تحقیق طراحی و انتخاب کمپرسور ها بر اساس استاندارد API

توضیحات

 عنوان تحقیق:طراحی و انتخاب کمپرسور ها بر اساس استاندارد API

• مقدمه
• تاریخچه كمپرسورها
•  انتخاب نوع کمپرسور
• دسته بندی انواع كمپرسور
• فاكتورهای دخیل در انتخاب و طراحی نوع كمپرسور
• انواع مدل های کمپرسور
• ملاحظات طراحی
• فاكتورهای مقایسه كننده اقتصادی
• مقایسه سودمند كمپرسورها با هم
• انواع استاندار های کمپرسور ها
• معرفی استاندارد API

• مقدمه
• تاریخچه كمپرسورها:

بسیاری از پیشرفتهای تكنولوژی امروزی اقتباس تكامل یافته ای ازدستاوردهای مراحل نخستین زندگی بشر می باشند. به عنوان مثال ، اولین مورد استفاده از هوای فشرده مربوط به زمانی است كه انسان نخستین بادمیدن به كنده های نیم سوزی كه براثر صاعقه بوجود آمده بود ، آتش را روشن نگه می داشت.

اولین كمپرسور خدادادی با مشخصات شگفت انگیز شش انسان استكه قادر است 100 لیتر در دقیقه و یا شش متر مكعب در ساعت را با فشاری معادل 0.08-0.02 بار تامین كند.

در سال 1762 میلادی اولین كمپرسور سنتی یا موتودهای محرك آبی و ولوهای چوبی توسط جان اسمتین اختراع شد و در سال 1776 میلاذی اولین كمپرسور یا سیلندر چدنی و یا محدك بخار توسط جان ویلكینس تولید شد و منجر به تحول در تونل سازی و صنایع ذوب فلزات شد

هوای مورد نیاز برای دمیدن را شش های وی كه كمپرسوری خدادادی با مشخصات شگفت انگیز است، تأمین می كرد.شش های انسان عادی قادراست ١٠٠ لیتر در دقیقه و یا شش مترمكعب درساعت با فشاری معادل08/-02/ بار تأمین كند . درصورت سالم بودن ، این كمپرسور اولیه انسانی به نحو شایسته و بدون رقیب و بی وقفه كاركرده و هزینه نگهداری وتعمیرات آن درحد صفر می باشد.

اهمیت كیفی این كمپرسور طبیعی در روشن كردن اولین آتش است . چون اگر شش های انسان درانجام این امر مهم قاصر بود، بدون شك تمدن امروزی بشر مسیر دیگری را طی می كرد. امادر سه هزارسال قبل ازمیلاد حضرت مسیح ، زمانیكه بشر فلزاتی ازقبیل ، طلا ، مس ، قلع وسرب راكه بصورت خالص درطبیعت وجود داشت كشف كرد وهمچنین پس ازگذشت چندی ، هنگامیكه برای احیاء اكسید این فلزات ،كه در واقع اولین مواد خام برای استفاده فلزكاران جهت مصنوعات فلزی آن روز بود ، احتیاج به عمل ذوب وتولید هوای فشرده برای ایجاد حرارت مورد نیاز را داشت. دراین هنگام كمپرسور انسانی یعنی شش ها دیگر قادر به تأمین هوای مورد نیاز نبودند .برای رفع این مشكل وایجاد دمای حدود یك هزار درجه سانتی گراد ازكمپرسور قوی تر دیگری كه آنهم به دست طبیعت ساخته شده بود، استفاده كرد.

 باید توجه داشت كه اختراع دمی(اولین كمپرسور مكانیكی )راباید به عنوان تولدی تازه برای تولید هوای فشره به حساب آورد . این وسیله و دستگاه هایی كه توسط چرخ دوار آبی كار می كردند، تادویست سال بعد بدون وقفه مورد استفاده قرارگرفتند.

1-1    نمونه ای از دمی آهنگری مورد استفاده در مصر باستان

درحدود سال های ١٧٠٠ میلادی حجم كور ه های ذوب فلزات روبه افزایش گذاشت . ولی دستگاه های دمی موجود درآن زمان از عهده انجام كارهای مربوط به گداخت این كوره ها بر نمی آمدند.تاسرانجام درسال ١٧٦٢ میلادی جان اسمیتون (John  Smeaton)  برای اولین بار سیلندر هوائی را اختراع كرد .این دستگاه هرچند بسیار ابتدائی بود ولی به هرصورت برای كوره های موجود مورد استفاده قرار گرفت . زیرا ساخت یك سیلندر دقیق وخوب برای تولید هوای فشرده درآن زمان امكان پذیر نبود.

وضعیت كار به همین منوال ادامه داشت تااینكه درسال ١٧٧٦ میلادی جان ویلكینسون  (JohnWilkinson)  دستگاه ماشین تراشی برای ساختن توپ اختراع كرد كه توسط آن میشد سیلندرهای دقیقی ازفولاد ریختگی را تراشید. اولین دستگاه هوای فشرده دقیق توسط ویلكینسون ساخته و در كارگاهش نصب شد . این كمپرسور مكانیكی فقط قادر بود هوای فشرده ای با فشاری برابر یك بار تولید كند و تراكم بیش ازآن امكان پذیر نبود . چرا كه در صورت افزایش فشار ،دمای كمپرسور زیادشده و بندها و تسمه های چرمی كه به سوپاپ های چوبی اتصال داشتند تاب حرارت را نیاورده و از بین می رفتند.

اولین انتقال عظیم و موفق هوای فشرده هنگام تسریع در ساختمان تونل مونت سنیس(Mt.Ce Nis) دركوه های آلپ سویس صورت گرفت . این تونل پس از تكمیل دارای دو ریل و طولی برابر ۶/۱۳كیلومتربود . عملیات احداث تونل درسال ١٨٥٧ بااستفاده ازچكش های دستی شروع شد.ولی باسرعتی كه كارحفاری پیش می رفت، ساختن این تونل سی سال به طول می انجامید. بنابراین از روی ضرورت و اجبار مدیران راه آهن تصمیم گرفتند ازچكش های بادی كه با هوای فشرده بافشار ٦ آتمسفر كار می كردند استفاده كنند.

ساختن كمپرسورها چهارسال طول كشید و در دو دهانه تونل نصب شد .در طول این مدت نیز چكش های بادی، توسط مهندس ارشد تونلها جرمن سومیلر(Germain Sommeiller) طراحی شد تا مورد استفاده قرارگیرد . باید توجه داشت كه مشكلات و گرفتاریهائی كه در كار این كمپرسورها وچكش های مربوطه به وجود آمد ، باعث پیشرفتهای فراوانی در زمینه ساختمان كمپرسورها وچكش ها ی بعدی شد و فن حفاری تونل گامی بزرگ به سوی تكامل برداشت . لازم به توضیح است كه هردو كمپرسور ازنوع خنك شونده آبی بودند ، كه آب برای خنك كردن هوای داخل سیلندرها استفاده می شد(شكل2-1).

1-2    نمونه ای از اولین کمپرسور صنعتی

این طرح ظاهرًا قدیمی ، سعی وكوششی بود كه درجهت تكامل و پیشرفت وتوسعه دمی های هوائی قبلی صورت گرفته بود .زیرا مهندسین وطراحان از بوجود آمدن یك دیواره حرارتی بین سیلندرها، سوپاپها ، شیرها و دریچه ها كه به صورت مشكل غیرقابل حلی جلوه گر می شد ، بیم داشتند. خوشبختانه دردسرهای جدی ومتعدد این سوپاپها و دریچه ها كه به صورت ظاهرشدن فواره آب درآنها به سرعت بروز كرد ، باعث به وجود آمدن تكنیك ها ی جدید وماندنی به صورت پیستون های آبی شد .همچنین مشكلات موجود در اولین كوشش برای استفاده ازاین چكش های سنگ شكن در حدی بود كه برای بهره برداری از ٩ دریل ، ٥٤ عدد از آن در كارگاه در دست تعمیر بودند.

هنگامیكه دوگروه حفاری به یكدیگر رسیدند ، تقریبًا از ٧٠٠٠ متر لوله برای انتقال هوای فشرده ای كه از دهانه ها تا قسمت اصلی حفاری كشیده شده بود ، استفاده می شد. این اقدام نشان داد كه نیروی هوای فشرده تامسافت های دور نیز قابل انتقال واستفاده می باشد. اخبار مربوط به حفر تونل مونت سنیس در روزنامه ها ومجلات صنعتی چاپ شد و مورد توجه اكثر مردم و مهندسین ودانشمندان درسراسر جهان قرار گرفت.

بحث و ابراز عقیده و دادن راهكارهای لازم درباره امكانات ایجاد وساخت شبكه های انتقال نیروی هوای فشرده وتغذیه واستفاده صنایع وتجارت ازاین نیرو ، رونق گرفت . در سال ١٨٧٥ در نزدیكی منطقه ای صنعتی واقع درجنوب سوئد ، بزرگترین كارخانه هیدروالكتریك (تولید نیروی برق ازآب ) به قدرت اولیه٣٦٠٠ kwو قابل توسعه تا  ١٣٠٠٠٠kw  برای تأمین نیروی لازم و به حركت درآوردن كمپرسورهای تولید هوای فشرده ایجاد شد . ولی این پروژه موفقیت اقتصادی مطلوبی را در پی نداشت.

با استفاده از ابزارها و وسایل بادی ، قدرت و شعاع عمل دست بشر ، بدون آنكه ازمیزان حساسیت ،دقت وانعطاف پذیری غیرقابل رقابتش كاسته شود به مقدار قابل ملاحظه ای توسعه یافته و پیشرفت كرده است واین ضروری ترین مسئله ای است كه درانجام كار باید صورت بگیرد .ابزارهای هوائی كم وزن ، جمع وجور ، بادوام ، مطمئن ودقیق اند .كاركردن با آنها برای فرد ایجادخستگی نكرده ودارای ایمنی بالایی می باشند.

هوای فشرده برای كنترل ونظارت ، تنظیم از راه دور و نزدیك و انجام فرمان های متناوب و زماندار وگاهی نیز همراه و همزمان و هماهنگ باسیستم های هیدرولیكی ، الكتریكی و الكترونیكی برای انجام مقاصد مورد نظر، درخدمت بشر در آمده است.

باگسترش چشمگیری كه در نیمه دوم قرن نوزدهم برای صنایع به وقوع پیوست ، تولید انبوه محصولات وضرورت دستیابی به دبی و فشار بالاتر ومحدودیت هائی كه كمپرسورهای تناوبی در دبی زیاد دارند باعث شد تا صنعتگران مجبور شوند در فكر طراحی وساخت انواع جدیدتری ازكمپرسورها باشند.

هرچند كه كمپرسورهای تناوبی ازنظر قابلیت دستیابی به فشار بالا و راندمان هنوز هم مناسب ترین كمپرسورها می باشند ولی بالا بودن قیمت اولیه ، محدودیت دستیابی به دبی زیاد ، پائین بودن قابلیت اعتماد ، توقف های ناخواسته همراه با بالابودن هزینه های تعمیرات عملا” باعث گردید تا این كمپرسور ها قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایعی كه با رشدی شتابان درحال گسترش بودند نباشد . به همین خاطر از اواخر دهه ١٨٦٠ نسل جدیدی ازكمپرسورها كه درحین دارا بودن بسیاری از ویژگیهای مطلوب كمپرسور های تناوبی ، قادر به تراكم و جابجا كردن حجم وسیعتری ازگاز بودند ابداع گردید كه به لحاظ ماهیت رفتار ظاهری به كمپرسورهای دورانی ( Rotary) معروف شدند.

كمپرسورهای گوشواره ای را(Lobe) می توان اولین نمونه ازكمپرسورهای دورانی دانست كه تولید آن ازدهه ١٨٦٠ شروع گردید . در اواخر قرن نوزدهم شركتRoots  نمونه ای از دمنده فوق را كه دارای گوشوارهائی به قطر۵/۷ متر بودند برای تهویه معادن بكار گرفت كه قادر بود١٧٤٠۰۰ مترمكعب درساعت هوا را جهت تهویه به داخل تونل های معدنی بفرستد . قابلیت هایاین دمنده آنچنان بالا بود كه بنام  شركت سازنده(Roots) معروف گردید و هنوز هم در بسیاری ازمراجع علمی كمپرسورهای گوشواره ای بنام  Rootsنامیده می شوند .

اولین كمپرسور تیغه لغزنده ( Sliding Vane ) درسال ١٨٩٠ در آمریكا ساخته شد كه بصورت خشك(Dry) طراحی شده بودند . پائین بودن راندمان ومشكل گرم كردن جزء معایب اساسی این كمپرسورها بوده تا اینكه درسال ١٩٤٧ با تزریق روغن كه نقش آب بند كننده وخنك كاری كمپرسور را بعهده داشت، كارآئی ، عمرمفید و قابلیت های این كمپرسور به مقدار چشمگیری افزایش داده شد و امروزه نسل جدیدی ازكمپرسورهای دورانی بصورت روغن كاری شونده(Lubricated) درصد بالائی از بازار فروش كمپرسورها رابه خود اختصاص داده است . هرچند كه كمپرسورهای دورانی درمقایسه با كمپرسورهای تناوبی ازقابلیت بالاتری در امر متراكم كردن گازها با دبی بیشتر برخوردار بودند ولی با این وجود قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایع روبه گسترش كه هر ساله ازنظر ظرفیت توسعه می یافتند نبودند.

كمپرسورهای گریز ازمركز را می توان پاسخ مناسبی برای مشكل ظرفیت كمپرسورها دانست . اولین كمپرسور گریز ازمركز درسال ١٨٩٩ توسط یك مهندس فرانسوی بنام Rateau با  ظرفیت ٢٠٠٠ مترمكعب درساعت و با نسبت تراكم۱ :۶/۱(فشار خروجی۲۶/۱بار مطلق)ساخته شد. درسال ١٩٠٣ كمپرسور گریز ازمركز ٥ مرحله ای با نسبت تراكم كلی۵:۱ طراحی و بکار گرفته شد تولید كمپرسورهای گریز ازمركز باظرفیت وفشار خروجی بالاتر دائمًا در دستور كارشركت های سازنده قرارگرفته ، بنحوی كه امروزه این كمپرسورها درظرفیت بیش از ١٢٥٠٠٠٠مترمكعب درساعت ساخته می شود. فشار قابل دسترسی دراین دسته ازكمپرسورها ازطریق افزایش تعداد طبقات تا ١٦ طبقه به بیش از ٧٠٠ بار نیز رسانیده شد كمپرسورهای گریز ازمركز ذاتًا ازنوع خشك (Oil Free)بوده وبعلت بالابودن قابلیت اعتماد آن ،دوره های بهره برداری بدون توقف آن به بیش از سه سال نیز میرسد.

• انتخاب نوع کمپرسور
• 1-1-دسته بندی انواع كمپرسور:

تمام كمپرسورها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1- كمپرسورهای دینامیكی

 2- كمپرسورهای جابجایی مثبت

 3- اژكتورها- دسته دینامیكی را می‌توان به سه نوع مختلف جدا كرد: كمپرسورهای گریز از مركز (centrifugal)- كمپرسورهای جریان محوری (Axial Low compressor) و فن‌ها (Fans). كمپرسورهای جابجایی مثبت نیز بر اساس نوع مكانیزم حركت به دو دسته تقسیم می‌شوند:

رفت و برگشتی (reciprocating) یا چرخشی (rotary)  پلنجری (single acting high pressure) و كمپرسورهای دیافراگمی (diaphragm compressor) تقسیم‌بندی می‌شوند.

كمپرسورهای چرخشی نیز به نمونه‌های تیغه لغزنده (sliding vane)، رینگ مایع (liquid ring)  گوشواره‌ای (Lobe) و كمپرسورهای پیچشی (screw) تقسیم می‌شوند.

دمنده‌ها (blowers) نیز نوعی از كمپرسورها با جریان زیاد و فشار كم می‌باشد. استفاده این نوع بیشتر در سرویسهای هوا، واحدهای بازیابی هوا- وزش‌هوای كوره و دمنده‌های فاضلاب‌ است.

• 1-2-فاكتورهای دخیل در انتخاب و طراحی نوع كمپرسور:

تجربه مكانی: تجربه‌ای كه یك پالایشگاه مخصوص یا یك محل خاص جغرافیایی با یك نوع كمپرسور ویژه بدست آورده است، به صورتی كه كجا کدام نوع كمپرسور می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرد.

‘‘تجربه‌هایی که به دست آمده اند به صورت زیر است:

1. نمونه‌های مناسبی كه قبلاً مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
2. نمونه هایی كه قبلاً مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
3. نزدیكی سرویس دهنده‌های كمپرسور
4. اندازه و مهارت گروه تعمیر و نگهداری
5. توانایی ابزار و وسایل مناسب برای تعمیر و نگهداری

• 1-3-انواع مدل های کمپرسور :

قدم اصلی در انتخاب و طراحی كمپرسور برای یك كاربرد خاص این است كه ما مطمئن شویم این كمپرسور را به راحتی می‌توانیم خریداری كنیم.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق