موتورخانه و تجهیزات آن
تجهیزات موتورخانه
یکی از موارد مهم در هنگام ساختن ساختمانها و خانه و کارخانهها، مهندسی و سازماندهی موارد مهم و اصولی آنها است. برای ساختن انواع ساختمانها از انواع مهندسیها نظیر مهندس عمران، مهندس برق و مکانیک استفاده میشود. یکی از اصولی که در ساختمانسازی بسیار مهم و قابلتوجه است سیستم گرمایشی و سرمایشی ساختمان است. مهندسین مختلف به کمک هم انواع سیستم گرمایشی و سرمایشی مجهز در ساختمانها را طراحی میکنند. در همهی ساختمانهای تجاری و کارخانههای مسکونی و کارخانهها برای سیستم گرمایش و سرمایش از تجهیزاتی استفاده میکند. این تجهیزات در مکانی به نام موتورخانهها ساخته و طراحی میشوند. درواقع میتوان گفت موتورخانه قلب و مرکز ساختمان است. تجهیزات موتورخانه ها به دلیل اهمیت کاربردی شان می بایست بسیار قوی بوده و از لوازم بسیار مناسب و کار آمدی تشکیل بشوند.برای این کار به کمک مهندسین مکانیک و برق همه ی این تجهیزات طراحی شده و در موتورخانه ها تعبیه می کنند.اهمیت این تجهیزات به قدری مهم است که بروز مشکل در آن ها باعث ایجاد اتفاقات بسیار ناگواری می شود.چک کردن تجهیزات موتورخانه ها تنها به وسیله ی همین مهندسان امکان پذیر بوده وتنها آن ها می توانند صلاحیت این تجهیزات را تایید کنند.
در موتورخانه تمام اتصالات و سیستمهای مربوط به ساختمان نظیر برق، کنتورها و سایر وجود دارد که همهی نیازهای ساختمان را فراهم میکند. موتورخانهها معمولاً در پایینیترین نقطه ساختمانها قرار دارد. در کارخانهها موتورخانهها معمولاً در ساختمانی جدا قرار دارند چراکه موتورخانهها به دلیل وجود تجهیزاتی که در آنهاست پر سروصدا هستند و باید دورتر از بقیه ساختمانهای کارخانه قرار بگیرند.
در موتورخانهها انواع مختلفی از تجهیزات وجود دارد که عبارتاند از: دیگ (آب گرم- آب داغ-بخار)، مشعل، پمپ، سختی گیر، منبع انبساطی (دیافراگمی و معمولی، بویلر، منبع دوجداره).
دیگ بخار چیست؟
یکی از اصلیترین تجهیزات موتورخانه ها که وجود دارد، دیگ بخار است. دیگ بخار شامل محفظهای بسته است که یک سر آن به آب و سر دیگر آن به آتش وصل است. این دیگ برای ایجاد فشار بخار طراحیشده وابی که به آن وارد میشود را توسط آتش به بخار تبدیل میکند. جنس دیگ بخار از دو نوع چدنی و فولادی ساخته میشود. دیگ چدنی برای ایجاد بخار در فشارهای کمکاربرد دارد و دیگ فولادی برای ایجاد بخار در فشارهای بالا ساخته و طراحی میشود.
انواع دیگ بخار
دیگ بخار تجهیزات موتورخانهای دو نوع است. دیگ لوله آبی به همان آب گرم و دیگ لوله آتشی یا همان آب داغ و بخار
دیگِ لوله آبی: دیگ بخار از گذشته تا به امروز استفادهها و کاربردهای بسیاری داشته است. هنگام عبور آب از دیگها به دلیل قطر زیاد دیوارهی این لولهها، درون لولهها تنشهای بسیاری زیادی به وجود میآید و باعث ایجاد انفجار دیگهای بخار میشد. یکی از راهحلهای مهم برای جلوگیری از این انفجارها این بود که قطر دیوارهی لولهها را کم کنند. دیگهای لوله آبی دیگهای با قطر کم هستند که به دنبال این نیاز طراحی شدند. این دیگها دارای ظرفهایی به نام درام هستند. آب گرم از درون این ظرفها که در درون لولهها هستند عبور میکند و گازهای داغ در اطراف این لولهها درحرکت است. نتیجهی این امر تشکیل بخارآب درون لولهها است. با این عمل از تنشهای درون دیگهای بخار جلوگیری کرده و به فشار بخار مطلوب میرسیم. این دیگها تا ظرفیت نیم تن در ثانیه بخار با فشار ۱۶۰ اتمسفر و دمای ۵۵۰ درجه سانتیگراد را فراهم میکنند. ابعاد کوچکتر آنها در صنایع نفت و پتروشیمی استفاده میشود.
دیگ لوله آتشی: این دیگ دارای بدنه اصلی، صفحه – لولههای جلو و عقب، کوره و اتاقک برگشت است. در این دیگها آتش وارد محفظه میشود و فشار موردنیاز دیگ را تأمین میکند. این دیگها درواقع تأمینکننده گرمای موردنیاز برای تبدیل آب به بخار هستند. این دیگها همیشه باید قبل از استفاده آزمایش شوند.
ملاحظات ایمنی در دیگهای بخار واب گرم: دیگهای بخار معمولاً برای مصارف صنعتی کاربرد دارند. به همین دلیل دارای فشار بخار بسیار بالایی بوده و برای مصارف عمومی خطرناک بوده و کاربردی ندارند.
مشعل چیست؟
دومین وسیلهای که در تجهیزات موتورخانهای مورداستفاده قرار میگیرد مشعل است. مشعل وسیلهای است که با استفاده از هوا انرژی سوخت را به انرژی گرمایی تبدیل میکند. این دستگاه اساس کار دیگهای بخار و به ویلرها است. انرژیای که دیگها برای به دست آوردن بخار نیاز دارند از این راه به دست میآید. اساس کار مشعل به این صورت است که مشعل مقدار معینی از سوخت و هوا را تأمین میکند. سپس انواع سوختهای موجود را تبخیر میکند. بعدازاین مرحله میزان مناسب سوخت و هوا را تأمین میکند. سپس سوخت و هوا را ترکیب کرده و ایجاد جرقه میکند. پس از ایجاد جرقه آتش را با سطوح انتقال حرارت تماس میدهد.
سایز مشعلها با توجه به حرارتی که تولید و تحمل میکنند متفاوت است. به همین دلیل بسته به نوع مصرفی که در تجهیزات موتورخانهی کارخانهها دارد باید نوع مناسب را انتخاب و تهیه کرد.
مشعلها انواع متفاوتی دارند. تفاوت مشعلها بر اساس اندازه شعله تولیدشده، نوع سوخت مصرفی، روش اشتعال، ظرفیت کاری است. این تفاوتها باعث میشود که نوع استفاده از آنها در مصارف مختلف و کارخانههای مختلف یکسان نباشد. انواع مشعل به شرح زیر است: مشعل گازسوز، مشعل سوخت مایع.
مشعل سوخت مایع شامل 4 نوع: مشعل جت فشاری، مشعل بخار، مشعل روتاری کاپ، مشعل هوای کمفشار است.
انواع مشعلها
1) مشعل گازسوز: این مشعل برای سوخت طبیعی طراحیشده است. در این مشعل گاز طبیعی هنگامیکه از دهانهی ورودی مشعل وارد میشود، هوای لازم برای احتراق بهوسیله یک دمنده در آن ایجادشده و جریان آتش برقرار میشود.
2) مشعل سوخت مایع: سوختهای مایع نمیتوانند بهآسانی دچار احتراق شوند. به همین دلیل ابتدا باید آنها را اتمیزه کرد. اتمی زه کردن سوخت مایع یعنی تبدیل سوخت مایع به پودر. با این کار سطح سوخت بهراحتی با اکسیژن موجود در هوا تماس پیدا میکند. وقتی این تبدیل صورت بگیرد احتراق بهراحتی صورت میپذیرد. با این کار سایز قطر سیال بزرگ میشود. این بزرگ شدن باید متناسب باشد. اگر این قطعات بهصورت غیر نرمالی افزایش سایز پیدا کنند، این سوخت دچار مشکل میشود. به این حالت سوخت نیمسوز میگویند. به همین دلیل باید قطعات سیال بهدرستی افزایش سایز داشته باشند.
-مشعل جت فشاری: در این نوع مشعل از یک نازل استفاده میشود که سوختی که فشردهشده است از آن رد میشود. به کمک این نازل سوخت به پودر تبدیلشده و با هوا تماس پیداکرده و میسوزد. این نوع مشعل مزایای مفیدی دارد ازجمله:1) سوخت بهخوبی به پودر تبدیل میشود.2) نازلهایی که در این مشعل استفاده میشوند قیمتهای مناسبی دارند.3) تعمیر این سوختها و نگهداری از آنها بسیار راحت است.4) اطمینان این مشعلها بسیار زیاد است.
این سوختها معایبی نیز دارند.1) اگر این مشعل دچار حتی کوچکترین افت شود اتمیزه کردن ناموفق ایجاد میشود.2) برای استفاده در ابعاد بزرگ مناسب نیست.
-مشعل بخار: در این مشعلها سوخت با یک فشار نسبتاً کم به درون نازلها وارد میشود. سپس درون این نازلها با هوا ترکیبشده و میسوزد. سپس یک سوخت اتمی زه و یا همان پودر را به بیرون منتقل میکند.
مزایا و معایب مشعلها
مزایای استفاده از این سوخت شامل: نیاز به فشار بالا ندارد. کیفت سوخت اتیمزه در آن مناسب است. بهصورت آرام و ملایم عمل میکند.
معایب استفاده از این سوخت: پرهزینه هستند. مناسب مصارف بالا هستند. نیازمند نازلهای گران هستند.
-مشعل رفتاری کاپ: در این مشعلها سوخت با فشار نسبتاً کم وارد نازل میشود. در این مشعلها یک موتور وجود دارد که با دوران خود هوا را از بیرون به داخل نازلها وارد کرده و سوخت تولید میکند.
مزایا:1) عملکرد بادوام و مناسبی دارند.2) تغییر شرایط محیطی روی آنها مؤثر نیست.
معایب:1) قیمت آنها بسیار زیاد است.2) پیچیده هستند.3) هرروز باید تنظیم شوند.
-مشعل هوای کمفشار اتمی زه: در این مشعلها سوخت با فشار وارد نازل میشود. این سوخت با فشار هوای پرسرعت ترکیبشده و به پودر تبدیل میشود. اختلافات فضای بیرون نازل باعث ریزتر شدن قطعات سوخت میشود.
مزایا: کمقیمت، پایدار، کمهزینه
معایب: برای کورههای بزرگ استفاده میشوند. قدرت پودر سازی آنها پایین است.
پمپ چیست؟
از دیگر وسایل مهم و پرکاربرد تجهیزات کارخانهای و تجهیزات موتورخانه ها پمپها هستند. پمپ وسیلهای است که با استفاده از انرژی مکانیکی مواد را جابهجا میکند. پمپ دارای یک سیال درون خود است که بهواسطهی انرژی مکانیکی سوخت را از درون آن عبور میدهد. این سوخت پس از عبور از سیال انرژیاش افزایش مییابد. پمپها انواع مختلفی دارند و برای مصارف مختلفی کاربرد دارند. یکی از موارد استفادهی آنها در موتورخانهها و تجهیزات موتورخانهها است. در موتورخانهها برای انتقال مواد درون سیال و برای انتقال انرژی نیازمند وسیلهای مانند پمپ هستند که با استفاده از حرکت خود مواد و انرژیهای موردنیاز را به حرکت داده و از سیالهای متفاوت عبور دهند.
پمپها در اندازههای مختلف و برای هدفهای گوناگونی ساخته میشوند. انواع پمپ به شرح زیر است: پمپهای دینامیکی و جابهجایی مثبت، پمپهای پیستونی، پمپهای پلانجری، پمپهای دیافراگمی، پمپهای دندهای، پمپهای پرهای
انواع پمپ
1) پمپهای دینامیکی: در این پمپها مقدار انرژیای که توسط سیال ایجاد میشود محدود بوده و فشار آن کم است تا حدی که وقتی درب محفظه فشار بسته میشود اندازه آن صفر میشود. در این پمپها انرژی در ابتدا بهسرعت تبدیل میشود بعدازآن این سرعت تبدیل به فشار میشود. این پمپها در فشارهای متوسط قابلاستفاده هستند.
2) پمپ جابهجای مثبت: در این پمپها مقدار انرژی توسط دستگاهی که پمپ به آن متصل شده تأمین میشود. در این پمپها انرژی بدون واسطهی تبدیل به فشار بخار میشود. این پمپها در فشارهای کم مورد مصرف قرار میگیرند.
3) پمپهای پستونی: این پمپها دارای سیلندرهای خاصی هستند که به هم متصل است. وقتی درب پیستون باز میشود مایع سیال وارد میشود و سپس با حرکت پیستونها این مایع تبدیل به بخار و اشتعال میشود و از درب خروجی پیستون خارج میشود.
4) پمپهای پلانچری: پلانچر ها به شکل استوانه هستند. این وسیله با استفاده از حرکت رفت و برگشتی مایع سیال را تبدیل کرده و عبور میدهد.
5) پمپهای دیافراگمی: این پمپها مانند پمپهای پیستونی و پلانجری عمل میکنند. با این تفاوت که مصارف آنها و تنوع کاربردشان در فشارهای متفاوت بیشتر است.
6) پمپهای دندهای: این پمپ دوجداره است. یک جدارهی ثابت و یک جدارهی دوار درون این پمپ طوری طراحیشدهاند که وقتی حرکت میکنند مایع سیال درون آنها به دام افتاده و با هوا ترکیبشده و میسوزد. این پمپها برای فشارهای کم قابلاستفاده هستند.
7) پمپهای پرهای: از یک موتور و تعدادی پره تشکیلشده است. پرهها در داخل موتور بهصورت شعاعی حرکت میکند. فاصلهی بین موتور و رینگ بادامکی در نصف دور چرخشی محور افزایش مییابد که باعث انبساط حجم و کاهش فشار میگردد و باعث جریان سیال به سمت ورودی میگردد و در نصف دور دیگر به دلیل کاهش حجم سیال به سمت خروجی جریان مییابد.
سختی گیر چیست؟
آبی که مینوشیم و در مصارف مختلفی از آن استفاده میکنیم، دارای یونهایی است که حلنشدهاند و باعث میشوند که آب نرمی خود را ازدستداده سخت شود. سختی گیر یک وسیله مهم در تجهیزات موتورخانه ها است چراکه از بروز مشکل و رسوبات در آنها جلوگیری میکند. اگر دقت کرده باشید هنگامیکه سر دوش حمام را باز میکنیم ذرههایی مانند گچ از آن بیرون میریزد. این ذرهها همان یونهای ناخالص آب هستند که باعث ایجاد سختی شدهاند. این سختی برای مصارفی که در موتورخانهها و تجهیزات موتورخانهها استفاده میشود، مناسب نیست و عملکرد آنها را مختل کرده و باعث ایجاد رسوب در تجهیزات کارخانهها میشود. سختی گیر وسیلهای است که با استفاده از واکنشهای خاص خود سختی آب را از بین برده و آن را نرم میکند. سختی گیر در انواع مختلف و برای مصارف گوناگون ساخته میشوند.
انواع سختی گیر:1) سختی گیر زرینی،2) سختی گیر مغناطیسی،3) سختی گیر الکترونیکی، 4) سختی گیر الکترولیتی،5) سختی گیر شیمیایی تهنشین کننده،6) سختی گیر شیمیایی غیر تهنشینی،7) سختی گیر دو زینگ فسفات
انواع سختی گیر
1) سختی گیر زرینی: این سختی گیر در کنار سختی گیر کربنی کاربرد دارد. این سختی گیر نیازمند آن است که پیوسته فیلترهای آن دائم عوض شوند و قابلیت احیا شدن مجدد ندارند. به همین دلیل از آنها بسیار کم استفاده میشود.
2) سختی گیر مغناطیسی: این سختی گیر برای خنثی کردن شبکههای کلسیم استفاده میشود. این سختی گیر بر مسیر آب قرارگرفته و بلورهای کلسیم را به کلسیت تبدیل میکند. با این کار سختی آب از بین نمیرود، بلکه تمایل آن برای رسوب کردن از بین میرود. این سختی گیرها اگر در مسیر آب دچار تلاطم بشوند دوباره به کلسیم تبدیلشده و تمایلشان به رسوبگذاری افزایش پیدا میکند.
3) سختی گیر الکترونیکی: این سختی گیر دارای یک سیمپیچ القایی است که آن را دور لوله میپیچانند. سختی گیر الکترولیتی با استفاده از جریان برق کار میکند و به همین دلیل پرخطر بوده و دوام آن کم بوده و تمایل مصرفکنندگان برای استفاده از آن کم است.
4) سختی گیر الکترولیتی: الکترولیت از یک کاتد و یک آند تشکیلشده است. هنگامیکه آب وارد این دستگاه میشود یونهای مثبت و منفی آن به سمت کاتد و آندها حرکت کرده و به آنها میچسبند و بقیهی آب عبور کرده و وارد سیال میشود. این دستگاه سختی را غیرفعال کرده ولی آن را نابود نمیکند به همین دلیل امکان فعال شدن مجدد سختی وجود دارد.
5) سختی گیر شیمیایی تهنشین شده: این سختی گیر برای شستوشو کاربرد دارد. یونهای منیزیم و کلسیم را تهنشین میکند و در هنگام شستوشوی لباسها مانع شستوشو نمیشوند.
6) سختی گیر غیر تهنشینی: این سختی گیر مانند مورد قبل است با این تفاوت که قابلیت تهنشینی ندارد و بسیار گرانقیمت است.
) سختی گیر دوزینک فسفات: عملکرد این سختی گیر مانند غیر تهنشینی است با این تفاوت که در آن فسفات وجود دارد 7
منبع انبساطی چیست؟
سیستمهای گرمایشی سیستمهایی هستند که در آنها با ایجاد فشار و گرما آب واردشده به سیال به بخار تبدیل میشود. در این عملیات گاهی ممکن است براثر فشار زیادی که به مایع درون مخز ها و دیگهای بخار میشود دمای مایع بالا رفته و باعث افزایش حجم بخار شود. این موضوع باعث میشود فشار بخار به جدارههای مخزن فشار وارد کرده و باعث انفجار و ترکیدگی آنها شود. یکی از راههایی که برای کنترل این مشکل وجود دارد استفاده از منبع انبساطی است. یکی از وسایل مهم در تجهیزات موتورخانهها استفاده از منبع انبساطی است. منبع انبساطی توسط لولهها و اتصالات خاصی به مخزن متصل شده و با تنظیم دمای بخار و کنترل فشار بخار از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری میکند. این دستگاه انواع مختلفی دارد که برای مصارف گوناگونی ساخته میشوند.
انواع منبع انبساطی:1) منبع معمولی، 2) منبع دیافراگمی،3) منبع دوجداره ،4)منبع انبساط تیوپی.
انواع منبع انبساط
1) منبع معمولی: منبع انبساطی معمولی دارای دو نوع منبع انبساطی باز و بسته است.
-منبع انبساطی باز: منبع انبساطی باز منبعی است که با توجه به نام آن سطح روی آن باز بوده و مایع درون محفظه آن بهطور مستقیم با هوای بیرون در تماس است. این مخزنها بالاتر از مخزن آب گرم قرار میگیرند. فشار مایع درون این مخزن توسط فشار هوا تنظیم میشود. این منبع به دلیل کم بودن حجم فشار هوای بیرون آن برای مخازن کمفشار مورداستفاده قرار میگیرد.
-منبع انبساطی بسته: منبع انبساط بسته همانطور که از اسم آن مشخص است منبعی است که با هوای آزاد تبادلی ندارد و فشار موجود در مخزن توسط یک مکانیسم بهوسیله بالشتکهای هوا و یا گازی مانند ازت تأمین میشود. این مخزن پوشیده بوده و گردش مواد درون آن و سیالها آن پوشیده است.
2) منبع دیافراگمی: این منبعها به پمپهای آب تحتفشار هم نامگذاری شدهاند. این منبعها دارای تیوپ مایی هستند که وقتی آب با فشار هوا درون آن وارد میشود، شروع به کنترل سطح بخار و گرمای بخار موجود در مخزنها میکند. این مخزنها به دلیل سیستم سادهای که دارند و به دلیل اندازهی کوچکی که دارند بیشتر در مصارف خانگی و ساختمانهای کوچک استفاده میشوند. مزایای استفاده از این منبعها به شرح زیر است:
-در اندازهها و مصارف مختلف ساخته میشوند
-این میتوانند در حالت خشک نیز فعالیت کنند.
-نتیجهی آن بالای 96 درصد مؤثر است.
-قابلیت فعالیت خودکار دارد.
-قابلیت فعالیت در هر شرایط محیطی.
3) منبع دوجداره: ا منبع دوجداره منبعی است که از دو لولهی استوانهای شکل تشکیلشده که در درون هم قرار دارند. لولهی داخلی گرمای خود را به لولهی بیرونی منتقل میکند. این منبع بیشتر برای مصارف ساختمانی کاربرد دارد. منبع دوجداره در اندازههای گوناگونی ساخته میشود. جنس این منبعها از آهن گالوانیزه است. این منبع برای مصارف ساختمانی و موتورخانهها و تجهیزات موتورخانهای کوچک بسیار مناسب و پرکاربرد است.
4)منبع انبساط تیوپی:منبع های انبساط بسته تیوپی دارای یک تیوپ لاستیکی در درون شان هستند که مخزن را به دو بخش تقسیم می کند. در فضای بیرون تیوپ لایه هوا و یا گاز تحت فشار وجود داشته و درون آن توسط آب در گردش موجود در سیستم گرمایشی پر می شود. به این صورت که زمانی که داخل تیوپ،که با آب منبسط شده پر شده است، تحت فشار آب زیادی قرار گیرد، تیوپ لاستیکی را به افزایش حجم می یابد و زمانی که این فشار بیش از آستانه تحمل بخش گازی باشد سیستم وارد عمل شده و با باز کردن شیر خروجی آب اضافی خارج شده تا فشار درون مخزن مجددا به حد نرمال اولیه باز گردد.
بویلر چیست؟
بویلر وسیلهای است که از دارای لولههای مختلف در اندازههای مختلف است. این دستگاه در تجهیزات موتورخانهها بسیار مفید و مهم است. همانطور که اسم این وسیله پیداست این دستگاه وظیفهی تبدیل انرژی مکانیکی و سوخت به گرما را دارد. عملکرد به ویلرها همانند دیگهای بخار است. آبی که به بویلرها وارد میشود به درون لولهها وارد میشود. سر دیگر لولهها آتش است. این آب توسط گرمایی که بهوسیله آتش به وجود میآید تبدیل به بخار شده و فشار بخار موردنیاز برای به ویلرها را تنظیم میکند. این وسیله یکی از اجزای مهم در تجهیزات موتورخانهها است.
نتیجهگیری
یکی از قسمتهای مهم در ساختمانها و کارخانههای صنعتی وجود سیستم گرمایشی و سرمایشی در آنهاست. این سیستمها نیازمند جایگاه مناسبی برای فراهم کردن سرمایش و گرمایش موردنیاز ساختمانها هستند. موتورخانه مکانی است که در آن تمام برنامههای گرمایش و سرمایش ساختمان در آن انجام میشود. این برنامهها توسط تجهیزات موتورخانه ها که بهکاربرده میشوند انجام میگیرند. بهعبارتیدیگر موتورخانه قلب ساختمانها و کارخانهها است. تجهیزات مهمی که در این کارخانهها مورداستفاده قرار میگیرد به شرح زیر است: دیگ (آب گرم- آب داغ-بخار)، مشعل، پمپ، سختی گیر، منبع انبساطی(دیافراگمی و معمولی، به ویلر، منبع دوجداره).
هریک از این تجهیزات برای موتورخانهها الزامی بوده و پرکاربرد هستند.اطمینان از صحت و سلامت آن ها توسط مهندسین بسیار مهم و ضروری است.