتی میزان تراش سر سیلندر زیاد باشد از یك واشر اضافی استفاده می كنند یعنی دو واشر سر سیلندر را با هم مورد استفاده قرار می دهند بنظرم در مواردی كه چند بار سر سیلندر تراش خورده باشد بهتر است سرسیلندر را تعویض نمود.) سر سیلندر را باید از نظر تاب داشتن هم مورد بررسی قرار داد كه كاملا صاف و بودن اعوجاج و پیچ خوردگی باشد.

شكسته شدن حاشیه پیستون: SHATTERED SKIRT
شكستگی حاشیه (دامنه ) پیستون بدین علت است كه لقی ( شكاف ) بین پیستون و سیلندر زیادتر از حد معمول است و باعث می شود كه صدای تلق تلق پیستون در داخل سیلندر شنیده شود و باعث بوجود آمدن تنش و و ترك و در نهایت شكستگی سیلندر می گردد.

شكسته شدن شاتون: SNAPPED ROD
همانطوریكه در شكل می بیند ؛ شاتون این موتور از وسط نصف شده است و علت آن لقی بیش از اندازه شاتون و بغل یاتاقانی سر بزرگ شانون بوده است . هنگامی كه یاتاقان سر بزرگ شاتون بیش از اندازه سائیده می شود ، میزان انحراف شعاعی شاتون بیش از اندازه می شود و باعث بوجود آمدن لرزش پیچشی torsion vibration. می گردد . و همین موضوع باعث می شود كه شاتون شكسته شود و خشارات هنگفتی به موتور وارد كند ( اصطلاحا به این حالت شاتون زدن می گویند كه اگر به موقع تشخیص داده نشود و موتور ماشین را خاموش نكنند می تواند حتی باعث شكسته شدن جداره سیلندر شده و به این ترتیب مجبور شوید تمام مجموعه سیلندر و موتور را تعویض كنید .
چون ترمیم شكستگی سیلندر اگر هم امكان پذیر باشد بسیار پردرد سر و پر هزینه است به این كار اصطلاحا دوختن سیلندر می گویند كه با استفاده از الكترود هایی از جنس سیلندر ( معمولا چدن است ) جوشكاری و ترمیم می شود. ولی من شخصا این كار را توصیه نمی كنم مگر اینكه میزان شكستگی خیلی جزئی و مختصر باشد.)

برای جلوگیری از بروز این مشكل باید یاتاقان سر بزرگ شاتون را هر گاه كه موتور باز می شود مورد بررسی و اندازه گیری قرار گیرد و میزان لقی یا همان clearance آن مورد اندازه گیری قرار گیرد برای این كار از یك فیلر گیج استفاده می شود كه ان را بین شاتون و یاتاقان قرار می دهند و بررسی كنید كه میزان این لقی از مقدار مجازی كه از طرف سازنده در دفترچه تعمیراتی دستگاه داده شده است بیشتر نباشد.

گیر كردن پیستون در چهار گوشه: FOUR-CORNER SEIZURE
گیر كردن تمام عیار پیستون در داخل سیلندر بیشتر به این علت اتفاق می افتد كه سرعت انبساط پیستون سریع تر از انبساط سیلندر است و همین امر باعث می شود كه لقی بین پیستون و سیلندر كاهش پیدا كند . علت رایج دیگری كه برای این كار وجود دارد انبساط بیش از اندازه پیستون در محل خروج دود است اما این حالتی بیشتر در سیلندرهایی اتفاق می افتد كه بر روی دهانه خروجی آنها پل زده شده است . علت اصلی بوجود آمدن این مشكل ؛ گرم شدن سریع و بیش از اندازه ، تزریق سوخت رقیق و یا داغ بودن بیش از اندازه نوع شمع ها است.

گرفتگی پیستون از چندین نقطه: MULTI-POINT SEIZURE
در این حالت پیستون از چندین محل بطور عمودی و از دور تا دورش دچار گرفتگی و گیر كردن در داخل سیلندر شده است . و سیلندر این موتور برای پیستون اش خیلی كوچك است . در این حالت به محض روشن شدن موتور ، در اثر انبساط حرارتی پیستون ، بدنه پیستون به جداره داخلی سیلندر فشار وارد می كند و باعث گیر كردن پیستون در داخل سیلندر می شود.البته اینكه شكاف و لقی بین پیستون و سیلندر غ چه اندازه باید باشد در مورد موتور های مختلف با یكدیگر بسیار متفاوت است . مثلا در یك سیلندر از جنس كامپوزیت با حجم 50 سی سی این لقی می تواند 0.0015 اینچ باشد در صورتیكه برای یك موتور با حجم 1200 سی سی از نوع بوش فولادی كه معمولا در ماشین های اسنو موبیل و یا ماشین های چمن زنی مورد استفاده است این لقی می تواند حدود :.0055 تا .0075 اینچ باشد . برای داشتن بهترین مقدار لقی بین پیستون و سیلندر باید به دستورالعمل سارنده و دفترچه تعمیراتی آن مراجعه كرد.


گیر كردن پیستون از قسمت ورودی هوا: INTAKE SIDE SEIZURE
این اشكال بسیار متداول است و علت آن فقط یك چیز است ، فقدان روغنكاری پیستون . سه امكان وجود دارد كه چرا روغنكاری پیستون بدرستی صورت نمی گیرد :
۱.فقدان روغن یا كم بودن روغن موتور.
۲.وارد شدن آب بداخل سیستم روغنكاری از طریق هوا و پاك شدن لایه روغن.
۳.جدا شدن آب و روغن در مخرن سوخت ( برای موتورهای دو زمانه كه روغن روانكاری آنها را بداخل سوخت می ریزند.