برچسب: تهویه هوا

 سیستم تراکم ، اساس کار واحد های خنک کننده ای است که در این فصل تشریح می شود . برای درک مشکلات فنی ، اطلاعات کافی درباره سیکل تراکم لازم است . در اینجا انواع مختلف اصول سیستمهای تراکم برای آگاهی کامل تعمیرکاران بیان می شود .

مکانیزم اصلی تشکیل شده است از : کمپرسور ، وسیله گرداندن کمپرسور ( موتور ) ، تقطیر کننده ( کندانسور ) ، کنترل ماده سرمازا ،  اواپراتور ، کلاف خنک کننده ، دستگاهی برای تنظیم اتوماتیک دورهء تناوب ( سیکل ) و کنترل درجه حرارت ، با این قطعات می توان ماده سرمازا را بدون تعویض برای مدتی طولانی مورد استفاده قرار داد . مایع سرد کننده ، حرارت را در قسمت اواپراتور جذب کرده به بخار تبدیل می شود که اصطلاحاء تعمیرکاران و بعضی کتابها آنرا گاز می نامند . دانشجویان باید توجه داشته باشند که در این بخش اصطلاح ” بخار ” و ” گاز ” گاهی به جای یکدیگر به کار برده می شوند .

1-4 قوانین سرد کنندگی

تمام سیستمهای سرد کننده موجود بر اساس قوانین حرارتی زیر ساخته شده اند :

• هر گاه مایعی به بخار تبدیل شود ، حرارت محیط خود را جذب می کند و بالعکس هرگاه بخار به مایع تبدیل شود به محیط حرارت می دهد .
• درجه حرارت درتمام مدت تبدیل مایع به بخار و یا بالعکس ثابت است ، مگر اینکه فشار تغییر کند .
• حرارت فقط از جسم گرمتر به جسم سردتر جریان می یابد ( از گرم به سرد ) .
• در انتخاب قسمتهای فلزی واحد های خنک کننده و تقطیر کننده سعی می شود که از فلزات با ضریب هدایتی حرارتی بالا استفاده شود .
• انرژی حرارتی و سایر صور انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند : برای مثال ( انرژی شیمیایی به حرارتی و بالعکس )

2-4 سیکل تراکم

کلیه سیستمهای تراکم سرد کننده ها از وجود یک مایع سرمازا در یک مدار بسته و نفوذ ناپذیر استفاده می کنند . این سیستم ، عمل انجماد و سرد کردن را بطور پیوسته و متوالی انجام می دهد . عمل تکرار یک سری عملیات یکسان جهت تکمیل یک منظور را سیکل می نامند . تمام سرد کننده ها ( یخچال ها ) روی یک سیکل معین کار می کنند . در سرد کردن مکانیکی دو سیکل متفاوت وجود دارد . در یکی از این سیکلها برای متراکم کردن بخار از یک کمپرسور مکانیکی استفاده می شود . ( سیکل تراکم ) و دیگری  ( سیستم جذب ) نام دارد که بر اساس تغییر درجه حرارت و فشار ناشی از اعمال حرارت کار می کند . طرز کار سیستم جذب در فصل 17 تشریح شده است . اطلاق سیستم تراکم به این سبب است که عمل تراکم بخار و تبدیل آن به مایع بوسیله کمپرسور و انتقال انرژی حرارتی در این مرحله انجام می گیرد . ماده سرمازا در یک جای مدار خود حرارت محیط را جذب کرده و در نقطه ای دیگر آنرا از دست می دهد . به عبارت دیگرکمپرسور ، گاز سرمازا را در وضعیتی قرار می دهد که حرارتی را که قبلا در فشار کم جذب کرده بود ، پس بدهد . چون کمپرسور حرارت را از یک نقطه به نقطه دیگر در مدار انتقال می دهد می توان آن را موتور حرارتی و یا پمپ حرارتی نیز نامید .

یک دستگاه خنک کننده از دو بخش فشار قوی و فشار ضعیف تشکیل شده است . ( شکل 1-4 ) در عمل ، دستگاه خنک کننده حرارت را از یک جا به جای دیگر منتقل می کند مثلا از داخل یخچال به هوای خارج و یا از آب یک آب سرد کن به هوای خارج ، این عمل را می توان به کار اسفنجی که آب را از یک جا جذب کرده و در جای دیگر با فشار دادن آن دفع می کند تشبیه کرد .

برای انتقال حرارت ، احتیاج به اختلاف درجه حرارت است و برای کسب این اختلاف درجه حرارت به یک قسمت فشار قوی ( دفع کننده حرارت ) و فشار ضعیف ( جذب کننده حرارت ) نیاز است .

4 کار یک سیکل تراکم

در شکل ( 2-4 ) مایع سرمازا در اواپراتور به علت نقصان فشار به بخار تبدیل می شود . فشار در یخچالهای متداول بین 29 اینچ جیوه خلا و 13 پوند بر اینچ مربع فشار مثبت بر حسب نوع مایع سرمازای مصرفی و کمترین درجه حرارت مورد نیاز متغیر است .

این امر امکان می دهد که مایع در درجه حرارت کم تبخیر شود ( جذب حرارت نهانی ) و علت این است که هر چه فشار مایع کم شود نقطه غلیان ( جوش ) نیز پایین می آید . این بخار که حاوی حرارت است از لوله مکنده (2) عبور کرده و از طریق کمپرسور (3) که آنرا متراکم می کند وارد کندانسور (4) می شود . در اینجا بخار سرد شده و تحت فشار زیاد حرارت نهانی خود را از دست می دهد و سپس به مایع تبدیل شده در داخل مخزن مخصوص جای میگیرد . خط لوله (5) این مایع را محدوده ای که فشارش بتدریج پایین می آید حمل می کند . سپس مایع وارد تبخیر کننده ( اواپراتور ) شده و با جذب حرارت محیط به بخار تبدیل می شود . (1) و بعد از آن لوله ( خط ) مکنده (2) بخار را به قسمت کندانسور ( تقطیر کننده ) می برد و دوباره اعمال مشابه انجام می شود و به همین سبب آنرا سیکل گویند . در سیکل یک دستگاه سردکننده ( یخچال ) قسمتهای زیر ضروری است :

کمپرسور : که وسیله یک موتور میگردد . بخش فشار قوی شامل : کندانسور ، پرده های دافع حرارت ، مخزن تجمع مایع … منبع اصلی مایع ، لوله حامل مایع سرمازا ، کنترل کننده ، مایع سرمازا و مسیر همگرای کاهنده فشار . بخش فشار ضعیف شامل : واحد مبدل مایع به بخار ( تبخیر کننده یا اواپراتور ) جذب کننده حرارت ، لوله ( خط ) مکنده : لوله حمل کننده بخار . یک ترموستات نیز برای کنترل موتور ضروری است که اعمال فوق بطور اتوماتیک انجام شود .

4-4 بررسی یک سیکل تراکم معمولی

کار یک سیکل به شرح زیر است : بخار در کمپرسور متراکم شده و به کندانسور می رود . بر اساس قانون بویل ،(که در بخش50-1 ذکر شده ) همزمان با تراکم ، فشار ، بالا می رود . همچنین بر طبق قانون چارلز ، ( بخش 51-1 ) درجه حرارت نیز بالا می رود تا زمانیکه درجه حرارت بخار از درجه حرارت واسطه کندانسور ( آب یا هوا ) بالاتر رود . در این موقع حرارت از کندانسور به سوی سیال واسطه ( آب یا هوا ) جریان می یابد و بخار را دوباره سرد کرده ، به مایع تبدیل می کند .

از آنجا که فشار نتیجه مجموع بمباران ملکولها و درجه حرارت از سرعت حرکت مولکولی ناشی می شود ، بنابراین لازم است که سرعت حرکت ملکولها را در بخار بالا ببریم تا درجه حرارت و فشار آن نیز زیاد شده ، به حدی برسد که قابلیت پس دادن حرارت به محیط خود ( آب یا هوا ) را پیدا کند . وقتی کمپرسور به کار می افتد ، بدون کوچکترین اشکالی ملکولها را از قسمت فشار ضعیف به قسمت فشار قوی منتقل می کند ولی در این عمل به سرعت ملکولها چندان اضافه نمی گردد ( ش 3-4 شرح A )این ملکولها از طریق لوله (1) از کمپرسور به کندانسور وارد می شوند . درجه حرارت داخل و خارج در حدود 70 درجه فارنهایت است .

با ادامه کارکمپرسور ملکولهای بخار بیشتری وارد کندانسور (2) می شود . در هر ضربه پیستون کمپرسور ، فشار بخار بیشتر می شود زیرا مومکولهای بیشتری به دیواره های تقطیر کننده برخورد میکنند .

وقتی که پیستون بالا می آید به مولکولهای گاز برخورد می کند و باعث می شود که سرعت مولکولها بیشتر شود و همچنین درجه حرارت نیز افزایش می یابد . این ازدیاد فشار و درجه حرارت ادامه دارد تا زمانی که سرعت ملکولها به حدی برسد که درجه حرارت آنها از درجه حرارت محیط بالاتر رود . این حرارت بالا که در شکل ( 3-4 شرح B ) نشان داده شده باعث می شود که حرارت از بخار به دیواره ، و هوای اطراف جریان پیدا کند (3) . این عمل ادامه پیدا میکند تا زمانی که ملکولهای بخار به هم فشرده شده و به مقدار کافی حرارت از دست بدهند و به مایع تبدیل شوند . (4) افزایش حرارت و فشار کماکان ادامه می یابد تا زمانی که مقدار بخاری که در کندانسور به مایع تبدیل می شودبا مقدار بخار منتقل شده توسط کمپرسور برابر گردد . ( ش 3-4 شرح C ) در این مرحله یک حالت تعادل به وجود می آید . حرارت از جدارها (6) دفع شده و در منطقه (7) گاز ( بخار) به مایع تبدیل می شود .

اگر هر عاملی باعث تغییر این تعادل شود فشار و درجه حرارت تقطیر کننده بر حسب آن تغییر می کند .

برای مثال اگر اتاق گرمتر شود ( عامل بر هم زدن تعادل ) فشار و درجه حرارت دوباره بالا می رود تا زمانی که مجددا تعدادی از ملکولهای گاز پمپ شده توسط کمپرسور در داخل کندانسور به مایع تبدیل شود ( تعادل مجدد ) . بعد از میعان بخار ، مایع در مخزن تجمع (8) می شود تا دوباره به آن احتیاج پیدا شود . از مخزن (8) مایع از طریق لوله مایع فشار قوی (9) عبور کرده و به قسمت کنترل کننده . مایع سرمازا که ممکن است یک دریچه انبساطی ( سیستم خشک ) و یا یک سوپاپ شناور سوزنی ( سیستم شناور ) باشد و یا به قسمت لوله های مویین که در آنجا فشار به حد کافی کم شده و اجازه تبخیر مایع را در درجه حرارتی بین 5 تا 10 درجه فارنهایت می دهد ، می رود . هنگام تبخیر شدن مایع را در اواپراتور مقدار زیادی از حرارت آن جذب شده و منظور سرد کنندگی برآورده می شود . بعد از تبخیر و انبساط مایع در اواپراتور یا قسمت تبخیر کننده ، بخار دوباره به سوی قسمت فشار ضعیف کمپرسور برمی گردد و از داخل خط مکنده به سوپاپ مکش و سیلندر کمپرسور وارد می شود . د راین قسمت گرمایی که بخار در تبخیرکننده جذب کرده بود پس می دهد و این پس دادن گرما سبب می شود که بخار دوباره به مایع تبدیل شده و آماده تکرار سیکل شود.

تحلیل ترمودینامیکی چرخه سرمایش

تبدیل انرژی به ویژه انرژی حراراتی و نسبت آن با حالت مواد، شاکله ی اصلی مباحث ترمودینامیکی است. از این رو موضوعات مرتبط با سرمایش و یا به عبارت دیگر کاهش گرما، بر پایه ی قواعد ترمودینامیک تحلیل می شوند.

یک سیستم ترمودینامیکی شامل فضا و کمیت مشخصی از مواد در حجمی مشخص است که به وسیله سطوحی از فضای خارج از این سیستم ، محیط اطراف خوانده می شود. مرزهای اطراف ممکن است ثابت یا غیر ثابت، واقعی یا فرضی باشند. این سیستم را می توان حجم کنترل نامید.

منظور از سیستم بسته، سیستمی نیست که نسبت به محیط اطراف کاملا ایزوله بوده و جریان انرژی و کار از مرزهای آن عبور نکند، بلکه این سیستم می تواند تحت تاثیر عوامل خارجی انرژی باشد، اما با محیط اطراف تبادل جرم نداشته باشد. منظور از بسته بودن سیستم مربوط به ساز و کار و چرخه ی عملکردی است. هر سیستم بسته ای می تواند در سیستم بسته دیگری جای گیرد و حتی جهان می تواند نسبت به کائنات به عنوان سیستم بسته ای فرض شود. تصویر 5-1 مثالی از یک حجم کنترل است که جریان انرژی از مرزهای آن(دیواره ی سیلندر) عبور می کند و موجب انبساط جرم و مقابله با نیروی(F) می شود. کاهش جریان حرارت موجب غلبه نیروی(F) و انقباض گاز می گردد. این سیستم نسبت به جریان جرم بسته است. در سیستم باز، انرژی و جرم بین محیط و سیستم عبور می کنند. سیستم ایزوله نیز سیستمی است که هیچ ارتباطی با محیط ندارد و جریان جرم یا انرژی از آن عبور نمی کند.

انرژی و انتروپی(Entropy) دو مفهوم بنیادی تحلیل های ترمودینامیکی هستند و از این نظر می توان، ترمودینامیک را علم انرژی و انتروپی نیز نامید. زیرا قواعد اصلی ترمودینامیکی بر پایه ی این دو مفهوم ارائه شده اند.

انرژی قابلیت و توانایی انجام کار است و فارغ از انواع، به طور کلی به دو شکل پتانسیل(Potential) و جنبشی(Kinetic) وجود داشته و ذخیره می شود.

چنانچه انرژی گرمایی(Thermal) را انرژی داخلی(Internal) مواد و ناشی از نیرو های بین مولکولی و حرکت مولکولها بدانیم، می توانیم انرژی پتانسیل را نیروی بین مولکولی مواد و انرژی جنبشی را سرعت حرکت مولکولها تعریف کنیم. انرژی پتانسیل وابسته به موقعیت نیز هست و بنا به مباحث دینامیک کلاسیک می توان مقدار ارتفاع و به تبع آن شتاب جاذبه را متناسب با انرژی پتانسیل دانست.

بنابراین مقدار انرژی پتانسیل از طریق رابطه ی زیر قابل محاسبه است:

( 1- 5 ) PE = mgz

PE : انرژی پتانسیل

m : جرم

g : شتاب جاذبه

z : ارتفاع از سطح افقی مبدا

همانگونه که اشاره شد انرژی جنبشی ناشی از سرعت مولکولهاست. بنابراین مقدار آن را می توان متناسب با سرعت، مطابق رابطه ی زیر تعیین کرد:

( 2- 5 ) KE = mV²/2

KE : انرژی جنبشی

V : سرعت

m : جرم

چگونگی چیدمان اتم ها و ترکیب مولکولی، انرژی شیمیایی(Chemical) و نیروی نگهدارنده پروتون ها و نوترون ها، انرژی اتمی یا هسته ای(Nuclwar) هستند.

سایر مفاهیم مورد استفاده در مباحث ترمودینامیک

گرما (Q) مکانیسمی برای انتقال انرژی از مرزهای یک سیستم بر اساس اختلاف دما است و جهت آن به سمت دمای کمتر است. یعنی انتقال گرما از جسمی با دمای بیشتر به جسمی با دمای کمتر صورت می گیرد.

کار نیز مکانیسمی از انتقال انرژی از مرزهای یک سیستم بر اساس اختلاف فشار یا نیروهای مشابه است و جهت آن همواره به سمت شرایط کم فشار است.

کار مکانیکی (W) نیز ناشی از جا به جایی یا جذب انرژی توسط مکانیسمی مانند توربین، کمپرسور هوای فشرده یا موتور احتراق داخلی است.

جریان کار نیز حمل یا انتقال انرژی به یک سیستم از محیط خارج سیستم است.

جریان کار به ازای جرم برابر است با فشار در حجم مخصوص یا حجم جا به جا شده به ازای واحد جرم :

( 3- 5 )                                                                                          PV=جریان کار به ازای واحد جرم

مشخصه های ترمودینامیکی یک سیستم شامل دما (T) فشار (P) ، حجم مخصوص (V) و چگالی (ρ) است.  سایر مشخصات ترمودینامیکی عبارتند از : انتروپی (s) و و انتالپی (h) و شکل انرژی از نظر پتانسیل و جنبشی و برخی از خواص ترکیبی، به عنوان مثال انتالپی متناسب است با انرژی داخلی به ازای وزن (u) به علاوه حاصل ضرب فشار در حجم مخصوص :

( 4 – 5 )                                                                                                     pv + u ≡ h

حالت سیستم نیز مرتبط با مشخصه های قابل اندازه گیری ترمودینامیکی است که در قالب دستگاه های مختصاتی بر اساس مولفه های مختلف مانند :

( فشار – دما ) ، ( دما – انتروپی ) ، ( فشار – انتالپی ) و یا ( فشار – حجم مخصوص ) تحلیل می شود.

فرایند حاصل تغییرات حالت است که منجر به تغییر برخی مشخصات سیستم می شود.

تعادل سیستم، میل سیستم برای متوازن شدن پس از یک فرایند یا تغییر حالت در یک سیستم است. در طول فرایند یا مرحله ی تغییر حالت، تعادلی وجود ندارد.

چرخه، حاصل چندین تغییر حالت متوالی یا فرایند است که سرانجام به حالت اولیه ختم می شود.

ماده خالص، ماده ای همگن با ترکیب شیمیایی تغییر ناپذیر است که می تواند در بیش از یک فاز وجود داشته باشد و در تمامی حالات ترکیب شیمیایی آن یکسان باقی بماند. آب مایع می تواند مخلوطی از مایع و بخار یا مخلوط مایع و یخ باشد و در عین حال ترکیب شیمیایی آن ثابت باقی بماند. در عین حال مخلوط هوای مایع و هوای گازی، ماده خالص محسوب نمی شود، زیرا ترکیب آن در دو حالت مایع و گاز متفاوت است.

اگر مایع در دما و فشار اشباع باشد ، مایع اشباع(Saturated Liquid) خوانده می شود.

اگر دمای مایع کمتر از دمای اشباع در فشار معین باشد، مایع مادون سرد(Subcooled) یا مایع متراکم شده(Compressed) نامیده می شود. مایع متراکم تحت فشار بیشتری از فشار اشباع در دمای معین است. چنانچه بخشی از ماده ی موجود مایع و بخشی دیگر بخار باشد، کیفیت براساس نسبت جرم بخار به جرم کل تعیین می شود. کیفیت ماده زمانی به آن اتلاق می شود که ماده دردما و فشار اشباع باشد.

اگر دمای بخار بیش از دمای اشباع آن باشد، آن را فوق داغ(Superheat) می نامیم و اگر دمای آن در دمای اشباع باشد، آن را بخار اشباع می نامیم و گاهی از اصطلاح بخار اشباع خشک برای کیفیت صد در صد آن استفاده می شود. فشار و دمای فوق داغ مستقل از یکدیگرند و می توان دما را مستقل از فشار و ثابت بودن آن افزایش داد. گازها را می توان بخار فوق داغ دانست.

انتروپی چیست

مفهوم انتروپی فارغ از علمی بودن ما را درگیر موضاعات فلسفی می کند، زیرا انتروپی بر بی نظمی و تحولات و گوناگونی حالت های ماده و انرژی دلالت دارد، که گاه در نظر گرفتن تمامی آن ها از دایره ی شناخت و پیش بینی خارج شده و اینجاست که فلسفه به عنوان مقدمه و ادامه دهنده علوم وارد بحث و گمانه زنی و نظریه پردازی می شود. شاید علم مقدمات فلسفه را تایید کند. در آن صورت شناخت علمی باز به مرزهایی خواهد رسید که مشاهدات و تجربیات مشخص و معینی در رابطه با آن وجود نداشته و یا حداقل تا مدت زمانی وجود ندارد. بنابراین بار دیگر گمانه زنی های فیلسوفانه و نظریه پردازی های مبتنی بر منطق و آرای فلسفی پا به میان می گذارند. این گونه است که می توانیم فلسفه را مقدمه و ادامه علوم بدانیم. انتروپی نیز از جمله مفاهیم پیچیده و نسبتا مبهمی است که میدان را برای نظریه پردازی های فلسفی باز می گذارد. اما از نظر ترمودینامیکی می توان انتروپی را درجه ای برای تعیین مقدار بی نظمی در یک سیستم بسته یا حجم کنترل دانست. به عبارت دیگر هر چه انتروپی بیشتر باشد ، درجه ی بی نظمی نیز بالاتر است. چنانچه نظم درونی مواد، مورد نظر باشد، می توانیم بگوییم که انتروپی گازها نسبت به مایعات و مایعات نسبت به جامدات بیشتر است، زیرا بی نظمی در آنها چنین نسبتی با هم دارند. چیزی که انتروپی را پیچیده و مرموزتر می کند، عدم امکان سنجش مستقیم آن به وسیله تجهیزات اندازه گیری است.  انتروپی را تنها می توان به صورت غیر مستقیم و از طریق به کار گیری روابط ریاضی تعیین کرد. به طور کلی اگر بخشی از مفهوم انتروپی را در جنبش و جوشش مولکولی مواد جستجو کنیم، می توان گفت که سیستم ها در دماهای کمتر تمایل بیشتری به نظم از خود نشان می دهند و به همین نسبت، انتروپی آنها کمتر است. نماد انتروپی s واحد آن KJ/MOL یا BTU/LB است. همانگونه که مشخص است دما و جرم هر یک نقش اصلی در مقدار انتروپی دارند.

انرژی نیز قابلیت انجام کار است و به صورت های مختلفی به کار گرفته می شود و در این میان گرما نوعی انرژی پایه محسوب می شود و میل به بی نظمی در آن از هر صورت دیگری بیشتر است. از این رو مصادیق انتروپی در مورد گرما بارزتر و گویاتر است و بر همین اساس یکی از ارکان مقداری انتروپی، دما است.

آنچه به صورت مقدماتی در مورد انرژی و انتروپی آمد، در قالب قواعد ترمودینامیکی شکلی منسجم تر و ریاضی وار به خود می گیرند. بنابراین در ادامه و به اختصار نگاهی به این قواعد خواهیم داشت.

مباحث ترمودینامیکی بر بستر چهار قانون که بیشتر مبتنی بر صحت تجربی هستند تحت عناوین قوانین صفرم، اول، دوم و سوم طرح می شود.

قوانین صفرم و اول بستری برای طرح مباحث انرژی است، اما قوانین دوم و سوم قطع نظر از طرح مباحث مربوط به انرژی به طرح انتروپی نیز می انجامد.

بر اساس قانون صفرم، چنانچه دوجسم با جسم سومی هم دما باشند با یکدیگر نیز هم دما هستند.

بر اساس قانون اول، انرژی داخلی یا درونی تفاضلی است بین انرژی داده شده به یک سیستم و کار گرفته شده از آن.

بر اساس قانون دوم، جهت جریان حرارت محدود و مشخص است. به این معنا که جریان حرارتی از جسم گرم به سرد است و عکس آن امکان پذیر نیست مگر آنکه کار انجام شود.

بر اساس قانون سوم، صفر مطلق یک دمای حد و رسیدن به آن به معنای سکون مطلق است. رسیدن و یا پایین تر رفتن از چنین حدی غیر ممکن است.

قانون اول ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک اغلب قانون بقا یا پایستگی انرژی نامیده می شود. بر اساس این قانون، مقدار خالص انرژی اضافه شده به یک سیستم برابر است با افزایش انرژی ذخیره شده در سیستم. بنابراین انرژی از بین نمی رود، بلکه از شکلی به شکل دیگر در می آید. بر همین اساس می توان گفت که اختلاف انرژی ورودی و خروجی یک سیستم برابر است با افزایش انرژی سیستم. تصویر(6 – 1) جریان انرژی ورودی و خروجی را در یک سیستم ترمودینامیکی نمایش می دهد. در موارد عمومی برای جریان جرم ورودی و خروجی یک سیستم و تعادل انرژی در آن، روابط زیر مورد استفاده قرار می گیرد :

( 5 – 5 ) Ʃ^m_in(u + pv + v² / 2 + gz ) _in – Ʃ ^m_out ( u ++ v² / 2 + gz ) _out + Ǫ – w

= [ m_ƒ ( u + v² / 2 + gz )_ƒ – m_i ( u + v² / 2 + gz )_i ]_system

در جریان پایدار یا حالت پایدار که معادلات آن برای تحلیل تجهیزاتی همچون کمپرسورها، دیگ ها و کندانسورها مورد استفاده قرار می گیرد، شرط این است که حالت جرم در هر نقطه از حجم کنترل نسبت به زمان تغییر نکند. این نوع سیستم ها باز هستند و جریان جرم در نقطه یا نقاطی به آن وارد و از نقطه یا نقاطی از آن خارج می شود. در نتیجه خواهیم داشت :

( 6 – 5 )

در رابطه ی دوم(ṁ) دبی جرمی جریان است. چنانچه در رابطه اول به جای(u+pv) معادل آن یعنی(h) جای گیرد و طرف دوم معادله نیز ساده شود، رابطه ی زیر به دست خواهد آمد :

( 7 – 5 ) Q – W = [ m ( u_f – u_i ) ]_system

و یا می توان گفت که تغییرات انرژی یک سیستم برابر است با مجموع گرمای داده شده و کار انجام شده :

( 8 – 5 ) ΔU = Q + W

قانون دوم ترمودینامیک

بر اساس قانون دوم ترمودینامیک جهت جریان یک فرایند تنها در یک جهت است و در خلاف جهت، امکان وقوع و پیش روی جریان وجود ندارد. به عنوان مثال در حالت طبیعی همواره انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد صورت می گیرد و امکان انتقال گرما در جهت عکس، یعنی از جسم سرد به جسم گرم وجود ندارد. بنابراین در فرایندها باحالت های خود به خودی روبه رو خواهیم بود که از آنها نمی توان گریخت، و البته وجود حالات خود به خودی به معنای عدم وجود احتمالات در همان جهت و راستا نیست. اینجاست که انتروپی به عنوان بیان کننده ی فرایندهای خود به خودی موضوعیت پیدا می کند. انبساط گازها و یا سرد شدن جسم تا رسیدن به دمای محیط از جمله فرایندهای یک سویه یا بازگشت ناپذیری هستند که در نتیجه آنها انتروپی افزایش می یابد. این خود نوعی به تعادل رسیدن است، بنابراین نمی توان بی نظمی مصطلح در مورد انتروپی را منجر به عدم تعادل دانست. بی نظمی منتسب به انتروپی در واقع نوعی نگرش قراردادی است که در اصل با تعادل در تباین قرار می گیرد. با نگاهی خرده انگارانه می توانیم بگوییم که با روشن کردن یک کبریت به انتروپی جهان افزوده ایم؛ اما در این نگرش مقدار اثر گذاری مغفول واقع می شود. درست است که بگوییم اگر گرما از منبع گرم به منبع سردی منتقل شود انرژی جریان یافته و کاری انجام می شود و این جریان یک سویه با کاهش انرژی و افزایش انتروپی همراه است. به عبارت دیگر می توان گفت که انتقال انرژی از منبعی گرم تر به منبعی گرم، توام با انتروپی کمتری نسبت به انتقال انرژی از منبعی گرم به منبعی سرد است. قانون دوم ترمودینامیک از دو دیدگاه بیان می شود. یک دیدگاه که به نام کلوین – پلانک معروف است، بیان می دارد که در یک فرایند تبدیل انرژی گرمایی به کار هیچ گاه تبدیل کامل ممکن نیست. در واقع بازده عملکرد حاصل از کار یک موتور یا ماشین گرمایی که انرژی حرارتی را به کار مکانیکی تبدیل می کند، صد در صد نیست و بخشی از انرژی به صور دیگر از سیستم خارج می شود. این بیان نه تنها ناقض قانون اول ترمودینامیک نیست، بلکه در راستای همان تجربیات قرار می گیرد.

دیدگاه دیگر که بیان کلازیوس خوانده می شود، بیان می کند که انتقال گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرم تر بدون انجام کار ممکن نیست. هر دو دیدگاه به گونه ای منفی و در جهت نفی امکان مشخصی هستند. بیان کلوین تبدیل صد در صد انرژی به کار را نفی می کند و بیان کلازیوس ساخت سیستم سرمایشی ایده ال را منکر می شود. دیدگاه کلازیوس بر حتمی بودن استفاده از کار مکانیکی برای عمل سرمایش تاکید دارد و از این نظر می تواند برای موضوع این کتاب که بحث در خصوص چیلرهای جذبی را محور کار قرار داده است، مهم و حائز اهمیت ویژه باشد. در هر حال این دو دیدگاه هم ارز یکدیگر هستند و با نقض یکی از آنها، دیگری نیز نقض می شود. از این نظر دیدگاه کلوین – پلانک نیز در ارتباط با موضوع کتاب حاضر نقش مهمی پیدا میکند. در واقع تمامی مباحثی که پس از این در مورد ضریب کارایی طرح خواهد شد، برگرفته از چنین دیدگاهی است. فرایندهای بازگشت ناپذیر در یک چرخه ی سرمایش که به طور قطع نیازمند اعمال کار مکانیکی است شامل افت فشارها در خطوط و مبدل ها و اصطکاک مکانیکی می شود. با کاهش فرایندهای بازگشت ناپذیر، بازده چرخه ی فرایند سرمایش افزایش پیدا می کند. در یک سیستم باز برای بیان قانون دوم ترمودینامیک بر اساس مفهوم انتروپی می توان چنین رابطه ای را نوشت :

( 9 – 5 )                                                                          dS_system = δǪ / T +δm_is_i – δm_es_e + dI

dS_system : تغییرات انرژی کل در واحد زمان در خلا فرایند

δmisi : افزایش انتروپی ناشی از جرم ورودی

δm_es_e : کاهش انتروپی ناشی از جرم خروجی

δǪ / T : تغییرات انتروپی ناشی از فرایند برگشت پذیر تبادل حرارت بین سیستم و محیط

dI :  انتروپی ایجاد شده ناشی از فرایند بازگشت ناپذیر که همواره مقداری مثبت است .

معادله فوق را می توان بر اساس تغییرات انتروپی به صورت زیر نوشت :

( 10 – 5 )                                                                      δǫ = T [( δmese – δmisi) + δSsys – dI ]

مقدار تغییر انتروپی در فرایند های بازگشت پذیر و بازگشت ناپذیر یکسان است، بنابراین تعیین این تغییرات در یک مسیر به منزله تعیین مقدار در مسیر دیگر نیز هست. رابطه عمومی قانون دوم را می توان بر اساس انتگرال گیری از نرخ انتقال حرارت و دما و بر اساس تغییرات انتالپی به صورت زیر نوشت :

( 11 – 5 ) ( S_ƒ – S_i ) _system = ∫_rev δǪ / T + Ʃ^{( ms )}_in – Ʃ^{( ms)}_out + I

در نظر نگرفتن زمان و یکنواختی چرخه های کاربردی منجر به عدم تغییرات انتروپی می شود. بنابراین در این صورت انتروپی صفر شده و رابطه ی بالا را می توان برای چنین چرخه هایی و برای تعیین نرخ بازگشت ناپذیری به صورت زیر نوشت :

( 12 – 5 ) I = Ʃ^{( ms )}_out – Ʃ^{( ms )}_in – ∫ Ǫ / T_surr

اگر دمای محیط برابر با دمای سیستم باشد معادله بالا برابر صفر خواهد شد. با ترکیب معادله ی بالا با معادله ی ( 6 – 5 ) معادله ی ( 13 – 5 ) به دست می آید :

( 13 – 5 )                                                                    I = m [ ( S_out – S_in ) – h_out – h_in / T_surr ]

در چرخه های واقعی که بنا به دلایل مختلف نیازمند صرف کار بیشتری می شوند، مقدار کار مورد نیاز چرخه ی واقعی برابر است با دمای مطلق محیط به علاوه ی کار مورد نیاز ناشی از فرایندهای بازگشت ناپذیر. بنابراین کار واقعی را می توان از طریق رابطه ی زیر محاسبه کرد.

( 14 – 5 ) W_actual = W_reversible + T₀Ʃ^I

در چرخه های سرمایشی انتقال انرژی از یک ناحیه با دمای کم به یک ناحیه با دمای زیاد صورت می گیرد. به طور معمول ناحیه یا سیال دمای زیاد می تواند یک سطح حرارتی یا هوای محیط باشد.

ضریب کارایی یک سیستم سرمایشی نسبتی است بین سرمایش مفید(مقدار گرمای خارج شده از سیستم) به مقدار انرژی خالص ورودی به سیستم از منبع خارجی .

( 15 – 5 )                                            سرمایش مفید / مقدار انرژی خالص ورودی از منبع خارجی = COP

در سیستم های مکانیکی تراکم بخار، انرژی اولیه یا ورودی به طور معمول شکلی از کار ناشی از عملکرد تجهیزات مکانیکی یا الکتریکی مانند کمپرسورها است. بنابراین می توان نوشت :

( 16 – 5 ) COP = Ǫ_i / W_net

در سیستم های سرمایش جذبی، انرژی حرارتی به طور مستقیم از یک مولد گرمایشی تامین می شود و در کنار آن کار مکانیکی ناشی از کارکرد پمپ ها و فن ها(مانند فن برج) نیز دخیل هستند. بنایراین در این مورد می توان نوشت :

( 17 – 5 )    COP = Ǫ_i / Ǫ_gen + W_net

به طور معمول در سیستم های جذبی، انرژی ورودی به شکل کار در مقایسه با انرژی گرمایی ورودی بسیار اندک و قابل اغماض است. مقدار انحراف ضریب کارایی واقعی از ضریب کارایی بازگشت پذیر ایده آل، بازده سیستم را تعیین می کند :

( 18 – 5 )                                                  COP / ( COP )_rev =η_R

چرخه ی کارنو

چرخه ی کارنو، چرخه ای بازگشت پذیر است که بین دو منبع دمای ثابت عمل میکند. این چرخه ی تراکمی در یک وضعیت همچون یک نیروگاه بخار عمل نموده و در جهت عکس تبدیل به یک سیستم سرمایش تراکمی می شود. چرخه ی کارنو که از دو فرایند هم دما و دو فرایند آدیاباتیک تشکیل شده است.

با انجام برخی عملیات پیشگیرانه می توان از بروز عیب در چیلرهای جذبی جلوگیری کرد که پیش از این برخی از این موارد یادآوری شد. در اینجا به طور فهرست وار این موارد را از نظر می گذرانیم.

نمونه گیری و آزمایش

محلول برای سیستم هایی که در تمام سال کار می کنند هر چهار ماه یک بار و برای سیستم هایی که در طول سال فقط برای تابستان مورد استفاده قرار می گیرند سالی یک بار انجام گیرد.

ثبت اطلاعات عملکردی 

باید کلیه شرایط عملکردی چیلر، مانند دما و فشار قسمت های مختلف به صورت روزانه توسط تیم راهبری ثبت شود تا به هنگام بروز عیب بتوان شرایط پیش آمده را تحلیل کرد.

نشت یابی سیستم

در صورت جمع شدن بیش از اندازه ی گازهای غیر قابل تقطیر، سیستم باید به طور کلی مورد آزمایش نشتی قرار گیرد.

کنترل اتصالات و مدارهای الکتریکی

حداقل سالی یک بار کلیه سیستم های الکتریکی و مدار فرمان باید مورد بازبینی قرار گیرد.

تعویض شیشه رویت و واشر آن

چنانچه شیشه رویت شفافیت خود را از دست داده باشد و سطح محلول به خوبی دیده نشود، باید شیشه رویت را برای پرهیز از هرگونه اشتباهی تعویض کرد. همچنین ممکن است واشر دور شیشه ی رویت موجب ایجاد نشتی شود، که در این صورت این واشر هم باید تعویض شود.

کنترل مقدار الکل اکتیل

در صورت اختلال در ظرفیت برودتی چیلر، باید میزان الکل اکتیل مورد بازبینی قرار گیرد.

بازبینی کنترل کننده ها

بهتر است سالی یک بار، کنترل کننده هایی مانند کلید قطع کننده دمای کم مبرد، فلوسوئیچ ها و کلید قطع کننده دمای بالا مورد بازبینی قرار گیرند.

بازبینی حسگرها

بهتر است سالی یک بار، دقت حسگرهای دما و فشار مورد بازبینی قرار گیرند.

بازبینی پمپ ها

وجود ذرات رسوب و فلزات می توانند موجب آسیب دیدگی یاتاقان های پمپ شوند. بنابراین بهتر است هر چهار سال یک بار پمپ ها مورد بازرسی اساسی قرار گیرند. هر سال یک بار نیز باید کنتاکتورها و رله های اضافه بار پمپ ها را مورد بازرسی قرار داد و اتصالات الکتریکی آن را کنترل کرد. جریان وگرمای پوسته پمپ نیز از جمله موارد مهم است که باید به آنها توجه کرد.

بازرسی پمپ خلا و سیستم تخلیه گازهای غیر قابل تقطیر

باید هر شش ماه یک بار و در صورت نیاز تسمه پمپ را تعویض کرد و به طورماهیانه مقدار جریان الکتریکی آن را کنترل کرد. همچنین توجه به روغن پمپ هم از کمی و هم از جهت کیفی بسیارمهم است. هر شش ماه می باید دقت مانومتر سیستم خلا مورد بازبینی قرار گیرد.

بازبینی کوئل های ابزوربر، کندانسور و اواپراتور

هر سال یک بار می باید کلیه لوله ها و کوئل های چیلر برای تعیین میزان رسوب گذاری مورد بازبینی قرار گیرد.

بازدید از لوله کشی های خارجی چیلر

به طورمرتب و روزانه، کلیه لوله کشی های متصل به چیلر، اعم از بخار، چگالیده، آب برج خنک کننده و آب سرد باید مورد بازبینی قرار گیرد.

تفاوت اصلی بین سیستم های جذبی و تراکمی در اینست که درسیستم جذبی به جای استفاده از انرژی مکانیکی برای ایجاد تغییرات لازم در ماده سرمازا به منظورتکمیل سیکل تبرید، از انرژی حرارتی استفاده می شود. در سیستم جذبی ممکن است از گاز، نفت و یا گرمای الکتریکی برای ایجاد حرارت استفاده می شود. این سیستم دارای کمترین تعداد قطعات متحرک است و در سیستمهای کوچکتر قطعات متحرک فقط به سوپاپها و کنترل های معمول منحصر می شود. ولی در بعضی از دستگاههای بزگتر علاوه بر سوپاپها و کنترلها از پمپ های جریان دهنده ی ماده سرمازا و پنکه نیز استفاده می شود. سیستم های جذبی موقع کار آرام و بی صدا هستند و در تاسیسات تجارتی و خانگی مورد استفاده واقع میشود. از سیستمهای تبرید جذبی بطور گسترده ای درکامیونهای پخش نوشابه و بستنی و غیره، اردوگاه ها، کاروانها و قایق ها استفاده به عمل آمده و از آنجا که میتوان آنها را با یک سیلندر کوچک گاز بکار انداخت، به موارد استفاده از آنها به عنوان یک دستگاه قابل حمل افزوده است.

1-1 سیستم جذبی             

شکل 1-1 اجزاء اولیه یک سیستم جذبی را نشان میدهد. سیستم جذبی نشان داده شده در این شکل، بمنظور قیاس با سیستمهای سرد کننده مکانیکی از نوع مجهز به جاذب جامد انتخاب شده است. کلاف کندانسور، مخزن تجمع مایع و اواپراتور(کلاف سرد کننده) کاملا شبیه قطعات مشابه سیستمهای تراکمی هستند ولی کمپرسور جای خود را به گرمکن یا مولد داده است. به منظور ساده کردن تصویر برای مقایسه، کنترلهای مختلف از آن حذف گردیده است. شکل 2-1 یک نوع سیستم جذبی ابتدایی از نوع مجهز به مایع جاذب را که در آن از کندانسور آبی استفاده می شود نشان می دهد.

2-1 انواع سیسیتمهای جذبی 

ترکیبات متعددی از مواد وجود دارند که دارای خواص غیر عادی هستند، مثلا یکی از مواد ممکن است بدون وقوع فعل و انفعالات شیمیایی ماده دیگر را جذب کند، و یا ممکن است ماده ای ماده دیگر را در حالت سردی جذب کرده و پس از گرم شدن رها سازد. اگر این ماده جامد باشد عمل را گاهی جذب و اگر ماده سیال باشد این عمل را همیشه جذب می نامند. دو نوع یخچال جذبی وجود دارد که در یکی از انها از ماده جاذب جامد و در دیگری از ماده جاذب سیال استفاده می شود. این دو نوع یخچال جذبی تحت عنوان ” اصل فاراده ” که ماده جاذب آن جامد است و یخچال الکترولوکس که ماده جاذب آن سیال است طبقه بندی میشوند. نوع دیگری از طبقه بندی سیستم جذبی بر مبنای عوامل زیر است :

1- سیستم  جذبی متناوب                                                            2- سیستم جذبی پیوسته

سیسیتم های جذبی ، کاربردهای متعددی به قرار زیر داشته اند :

1-  خانگی                                      2- صنعتی                                                      3- تهویه

سیستم های جذبی بر حسب نوع و منبع حرارتی بکار رفته نیز بصورت زیر طبقه بندی میشوند :

1- نفتی                                      2- گازی ( طبیعی یا مصنوعی )                               3- الکتریکی

برخی از سیستمهای جذبی که در کاروانهای خانوادگی بکار میروند احتمالا بوسیله نیروی برق ویا سوخت کم فشار گرم میشوند ، این سیستمها در بخش3-1تشریح شده اند.

3-1 اصول سیستم جذبی  جامد  

میشل فاراده در سال 1824 یک سلسله آزمایش برای تبدیل بعضی گازهای پایدار به مایع، که دانشمندان معتقد بودند این مواد فقط به شکل گاز(بخار) وجود دارند انجام داد. در بین این گازها، آمونیاک(717- (Rکه همیشه به نام یک گاز پایدار شناخته شده بود نیز وجود داشت. فاراده میدانست که کلرور نقره که پودری سفید است دارای خاصیت غیر عادی جذب مقادیر زیادی گاز آمونیاک است، بنابراین پودر کلرور نقره را در مجاورت گاز خشک آمونیاک قرار داد و هنگامی که پودر کلرور نقره تمام امونیاک ممکن را جذب کرد مخلوط آمونیاک و نقره را در یک لوله آزمایش که به صورت 8 تا شده بود مسدود کرد و سپس یک انتهای لوله را که حاوی مخلوط بود حرارت و انتهای دیگر آنرا بوسیله آب مطابق شکل 10-3 از فصل سوم سرد کرد. حرارت، گاز آمونیاک را رها نموده و بزودی قطرات بیرنگ مایع شروع به ظهور در انتهای سرد شده لوله نمودند و بنابراین آمونیاک مایع تولید گردید. فاراده به عمل حرارت دادن ادامه داد تا مقدار کافی آمونیاک که موردنظرش بود بدست آمد، سپس شعله را خاموش کرد و به مطالعه ماده جدیدالکشف خود پرداخت. چند لحظه پس از خاموشی شعله، فاراده متوجه واقعه ای غیر عادی شد، آمونیاک مایع در لوله بجای آرام ماندن شروع به غلیان و جوشیدن شدید نمود وسریعا به حالت گازی برگشت و گاز حاصل مجددا بوسیله پودر کلرور نقره درانتهای دیگر لوله جذب گردید. با لمس کردن انتهای حاوی مایع جوشان، فاراده با کمال تعجب دریافت که آن قسمت به شدت سرد شده است. و نتیجه گرفت که آمونیاک، هنگام تبدیل شدن از مایع به گاز حرارت جذب نموده و این گرما را از نزدیکترین جسم به خود که همان لوله آزمایش بوده گرفته است.

4-1 اصول سیستم تبریدجذبی پیوسته

سیستم جذبی مایع دارای بعضی خواص خوب است. آب تحت درجه حرارت و فشار عادی مقدار زیادی گاز آمونیاک را جذب میکند (717-   (Rوآمونیاک محلول در آب بسهولت بوسیله حرارت دادن آب احیا میشود، همچنین گرمای نهان تبخیر آمونیاک مایع آنقدر زیاد است که هنگام تبدیل شدن به بخار مقدار زیادی گرما به خود جذب میکند . SERVEL نوعی یخچال خانگی است که بر مبنای جذب سیکل یپوسته طرح شده و فاقد هر گونه قطعات متحرک یا سوپاپ است(غیر از قطعاتی که برای کنترل شعله کوره یا مشعل آن بکار میرود). ماده سرمازای یخچال آمونیاک و حلال آن آب است. برای ایجاد فشار جزئی آمونیاک(طبق قانون دالتون مبحث 53-1) و ایجاد امکان تبخیر آن در فشار کم از گاز هیدروژن استفاده میشود. در شکل 3-1 ، A  نماینده آمونیاک و H نماینده هیدروژن است. زمانی که کوره در(1) روشن شده و گرمای آن به قسمت میانی مولد منتقل شود(1) بخارداغ آمونیاک از محلول متصاعد شده و در قسمت(1b) از میان لوله غلیان(10) به سمت بالا حرکت میکند و در ضمن حرکت در این لوله محلول را با خود به سطح بالایی جدا کننده(11) می برد. بیشتر محلول مایع در ته(11) باقی مانده و از طریق مبدل گرما(9) به طرف قسمت جاذب گرما(4) حرکت میکند. بخار داغ آمونیاک بعلت سبکی به بالای لوله(11) رفته و سپس از طریق لوله میانی به قسمت تجزیه کننده(6) سرازیر میگردد و در اینجا هر گونه محتوی بخا رآب از آن گرفته شده بخار داغ و خالص آمونیاک به طرف بالا و یکسو کننده(7) می رود. یکسو کننده(7) شامل تعدادی پره و صفحات کوچک است که لوله را احاطه کرده اند، اگر بخار داغ آمونیاک در این مرحله هنوز هم دارای مقداری بخار آب باشد برای اطمینان از خلوص کامل آن باید بخار آب از آن گرفته شود. در این نقطه گرما کار خود را کامل کرده و برای طی باقیمانده مدار گردش، نیروی طبیعی جاذبه است که ادامه جریان را سبب میشود.

بخار خالص و داغ آمونیاک به کندانسور(2) می رود و هوای نسبتا خنک محیط که از میان پره ها عبور مینماید گرمای بخار آمونیاک را گرفته و مقداری از آن را تقطیر و در(2a) به مایع تبدیل میکند. این آمونیاک حالا به صورت کاملا خالص است و تحت نیروی جاذبه به اواپراتور(3a) جریان می یابد. و مقداری زخارآمونیاک که تقطیر نشده به(2b) رفته و در آنجا تقطیرمیشود و در لوله بالایی یا تله آمونیاک جمع میشود. لوله های خمیده ای( U-tube) که از کندانسور منشعب می شوند، به عنوان محل تجمع آمونیاک مایع هستند که در آنها آمونیاک تا ارتفاع معینی جمع شده و سپس به اواپراتور(3a) سرازیر میشود(بخاطر اصل ظروف مرتبط). مایع آمونیاک پس از سرازیر شدن به کلافهای تبخیر(3aو3b) به صورت برکه های کم عمقی در روی تعدادی صفحات افقی قرار میگیرد. گاز هیدروژن که به مقدار زیاد وارد کلافها میشود، سبب میگردد که آمونیاک مایع در درجه حرارت کمتری تبخیر شود(طبق اصل دالتون) آمونیاک، گرمای تبخیر خود را از کابینت یخچال گرفته و سبب انجماد آب در قالبهای جا یخی میشود. هر چه مقدار هیدروژن بیشتر ومقدار آمونیاک کمتر باشد درجه حرارت کمتری تولید میشود(سرمای بیشتر) بخار حاصله از تبخیر آمونیاک مایع با گاز هیدروژن مخلوط میشود و چون وزن مخلوط از هیدروژن سنگین تر است از قسمت میانی مبدل گرمای گاز(8) به قسمت جاذب(4) میرود. این جریان در اواپراتور بطور پیوسته ادامه می یابد و مخلوط هیدروژن و بخار آمونیاک که از قسمت میانی مبدل گرمای گاز میگذرد، گاز هیدروژن خالص را که در لوله خارجی صعود می کند سرد می کند. در این هنگام محلول ضعیفی از آمونیاک و آب تحت نیروی جاذبه از مولد(1) و از طریق مبدل گرمای مایع(9) به طرف پایین و به بالای آب جاذب یا حلال سرازیر می شود. و در اینجا با مخلوط گاز هیدروژن و بخا ر آمونیاک که از اواپراتور و از طریق مبدل گرمای گاز می آید برخورد می کند. در اینجا محلول ضعیف و نسبتا سرد، بخار آمونیاک را جذب میکند، ولی چون هیدروژن درآب محلول نیست بصورت آزاد باقی مانده و بعلت سبکی به سطح قسمت جاذب آمده و از طریق مبدل گرمای گاز(8) و به اواپراتور باز میگردد. قسمت جاذب گرما(4) دارای تعدادی پره است و بوسیله هوا خنک میشود. و سرد شدن محلول ضعیف به جذب آمونیاک از مخلوط بخار آمونیاک و گاز هیدروژن کمک می کند. همچنین هنگامی که محلول ضعیف آب و بخار آمونیاک گاز آمونیاک را جذب میکند مقدار قابل توجهی گرما آزاد میشود که پره های خنک کننده بمنظور ادامه عمل سردکنندگی این گرما را گرفته و به هوای محیط پس میدهند. مبدل گرمای مایع، محلول قوی یا محلول آمونیاک مایع و آب را به تجزیه کننده(6) و از آنجا به مولد و جایی که سیکل سردکنندگی مجددا شروع میشود هدایت میکند. این دستگاه، مجموعه ای جوش داده شده است و هیچ قطعه متحرکی که در معرض فرسودگی و  خرابی باشد و از تنظیم خارج شود ندارد. فشار کل در طی سیکل و تحت درجه حرارت محیط 150 درجه فارانهایت تقریبا درحدود 400 پوند متعارفی است که الزاما استفاده از ساختمانی محکم و با دوام را ضروری مینماید. برای ایجاد صفر درجه سرما، آمونیاک موجود در اواپراتور باید در 7/15 پوند بر اینچ مربع بجوش آید، یعنی هیدروژن باید باقی مانده فشار، یعنی3/348 پوند بر اینچ مربع را تامین می کند تا فشار کل سیستم در 400 پوند متعارفی حفظ شود. این یخچال در میان یخچالهای خانگی منحصر بفرد است و شرح بیشتر آن در مبحث 8-1 آمده است.

5-1  اصول سیستم تبرید جذبی متناوب

مناسبترین سیکل یخچال برای مناطقی که به برق و گاز دسترسی ندارند، سیکل سوپر فکس(1) و تروکلد(2) است. سیکل سوپر فکس اساسا همان اصل فاراده است منتها چیزهایی اضافی نیز دارد که لازم به توضیح است. همانطور که در شکل 4-1 دیده می شود، آمونیاک و آب در مخزنی مسدود یا مولد(A) مخلوط می شوند که در زیر آن اجاق نفت سوز M قرار گرفته است. وقتی اجاق روشن میشود، گرمای حاصله آمونیاک را بصورت بخار درآورده از مخلوط جدا میکند. این بخار آمونیک از طریق یک لوله(D) به کلاف E  غوطه ور در آب مخزن B در بالای یخچال وارد میشود. سردی آب باعث تبدیل بخار آمونیاک به قطرات آمونیاک مایع تحت فشار تولید زیاد میشود. آمونیاک مایع ازطریق لوله ای بدرون مخزن تجمع مایع(C) میریزد و از اینجا به اواپراتورK که با محلول آب  نمک(H) احاطه شده میرود. برای جلوگیری از عمل کردن مخزن تجمع مایع به عنوان اواپراتور و سرد کردن بیش از حد کابینت، اطراف آن بالای عایق F پوشیده شده است. این عمل برای مدت نسبتا کوتاهی ادامه می یابد و پس از تمام شدن نفت و خاموش شدن اجاق، متوقف میشود. با خنک شدن قسمت جاذب گرما تا حد گرمای محیط، امونیاک در اواپراتور تحت درجه حرارت کم شروع به تبخیر میکند، زیرا با سرد شدن مولد، میل به جذب مجدد بخار آمونیاک میکند و در نتیجه فشار را کاهش داده، به آمونیاک امکان می دهد، تحت درجه حرارت کم در اواپراتور به جوش آید و این تبخیر است که باعث تولید سرمای لازم برای خنک کردن کابینت مواد غذایی می شود.

پس از خاموش شدن اجاق، درجه حرارت آب موجود در مولد(A) بسرعت به حرارت محیط میرسد و چون آب سرد میل ترکیبی فراوانی با آمونیاک دارد، آمونیاک بخار شده در اواپراتور از طریق لوله G به مولد بازگشته و مجددا با آب مخلوط میگردد و مطابق آنچه در شکل 5-17 دیده می شود

فشار نسبتا کمی را در اواپراتور حفظ میکند.

به عبارت دیگر، گرمای اجاق، آمونیاک را در مدت کوتاهی از مولد A به کلاف تبخیر(K) منتقل می کند، آمونیاک در اواپراتور تبخیر شده و به آهستگی و طی 24 ساعت تا 36 ساعت به مولد باز می گردد. و این تبخیر آمونیاک در اواپراتور است که عامل ایجاد سردی است. برای ازدیاد راندمان در مناطق گرم و یا برای سرد کردن مقادیر خیلی زیاد مواد غذایی میتوان در بالای مخزن کندانسور فرو رفتگی ایجاد نمود و آنرا پر از آب کرد، این آب بسرعت تبخیر شده و به سرد شدن مخزن کمک میکند. این نوع دستگاه سرد کننده در مبحث 7-1 به همراه سیستم تروکلد که اساسا شبیه آن است به تفصیل تشریح شده است. برای پیشگیری از انفجار سیستم دراثر پیدائی درجه حرارتهای زیاد(175 تا 200 درجه فارنهایت) در قسمتهای مختلف سیستم درپوشهای ذوب شونده ای تعبیه شده است و این پیش بینی بویژه برای مواقع بروز آتش سوزی که از انفجار کلی دستگاه جلوگیری میکند بسیار سودمند است.

تصفیه آب

تصفیه نامناسب یا فقدان آن دلیل اصلی اکثر خرابی هاست، چون تشکیل رسوب باعث گرم شدن بیش از حد فلزات و ترکیدن آن ها می شود. که آب یا بخار خارج شده از آن مجددا در بویلر حالت انفجاری به خود می گیرد. خیال اپراتور بویلر باید دراین باره کاملا راحت باشد. در این صورت احتمال خرابی به شدت پایین می آید.

سطح پایین آب

برای مدت طولانی سطح پایین آب عامل اصلی خرابی بویلر بود. حتی امروز با وجود سیستم های خاص و دانش بالا هنوز هم یکی از عوامل اصلی خرابی باقی مانده است. با رعایت توصیه ها و تست و کنترل منظم برای جلوگیری از آن باز هم شاهد بروز حوادث در اثر آن هستیم . چه بویلر آب داغ یا بخار باید دارای قطع کن سطح پایین باشد(2 دستگاه برای بویلرهای بخار). در قرن گذشته این عامل ،3/1 حوادث را به خود اختصاص داده بود. شما باید هرازگاهی قطع کن ها را کنترل کرده و از قابلیت اطمینان آن ها مطمئن شوید. قطع کن سطح پایین به دو شکل است، شناور و هادی.

قطع کن شناور، از یک شناور برای تشخیص سطح آب کمک می گیرد و با تحریک کنتاکت های الکتریکی بویلر را خاموش می کنند.

قطع کن های هادی از پروب  که چیزی شبیه شمع جرقه زن است کمک می گیرد تا سطح را با تفاوت هدایتی آب و بخار با هوا تشخیص دهد. قطع کن ها باید در صورت افت سطح آب از یک مقدار معین از کارکرد مشعل جلوگیری نمایند. سطح پایین نرمال و ایمن برای بویلرها کف درجه آب است پس قطع کن باید مشعل را در این نقطه از مدار خارج کند. قطع کن ها به دو شکل داخلی نصب می شوند. مجادلاتی روی هر یک از آنها وجود دارد و در برخی بویلرها هر دو را خواهید دید.

خرابی ناشی از سطح پایین بویلرها با وجود پیش بینی هایی مثل بالا درنظر گرفتن آن و تست مرتب آن ها پیش می آید. شاید یک دلیل اصلی عدم کنترل مرتب آن ها باشد که قبل از بروز خرابی وجود مشکل را آشکار می کند. هر چیز دیگری را هم که رها کنید، تست قطع کن سطح پایین را هر روز پس از رسیدن به واحد فراموش نکنید.

ممکن است آن ها بخاطر جمع شدن لجن در محفظه قطع کن خراب شوند. لجن کثافاتی است که به همراه آب وارد بویلر می شود. آن ها همیشه به دلیل سیرکولاسیون سریع در آب معلق هستند اما در برج آب قطع کن و محفظه ها رسوب می کنند. چون سرعت آب در چنین محل هایی کم است.

علل خرابی قطع کن شناوری شامل مشکلات عادی مثل جمع شدن لجن در لوله بین بویلر و محفظه شناور که از تخلیه آب جلوگیری کرده و سطح آب به طور کاذب بالا می ماند. رسوب لجن در دم و سفت شدن آن که از جابجا شدن شناور ممانعت می کند، جلوگیری از عملکرد سوییچ های مغناطیسی در اثر اصطکاک، فرسوده شدن سیم های این سوییچ، بسته شدن کنتاکت ها در اثر جریان بالای برق(عمل کردن فیوز ) و عدم کارکرد  مکانیسم عملکرد سوییچ در اثر خوردگی ناشی از نشت بویلر روی آن می باشد.

عامل خرابی نوع هادی عواملی مثل پوشیده شدن پروب توسط رسوبات است. عوامل متعدد دیگری هم در این کار نقش دارند ولی کنترل مرتب آن می تواند از آن ها جلوگیری کند. به خاطر داشته باشید با وجود طرح های متعدد تست قطع کن تنها عامل تصدیق کارکرد قطع کن، افت تدریجی سطح آن با ادامه کار مشعل است تا اینکه قطع کن مشعل را خاموش می کند. سایر تست هایی که در قسمت بهره برداری نرمال ذکر شد، هم باید با فواصل زمانی مذکور انجام گیرد. همیشه سطح را تا زمانی که قطع کن عمل کند تحت نظر داشته باشید چون ممکن است عمل نکند.

از زمان ملحق کردن قطع کن سطح پایین با سیستم مدیریت مشعل هیچ خرابی ای در بویلرها اتفاق بیفتاده است.

شوک حرارتی

دربین تمام عوامل خرابی بویلر، به نظر می رسد شوک حرارتی ممکن است هر زمانی اتفاق بیفتد. من واحدهایی را دیده ام که بدون شوک حرارتی شروع به کار نکرده است. و بویلرهایی که پس از سالها کارکرد در اثر شوک حرارتی تخریب شده اند. من یکی را هم دیدم که 3 بار توسط سازنده تعویض و تعمیر شد(در زمان گارانت). تا اینکه متوجه وجود اشتباه در نصب شدند. دانستن نحوه تخریب بویلر در اثر شوک حرارتی بسیار مهم است چون موقعیت هایی وجود دارد که آنها را شوک حرارتی می نامند ولی با مفهوم آن منفاوت است. شوک حرارتی میتواند بویلر را در یک حادثه یا طی دفعات متعدد ورود شوک تخریب کند. آمیزش خاصی وجود دارد که برای بروز تحریب در اثر شوک حرارتی باید باشد. ابتدا فلز بویلر یا دیواره باید در معرض تغییر دمایی که بتواند تنش ایجاد کند قرار بگیرد. بهترین مثال ریختن آب روی قطعات یخ درست پس از خارج شدن از فریزر است. یخ ها ترک میخورند حتی اگر آب از یخچال خارج شده و سرد باشد.

وقتی بدانید فولاد فقط 7%  قوی تر از یخ است. میفهمید که شوک حرارتی میتواند بویلر را از بین ببرد علت ایجاد ترک را می توان با نحوه ایجاد  ترک توضیح داد. وقتی آب، یخ را یخ را گرم می کند انتقال حرکت سریعی از آب به یخ صورت می گیرد. یخ با گرم شدن منقبض می شود که حالت کاملا برعکس برای فولاد است. داخل یخ همچنان سرد می ماند چون انتقال حرارت در آن به سرعت خارج نیست. در این حالت یخ دچار تنش می شود، مثل اینکه چیزی بخواهد آن رامتلاشی کند. در این حالت ترک خورده و با ادامه انتقال حرارت به داخل یخ سرایت می کند.

دومین عامل مهم در شوک حرارتی ضخامت ماده است. وقتی فلز به اندازه کافی نازک باشد.

اختلاف دما در آن به اندازه ای نیست که تنش کافی  برای ایجاد ترک به وجود آید. قطعات ضخیم تربویلر، صفحات لوله، پوسته و درام بیس تر از لوله ها در معرض شوک حرارتی قرار دارند. فاکتور سوم کثرت وقوع است. شاید یک شوک قوی برای بویلر مضر باشد اما وقوع صدها شوک کوچک به طور مکرر، خرابی ایجاد خواهند کرد چون ترک های خیلی ریز که در فلزهای خیلی نازکتر یا جایی که اختلاف دما خیلی زیاد نیست اتفاق می افتد اگر مکررا تحت شوک حرارتی قرار بگیرند به ترک های بزرگ تبدیل و بویلر را تخریب می کنند. بسیاری افراد نمی دانند شوک حرارتی لزوما در سمت آب اتفاق نمی افتد و برای ایجاد تمایز به آن شوک احتراقی نیز می گویند ولی در واقع شوک حرارتی است. ولی بویلری که در حالت آتش بالا کار می کند، تریپ خورده و سریعا پرژ می شود(خارج کردن گازهای داخل کوره) در معرض شوک حرارتی قرار می گیرد زیرا هوای سرد بیرون در محل پرژ با فلز بسیار داغ داخل کوره تماس پیدا می کند.

من تا به حال نشانه صریحی در بویلرهای لوله آبی ندیده ام ولی این بدان معنی نیست که چنین حالتی را تجربه نمی کنند. معمول ترین خرابی از این دست در بویلرهای لوله آتش در ورودی پاس دوم اتفاق می افتد. علت این است که در معرض دود داغ گرفته و دمای آن ها افزایش می یابد، سپس ناگهان با هوای سرد پرژ مواجه می شود. چنین خرابی معمولا ناشی از رشد تدریجی ترک های کوچک در انتهای لوله ومحل اتصال لوله به صفحه لوله ها است. علت اصلی بروز این وضعیت عدم تنظیم مناسب کنترلر نرخ احتراق است به طوری که بویلر خاموش می شود در حالیکه کنترل تنظیمی در حالت آتش بالا قرار دارد.

سیستم های گرمایش هیدرونیک می تواند با برگرداندن آب از بخش های راکد سیستم به بویلر گرم شوک حرارتی تولید کند. آب سرد به آرامی به طرف سطوح گرمایشی بویلر حرکت می کند. در برخی موارد این موضوع حاصل کارکرد خودکار کنترل ها است. منشا مشکل معمولا در نزدیک بویلر است، چون جریان کند آب سرد در سیستم ریموت، با برگشتن به بویلر توسط لوله های گرم می شود. گرمایش آب سرویس توسط بویلر هیدرولیک در صورتی که آب گرمایش در هیتر آب سرویس چرخه زنی کند پتاسیم شوک حرارتی را دارد. پس بهتر است جریان آب در آن مداوم باشد. اطلاعات بیشتر در بخش گرمایش آب سرویس ارائه شده است.

خوردگی و ساییدگی

هیچ چیزی عمر دایمی ندارد و بویلر هم از این قاعده مستثنا نیست. شما به سختی بویلری پیدا می کنید که بیش از 50  سال کار کند. آنهایی که بیشتر عمر کرده اند، در اثر مراقبت و نگهداری خوب و تصفیه مناسب بوده است. اینکه بویلر قطعات حرکتی ندارد پس ساییده نمیشود جای بحث است. اخیرا پروژه ای داشتیم که در آن تمام لوله ها و بدنه بویلری را که 30 سال کارکرده بود تعویض نمودیم و مسلما این بویلر 30 سال دیگر هم کارخواهد کرد، مگر اینکه به خوبی مراقبت نشود.

جاهایی در بویلر وجود دارد که امکان دسترسی به منظور کنترل و جلوگیری از خوردگی در آنها وجود ندارد. در بسیاری از مواقع از جمله همین مورد فوق تنها راه دسترسی به آنها بازسازی بویلر است تا تمییز کاری، مراقبت و بازیافت آنها انجام گیرد، اما برخی مالکان این کار را انجام نمیدهند.

من خرابی هایی را در اثر ساییدگی بویلر دیده ام که در اثر سرمایش و گرمایش فلزات به هم ساییده شده و لوله بریده است. در یک واحد سه بویلر طی سه سال در اثر فقدان درچه های هوای احتراق کافی در اثر خوردگی از بین رفتند. البته اینها موارد غیر معمولی هستند. در اکثر موارد ساییدگی فقط در مشعل اتفاق می افتد.

وقتی شیر کنترل بویلر روی 7 بار از حالت آتش بالا به آتش پایین جابجا میشود، طی 10 سال به 21000 بار بالغ می شود درحالیکه طبق کدهای asme  این رقم برای کل طول عمر بویلر نباید به 7000 بار برسد. حال چطور انتظار دارید سیستم تحت چنین شرایطی کار کند. نو نوار کردن مشعل ها و کنترل های بویلر در بازه های 5 ساله می تواند از خرابی ناشی از سایش جلوگیری کند که معمولا چنین نیست.

خطای اپراتور و نگهداری ضعیف

متاسفانه مطالعات مجمع ملی علت وجود گرایشات را به طور شفاف بیان نمی کند. من افزایش قابل توجهی در حذف واحد های مرکزی با اپراتورهای مجاز را شاهد هستم. تعویض آنها با واحدهای فشار ضعیف متعدد با اپراتورهای غیرمجاز صورت گرفته است که نتیجه ی آن افزایش خطای انسانی است. تا زمانی که مجمع ملی تمایزی بین افراد مجاز و کارآموزها قائل نشود نمیتوان انتظار بهبود شرایط را داشت. من اینطور متوجه می شوم که هزینه ی افراد مجاز بالا است. و عمل جایگزین کردن آنها با نفرات غیر مجاز موجب افزایش تلفات جانی و مالی شده است.

وقتی افراد مجرب و آموزش دیده با نفرات غیر مجاز جایگزین می شوند چنین نتایجی تعجب آور نخواهد بود.

آیا این عامل افزایش خطای اپراطورهاست؟ وقتی با مشکلاتی مواجه می شوم که به خطای اپراتور یا نگهداری ضعیف نسبت داده می شود همیشه راهی در قسمتی از مدیریت واحد پیدا می کنم که اعمال نامناسب را دامن می زند. من آموزش مدیران بالاتر را در بسیاری از واحدها توصیه کرده ام. آنچه مدیر واحد می خواهد بشنود این است که، اپراتورها چقدر مقصر بودند، ولی وقتی می گویم مشکل در سطوح بالاتر از اپراتور هاست، سراغ مشاور دیگری می رودتا آنچه او می خواهد را بگوید. غالبا اپراتورها، عامل نگهداری ضعیف نیستند. اپراتور واحد را با تعمیرات موقت روز افزون سرپا نگه می دارد تا اینکه بویلر کاملا از کار می افتد. علت طرز فکر مدیریت درباره نگهداری است. در برخی موارد اپراتورها مجبورند بخاطر شرایط غیر ایمن بویلر را خاموش کرده و یا اجازه دهند خراب شود. وقتی شما حق خاموش کردن بویلر را ندارید حداقل می توانید شرایط را برای سربازرس بویلر گزارش دهید تا یک سربازرس برای بررسی اوضاع بفرستد. اگر مشکل طوری است که می تواند خرابی به بار آورد، بازرس مهر قرمز به آن زده و از شما می خواهد تا بویلر را خاموش کنید. تحت این شرایط مطلقا هیچ راهی نیست که معزول شوید. من موارد متعددی را دیده ام که بازرس ارشد ایالت مهر قرمز را بر تعدادی از بویلرهایی که توسط شرکت بیمه گزارش شده بود زده است. مواردی وجود دارد که بازرس بیمه به جای حضور در واحد در خانه و جلوی تلوزیون نشسته است. البته تخلف در هر جایی مشاهده می شود. اطلاعات مجمع ملی هم نمی تواند مشکلات نگهداری را رفع کند. معمول ترین حالت تلفات به خاطر فقدان تصفیه مناسب آب است. ولی ما نمی دانیم. بویلرهای زیادی راه اندازی شده اند. در حالیکه تصفیه آب برای آنها لحاظ نشده است اگر خرابی بوجود آمد آن را تعمیر نکنید! چقدر چنین جملاتی را شنیده اید خیلی به من گفته اند که چون تابحال خراب نشده پس سالم است اگر هیچ مستندی از نگهداری یا تعمیرات وجود ندارد معمولا مرا دعوت می کنند چون واحد مرتبا به دلایل نامعلوم خاموش شده و صورت حساب سوخت بسیار بالا است. این که تجهیزی کار می کند دلیل درست کار کردن نیست. کسانیکه چنین طرز فکری دارند، هزینه تراشی زیادی کرده و خود را در معرض حادثه قرار می دهند.

این که یک اپراتور مجاز هم می تواند اشتباه فاجعه باری انجام دهد کاملا درست است و مجوز و آموزش نمی تواند تضمینی برای این مساله باشد. البته من افراد بدون مجوز زیادی را دیده ام شکی نیست که فقدان چهارچوب آموزشی امکان خطا را بیشتر می کند. بخشی از کار دریافت مجوز شامل رعایت اصول و درک عمیق مسئولیت است. اهمیت نگرش خیلی بیشتر از مجوز است. بنظر می رسد نگرش ودرک کلید خطای اپراتور است وقتی بویلر خراب می شود معمولا می توان آن را به نگرش نسبت داد. اکثرا هم این جمله را می گویند که “وقتی خود رئیس اهمیت نمیدهد من چرا باید اهمیت بدهم.” از آنجا که با اپراتورهای زیادی در واحدهای مختلف در ارتباط هستم نکات زیادی درباره نگرش و درک آنها از کار یاد گرفته م. برخی معتقدند میتوانند با انجام حداقل کار بگریزند و شرکت باید خوشحال باشد. که افراد به موقع سر کار حاضر می شدند. معمولا چنین نگرشی آنها را از قرار گرفتن در معرض خرابی و جراحت احتمالی می رهاند. من اپراتورهایی را می شناسم که مطمئن هستم کاری انجام بدهند یا نه، خرابی و احتمالا جراحت یا مرگ حاصل خواهد شد. اگر هیچ هراسی ندارید از این بترسید که اگر خطایی بکنید ممکن است بویلر خراب شود. پس شما هم بالقوه از کسانی هستید که اشتباه خواهد کرد. شما نباید از بویلر بترسید اما باید پتانسیل انفجار بویلر یا کوره را در نظر گرفته و متناسب با آن کار کنید. این افراد نترس هستند که با طرز فکر مصون از خطا بودن، ریسک های خطرناک نا به جایی از کوتاه کردن زمان پرژ گرفته تا چشم پوشی از آنالیز آب بویلر را مرتکب می شوند. شاید باور نکنید که بسیاری از کارهایی را که در این کتاب از اپراتورها نقل شده خود نویسنده مرتکب شده. من تمام آنچه را که میتوانستم در اختیارتان قرار دادم تا از ارتکاب چنین اشتباهاتی توسط شما جلوگیری کنم و امیدوارم چیزهایی یاد گرفته باشید. بهتر است اولویت ها را یاد گرفته و نسبت به تجهیزات تحت اختیارتان مسئولیت پذیر باشید.

وقتی بویلر و یا تجهیزات مربوط به آن خراب می شوند، معمولا علت، بی توجهی به آن ها است.

درحالیکه سیستم های کنترل مدرن سعی می کنند چنین شرایطی را مثلا با تریپ دادن(خاموش کردن) اداره کنند، تیترهای اخبار حوادث حاکی از خرابی های فاجعه بار است.  برخی از این فجایع قربانی های انسانی را هم در کنار خسارات فراوان مالی شامل می شود. البته فراوانی این حوادث قابل مقایسه با قرن گذشته نیست ولی به هرحال هراز چند گاهی شاهد آن هستیم.

چرا خراب می شوند؟

آخرین سال قرن گذشته، برای  کسانی که فکر می کردند درحال ایجاد تحول در صنعت هستیم ناامیدکننده بود. باوجود اینکه میانگین تلفات انسانی حوادث بویلر 10 نفر بودند در سال 1999 به 21 مورد افزایش یافت. یک مورد از این حوادث به تنهایی 6 کشته و بیش از یک میلیارد دلار خسارت به بار آورد. به استثنای حادثه 11 سپتامبر 2001، انفجار بویلر رکورددار تلفات در حوادث منفرد است.

در 1865 طی جنگ داخلی بیش از 1900 سرباز سوار بر کشتی sultana به طرف سینسیناتی رهسپار شدند. کمی پس از ترک بندر بویلرها منفجر شد، که برخی در دم کشته شده و عده ای هم سوخته و یا ترکش خوردند و در روزهای آتی تلف شدند. 1800 نفر کشته در آنها زن و کودک هم دیده میشد حاصل این فاجعه بود. به دلیل شدت حادثه و از بین رفتن کشتی علت آن تشخیص داده نشد. در اوایل دهه 1900 سالانه هزاران نفر در حوادث بویلر تلف می شدند که به همین خاطر کدهای  ASME  در اوایل قرن بیستم تدوین شد. اصلاحات چشم گیری که تلفات را به شدت کاهش داد تا اینکه در 1999 روند تغییر کرد.

داستان اخیر در شکل های 1-11 و 2-11 قابل مشاهده است که نوسان علت اصلی حوادث را از سطح پایین آب تا خطای انسانی و نگه داری ضعیف نشان می دهد.

بویلرها به ندرت فرسوده می شوند، تاثیر استهلاکی که به خودروها نسبت می دهید در مورد بویلر صدق نمی کند. اکثر اوقات بویلر راکد می ماند. فرسایش مرتبط با جابجایی، با گرم و سرد شدن آن وجود دارد اما در واحد نرمال این عامل چندان چشم گیری نیست.

بویلر را با مشعل قاطی نکنید چون داستان آنها کاملا متفاوت است. مشعل ها به دلیل قرار داشتن در معرض حرکت زیاد مستهلک می شوند. من بویلرهای زیادی را دیده ام که بیش از 50 سال کار کرده و نشانه ای از پایان عمر نداشتند. من اخیرا سه بویلر سی ساله را بازسازی کردم که بی تردید سی سال دیگر هم کار خواهند کرد. بویلرها معمولا به طور تصادفی خراب می شوند و رایج ترین آن فقدان یا نامناسب بودن تصفیه آب است.

 

 

تاریخچه اخیر حوادث بویلر (کشته و زخمی ها )طبق اطلاعات مجمع ملی

2002        2001        2000        1999        1996                                                     بویلرهای توان

8              4              1              1              1                                                           شیر اطمینان

137          161           183          67             356                                                       سطح آب پایین

4              8              22            27             16                                                         کنترل های محدودیت

5              2              15            14             6                                                           نصب نامناسب

14            1              16            24             6                                                           تعمیرنامناسب

6              2              8              22             8                                                           طراحی یل ساخت

90            82            193           140           125                                                       خطای اپراتور یا نگهداری نامناسب

16            29            10             27            40                                                          خرابی مشعل

                                                                                                                             بویلرهای گرمایشی -بخار

2              2             14            2            5                                                               شیر اطمینان

359          519          437          397         490                                                            سطح آب پایین

17            17            66           33           27                                                             کنترل های محدودیت

5              10            22           10           14                                                             نصب نامناسب

2              11            23           36           7                                                               تعمیر نامناسب

 54           31            34           33           14                                                             طراحی یا ساخت

262          406          412          258         125                                                            خطای اپراتور یا نگهداری نامناسب

16            29            19           20           59                                                              خرابی مشعل

                                                                                                                             بویلرهای گرمایشی-بخار

7             6               7               5                5                                                         شیر اطمینان

96            195           258           221             112                                                     سطح آب پایین

23            19             69            68               24                                                        کنترل های محدودیت

11            13             68            31               15                                                        نصب نامناسب

2             10              28            87               3                                                         تعمیر نامناسب

60            30             40            67               20                                                        طراحی یا ساخت

215          260            406          314             221                                                      خطای اپراتور یا نگهداری نامناسب

28            26             30            31               70                                                        خرابی مشعل

2002         2001         2000         1999         1996                                                      حوادث بویلر ،کشته و زخمی ها طبق اطلاعات مجمع ملی

17             12             22             8               11                                                       شیر اطمینان

592           875            878           658           958                                                      سطح آب پایین

44             44             157           128            67                                                       کنترل های محدودیت

21             25             106           55              34                                                       نصب نامناسب

18             22             67             147            16                                                       تعمیرنامناسب

120           63             62             122            42                                                       طراحی یا ساخت

567           748           1011          712            471                                                     خطای اپراتور یا نگهداری ضعیف

60             84             59             78             169                                                     خرابی مشعل

1439        1873           2361          1935          1768                                                  کل حوادث

16            66               24              63              56                                                    تعداد زخمی ها

3              8                8                15               4                                                     تعداد کشته ها

شکل (11-2):جدول حوادث و تعداد زخمی و کشته ها از اواخر دهه 1990 تا 2002

بازرسی های ماهیانه

تمیزکاری قسمت های متحرک و اتصالات کششی دریچه های هوا و سوخت و کشیدن دستمال آغشته به گازوئیل بر روی سیم های کشنده.

• باز کردن قسمت های جرقه زنی(Fhamprob) و سمباده کشیدن بر سر الکترودها و حذف رسوبات ناشی از احتراق.
• روغن کاری پرشر سوئیچ ها به روش قطره ای.
• گریس کاری بلبرینگ های الکتروموتور مشعل و فن دمنده(Blwer).
• گریس کاری پمپ های تغذیه آب.
• آچار کشی اتصالات برق.

بازرسی های سالیانه

• بازدید از محفظه های احتراق پاس 1 و 2 و 3 و تجزیه و تحلیل احتراق از لحاظ تجمع دود و خورندگی.
• بازدید از قسمت جلوی کوره و بازرسی آجرهای نسوز و داخل کوره.
• تعویض واشرهای آببندی دریچه های دست رو و آدم رو(man hold & hand hold).
• باز کردن ستون های فلوتر و شستشوی داخل ستون و تعویض شناورهای فلوتر و تعویض کنترل سطح آب ها در صورت لزوم.
• شستشوی مسیر لوله های مسی کنترل نشان دهنده فشار بخار.
• نشتی گیری مسیر خط گاز و آچار کشی اتصالات و بازدید از شیرهای اصلی گاز.
• تمیزکاری پروانه و مسیرهای عبور هوا.
• تعویض شیشه های آب نما و آب بندی گلوئی شیرهای آب نما.
• بازدید از پشت لوله های آتش خوار از لحاظ رسوب گرفتگی.
• بازدید دریچه ها و بررسی وضعیت رسوب و خوردگی دیگ.
• تمیز کردن لوله ها و زدن برس و میل به منظور حذف کامل رسوبات ناشی از احتراق و شستشوی آنها با آب تحت فشار.
• تعویض واشرهای نسوز دریچه های محفظه احتراق.
• شستشوی داخل دیگ در صورت وجود رسوب بیش از حد، رسوب گیری با دیس کیلر.
• آچارکشی کلیه اتصالات مسیر بخار.
• تعمیر و روانکاری سوپاپهای اطمینان.
• تعویض قطعات و شیرهای خورده شده.
• انجام تست هیدرواستاتیک و ضخامت سنجی.

نکته: در لوله کشی خط انتقال بخار ضمن استفاده از قطعات انبساط گیر و تله های بخار(Trat) اعمال شیب 10% به منظور جلوگیری از جمع شدن آب الزامی است.

• تست هیدرواستاتیک

تست هیدرواستاتیک حداقل هر سال یک بار باید توسط شرکت های مورد تایید وزارت کار صورت گیرد و یکی از الزامات آئین نامه ایمنی دیگ های بخار است. قبل از عمل تست هیدرواستاتیک از کارکرد صحیح فشارسنج دیگ بخار و کالیبره بودن آن باید مطمئن شویم. برای انجام آزمایش پس از سرد شدن دیگ بخار اقدام به تخلیه آب آن از طریق شیر تخلیه و باز کردن شیر هوایگیری می کنیم، پس از تخلیه کامل ستون های فلوتر، کنترل فشار(Limt state)، شیشه های آب نما و شیر خروجی بخار و همچنین شیر تخلیه زیر آب دیگ و همه فلنج های باز شده بوسیله درپوش مقاوم کاملا آب بندی می کنیم. بجز مسیر ورودی آب تغذیه و شیر هواگیری تمامی فلنج ها باید مسدود شود. در مرحله بعد باید درب کوره و کلیه دریچه های محفظه احتراق باز شود. در صورتی که دیگ نشتی داشته باشد نقاط علامت گذاری را والس زنی برای لوله ها و جوشکاری برای سایر نقاط آب بندی می کنیم.

عده ای از متخصصین اعتقاد دارند که نیاز به بازکردن هیچ یک از ضمائم دیگ بخار نیست و فقط شیرهای شیشه های آب نما را می بندند و با بالا بردن فشار اقدام به تست می کنند و معتقدند بهتر است کلیه شیرها و سوپاپ ها اطمینان نیز تست شوند و مشکلات باز و بسته کردن و هزینه اضافی را نداشته باشند اما طبق ماده 12 آئین نامه دیگ های بخار الزام به باز کردن همه قطعات و بستن درپوش کرده است.

نکته : هنگامی که دیگ سرد است نباید با آب خیلی داغ و شود و بالعکس، این کار بسیار خطرناک است و ایجاد ضربات و تنش های شدیدی می کند.

• ضخامت سنجی

یکی از آزمایشات سالیانه ضخامت سنجی دیگ های بخار و منابع تحت فشار است که در مورد دیگ های بخار معمولا پس از عملیات تست هیدرواستاتیک انجام می شود.

ضخامت سنجی بوسیله دستگاه های التراسونیک انجام می گیرد. دستگاه التراسونیک تشکیل شده از یک سیستم الکترونیکی که بر روی آن یک صفحه نشاندهنده وجود دارد بوسیله دکمه هایی قابلیت برنامه ریزی دارد که برای فلزات مختلف و کیت های انگلیسی و SI  قابل تنظیم می باشد.

با اتصال Prob یا سنسور مخصوص به دستگاه نقاط حساس و تعیین شده به وسیله شرکت سازنده دیگ بخار پس از تمیز کردن و سمباده زدن(سند بلاست) نقاط تعیین شده با نوعی گریس مخصوص، آن نقاط را کمی چرب کرده و Prob را روی قسمت ها قرار می دهند، قبلا دستگاه باید کالیبره شده باشد. با قرار دادن Prob بر روی نقاط عددی را بر روی صفحه نشان دنده می خوانند حساسیت این دستگاه تا 0.01 میلی متر است.

اساس کار دستگاه التراسونیک پخش فرکانس های مافوق صوت و غیر قابل شنیدن است که انعکاس این فرکانس ها توسط Prob در دستگاه تبدیل به یک جریان الکتریکی می شود که با تغییرات جریان الکتریکی میزان ضخامت فلز اندازه گیری می شود. این دستگاه با باطری های قابل شارژ کار می کند. اگر ضخامت در حد استاندارد باشد مجوز صادر نخواهد شد.

(طبق استاندارد میزان کاهش ضخامت مجاز تا 0.125 اینچ معادل 3.1 میلی متر می باشد)

تمیزکاری

اگر احساس متمایزی در هنگام گذر از واحد بویلر به شما دست داد، یا به خاطر تمیزی است یا عدم وجود آن. من مشتری هایی دارم که در اتاق کنترل آنها گل وجود دارد و کف زمین از تمیزی برق می زند. اما واحد هایی هم هستند که بسیار کثیف هستند و در محوطه آن قدر دوده وجود دارد که حتی نمیتوانید چیزی ببینید. به نظر شما کدام بهتر نگهداری شده و در کدام یک می توان بهتر نگهداری کرد؟

اشتباه نکنید، پاکیزگی نشانه کیفیت عملکرد واحد نیست، اما فقدان آن همیشه میتواند نشانه ای از وجود مشکل باشد. یک اپراتور بویلر توانایی ایجاد تفاوت در ظاهر واحد را دارد و حتما باید بخشی از برنامه پیش گیرانه واحد باشد. بسیاری از اپراتورها ادعا می کنند وقت تمیزکاری واحد را ندارند. آنها معمولا کسانی هستند که پس از ورود من بیش از 20 دقیقه روی صندلی لم داده اند. همیشه وقت برای تمیزکاری وجود دارد. مثل هر فعالیت دیگری این کار هم می تواند شیفت را کوتاه تر جلوه دهد. هر بار که از واحد خارج می شوید باید به اطراف نگاه کنید و از خود بپرسید اگر کسی بیاید و واحد را ببیند چه خواهد گفت؟

کارهای مشخص تمیزکاری طبیعتا بخشی از کار اصلی هستند. چون دستگاه ها در حال کار هستند و تمیز کردن مشعل ها، راه اندازی دوده پاک کن ها و تمیز کردن فیلترها از این دست هستند. فیلتر های دوبلکس(شکل 1-5) از وسایلی هستند که در حال کار تمیز می شوند. اگر از طرف اشتباه باز کنید ممکن است واحد خاموش شود. موقعیت دیگر تعویض فیلتر در حال کار است. این کار باید با احتیاط و به آرامی انجام گیرد چون همیشه این امکان وجود دارد که کاور به طور مناسب جاگذاری نشده و فیلتر نشت کند.

یکی از این فیلتر ها درس اول من در خواندن دستورالعمل های سازنده بود. من به تازگی در یک کشتی به عنوان معاون دوم مهندسی وارد شده بودم و به بویلر خانه رفتم تا در تعویض فیلتر کمک کنم. پس از امتحان همه چیز، من خیلی چیزها درباره آن یاد گرفتم. در بازرسی بعدی گزارش داد که امروز تنگ تر شده است. من از او خواستم صبر کند تا من نگاهی به دستورالعمل بیاندازم. با مطالعه آن فهمیدم که یک پیچ کوچک جک زیر فیلتر قرار دارد که شیر توپی را بلند کرده که فیلتر میتوانست آن را چفت کند. در بازرسی عصر، من به زیر فیلتر نگاه کردم. آن پیچ کوچک وجود داشت. من و آتشنشان متعجب شدیم که دسته فیلتر با یک انگشت می چرخید. من یک چیز دیگر هم درباره فیلتر ها یاد گرفتم: روزی که فکر می کنید تمیزکاری فیلتر لازم نیست هم، این کار را انجام دهید.

دستور العمل ها و خصوصیات

قبل از هر کار اجرایی و نگهداری، دستورالعمل را بخوانید مگر این که آن را از حفظ باشید. سپس یک چک لیست تهیه کنید تا به شما در اجرای کار کمک کند. شما ممکن است به راحتی مرحله ای را فراموش کرده و یا جا به جا انجام دهید که عواقب آن می تواند ورود آسیب به تجهیزات باشد. اگر دستورالعمل سازنده را ندارید، حتما توسط نماینده یا خود سازنده نسخه دیگری تهیه کنید. چون در غیر این صورت باید به تناوب منتظر بروز آسیب ها و خرابی های تجهیزات باشید. با استفاده از چک لیست خواهید توانست مراحل را به درستی و به جا و با صرف کمترین زمان اجرا کنید. اگر بدون چک لیست وارد عمل شوید حتی اگر یک مرحله را فراموش کرده و یا قطعه ای را درست جا نزنید پس از جمع کردن دستگاه متوجه آن شده و باید با صرف زمان بیشتر آن را رفع کنید.

هر قدر هم که ماهر و دانا باشید این روال را رعایت کنید تا درصد خطا به حداقل برسد من پیمانکاری را به خاطر دارم که درباره چرخش پمپ سوخت با وجود هشدار من که پمپ برعکس می چرخد لجاجت می کرد. با اصرار زیاد من، دستورالعمل را خوانده و به اشتباه خود پی برد. او باعث چند روز تاخیر، باعث خرابی لوله ها و پمپ ها شد آن هم فقط به خاطر این که این زحمت را به خود نداد تا چند دقیقه دستوالعمل را مطالعه کند.

خصوصیات مبین ملزومات هستند و هر چیز پیچیده تر از یک شیر باید با خصوصیات مطابقت داده شود تا از صحت و نوع مواد آن اطمینان حاصل شود. این کار حتی شامل پیچ ها و پرچ ها هم می شود. من بارها با مواردی مواجه شده ام که در آن پیچ ها یا مهره های اشتباهی استفاده شده و سیستم را دچار اختلال کرده اند. من خوشحالم که نتیجه هیچ کدام از این اشتباهات مثل Iwo-jima(ناو هواپیمابر) در اکتبر 1990 نشد. در آن حادثه 10 نفر کشته شدند آن هم به خاطر اینکه در پوش یک شیر در یک موتورخانه کوچک از جا کنده شد. این که شما فکر میکنید یا به نظرتان می رسد که چیزی درست است نمیتواند قطعیت داشته باشد. اگر در مورد چیزی مطمئن نیستید یا نمی توانید صحت مسئله ای را تشخیص دهید حتما باید با سایرین مشورت کنید.

گفته های فروشنده را به صورت مطلق قبول نکنید چون پس از بروز فاجعه می تواند اظهارات خود را انکار کند پس شما کار خود را درست انجام دهید. بعضی وقت ها اشتباه فورا آشکار می شود. من نگاه پیمانکاری را به یاد دارم که با پنج نفر کارگر خود بیش از یک هفته یک خط لوله را نصب کردند که پس از وصل کردن، آب به دلیل وجود درز در سراسر خط لوله آب از آن فوران میکرد. اما بعضی وقت ها بعدا متوجه اشتباه خواهید شد، مثلا مواد قابلیت تحمل خورندگی مایعات داخل خود را ندارند. من هنوز هم وضعیت دما سنج فولادی را به خاطر دارم که در این خط لوله با فولاد ضد زنگ نصب کردیم چون مالک عجله داشت و ما نمیتوانستیم آن را پیدا کنیم. وقتی دما سنج مورد نظر را پس از دو هفته دریافت کردیم هنگام تعویض دیدیم چیزی از دماسنج فولادی باقی نمانده است. اگر فقط چند روز دیرتر تعویض دماسنج را عقب می انداختیم ممکن بود از محل آن به بیرون فوران کند. یک مورد دیگر را هم باید درباره مواد بدانید. شاید متوجه شوید که یک ماده جدید کار را بهتر انجام می دهد مثلا واشر گرافیتی در بویلر های چدنی به جای واشر پلاستیکی.

روان کاری

روان کاری شاید دومین فاکتور مهم در نگه داری پیش گیرانه باشد. در تجهیزات بزرگ، نمونه برداری و تست روغن یک نوع نگه داری پیش گویانه است. اطمینان از روان کاری مناسب تجهیزات یکی از وظایف اپراتور است. با افزایش مصرف روان کارهای مصنوعی، کار پیچیده تر می شود. این نوع روغن ها می توانند صرفه جویی زیادی در هزینه ها حاصل کنند. از طرف دیگر اضافه کردن روغن اشتباهی به کارتر می تواند فورا موجب آسیب دیدگی دستگاه گردد، چون دو نوع روغن با هم سازگار نیستند، و می توانند در صورت استفاده بجای هم مشکل ساز باشند.

نگه داری یک نمودار روان کاری به روز که همه چیز را در دو واحد پوشش می دهد، بسیار مهم است. انجام روان کاری مطابق برنامه ریزی می تواند در طولانی مدت، صرفه جوبی خوبی در زمان داشته باشد.

تداوم کارکرد نیز یک فاکتور دخیل است و دستگاه هایی که زیاد خاموش و روشن می شود بیش تر نیازمند روان کاری هستند. سرد و گرم شدن مداوم یاتاقان موجب انقباض و انبساط روان کار و اختلاط هوا و رطوبت با آن می شود که نتیجه ی آن افت کیفیت روغن و آسیب دیدن یاتاقان است. سیستم هایی که با روغن روان کاری می شوند نیازمند تعویض منظم روغن هستند.

کریس کاری بیش از حد باعث خراب شدن دستگاه می شود زیرا گریس اضافی، هم باعث استهلاک بیش تر دستگاه شده و هم از نفوذ هوای خنک جلوگیری می کند.

مشکل دیگری که دیده می شود، عدم تمییزکاری محل گیریس خور، قبل از تزریق گریس تازه است.

عایق کاری

عایق کاری از آن فاکتورهایی است که به هر دلیل آن گونه که باید به آن پرداخته نمی شود. هر صحبتی درباره عایق کاری نگرانی را در مورد آزبست که هوا را آلوده می کند، افزایش می دهد. واحدهایی که از چنین عیق هایی استفاده کرده اند، باید هزینه ی بالایی برای تعویض آنها صرف کنند. ولی برخی هم آن ها را روکش کرده اند. اگر واحد شما جزو دسته دوم است نگهداری آن جزو اولویت ها است. باید تا جای ممکن از خراب شدن روکش جلوگیری کرده و بازرسی های دائمی و کارآمد از آن ها انجام دهید.

وقتی نیاز به دسترسی به وسیله ای دارید که با عایق آزبستی پوشانده شده باشد، باید کارفرما را مطلع کنید تا فرد ماهری را مامور این کار کند.قوانین حوزه عایق های آزبستی اجازه تخلیه مقدار کم آن را بدون کنترل های سازمان محیط زیست می دهد و می توانید برای این کار آموزش ببینید ./ در این صورت از قوانین پیروی کنید. در صورتی که می بینید این کار اصولی انجام نمی شود باید اعتراض کنید، چون در صورت تنفس گرد آن دچار مشکلات حادی خواهید شد. پس از اتمام کار حتم آزبست را پوشانده و ثبت کنید .وقتی عایق برای عملیات تعمیر یا نگهداری خارج شد حتما آن را در جای خود نصب کنید . تکه های آزبست که روی  زمین ریخته شده باشد ،کاملا جمع آوری گردد، چون ممکن است پراکندده شوند . این کار نه تنها اتلاف انرژی است ، بلکه بسیار خطرناک هم هست .

من در واحدهایی بودم که عایق های آن کنده شده بود و آن ها پیشنهاد مرا برای تعمیر آن ها پشت گوش انداختند. خطر آنجایی است که آزبست سقوط کرده و با کسی برخورد کند. چنین اتفاقی چندان هم غیر عادی نسیت . من پیشنهاد می کنم هرگز عایق کاری ای را که شامل بست زدن به ASJ است ، قبول نکنند چون بخاطر پوسیده شدن ، دوام نخواهد کرد.حتا کوچک ترین عایق لوله باید با ورق گالوانیزه پوشانده شود.برای افزایش طول عمر می توانید یک لایه برزنتی هم روی آن بکشید.

در فضای باز و جاهایی که ممکن است ، افراد چیزهایی را که حمل می کنند ، به آن بزنند مثل نردبان ، پوشش آلمینیوم چین دار نیز باید دور آن پیچیده شود. لوله های گرم مشکل دیگری هم دارند . لوله منبسط می شود اما عایق نه. در این شرایط اگر هوا سرد باشد ممکن است از بعد طولی منقبض شود. در عایق بندی طولانی سعی کنید بدون خراب کردآن تا جای ممکن عایق را متراکم کنید و سپس ماده جدید را هم تا جای ممکن متراکم کرده و نصب کنید. پوشش ها باید با حداقل اوریب آن تا جای ممکن عایق را متراکم کنید و سپس ماده جدید را هم تا جای ممکن متراکم کرده و نصب کنید. پوشش ها باید با حداقل اوریب   3in در فضای آزاد بوده و درز طولی آن همیشه باید به طرف داخل برگشته باشد تا آب در آت نفوذ نکند . در خطوط عمودی نیز از این خاصیت اطمینان حاصل کنید. سعی کنید این مسئله را در داخل فضای بسته هم رعایت کنید.

سطوح سطح بزرگ مستلزم نصب عایق هایی هستند که خار داشته وتوسط واشرهای مخصوصی عایق را جفت کرده و نگه می دارد. برای سطوح این عایق ها نیز باید از برزنت با روکش آلومینیومی استفاده کنید. پس از انجام عملیات تعمیرات باید محدوده عایق ها را به درستی در جای خود نصب کنید.

اگر عایق خیس شود چه باید کرد؟ اگر رطوبت به قدری باشد که عایق در هم فروبریزد، باید آن را تعویض کنید در غیر این صورت اجازه دهید کمی خشک شود . عایق خراب یا متراکم به عنوان بخشی از کار سالانه تمییزکاری تعویض گردد. درجایی که خسارت تکرار می شود باید تجدید نظری در مورد محافظت از عایق صورت بگیرد. مثلا ورق گالوانیزه پوشش آن را ضخیم تر بگیرید.

در مورد عایق هایی که روی لوله های حاوی مواد اشتعال زا هستند (مثل نفت کوره) بیش تر احتیاط کنید . ممکن است عایق آن راجذب کرده و در آینده مشکل ساز گردد. عایق در محوطه پمپ های سوخت ، صافی ها مشعل ها و لوازم از این دست باید به طور کامل پوشش آلومینیومی از روی لایه برزنتی روی عایق داشته باشد تا از نشتی و در معرض سوخت قرار گرفتن آن چلوگیری گردد.

بهره برداری از سیستم ها به سادگی روشن و خاموش کردن تجهیزات و باز و بسته کردن شیرها نیست. یک اپراتور نه تنها بهره برداری می کند بلکه قابلیت این کار را هم تضمین می کند این طرز کار بهره برداری است.

آیا به خاطر دارید که به شما گفتیم، مسئولیت نگهداری واحد به عهده اپراتور است. ممکن است به شما هر کاری اعم از جارو کشیدن تا سوار کردن توربین، ساده ترین کار تا پیچیده ترین محول شود. در یک واحد کوچک با تجهیزات کم ممکن است همه این کارها را خودتان به تنهایی انجام دهید. هر چه واحد بزرگتر می شود این امور به افراد دیگر نیز محول می شود. اما شما همچنان مسئولید تا این موارد تداخلی در بهره برداری ایمن و مداوم بویلر به مجود نیاورد.

هدف نگهداری، حفظ قابلیت اطمینان و کنترل هزینه ها است. ما عملکرد تجهیزات و سیستم های واحد بویلر را با محدود کردن یا پیش گیری از سایش، ارتعاش، خوردگی، اکسیداسیون، فرسایش و از کارافتادگی تضمین می کنیم. نگهداری مناسب، از خرابی تجهیزاتی که هزینه تعمیر بالایی دارند پیش گیری می کند. نگهداری شامل فعالیت های زیادی است که مهمترین آنها انجام نظارت و تست توسط اگراتور است.

روشهای نگهداری متعددی وجود دارد و بر خلاف بسیاری عقاید هر کدام جایگاه خود را دارد. شما بسته به میزان قابلیت اطمینان قابل استطاعت و مورد نیازتان روش نگهداری را انتخاب می کنید. روش های نگهداری در سه گروه اصلی نگهداری پس از خرابی، نگهداری پیش گیرانه و نگهداری پیش گویانه طبقه بندی می شود که هر روش باید در نگهداری واحد شما به کار گرفته شود.

موارد متعددی وجود دارد که تا از کار افتادن وسیله از کنار آن می گذرید. این همان نگهداری پس از خرابی است که مصداق آن لامپ های حبابی، چاهک پمپ ها و غیره است و هزینه آن کم و آسان است و وقت گذاشتن برای نگهداری آن بیهوده است.

الزامات نگهداری متغیر است اما باید برای تلفات، توجیه اقتصادی داشته باشد. شما مبلغ قابل توجهی برای روانکاری موتور یک فن خنک کن کوچک هزینه نمیکنید زیرا هزینه تعویض آن کمتر از هزینه انجام امور نگهداری است. از طرف دیگر روانکاری توربین بخار شامل آزمایش روغن و عملکرد تجهیزاتی است که به طور مداوم روغن را تصفیه می کنند زیرا بروز خرابی هزینه های قابل ملاحظه ای را تحمیل می کند.

قیمت پمپ تغذیهHP  2/1 برای بویلر گرمایشی کوچک در مقایسه با نگهداری پس از خرابی قابل اغماض نیست. یک پمپ تغذیه 2000HP در واحد بویلر فوق بحرانی دارای حسگرهای ارتعاشی و دمایی در هر یاتاقان، حسگر سرعت، فشار مکش و تخلیه و دبی سنج می باشد.

بین همه آنها همه نوع تغییری در نظارت ونگهداری وجود دارد اما اکثر آنها روی مهارت و تخصص اپراتور بویلر حساب می کنند.

هر بار که به پمپ های تغذیه واحد نگاه کرده و گوش می دهید به وضعیت آن توجه کرده و به دنبال علائم ارتعاش یا نشت از شفت هستید و احتمالا محفظه یاتاقان های موتور و پمپ را بررسی می کنید تا دمای آن را کنترل کنید که این همان نگهداری پیش گویانه است. وقتی روغن یا گریس را به یاتاقان ها اضافه می کنید نگهداری پیش گیرانه انجام می دهید.

نگهدار پس از خرابی معمولا هزینه ای ندارد چون عموما هیچ کاری برای جلوگیری از خرابی انجام نمیدهید. نگهداری پیش گویانه و پیش گیرانه، صرف تلاش و لوازم از جانب یک سرمایه گذار برای قابلیت اطمینان به شمار میرود. مقدار متفاوت کار انجام شده برای فعالیت های مذکور وابسته به هزینه خرابی و نگهداری و احتمال خرابی است.

تنها هشدار این است که برخی تجهیزات مستهلک می شوند. باید در مورد وضعیت چیزی که به طور عادی نیازمند نگهداری پس از خرابی است اما میتوانست غیر قابل جایگزینی باشد و هزینه هنگفتی را در صورت عدم مراقبت تحمیل کند فکر کرد. یک مثال ساده، پیچ مخصوص کنترل سرعت توربین است که ممکن است به راحتی جایگزین شود اما از دست رفتن آن می تواند باعث خوابیدن چند ساعته توربین شود. نگهداری پیش گیرانه طبق جدول مشخصی انجام می گیرد تا از بروز خسارت در دستگاه یا سیستم پیشگیری کند. تصفیه آب و روانکاری دونمونه کار پیش گیرانه مهم در واحد بویلر است. این کارها با جلوگیری از بروز خوردگی، رسوب گذاری و اصطکاک، از خرابی پیش گیری می کنند. عملکرد مناسب برخی سیستمها را نیز می توان نگهداری پیش گیرانه نامید زیرا با کنترل سرعت از بروز خرابی جلوگیری می کنند.

تصفیه مناسب آب از خرابی های پر هزینه و فاجعه بار پیش گیری می کند و احتمال چنین خرابی هایی در صورت چشم پوشی از تصفیه آب به نگرانی مهم واحد تبدیل می شود. این مسئله نیازمند توجه بیشتری است که در فصل مربوطه به آن بیشتر خواهیم پرداخت. نگهداری پیش گویانه شامل نظارت و انجام تست هایی برای شناخت اشکالاتی است که در صورت عدم توجه باعث خرابی خواهد شد. بازرسی های سالانه بویلرهای بخارو سایر تجهیزات برای تشخیص وجود رسوب، خوردگی، ارتعاش، سایش، ترک و سایر مشکلات به منظور جلوگیری از بروز خرابی انجام می شود. البته وسیله ای که بهترین سرمایه گذاری در نگهداری پیش گویانه به شمار می رود گوش اپراتور است. اپراتور اشکالات نشان دهنده خرابی قریب الوقوع را فهمیده و برای جلوگیری از آن واکنش نشان می دهد. او تغییرات صدا، ارتعاش و دما را که نیازمند سرمایه گذاری قابل ملاحظه در تجهیزات تست و نظارت است به راحتی با لمس کردن می فهمد. مشارکت دائمی اپراتور بویلر یک سرمایه گذاری در نگهداری پیش گویانه است که عدم خرابی اساسی تجهیزات را تضمین میکند. همچنین این اپراتور بویلر است که نگهداری اصلی تصفیه آب را به عهده دارد. تا زمانی که شما در صدر برنامه نگهداری قرار دارید در اکثر واحدها شما کسی هستید که در صورت بروز خرابی سینه سپر می کند، داشتن برنامه نگهداری توسط صدا پخش کن ضروری کار شماست، تکرار آنچه در این بخش د رمورد سند سازی گفتیم این است که اگر کار شما مستند نباشد نمیتوانید ثابت کنید که همه کارها را به صورت محتاطانه و مستدل به منظور پیش گیری از خرابی انجام داده اید. ممکن است شما روغن کمپرسوری را یک هفته قبل از خرابی تعویض کرده اید اما بدون سند مبین این امر متقاعد کردن کسی مبنی بر این که شما وظیفه خود را انجام داده اید بسیار مشکل است. همچنین به خاطر سپردن همه موارد نیز ممکن نیست؛ پس یک برنامه نگهداری مستند به عنوان یک یادآوری عالی به کار می آید. برنامه وثبت کارهای انجام شده بهترین مدرک برای اثبات این است که وظیفه خود را انجام داده اید و خرابی، مناسبتی با عملکرد شما ندارد. اگر شما برنامه ریزی کاری خوبی داشته و عملیات نگهداری را نیز به خوبی اجرا کنید، دچار خرابی تجهیزات نخواهید شد. هر تجهیزی که نیازمند نگهداری پیش گیرانه یا پیش گویانه است باید دارای برنامه ریزی هم باشد که شما باید آن را تهیه کنید زیرا واحد شما منحصر به فرد است.

بهترین مورد برای شروع کار روی برنامه، دستور العمل های بهره برداری و نگهداری است. من دعوت شدم تا در مورد سومین انفجار بویلر یک واحد در طی چند ماه تحقیق کنم و فهمیدم که آنها هرکز با وجود توصیه سازنده مبنی برتعویض سالانه لامپهای الکترونی اسکنر های شعله ماورای بنفش این کار را نکرده اند. سه بویلر به شدت تخریب شده بودند آن هم فقط به خاطر این که هیچ کس چند لامپ الکترونی چند دلاری را تعویض نکرده بود. البته آن ها اسکنر های شعله خودرس(بررسی خودکار) بودند.

هوای محیط مسکونی باید در حرکت باشد، در غیر این صورت به سکون کامل و ایجاد لایه های حرارتی منجر می شود. هوای گرم تمایل به صعود و هوای سرد میل به فرود دارد. در اتاقی که هوا عمدا به حرکت در نیاید، بزودی حرکت آن متوقف شده و به سکون میرسد. بعلاوه بر حسب درجه حرارت ارتفاعات مختلف اتاق به لایه های جدا تقسیم می شود.

به جدول شکل 7 مراجعه کنید.

 

به خاطر این سکون و لایه بندی که در هوای اتاق پیش می آید، نصب ترموستاتها و کنترل کننده های رطوبت در ارتفاع صحیح اهمیت زیادی دارد. از طرفی این سکون و لایه بندی سبب تجمع دود و غبار در لایه ها می شود.

متاسفانه بعضی از شبکه های ورود هوای تازه طوری و در محلی نصب می شوند که هوا فقط در قسمتهای بخصوصی از اتاق حرکت کرده و در بقیه قسمتها بحالت سکون در می آید. مشکل دیگر، مزاحمت اثاثیه و مبلمان اتاق در امر حرکت هوا است، به این دلیل و برای ایجاد امکان سرعت ورودی بیشتر، شبکه های حامل هوای مطبوع در ارتفاعات اتاق(6 فوت به بالا) و گاهی سقف نصب می شوند. بالا بودن محل نصب شبکه ها ، ایجاب می کند که نمایی خوش منظر و زیبا داشته، یا اینکه پوشیده و دور از چشم باشند. شبکه ای که در شکل 8 دیده می شود شبکه ای سقفی است که به شبکه مخلوط کن نیز معروف است. زیرا به خاطر طرح خاص آن کار مخلوط شدن مقداری از هوای اتاق با هوای تازه را تسریع می کند.

اساس کار این نوع شبکه در شکل 9  نشان داده شده است.