مقدمه
آب از محوری ترین عوامل توسعه جوامع انسانی است و از دیرباز نقش عمده ای در زندگی بشر ایفا نموده و با زندگی او آمیخته است.تمدن های اولیه به اتفاق در کنار منابعه طبیعی آب شکل گرفته و گسترش پیدا کرده اند.در طی گذشت سالها با افزایش رشد و پراکندگی جمعیت و گسترش نیازهای کشاورزی،صنعتی و شرب دیگر ممکن نبود که بشر خود را به شرایط محیطی محدود کندو یا با صرف زمان بسیار و با هزینه ی زیاد اقدام به ساخت ابنیه های نگهداری آب کند که عموماً ظرفیت محدودی نیز دارند.لذا بشر به انتقال آب روی آورد.
نحوه ی انتقال آب بسته به موقعیت جغرافیایی و محیطی متفاوت بوده است.در مناطق پر آب از نهرهای روباز به منظور انتقال آب استفاده شده است.درمناطق کم آب روش های دیگری برگزیده شده است که از آن جمله می توان به حفر قنات و انتقال آب زیرزمینی در مسافت های طولانی اشاره کرد که این روش از شاهکارهای مهندسی آب می باشد که توسط ایرانیان ابداع شده است.استفاده از خطوط لوله ای انتقال آب،یکی دیگر از روشهای انتقال آب می باشد که با پیشرفت بشر در قرون اخیر میسر شد.این روش ضمن کاهش اتلاف آب،انتقال حجم دلخواه آب با شدت مورد نظر را میسر می سازد.
در طراحی سیستم های هیدرولیکی تحت فشار تحلیل جریانهای ناماندگار بحث بسیار مهمی است.جریان های ناماندگار در لوله ها به شکل های گوناگونی ممکن است رخ دهد که یکی ازاشکال آن،جریان ناماندگار «میرا» می باشد که به طور خاص «ضربه ی قوچ» نامیده می شود.
ضربه قوچ چیست؟
تا به حال در صنعت با چنین کلمه ای ممکن است آشنا شده باشید ولی نمی دانید که این اصطلاح هب چه فرآیندی گفته می شود.زمانی که یک سیال در داخل یک لاین(لوله) در حال حرکت می باشد ممکن است بر اثر عواملی همچون کم و زیاد شدن شدت جریان یا زمانی که شیر می خواهد باز شود یا ناگهان بسته می شود. این پدیده باعث تغییر ناگهانی جریان و ایجاد افت فشار به شکل یک موج فشاری در طول لوله می شود که حرکت کرده و باعث کم و زیاد شدن فشار می شود.
به این پدیده ضربه قوچ می گوییند.
روشهاي جلوگيري ازضربه آبي(قوچ)
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
1=Transient 2=Water Hammer
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:
ü لوله هاي بخار بصورت شيبدار از ديگ بخار تا محل تخليه قطرات (Drip Trap) نصب شوند.
ü جايگاه تخليه قطرات بايستي جلوتر از شير تنظيم بخار پيش بيني شود تا از تجمع قطرات در موقع بسته بودن شير جلوگيري شود.
ü 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.
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.
ü يك تله ترمو استاتيك بهترين انتخاب براي يك مبدل حرارتي است در اين صورت هواي جمع شده سريعاً تخليه ميگردد. در صورت عدم تخليه قطرات امكان بروز پديده ضربه و عملكرد ضعيف مبدل وجود دارد.
ü 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.
ü 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.
هدف از تله بخار در سيستم هاي بخار بيرون کردن آبي است که در داخل وسايل مصرف کننده حرارت يا خطوط لوله تقطير مي شود. تله بخار اجازه نمي دهد از آن بخار عبور کند اما آب عبور مي کند، محل نصب تله بخارها بعد از هر مرحله تبادل حرارت مانند بعد از مبدل، کنوکتور و نيز در پائين اغلب رايزرها و انتهاي لوله اصلي بخار مي باشد.
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. اگر با اين تجهيزات به ظاهر ساده ولي در عين حال بسيار مهم مشکلي داريد، مي توانيد از خطوط راهنماي ارائه شده در اين نوشتار براي تشخيص و رفع عيب آن ها استفاده نماييد. 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 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.دي اکسيد کربن همچنين مي تواند در کندانسه به صورت محلول در آمده و توليد اسيد کربنيک نمايد که باعث خوردگي در لوله ها و تجهيزات مي گردد.
انواع تله بخارها جهت جلوگیری از ضربه قوچ:
1) تله هاي شناور
2) تله نوع سطل باز
3) تله هاي سطل وارانه
4) تله ترموديناميکي
5) تله ترموستاتيک انبساط فلزي
6) تله ترموستاتيکي فشار متعادل
7) تله دو فلزي (بي متال)
ضربه قوچ:
کندانسه که در بخش تحتاني خط بخار قرار دارد مي تواند باعث بروز پديده ضربه قوچ شود. زماني که بخار با سرعت بسيار بالا حرکت مي کند هنگام حرکت از روي لايه ي کندانسه باعث ايجاد موج بر روي آن مي گردد. اگر اين حالت افزايش يابد بخار پرسرعت مي تواند کندانسه را به حرکت درآورده و هنگام تغيير راستا، يک ضربه خطرناک ايجاد کند. اين پديده را ضربه قوچ مي نامند. زماني که کندانسه پر سرعت به مانعي برخورد مي کند انرژي جنبشي آن به انرژي فشاري تبديل شده و اين افزايش فشار ناگهاني مي تواند باعث تخريب مکانيسم عملکردي در تله هاي شناور و تله هاي ترموستاتيک فشار متعادل گردد. براي اجتناب از اين پديده بايد از تله هاي قدرتمند مانند تله هاي ترموديناميکي يا تله هاي سطل وارونه استفاده نموده و يا راستاي لوله کشي را عوض نمود.
تله بخارها چيست:
هنگام استفاده از بخار به عنوان ناقل گرما در سيستمهاي مختلف براي اطمينان از اين كه تمامي بخار توسط چگالش تبديل به آب ميشود بايد از تله بخار استفاده كرد وتله بخارها بخار را در درون سيستم نگاه ميدارند تا زماني كه حرارت خود را آزاد كرده وبه آب تبديل شود .
كندانسه زماني بوجود ميآيد كه بخار پرفشار داغ با جداره هاي سردتر لوله تماس يافته وكاهش دما به حدي باشد كه موجب چگالش يا تغيير حالت از گاز به مايع شود . سيستم تله بخار بگونه اي است كه تنها به آب كندانسه اجازه برگشت به سمت ديگ را مي دهند.وجود كندانسه در خطوط بخار مشكلات زيادي مانند خورده شدن بيش از حد شيرها واتصالات سوراخ شدن جداره هاي لوله ها و زانويي ها و ارتعاش خط لوله را بوجود مي آورد .تله بخارها همچنين هوا وساير گازهاي چگاليده نشده را تخليه مي كنند . هوا يا ساير گازها انتقال حرارت در سيستم را كاهش داده و منجر به خوردگي داخل سيستم مي شوند .
تله بخارها به سه گروه عمده تله هاي ترموستاتيك -مكانيكي و جنبشي تقسيم مي شوند .تله هاي ترموستاتيك داراي يك عضو دو فلزي يا فانوسه اي مي باشند .كه كندانسه فوق سرد وبخار را تشخيص داده و در صورت وجود كندانسه يك شير را باز ميكنند .تله بخار ترموستاتيك دو فلزي از يك عضو فلزي كه براي اين كاربرد داراي ضريب انبساط مناسبي باشد استفاده ميكند . تله بخارهاي ترموستاتيك فانوسه اي از يك سيال با نقطه جوش پايين تر از آب استفاده مي كنند كه مي تواند ضمن منقبض ومنبسط شدن دريچه تخليه را باز وبسته نمايد .اين نوع تله ها معمولا در كاربردهاي با فشار بالا و در جايي كه ذخيره مقداري كندانسه مجاز باشد استفاده مي شود .نحوه كار تله هاي مكانيكي بر اساس نيروي غوطه وري واختلاف بين چگالي بخار وكندانسه مي باشد .تله هاي شناوري وترموستاتيكي سطلي وسطلي معكوس سه نوع عموده تله هاي مكانيكي مي باشند .اين نوع تله ها كندانسه را در دمايي نزديك به دماي اشباع بخار تخليه مي كنند .تله هاي شناوري وترموستاتيكي تركيبي از تله هاي شناوري و ترموستاتيكي فانوسه اي مي باشند .اين نوع تله ها براي ظرفيت هاي بالا در فرايندهاي بخار كم فشار و همچنين كاربردهاي HVAC مناسب هستند .اين تله ها تا فشارهاي 200psi يا بيشتر موجود مي باشند .ولي در فشارهاي بالاتر مستعد پديده ضربه قوچ مي باشند .تله هاي سطلي وسطلي معكوس براي باز وبسته كردن دريچه تخليه از نيروي غوطه وري استفاده ميكنند .سوراخ تخليه معمولا در بالا قرار دارد .تا احتمال مسدود شدن آن كاهش يابد .تله هاي جنبشي بر اساس اختلاف خصوصيات جريان هاي بخار وكندانسه عمل ميكنند .تله هاي ترمو ديناميك يا ديسكي ضربه اي يا پيستوني و اوريفيس دار سه نوع عمده تله هاي جنبشي مي باشند .تله هاي ترموديناميك يا ديسكي داراي يك عضو متحرك هستند .اين عضو يك ديسك است كه براي باز كردن دريچه خروجي نشيمنگاه خود را بالا مي برد .اين نوع تله ها براي سيستمهاي بخار پرفشار بسيار مناسب ميباشند .تله هاي ضربه اي يا پيستوني شير تخليه خود را بر اساس فشار باز وبسته ميكنند .اين نوع تله ها بدليل كوچك بودن منفذ تخليه ممكن است مسدود شوند و يا گير كنند .تله هاي اوريفيسي هيچ عضو متحركي ندارند و بر اساس اختلاف چگالي كندانسه را به طور مدام تخليه مي كنند . اين نوع تله ها تحت شرايط ثابت بار و فشار مانند لوله اصلي بخار بهترين عملكرد را دارند .
مهمترين راه كاهش اتلاف بخار تداوم يك برنامه دوره اي براي بازبيني و تعمير تله بخار مي باشد . هزينه هاي سالانه تعمير و يا تعويض قطعات يا خود تله ها در مقايسه با هزينه ناشي از اتلاف بخار بسيار ناچيز است .برنامه آزمايش وبازرسي تله بخار بسته به نوع تله ميتواند از هر يك از موارد زير تشكيل شده باشد .
بازبيني اين كه انتخاب نوع تله با محل كاربرد تناسب دارد .و همچنين سايز وجزييات لوله كشي بررسي شود .
در لوله كشي مسير خروجي تله يك شير تست نصب شود تا بتوان خروجي ان را عينا مشاهده كرد. با استفاده از ابزار مافوق صوت ( اولتراسونيك ) و يا گوشي پزشكي به صداي تله گوش كنيد .اگر تله بخار به درستي كار كند يك صداي هيس ناشي از بخار اب وصداي شرشر ناشي از كندانسه شنيده مي شود. با استفاده از گوشي پزشكي به صداي باز وبسته شدن ديسك وسطل گوش كنيد .
دوره هاي بازرسي معمول براي كاربردهاي مختلف از 6 ماه براي تله هاي اصلي بخار تا يك سال براي تله هاي سيستم گرمايش تغيير ميكند .همچنين توجه كنيد كه در يك برنامه نگهداري تله هاي بخار بايد مشخصات كامل تله مانند محل قرار گيري سايز ظرفيت توليد كننده وشماره مدل ونوع كاربرد آن درج شود .
دوره هاي بازرسي معمول براي كاربردهاي مختلف از 6 ماه براي تله هاي اصلي بخار تا يك سال براي تله هاي سيستم گرمايش تغيير ميكند .همچنين توجه كنيد كه در يك برنامه نگهداري تله هاي بخار بايد مشخصات كامل تله مانند محل قرار گيري سايز ظرفيت توليد كننده وشماره مدل ونوع كاربرد آن درج شود .
تله بخار:
باز هم از تله بخارتجهيزات بسيار متفاوتي در زندگي روزمره ما وجود دارد که با بخار کار مي کنند. اين حوزه از يک خشکشويي فقط با 5 تله بخار تا يک پالايشگاه با تعداد هزاران تله را شامل شود . متناسب با اندازه تأسيسات، اثر تله هاي بخار خراب بر فرآيند ميتواند خطرناک و زيا ن آور باشد.
تله هاي بخاري که پس از خراب شدن بسته مانده اند، مبدل حرارتي را دچار آب گرفتگي نموده و فر آيند را به حال توقف در مي آورند. تله هاي بخاري که پس از خراب شدن باز مانده اند نه تنها باعث اتلاف بخار پر فشار به قيمت گزافي مي شوند بلکه بيشتر اوقات فشار موثر بخار را در دستگاه هاي مصرف کننده کاهش ميدهد و ضمن پايين آوردن دماي فرآيند، نتايج زيا ن آوري را به بار ميآورند.
بنابراين، تله هاي بخاري که درست کار نمي کنند کارايي فر آيند را کاهش ميدهند و هزينه توليد را بالا مي برند. براي جلوگيري از اين اتلاف و کارکرد مناسب دستگاه هاي مصرف کننده بخار لازم است که تله هاي بخار در بهترين شرايط از نظر کارکرد باشند و بازرسي تله هاي بخار براي دستيابي به اين امر ضروري است .
در ضمن تعمير و نگهداري تله هاي بخار يکي از راه هاي ارزان و ساده صرفه جويي در مصرف انرژي است .
نتايج يک مطالعه در 93 شرکت صنعتي عمده ژاپن شامل پالايشگاه، صنايع شيميايي، توليد نيرو و فولاد نشان ميدهد که قريب30درصد تله هاي بخار در حال کار خراب هستند.
وظايف تله هاي بخار به طور کلي عبارتند از:
Ø تخليه کندانس به محض شکل گيري
Ø ممانعت از خروج بخار
Ø تخليه هوا و ساير گازهاي غيرقابل چگالش
براي انجام وظايف فوق از تله هاي بخار که در واقع نوعي شير اتوماتيک مي باشند استفاده مي شود. تله هاي بخار را از نظر نوع، کلاً به سه دسته تقسيم مي کنند:
1) تله هاي بخار مکانيکي
2) تله هاي بخار ترموستاتيک
3) تله هاي بخار ترموديناميک
خرابي تله هاي بخارتله هايي که پس از نصب صحيح نتوانند وظايفي را که در بالا بدان اشاره شد به درستي انجام دهند،خراب هستند و خرابي اين تله ها به شرح زير است:
· باز بودن تله هاي بخار
· نشتي تله بخار
· خروج بخار از تله بخار (تله بخار کاملا باز است)
· بسته بودن تله هاي بخار
دلايل کارکرد نامناسب تله هاي بخار:
عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار مي شوند متنوع بوده و همچنين بستگي به نوع تله بخار نيز دارند. برخي به علت خرابي خود تله مي باشند و برخي به علت نصب نوع نامناسبي از تله يا وضعيت نامناسب نصب آن است. عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار ميشوند عبارتند از:
- سايش سطح آب بندي کننده تله به وسيله بخار، آب و ذرات موجود در کندانس و همچنين به خاطر کارکرد؛
- محدوديت حرکت اجزاي شير به واسطه خوردگي يا جرم گرفتگي؛
- بسته نشدن کامل شير به خاطر آشغال يا جرمهايي که در اثر خوردگي بين شير و نشيمنگاه آن قرار گرفته اند؛
- ناميزاني سطوح آب بندي (شير و نشيمنگاه ) به خاطر ضربه قوچ، انجماد يا نصب نامناسب قطعات تعويض شده؛
- پارگي يا تغيير شکل شناور يا فانوسي تله ترموستاتيک به وسيله انجماد، ضربه قوچ يا خوردگي ، يا در تله هاي سطلي معکوس، نبود آب در داخل تله باعث مي شود تا تله کاملاً باز باشد؛
در تله هاي ترموديناميک ديسکي، کمبود آب به منظور آب بندي ورودي تله بخار، باعث مي شود که ديسک تله پي در پي نوسان کند.
دو عامل اول اغلب در مورد هر تله اي که زمان زيادي از کارکرد آن مي گذرد اتفاق مي افتد عامل سوم در برخي از انواع تله ها محتمل است ، به خصوص هنگامي که تصفيه آب ناقص ، باعث خوردگي در سيستم شود. چهار عامل آخر اغلب به واسطه نصب نادرست يا انتخاب نوع نامناسبي از تله رخ مي دهد.
بازرسي تله هاي بخار:
براي بازرسي تله هاي بخار لازم است تا مقدماتي براي اين کار مهيا شود اين عوامل عبارتند از:
1) افرادي که به بررسي تله هاي بخار خواهند پرداخت ، لازم است که کاملاً در مورد انواع مختلف تله هاي بخار و اصول عملکرد و ويژگي هاي هر يک ا ز انواع تله هاي بخار و دستگاه هاي که به منظور بررسي تله هاي بخار به کار گرفته مي شوند، به طور کامل آموزش ديده باشند و در ضمن به اين کار علاقه مند باشند.
2) قبل از انجام هر کاري ، لازم است تا نقشه آن موقعيت همراه با مناطق مختلف کارخانه با يک کد مشخصه تهيه شود، اين کار به منظور کمک به بازرس در تعيين مکان تله هاي بخار است.
3) براي هر منطقه يک سري کد تعريف شود . بازرس بايد محل تمام تله هاي بخار را در نقشه محوطه تعيين کند و به هر تله برچسب با شماره مخصوص تله را بزند که پيشوند اين شماره کد منطقه تعيين شده باشد.
عوامل مؤثر در تعيين تعداد دفعات بازرسی سالیانه عبارتند از:
الف- نوع تله نصب شده :تله های سطلی معکوس و تله های شناور تله هایی قابل اعتماد هستند . در حالت کارکرد عادی، این تله ها ممکن است بدون مشکل، چندین سال متوالی کار کنند . تله های دیسکی ترمودینامیکی کمتر از سایرانواع تله ها قابل اعتماد هستند و ممکن است تنها ظرف چند ماه مصرف بخار این تله ها افزایش یابند.
ب - تعداد تله های سیستم :هر چه تعداد تله ها در سیستم بیشتر باشد ، این احتمال که تعداد بیشتری تله های بخار در یک دوره زمانی معین دچار نشتی شوند، افزایش مییابد.
ج - ظرفیت تله :ظرفیت تله بستگی به سایز اوریفیس و اختلاف فشار دو طرف آن دارد . هر دوی این عوامل تعیین کننده مقدار اتلاف بخار در زمان خرابی تله است . از این رو به بازرسی تله های بزرگتر باید اهمیت بیش تری داده شود. زیرا در صورت خرابی این نوع تله ها، مقادیر زیادی انرژی تلف می شود.
د- در دسترس بودن کارکنان :بررسی بین هزینه بخار اتلافی و هزینه کارکنان برای بازرسی تله های بخار ، یکی از عوامل تعیین کننده می باشد.
ه - دردسترس بودن تله های بخار:یکی از عوامل مؤثر در هزینه کارکنان موقعیت و وضعیتی است که تله بخار در آن محل نصب شده است .برای مثال تله در مکان های مرتفع یا پر خطری نصب شده است.
و- فشار بخار:فشار بخار یکی از عوامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی است ؛ زیرا با افزایش فشار بخار اتلاف از تله های خراب و احتمال خرابی آنها افزایش می یابد.
ز- کاربرد تله بخار:وظیفه تله بخار نیز به عنوان یک عامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی در سال است . در یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری باید کاربرد و وظیفه تله بخار دقیقاً مشخص شود و تعیین گردد که خرابی این تله ها چه پیامدهایی را خواهد داشت و سپس با توجه به اهمیت آن تعداد دفعات بازرسی در سال مشخص شود.
4) برای بررسی کارکرد تله ها نیاز به یک لیست بازرسی است تا فرد را در انجام این کار کمک نماید . این لیست باید شامل موارد زیر باشد:
· شماره منطقه؛
· شماره تله؛
· نام سازنده؛
· شماره مدل(فنی)؛
· نوع تله بخار: (مکانیکی، ترموستاتیکی، ترمودینامیکی)؛
· مکان تله نسبت دستگاه: (بالا، پایین)؛
· )کاربرد Tracing : (تخلیه خط اصلی بخار، تخلیه دستگاه فرآیند، تخلیه خط , تخلیه دستگاه گرمایش)؛
· (اولويت):(بسیار مهم، مهم، عادی، فرعی)؛
· مکان تله از لحاظ ارتفاعی: (بالا، پایین)؛
· مکان تله نسبت به واحد: (داخل، خارج)؛
· وضعیت کندانس از لحاظ بازیابی: (دارد، ندارد)؛
· حالت کارکرد تله بخار: (پیوسته، ناپیوسته)؛
· فشار خط ورودی؛
· فشار خط برگشت کندانس؛
· دمای کارکرد تله؛
· نوع و اندازه اتصال؛
· زمان نصب؛
· وجود صافی در ورودی تله بخار؛
· تاریخ بازرسی بعدی؛
· ملاحظات
· مدارک سازنده تله های بخار موجود در واحد صنعتی و سایر مدارک لازم تهیه شود.
· با توجه به مدارک سازنده تله بخار ، بررسی شود که آیا از لحاظ نوع و اندازه، تله مناسبی انتخاب شده و همچنین توصیه های لازم در مورد نصب صحیح تله در نظر گرفته شده است . چه بسا، تله بخار از لحاظ نوع، اندازه و سایر عوامل به درستی انتخاب شده باشد ، اما نصب به طریق نادرست ، باعث شود که یک تله سالم کارکرد نامناسب پیدا کند.
روشهای بررسی کارکرد تله های بخار:
بررسی کارکرد تله های بخار در حال کار بهطور عمده به چهار طریق زیر صورت می پذیرد:
1) روشهای بصری:
در این روش شخص با مشاهده تخلیه تله بخار ، صحت کارکرد تله بخار را ارزیابی می نماید. برای این منظور اگر مشاهده کندانس خروجی به علت متصل بودن خروجی تله به خط کندانس میسر نباشد، ممکن است یک شیر بلافاصله بعد از تله قبل از شیر قطع خروجی نصب شود که شخص با باز کردن آن و مشاهده چگونگی تخلیه کندانس، کارکرد تله را بررسی نماید . روش دیگر این است که در خروجی تله ، یک شیشه رؤیت نصب شود تا خروجی تله بخار قابل رؤیت باشد.
این روش برای بررسی تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مانند تله های سطلی معکوس و تله های ترمودینامیک مناسب می باشد.
2) روشهای حرارتی:
این روش ها عموماً بر اساس اختلاف درجه حرارت در بالا دست و پایین دست تله های بخار کار می کنند.این روش ها عبارتند از روش های پایرومتری، ابزارهای نشانگر مادون قرمز، نوارهای حرارتی (که به دور تله پیچیده می شوند و در صورت افزایش دما رنگشان تغییر می کند) و چسب های حرارتی که در دماهای خاصی ذوب می شوند. عیب این روش این است که یافتن تله های بخاری که به صورت باز خراب شده اند با این روش مشکل است.
3) روشهای اکوستیک:
در این روش شخص با گوش کردن صدای تله بخار پی به وضعیت کارکرد تله می برد. این کار به رو شهای مختلفی از جمله توسط گوشی های پزشکی، پیچ گوشتی، گوشی های مکانیکی و دستگاه های اولتراسونیک صورت می گیرد. گذر بخار از لوله ها تولید صدایی شبیه به ”هیس“ می کند، اما گذر کندانس از لوله، صدای شبیه به شرشر دارد . دستگاه های اولتراسونیک برای اینکار بهترین انتخاب می باشندزیرا قابلیت حذف سایر سر و صداهای محیط را دارند.این روش برای بررسی کارکرد تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مناسب است و برای بررسی کارکرد تله های بخاری که به طور پیوسته کار می کنند، مانند تله های شناور، لازم است دستگاه اولتراسونیک طوری کالیبره شود تا صداهای مزاحم حذف شو ند و اگر در کنار این تله بخار، تله های دیگری نیز موجود است، لازم است حین بررسی کارکرد آنها به طور موقت متوقف شود.
4) روش هدایت حرارتی:
جدیدترین تکنولوژی در بازرسی تله های بخار ، روش هدایت الکتریکی است . از آن جا که آب ماده هادی الکتریسیته است و بخار ضریب هدایت الکتریکی بالایی ندارد ، با توجه به این اختلاف ، در مورد حضور یا عدم حضور کندانس ، با توجه به مقاومت حاصل می توان اظهار نظر نمود . برای این منظور از یک سنسور استفاده می شود. این سنسور در محفظه ای قبل از تله بخار نصب شده است و در هنگام کارکرد عادی تله بخار پر از کندانس است . هنگامی که تله بخار نشتی دارد یا کاملا باز است ، سطح کندانس درون محفظه افت میکند و سنسور در معرض بخار قرار می گیرد و سیگنال الکتریکی از دستگاه اندازه گیری قطع می شود و خرابی تله نشان داده می شود. این سیستم با هر نوع تله ای و ساخت هر نوع سازنده ای کار می کند. در مد لهای جدید این سنسور ، از یک المان اندازه گیر دما استفاده شده است تا خرابی تله را در مواقعی که به صورت بسته خراب شده است، نشان دهد.
تجهیزات بازرسی تله های بخار و نرم افزارها:
از میان سازندگان تله های بخار برخی شرکت ها اقدام به ساخت تجهیزات بازرسی تله های بخار کردهاند تا به بازرسان تله ها کمک کنند.شرکت Spirax Sarco برای بررسی تله های بخار دستگاه Spiratec را ارائه نموده است که دو مدل قابل حمل و ثابت دارد . البته برای استفاده از آن لازم است در جلوی تله بخار یک سنسور نصب شود .
شرکت Gestra دستگاه VKP -30 را برای کنترل و ارزیابی و ثبت داده های مربوط به تله های بخار ارائه کرده است . دستگاه قابل حمل است و پس از بازرسی، گزارشی در مورد تله های نیازمند به تعمیر و همینطور تاریخچه ای از بازرس یهای گذشته را ارائه می نماید.
شرکت Trapman دستگاه TLV را برای آنالیز و بررسی تله های بخار ارائه کرده است . اطلاعات بیش از 3000 تله بخار مختلف برای آنالیز در حافظه دستگاه وجود دارد.
نرم افزار Steam Work Pro محصول شرکت Conserve-It Software یک برنامه مناسب برای حفط و نگهداری اطلاعات تله های بخار است. نرم افزار Trap Base XP محصول شرکت Field Data Specialists یک نرم افزار جامع و کامل برای ثبت و ضبط و آنالیز داده ها است .
نرم افزار Trap Master محصول شرکت Yarway نیز یک نرم افزار مناسب برای این منظور است .
نتیجه گیری
ایجاد یک برنامه مدون و جامع برای تعمیر و نگهداری تله های بخار امکان صرفه جویی و استفاده مؤثر ازشبکه بخار را برای صنایع مختلف فراهم می آورد. با رشد تکنولوژی امکان استفاده از روش ها یا دستگاه های ویژه برای این کار فراهم شده است و همچنین امکانات و نرم افزارهای ویژه برای ثبت و نگهداری و آنالیز اطلاعات تله های بخار شبکه، این امکان را به واحدهای مسئول میدهد تا با آنالیز آماری این اطلاعات،گزارش ها و هزینه های اتلاف بخار، اقدام به برنامه ریزیهای تعمیر و نگهداری کنند و راندمان بخش انتقال و مصرف بخار رادر حد مطلوبی حفظ نماید.
ضربه قوچ:water hammer
همانطور که میدانیم تغییر تغییرناگهانی سرعت جریان بصورت موج در امتداد لوله حرکت نموده وتغییر ممنتوم ناشی از آن باعث ایجاد فشار قابل ملاحظه ای میشود که چنانچه این فشار تعدیل نشود پمپی که می بایست حداقل 10 سال کار نماید در کمتر از 10 ماه از بین میرودبرای کاهش آن بخصوص در زمان خاموش شدن پمپ راههای ذیل پیشنهاد میشود:ایجاد شیر یکطرفه بر روی لوله رانش (البته شیر یکطرفه از خطرات ناشی از ضربه قوج مصون نیست و می بایست بطور متوسط هر یک ماه یکبار بازدید شود) ،نصب شیر اطمینان برای تنظیم فشار ، یکی از بهترین راههای کاهش ضربه قوج استفاده از یک محفظه هوا در مجاورت خط لوله که قسمت پائینی آن پر از آب بوده و قسمت بالائی آن هوای فشرده محبوس است می باشد،بدینترتیب که محفظه هوا را بهر شکل دلخواه هندسی می توان ساخت و بصورت افقی ،قائم یا کج نصب نمود ،وقتی پمپ بطور ناگهانی خاموش می شود هوای داخل محفظه انبساط می یابد و آب انتهای آنرا به لوله رانش منتقل میکند،شیر یکطرفه لوله رانش بسته میشود وموج برگشتی به داخل محفظه هوا جریان می یابد.
1) اگر پوسته پمپ ضمن کار داغ گردد ولی پمپ هیچ آبدهی نداشته باشد دلیل آن است که برای این پمپ فشار رانش خیلی بالا است (البته ممکن است در اثر کور شدن لوله پمپ نیز این اتفاق بیافتد).
2) اگر پمپ سردباشد ولی آبدهی نداشته باشد دلیل آن است که پمپ هواگرفته است.
3) اگرپمپ مکش ندارد در حالیکه عقربه های فشار سنج بشدت می پرند،دلیل ایسنتکه هواگیری پمپ کامل نیست.
4) اگر پمپ مکش نداشته باشد و خلاءسنج خلع زیادی را نشان بدهد بدلیل اینستکه شیر پایاب(سوپاپ) خراب است یا برای پمپ مذکور سنگین است ،یا مقاومت لوله مکش زیاد می باشد و یا اینکه ارتفاع مکش زیاد است.
5) اگرپمپ کارکندو فشار سنج و خلاءسنج صفر نباشند ولی آبدهی وجود نداشته باشد دلیل آن مقاومت زیاد خطوط لوله است.
نصب پمپهای افقی:
بطور کلی پمپهای افقی می بایست نزدیک منبع پایاب نصب شوند و حتی الامکان از طول لوله مکش کاسته شود،بهترین روش نصب پمپ آن است که پمپ وموتور و تکیه گاه یک تکهء واحد را تشکیل داده،که فونداسیون آنها جدا از فونداسیون اسکلت ساختمان باشد..در صورتیکه ارتفاع مکش از حداکثر مجاز(جدول ذیل) بیشتر باشد با راههائی نظیر شناور کردن پمپ بوسیله شافت بلند(که در تأمین آب شرب توصیه نمیشود)و000 میتوان مشکل مذکور را حل نمود.در چنین مواردی بهترین روش جایگزین نمودن الکترو پمپ شناور بجای افقی است .
ارتفاع محل نصب ازسطح دریا(متر)
172.2
300
477
710
915
1220
1525
1830
2135
عمق مکش در دمای 20 درجه سانیگراد
7
6.8
6.7
6.6
6.3
6.1
5.85
5.6
5.4
توضیح:در دمای بالای 20 درجه و کمتراز آن می بایست حداکثر 10 درصد به اعداد جدول مذکور بترتیب کم یا زیاد نمود.
6) اگرآبدهی پمپ کمتر ازارتفاع محاسباتی باشد علت آن ممکن است به علت گرفتگی صافی یا پره های پمپ ،یا مشکل آبندی ،یا ارتفاع رانش خیلی زیاد و یا گردش غلط پروانه ها باشد
7) اگر پمپ مدت کوتاهی کار کند ولی بلافاصله آبدهی آن قطع شود احتمالاً بعلت نشت هوا از اتصالات لوله مکش ،یا گرفتگی لوله ها و یا عدم استغراق کامل دهنه مکش باشد.
8) اگریاتاقانهای پمپ بیش از حد داغ نمایند(دمای آنها نباید بیش از 60- 70 درجه گرم شوند)علت آن عدم روغن کاری کافی پمپ یا عدم بالانس بودن محور پمپ و موتور ویا بعلت ساییدگی ناشی از کار زیاد میتواندباشد.
9) اگرشدت صدای موتور پمپ بیش از حد معمول باشد علت آن می تواند از دلایل اصلی آن سفتی بیش از حد کاسه نمد هایافاصله زیاد پروانه ها بعلت سائیدگی زیادمی باشد.
تشریح پدیده ضربه قوچ:
وقتی که یک سیال درون یک مسیر بسته در حال جریان باشد و کندشدن و یا تسریع سرعت جریان به وجود اید پدیده ضربه قوچ مشاهده خواهد شد. نظیر مواقعی که در مسیر لوله شیری قرار گرفته باشد و به وسیله آن تغییری در سطح خروجی جریان ایجاد می شود. اگر این تغییرات تدریجی باشد می توان محاسبات را با توجه به اینکه مایع تراکم ناپذیر و جداره های مسیر عبور سخت هستند. به روش مشابه با تموج انجام داد. وقتی یک شیر را در مسیر خط لوله و جریان به سرعت می بندیم جریان درون شیر کاسته می شود. این عمل افزایش هد در سمت ورودی شیر را به دنبال خواهد داشت و ضربه ای ناشی از فشار زیاد را ایجاد می کند که در بالا دست جریان با سرعت موج صوتی تقویت می شود. نتیجه این ضربه فشاری کاهش سرعت جریان می باشد. در سمت دیگر شیر فشار کاهش خواهد یافت و موج فشار کاسته شده با سرعت موج به طرف پایین دست جریان حرکت می کند که این نیز کاهش سرعت را به همراه دارد. اگر سرعت بسته شدن به اندازه کافی سریع و و فشار حالت پایدار به مقدار کافی کم باشد حبابهائی از بخار در سمت پایین دست شیر شکل می گیرد و به این ترتیب خلاء حاصله در نهایت از میان خواهد رفت و موج ناشی از فشار زیاد ایجاد می شود.
قبل از بدست آوردن معادلات لازم جمربوط به ضربه قوچ وقایغع و حوادث متوالی که پس از بسته شدن ناگهانی شیر در پائین دست جریان درون لوله که جریان آن از یک مخزن تامین می گردد به وقوع می پیوندد را بررسی می کنیم.در این حالت از اصطکاک صرفه نظر می کنیم. فرض کنیم که شیر در لحظه بسته شدن در زمان صفر و سیال مجاور شیر متراکم و متوقف می شود. در نتیجه جداره های لوله کشیده می شوند. به محض اینکه اولین لایه متراکم شود. همین فرآیند برای لایه بعدی صورت خواهد گرفت سیال در بالا دست شیر به حرکت خود به طرف پایین دست جریان با سرعتی که کم نشده است ادامه می دهد تا اینکه لایه ها یکی پس از دیگری متراکم شوند و این عمل تا منبع تامین جریان ادامه می یابد. فشار ایجاد شده به صورت موج به بالا دست جریان منتقل می شود و سیال در حال جریان را متوقف و متراکم می سازد و سبب انبساط لوله می شود. وقتی که موج حاصله به بالادست جریان در لوله می رسد تمام سیال تحت هد اضافی قرار می گیرد و تمامی اندازه حرکت از میان می رود و در نتیجه انرژی جنبشی کلا به انرژی کشسانی تبدیل می شود. در بالادست جریان در لحظه رسیدن ومج فشاری شرایط نامتوازنی ایجاد می شود زیرا فشار مخزن تغییر نکرده است. در این صورت سیال شروع به برگشتن به طرف عقب می کند. جریان معکوس حاصله سبب می شود فشار به وضعیتی مشابه قبل از بسته شدن شیر برگردد و در عین حال جداره های لوله به وضعیت عادی برخواهد گشت و سیال دارای سرعتی برابر سرعت اولیه که صفر می باشد در جهت عکس می شود. این فرآیند تبدیل با سرعت صوت در لوله منتقل می شود و به پایین دست جریان می رسد. در لحظه 2 L/a موج به شیر خواهد رسید. فشار در طول لوله به حد طبیعی و سرعت در همه جا برابر سرعت صفر در جهت مخاف می باشد.چون شیر بسته است سیالی از لوله خارج می شود تا جریانی در شیر ایجاد شود و فشار کم خواهد شد (h-)مانند اینکه جریان متوقف شده باشد. این موج ناشی از فشار کم با سرعت به سمت بالادست جریان حرکت می کند و در همه جا باعث سکون جریان می شود. در نتیجه باعث می شود به دلیل فشار کمتر سیال منبسط شود و جداره های لوله منقبض شوند( اگر فشار استاتیک در لوله به اندازه کافی بالا نباشد تا هد بالاتر از فشار بخار باقی بماند مایع در آن قسمت تبخیر خواهد شد و به حرکت خود به سمت عقب در مدت زمانی طولانی ادامه خواهد داد).
در لحظه ای که موج فشار منفی به بالادست جریان می رسد سیال در حال سکون است ولی دارای هد یکنواخت می باشد. این پدیده سبب ایجاد شرایط نامتوازن در مخزن خواهد شد و سیال در درون لوله با سرعت صفر به سمت جلو جاری می شود. در نتیجه همزمان با انتشار موج به طرف پایین دست جریان با سرعت لوله و جریان سیال به شرایط عادی بر می گردند. در زمانی که موج به شیر می رسد شرایط دقیقا همانند زمان بسته شدن شیر است.
