مرکز دانش صنعت تاسیسات

از آنجايي كه ديگهاي بخار از نوع Shell & Tubeبا حداكثر ظرفيت 27000kg/hrتوليد ميشوند، در بارهاي   بيشتر و يا در صورت استفاده از ديگهاي ذخيره كه تعداد ديگها افزايش مي‏يابد، با اتصال موازي آنها به به ميزان دلخواه توليد بخار دست يافته مي شود كه در اين رابطه طراحي و اتصال مناسب كلكتورهاي بخار از اهميت بالائي برخوردار مي باشد. اولين روشي كه شايد زياد هم استفاده مي گردد اتصال متناوب ديگ ها به يكديگر و خروج بخار از يك سر كلكتور مي باشد . شكل 1 نشان دهنده اتصال معمولي و نادرست چهار ديگ بخار به يكديگر مي‏باشد.

شكل شماره 1 : اتصال معمولي چهار ديگ بخار – نا صحيح

با توجه به شكل 1، ديده ميشود كه در صورت كاركرد ديگها با فشار يكسان كه غالبا  نيز اينچنين است,   بمنظور جريان يافتن بخار از طرف ديگ شماره 3 بطرف خروجي سايت، فشار نقطه A    بايد كمتر از فشار در نقطه Bباشد و بنابراين افت فشار بين ديگر شماره 4 و نقطه Aبايد بيشتر از افت فشار ديگ شماره 3 تا نقطه Aباشد.
با توجه به اين نكته كه افت فشار بيشتر  بيانگر سرعت بيشتر  عبور بخار و  در نتيجه  ميزان  بيشتر  ظرفيت  قابل عبور مي باشد, بخار خروجي ديگ شماره 4 نسبت به ديگ شماره 3 بيشتر بوده و با اعمال اين قانون بر همه ديگها ديده مي شود كه ديگ شماره 4   بيشترين توليد بخار و ديگ شماره 1 كمترين توليد را خواهد داشت. نتيجه اين خواهد بود كه در حالت مصرف كامل بخار ,   ديگ شماره 1 در حالت Full loadقرار داشته و ديگهاي بعدي به نسبت فاصله از انتهاي كلكتور در حالت Over loadقرار مي گيرند. به طور نمونه ديگ شماره 2 در حالت%1اور لود ، ديگ شماره 3 در حدود %6  و ديگ شماره4 به ميزان %15 اور لود خواهند بود.

از آنجايي كه ديگهاي پوسته‏اي در بهترين حالت قادر بتامين %5اور لود مي باشند , در نتيجه به علت افت فشار ديگها سطح آب داخل آنها به طرف بالا حركت كرده و متلاطم خواهد شد تا جائيكه منجر به   صدور فرمان خاموش پمپ و سپس مشعل   از طرف كنترلرهاي سطح خواهد گرديد .
در صورت افزايش بيشتر بار , ديگ شماره 4ممكن است در حالت Lock – out  قرار گيرد كه خود باعث افزايش بار ديگهاي باقيمانده و امكان Lock – outآنها خواهد شد و در نتيجه   كل سيستم از كار خواهد افتاد.
مشكل اصلي اين است كه طراحي غلط لوله‏هاي خروجي ديگها اجازه تقسيم يكنواخت كل بخار خروجي را بين ديگها نخواهد داد. بمنظور جلوگيري از ايجاد مشكلات بالا , افت فشار مناسب بين هر ديگ و لوله خروجي به طرف سايت بايد در حدود 0.1 bar  در نظر گرفته شود و سعي گردد تا انشعاب يا انشعابهاي خروجي از كلكتور ازقسمت وسط آن گرفته شود.شكل شماره2 نشان دهنده طراحي مناسبتركلكتورخروجي چهارديگ بخارمي باشد.   

با رعايت اين چيدمان و در صورت قراردادن لوله خروجي در وسط كلكتور، هيچكدام از بويلرها بيشتر از %1اور لود نخواهند شد. طراحي كاملاً مطلوب كلكتورها در شكل شماره 3 نشان داده شده است كه باعث ايجاد شرايط كاملاً يكسان براي تمام ديگها خواهد شد. اين چيدمان براي ديگهاي با بار سنگين ووجود ديگ ذخيره در سيستم مناسب مي باشد .

انشعابهاي بخار   Steam Take – off
علاوه بر رعايت چيدمان كلي كلكتورهاي بخار، بمنظور اطمينان ازخروج بخار توليدي از كلكتور بطرف سايت بنحو مطلوب و با بهترين كيفيت مواردي بايد ملحوظ گردد كه در اين زمينه مي توان به نكات زير اشاره نمود :
الف) بخار خروجي از ديگها و كلكتور  حتي المقدور خشك و عاري از رطوبت باشد .
ب) مرحله Warm – upو راه اندازي كاملاً كنترل شده و تدريجي صورت گيرد .   
ج)از امكان تحت فشار گرفتن تصادفي و ناگهاني يك ديگ توسط بقيه ديگها ممانعت بعمل آيد .
د) توزيع بخار به داخل سايت بنحو مناسب صورت گيرد.

در زير بطور خلاصه به توضيح موارد بالا اقدام مي گردد :
الف) ورود آب به داخل بخار : Water Carry over
درصد خشكي بخار در مورد ديگهاي بخار با راندمان بالا بين 96تا %99ميباشد.  با توجه به شرايط كاري سيستم , تغييراتي در ميزان رطوبت بخار حاصل مي گردد كه از آن جمله مي توان به  تقاضاي سريع ميزان بخار، كنترل ضعيف ميزان TDSو يا   سختي آب ديگ و ... اشاره كرد كه در نتيجه   باعث تحويل بخار مرطوب به سايت خواهد گرديد . از آنجائيكه خروجي ديگها و كلكتور بخار در واقع نقطه شروع توزيع بخار بداخل سايت است و در صورت عدم كنترل كيفيت بخار , مشكلاتي در كل مجموعه حاصل خواهد شد، بايد تدابيري اتخاذ گردد تا از جدا شدن كامل آب از بخار اطمينان حاصل شود. وجود آب در سيستم مي تواند باعث ايجاد مشكلات زير گردد :   

راه اندازي سيستم Warm – up:
راه اندازيسيستم و به فشار كاري رساندن آن , فرايند مهمي است كه در صورت عدم توجه كافي به آن , امكان صدمه ديدن شير آلات و تجهيزات و بروز مشكل در سيستم را بهمراه خواهد داشت . عمليات راه اندازي بايد   بصورت آهسته، امن و كنترل شده انجام شود تا از موارد زير جلوگيري بعمل آيد:

- ضربه چكش:
بعلت سرد بودن كل سيستم در هنگام راه اندازي , حجم كندانس توليدي بسيار زياد بوده كه بايد سريعا از طريق تله هاي بخار تخليه گردد .در صورت عدم تخليه بموقع كندانس و در نتيجه   انباشته شدن  توده اي از كندانس در داخل لوله‏ها , اين حجم از كندانس دراثر اعمالسرعت و     نيروي بخاربا شدت بطرف جلو فشار داده مي شود و در اثر برخورد با موانع موجود در خط لوله (نظير شيرهاي كنترل، سپريتورها، زانوئي ها ,   تجهيزات و…) ايجاد ضربه شديد مي نمايد كه در برخي موارد ممكن است منجر به ايجاد صدمات فراوان در سيستم گردد .

گرم شدن سريع لوله‏ها و عدم كنترل ميزان انبساط آنها باعث ايجاد تنش در لوله‏ها و حركتهاي بزرگ در روي ساپورتها مي شود كه ممكن است به شكستگي لوله ها   منجر گردد.

در اثر كاهش ناگهاني فشار بخار  كه خود در نتيجه تقاضاي ناگهاني و زياد     بخار مي باشد، آب ديگ به داخل لوله خروجي بخار مكيده خواهد شد كه مسائل مرطوب شدن بخار را بهمراه خواهد داشت و در صورت تشديد اين وضعيت   ممكن است باعث ايجاد شرايط Lock outديگها شده و كوچكترين مشكل توليدي  صرف  زمان زياد براي بازگشت سيستم به حالت نرمال خواهد بود.
زمان راه اندازي سيستم در سايتهاي مختلف و با توجه به فاكتورهاي متعددي متفاوت مي باشد. ديگهاي بخار كوچك با فشار پايين مانند خشك‏شوئيها، ممكن است در زمان كمتر از 15دقيقه راه اندازي كامل گردند ولي اين زمان در مورد سايتهاي بزرگتر و پيچيده‏تر ساعتها بطول خواهد انجاميد.
اولين نقطه شروع راه اندازي سيستم, شير قطع و وصل خروجي ديگ مي باشد كه بايد به آرامي   باز گردد. اين كار در موتورخانه هاي ساده و كوچك عملي مي باشد ولي در سايتهاي بزرگتر، امكان كنترل پروسه راه اندازي با شير قطع و وصل كاري مشكل و پر دردسر است . مهمترين نكته در مورد  شيرهاي قطع و وصل , آب بندي كاملاً مناسب و انسداد كامل مسير جريان در صورت لزوم مي باشد . اين شيرها بسته به نوع خود معمولاً حدود %80كل بخار را در مقدار %10اول حركت خود عبور خواهند داد  و عملا امكان كنترل مناسبميزان گذر  بخار بوسيله باز كردن تدريجي شير مقدور نيست . به همين علت، در سايتهاي بزرگتر  مناسب است تا بعد از شير قطع و وصل از يك شير كنترل نيز استفاده گردد. شيرهاي كنترل داراي پلاگ با سطح بيروني منحني شكل مي باشند كه باعث ارتباط نسبي بين درصد بازشدن شير و گذر جريان مي‏گردند. بنابراين ميزان گذر بخار و   در نتيجه راه‏اندازي سيستم بسيار بهتر كنترل مي شود. در شكل شماره 4، سپريتور بخار به همراه شير كنترل نصب شده در خروجي ديگ نشان داده شده است.
يك روش راه اندازي اين است كه شير كنترل تا هنگامي كه ديگ به فشار كاري خود ميرسد بسته نگاه داشته شود و   در اين لحظه يك كنترلر تايمري به آهستگي شير كنترل را با توجه به زمان از پيش تامين شده باز مي نمايد. اين عمليات كه ممكن است ساعتها بطور انجامد معمولاً احتياجي به نيروي انساني مستقر   جهت بازكردن شير نخواهد داشت بعلاوه اين كه كاملا دقيق و منظم صورت مي گيرد .

ج) جلوگيري از تحت فشار قرار گرفتن يك ديگ توسط ديگهاي ديگر.
وقتي كه تعداد دو يا چند ديگ به يك كلكتور مشترك وصل مي شوند، علاوه بر شير اصلي قطع و وصل روي ديگ، بايد از شير قطع و وصل در روي كلكتور بخار و نيز شير يكطرفه استفاده نمود. اين تمهيدات به منظور رعايت حداكثر ايمني سيستم و اطمينان از عدم برگشت بخار به داخل بويلرهاي خاموش صورت مي گيرد. شيرهاي يكطرفه معمولي از نوع لولائي براي اين كار مناسب نيستند زيرا تغييرات كوچك فشار ديگ مي تواند باعث نوسان و باز و بسته شدن اين شيرها و در نتيجه عبور بخار و ايجاد بار اضافه روي ديگهاي ديگر گردد .   
يكي از مناسبترين شيرهاي يكطرفه براي اين كار، شيرهاي يكطرفه از نوع ديسكي مي باشند (مدل DCV  ساخت شركت Spirax Sarco) كه با داشتن خاصيت دمپ جريان، ‌مشكل  فوق را  حل خواهند كرد .

          قطر كلكتور اصلي توزيع بخار در موتورخانه بعنوان نقطه شروع توزيع بخار با توجه به ميزان مصرف بخار،‌ تعداد ديگها و لوله‏هاي خروجي ورودي اندازه‏گذاري مي گردد . سرعت بخار در اين كلكتور بايد حداقل در نظر گرفته شود تا از تلاطم بخار كاسته شده و حالت يكنواحت در آن حاصل گردد و ضمنا‌‌ً آب و ذرات احتمالي موجود در بخار امكان ته نشين شدن و تخليه از طريق مجموعه تراپ زير كلكتوررا داشته باشند. سرعت مناسب بخار در كلكتورهاي اصلي طبق استاندارد Spirax Sarcoحدود 15M/sميباشد.كلكتور اصلي بخار در واقع نقطه‏اي مناسب جهت جمع‏آوري بخار از طرف ديگها و توزيع مناسب آن به طرف سايت ميباشند . در سايتهاي بزرگ انتخاب فشار بالا جهت توزيع بخار و كاهش آن در نقاط لازم جهت تجهيزات فشار پائين توسط شيرهاي تقليل فشار , بهترين روش مي باشد. . زيرا اين كار باعث كاهش قطر لوله‏ها و شير آلات و   در نتيجه كاهش هزينه خريد آنها و نيز   ساپورتهاي لازم و عايق كاري و صرفه جوئي در فضاي موتورخانه   خواهد شد و از طرفي اتلافات حرارتي نيز كاسته مي گردد.   شكل شماره 5 نشان دهنده يك كلكتور نمونه بخار و شيرآلات لازم و انشعابات خروجي به طرف مصرف كننده مي باشد . كلكتورهاي بخار بايد قادر به تحمل حداكثر فشار مجاز سيستم باشند و بايد به خاطر داشت كه با افزايش دماي كاري، فشار قابل تحمل فلنچها و تجهيزات كاهش پيدا مي نمايند. به طور مثال   در مورد فلنج PN16كه قادر بتحمل فشار 16bar   در دماي 120 c  مي باشد ,  با افزايش دماي بخار تا 198c  توان تحمل فشار 13.8 barرا خواهد داشت.

شكل شماره 5: نمونه  كلكتور توزيع بخار(استاندارد شركت Spirax Sarco)