پروژه علل تخریب کمپرسورهای گریز از مرکز ۷۴ ص

Word2007777

مقدمه :
کمپرسور به ماشینی اطلاق می شود که از آن برای افزایش فشار سیالات تراکم پذیر (گازها و بخارات) استفاده می شود. کمپرسور در رفاه زندگی بشری و گسترش صنایع از آنچنان اهمیتی برخوردار بوده که امروزه اصطلاحاً آن را اسب بارکش (work horse) صنایع می نامند. با گسترش صنایع که از نیمه دوم قرن نوزدهم شروع گردید و با رشدی شتابان قرن بیستم را پشت سر گذاشت،باید انتظار داشت که این  ماشین پر ارزش نقش مهمتری را در قرنی که به تازگی شروع شده در رفاه بشر و توسعه صنایع بعهده داشته باشد. در اهمیت کمپرسورها همین بس که دامنه بکارگیری از آن در شاخه های مختلف صنایع، پزشکی، لوازم خانگی و غیره به سرعت در حال توسعه می باشد. به طوری که امروزه حضور آن در جای جای جوامع بشری به شدت بچشم می خورد که عمده ترین آنها عبارتند از وسایل خانگی (یخچال،فریزر،کولر گازی ) تجهیزات پزشکی (دریل های دندانپزشکی،هوای مواد استفاده در بیمارستان )صنایع هواپیمایی (تامین هوای فشرده برای موتور توربین )و صنایع (تامین هوای فشرده برای سیستمهای پنوماتیکی،میعان گازی،ذخیره سازی گاز…)
یک برآورد نسبی در زمینه نقش کمپرسور در صنایع بزرگ نشان می دهد که حدود ۱۰ درصد انرژی مصرفی در صنایع صرف تراکم گازها ( بالاخص هوای فشرده )می گردد. شرایط بهره برداری از کمپرسور ها در صنایع از چنان دامنه وسیعی برخوردار است که امروزه انواع متنوعی از کمپرسورها در ظرفیتهای مختلف و از فشار مکش بسیار کم اخلاء )تا فشار بسیار زیاد (بیش از ۶۰۰۰ بار )بکار گرفته می شوند.

کمپرسورهای گریز از مرکز
کمپرسورهای گریز از مرکز بعد از کمپرسورهای تناوبی پر مصرف ترین کمپرسورها در صنایع
می باشند به ویژه عنوان کمپرسور مورد استفاده در فرآیند ها دررده اول قرار دارند. حال اگر به جای تعداد،ظرفیت و یا توان مصرفی معیار انتخاب قرار گیرد،کمپرسورهای گریز از مرکز بالاترین سهم را در فرآیند تراکم گازها در صنایع به خود اختصاص می دهند.
در طول ۴۰ سال اخیر به لحاظ ابعاد نسبی کوچکتر و وزن کمتر ( در مقایسه با کمپرسورهای تناوبی ) با رشد و توسعه صنایع،بکار گیری از کمپرسورهای فوق در فرآیند ها بیشترین توجه را به خود معطوف داشته است. پائین بوده باروارده بر روی فونداسیون در این کمپرسور ها موجب گردیده تا در نصب آنها به فونداسیون کوچمتر و سبکتری نیاز باشد. در قدمهای اولیه ساخت این کمپرسور ها،راندمان آنها بسیار پائین بوده و قدرت رقابت با کمپرسورهای تناوبی را نداشتند. ولی در مناطقی که قیمت انرژی پائین باشد (نظیر کشورمان ) می تواند برای خود سهم بزرگی را در بازار فروش کمپرسورها اختصاص دهد.
در طرحهای اولیه، از این کمپرسورها برای مواقعی که فشار مورد نیاز کم و دبی زیاد مورد نظر بود،استفاده می شد.
در سالهای اولیه دهده ۱۹۳۰ در صنایع فولاد از این کمپرسور ها برای کوره های از نوع            (Blast furnace) استفاده می شد. در همین دوران استفاده از این کمپرسورها برای کشیدن گازهای حاصل از تبدیل زغال سنگ به کک در کوره های کک مرسوم گردید.
در سالهای پایانی دهه ۱۹۳۰ صنایع تبرید برای تهویه مطبوع ساختمانها،استفاده از این کمپرسور ها را به لحاظ کوچکی ابعاد و پائین بودن میزان لرزش و فونداسیون مورد نیاز در دستور کارمهندسین تاسیسات قرار گرفت.بالا رفتن ظرفیت واحدهای صنعتی و ارزان بودن قیمت انرژی دلیل خوبی بود تا بهره گیری از این کمپرسورها در صنایع در سالهای دهه ۱۹۵۰ رشد بیشتری داشته باشد.
افزایش قیمت انرژی در سالهای ۱۹۷۰ هر چند تا حدودی موجب محدودیت انتخاب این
کمپرسور ها گردید ولی زمینه مناسبی بود تا برروی افزایش راندمان این کمپرسور ها اصلاحات بنیادی صورت می پذیرد. از سوی دیگر نیاز به افزایش قابلیت اعتماد (Reliability) در بهره گیری از کمپرسور خود کمک بزرگی برای توسعه بازار فروش کمپرسورهای گریز از مرکز شد. چرا که در بسیاری از موارد این کمپرسور قادر بودند بدون نیاز به هر گونه تعمیر اساسی به مدت سه سال در واحدهای در حال کار باشند و این زمان در بعضی از موارد حتی به ۶ سال نیز می رسید. عامل فوق به لحاظ کاهش عوارض زیانبار توقف خط تولید جهت تعمیرات وبه ویژه در واحدهای بزرگ دلیل خوبی بود تا این نوع کمپرسور ها نگاه  های متخصصان صنایع را متوجه خود سازند و همین جا بود که قابلیت اعتماد عنصر اولیه انتخاب کمپرسورها شد تا قیمت انرژی. کمپرسورهای گریز از مرکز برای دبی(    ۱۰۰۰۰۰۰-۱۷۰۰) ساخته می شوند. بدیهی است که به همین خاطر استفاده از این کمپرسور ها در دبی های کم که چندان اقتصادی نمی باشند نتوانست موفقیت چندانی را کسب نماید. نسبت تراکم قابل دسترسی در کمپرسورهای یک طبقه گریز از مرکز به حدود ۳ نیز می رسد ولی در کمپوسورهای گریز از مرکز چند طبقه که برای هواو یا ازت به کار گرفته می شوند. مقدار آن کمتر از ۲ می باشد.

دسته بندی Classification
قبل از ورود به هر بحثی در این زمینه نخست لازم است که واژه مرحله (Stage) در کمپرسورها مجدداً تعریف گردد. در زمینه کمپرسورهای تناوبی این واژه تعریفی استاندارد داشته و عبارت  است از تعداد دفعاتی که گاز در فضای بین پیستون و سیلندر تحت فرآیند تراکم قرار می گیرد و در بین مراحل خنک می شود. اما در مورد کمپرسورهای گریز از مرکز این واژه از نظر سازندگان کمپرسور و مهندسین فرآیند ارای تعابیر متفاوتی می باشد.
از نظر سازنده کمپرسور،مجموعه یک پروانه و یک پیچک (Diffuser) را یک مرحله می گویند. حال آنکه از نظر مهندسین فرآیند این واژه در یک محدوده از فرآیند تراکم معنی پیدا می کند که گاز تحت عمل خنک کردن مجدد قرار گیرد. مثلاً اگر کمپرسور دارای ۶ پروانه و یک خنک کن بین مرحله ای باشد،سازندگان کمپرسور آنرا ۶ مرحله ای و مصرف کنندگان آنرا ۲ مرحله ای
می نامند. این اختلاف نظر در کمپرسورهایی که دارای یک پروانه می باشند مسئله مهمی نبوده چرا که هر دو یک مفهوم را می رسانند. اما وقتی که تعداد پروانه های یک پوسته افزایش می یابد اختلاف نظرها خود را نشان می دهند.
یکی از حالتهای دسته بندی کمپرسورهای گریز از مرکز شکل پوسته آن می باشد. با توجه به اینکه پوسته ها دو تکه می باشند بر حسب اتصال تکه ها به یکدیگر کمپرسورها را افقی (Horizental) و یا عمودی (Vertical) می نامند. کمپرسور یک طبقه ای که پروانه آن به صورت آویزان (Overhung) می باشد نمونه ای از کمپرسور یک مرحله ای پوسته عمودی (Vertical split) می‌باشد که در شکل نشان داده شده است. کمپرسورهای گریز از مرکز چند مرحله ای غالباً به شکل افقی ساخته می شوند.
حسن بزرگ کمپرسورهای افقی سهولت در تعمیر و نگهداری آن می باشد. با باز کردن قسمت فوقانی پوسته کلیه قسمت های درونی کمپرسور در دسترس بوده و روتور آن را می توان بدون جدا کردن از کمپرسور بیرون کشید. در کمپرسورهایی که در فشار بالا و یا برای تراکم گازهای با جرم مولکولی کم کار می کنند،آب بند کردن پوسته مشکل بوده و در این گونه موارد ترجیح داده می شود که کمپرسور به شکل بشکه ای (Barrel type) ساخته شود در مدلهای چند مرحله ای کمپرسورهای بشکه ای یک بشکه داخلی به صورت افقی درون پوسته اصلی کار گذاشته شده است،بطوریکه می‌توان روتوررا بدون جدا کردن پروانه ها بیرون کشید. در کمپرسورهای با پروانه آویزان جدا کردن روتور بدون جداسازی پروانه ها امکان پذیر نمی باشد. طرح دیگر کمپرسورهای گریز از مرکز مدل گیربکسی آن است. این نوع کمپرسورها غالباً از نوع پروانه آویزان بوده که دارای یک دنده بزرگ (bull gear) بوده و انتقال نیرو به پروانه ها توسط دنده های کوچکتر (pinion) صورت
می گیرد.(شکل۲).

در این نوع طراحی پوسته (Casing) به گیربکسی متصل می باشد. این طرح می تواند در شکلهای یک یا چند مرحله ای ساخته شوند. کمپرسورهای چند مرحله ای از نوع طرح فوق غالباً برای تراکم هوا ساخته شده و خنک کن بین مرحله ای آن بخشی از مجموعه کمپرسور می باشد.

آرایش  Arrangement
همانطوری که قبلاً گفته شد کمپرسور یک مرحله ای عموماً به شکل پروانه آویزانه می باشند که نمونه‌ای از آن در شکل (۱) نشان داده شده است. در این کمپرسور ها گاز در راستای محور کمپرسور وارد پوسته شده و در جهت عمود بر محور (و یا به عبارت دیگر در راستای شعاع پروانه ) ازکمپرسور خارج می شود.

مقدمه ۱

کمپرسورهای گریز از مرکز …………………………………………………………………………………………. ۲

دسته بندی(Classification)…………………………………………………………………………………. 3

آر ایش(Arrangement)………………………………………………………………………………………….. 6

پروانه ها(Impellers) ……………………………………………………………………………………………….. 9

مشخصات ابعادی کمپرسورها(Compressor Sizing)……………………………………….. 10

مثال حل شده……………………………………………………………………………………………………………….. ۱۷

مقدمه ای بر پدیده موجدار شدن(Serging)……………………………………………………………. 19

محدودیت های پدیده موج و صخره(Stonewall)………………………………………………….. 23

روشهای مقابله با موجدار شدن(Anti Surge)………………………………………………………… 25

تحلیلی بر پدیده سرج( Surge)………………………………………………………………………………… 28

منحنی انرژی پرتاب نسبت به جریان گاز……………………………………………………………………. ۳۲

مکان هندسی (Locus)……………………………………………………………………………………………… 33

نقطه عملکرد(Operatihg point)…………………………………………………………………………. 35

حد پدیده موج اندازی (Surge Limit)…………………………………………………………………… 37

مرز ایمنی موج اندازی (Surge Margin)……………………………………………………………… 38

ضد پدیده موج اندازی(Anti Surge) …………………………………………………………………….. 41

تأثیر محفظه متصله بر روی نقطه سرج در کمپرسور…………………………………………………. ۴۹

استفاده از نرم افزار ANSYS11 برای تحلیل پروانه کمپرسورهای گریز از مرکز… ۵۷

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۳

نوشته پروژه علل تخریب کمپرسورهای گریز از مرکز ۷۴ ص اولین بار در مرکز دانلود پروژه ها و مقالات اماده پدیدار شد.