منتظر

الف : شستشوی کمپرسور ( COMPRESSOR WASHING )

تجربه نشان داده است که کارایی توربینهای گاز به مرور زمان بدلیل ایجاد رسوبات حاصله از عناصر موجود در هوا و سوخت بر روی پره های توربین و کمپرسور کاهش می یابد ، هوای محیط شامل آلودگی هایی مانند گرد و غبار ، ماسه های ریز ، دود و بخارات هیدروکربن ، حشرات ریز و نمک می باشند که بخش مهم اینها توسط فیلترهای واحد قبل از ورود به کمپرسور گرفته می شود آن بخش از آلودگیها که از فیلتر ها عبور می کند موجب تشکیل رسوبات روی پره های توربین کمپرسور می شوند که اگر خشک و چسبنده نباشند می توان آنها را توسط مواد شوینده از بین برد ، شستشوی کمپرسور به دو روش انجام می شود :

1-    شستشو در حالتی که واحد در مدار است ( ON-LINE )

2-    شستشو در حالتی که واحد متوقف است (OFF-LINE )

1- شستشو در حالتی که واحد در مدار استON-LINE COMPRESSOR WASH  :

هدف از شستشو در این حالت تمیز نگه داشتن کمپرسور در فواصل مابین تمیزکاری اصلی       می باشد و زمان این عملیات نیز کوتاه است اگر کمپرسور خیلی کثیف باشد باید شستشو بطریق OFF-LINE انجام شود .

مراحل و شرایط عملیات شستشو ( ON-LINE ) بشرح ذیل می باشد :

1-    مشخصات آب جهت شستشو عبارت است از : سختی آب 5ppm میزان عناصری مانند پتاسیم و سدیم 0.5ppm و ph بین 6.5- - 7.5 و دمای آب بین 65 تا 93 درجه سانتی گراد باشد .

2-    توربین در دور کامل باشد ( 3000 ppm ).

3-    دمای هوای ورودی به کمپسور باید بیشتر از 10  درجه سانتیگراد باشد .

4-    گایدون در وضعیت کاملاً باز باشد .

5-    شرایط مندرج در جدول ضمیمه (table 3 ) رعایت شود.

6-    زمان عملیات 20 دقیقه می باشد .

2- شستشو در حالت توقف واحد OFF-LINE COMPRESSOR WASH  :

شستشو در این حالت پس از توقف عادی واحد انجام می شود و در همه مراحل واحد در مدکرنک استارت می شود آب مورد استفاده باید دارای شرایط زیر باشد .

سختی آب 100 ppm و میزان سدیم و پتاسیم موجود در آن 25 ppm و مقدار ph آن حدود تفاوت دمای آب شستشو و دمای ویل اسپیسها نباید بیشتر از 48 درجه سانتیگراد باشد .

توجه : در صورتیکه در زمان بهره برداری از واحد افزایش تدریجی اسپرد درجه حرارت ترموکوپلها وجود داشته ،لازم است که از ترموکوپلها بازدید بعمل آید تا در صورت نشست رسوبات روی سنسورهای آنها قبل از شروع عملیات شستشوی کمپرسور نسبت به تمیزکاری سنسورها اقدام گردد تا ترموکوپلها بتوانند طی زمان شستشو درجه حرارت صحیح را گزارش کنند .

محلول شستشو از طریق والو موتوری ( 20 tw-1 ) به مانیفولد قبل از ورودی کمپرسور هدایت و از آنجا به هشت قسمت تقسیم شده که توسط هشت نازل به سمت ورودی پره های گایدون پاشیده می شود والو فوق توسط پوش باتون مربوط به سوئیچ 20 tw-1/pb فرمان استارت     می گیرد و زمانی که سلکتور سوئیچ فوق در وضعیت خاموش قرار بگیرد والو فوق بطور اتومات می بندد .

تکرار شستشوی کمپرسور :

دفعات شستشو منوط به نوع و میزان آلوده کننده های جوی میباشد که موجب کثیف شدن کمپرسور می شود لذا می توان در هر نوبت شسشتو در طی عملیات و پس از اتمام آن پارامترهای مؤثر در بیان کارایی را قرائت و بررسی نمود در صورتیکه داده ها به حد مطلوب نرسیده باشد لازم است که شستشو تکرار گردد برای حصول اطمینان از اینکه کمپرسور تمیز شده است دو روش پیشنهاد می شود .

روش اول اینکه واحد استارت و بار تا مرحله بیس افزایش داده شود و پارامترهای مؤثر در کارایی که عبارتند از دمای اگزوز ، دمای هوای ورودی به کمپرسور ، فشارجو و دمای دیسشارژ کمپرسور ، میزان مصرف سوخت و ارزش حرارتی سوخت را یادداشت نموده و سپس داده های فوق را با مقادیر حاصله از تستهای کارایی مقایسه نمائیم البته بهتر است که پارامترهای فوق را برای وضعیت واحد قبل از انجام شستشوی کمپرسور نیز داشته باشیم . انالیز و مقایسه داده های هر سه مورد میزان تمیز شدن کمپرسور را نشان می دهد . روش دوم ، بازدید چشمی از توربین و کمپرسور ، پره های گایدون ، اولین در صورت امکان دومین مرحله پره های کمپرسور و نازلهای مرحله اول توربین و در صورت مشاهده آلودگی یا رسوبات در محلهای یاد شده لازم است که شستشوی کمپرسور مجدداً انجام گردد اگر آلودگی خشک و چسبیده نباشد محلول آب و پاک کننده (detergent) برای از بین بردن کثیفی کمپرسور کافی می باشد .

توجه : اگر رسوبات حالت روغنی و چرب دارد باید علت بررسی گردد تا محل احتمالی نشت روغن به داخل سیستم مشخص شود.

یکی از پارامترهای نشاندهنده زمان شستشو برای حالت off-line طبق منحنی زیر  این است که بار نامی واحد به 90% کاهش پیدا کند ، افت بار نامی به مفهوم این است که کمپرسور نیاز به شستشو دارد .

 

 

مراحل شستشوی کمپرسور در حالت OFF- LINE :

شستشوی کمپرسور طی چهار مرحله انجام می شود .

1-    مرحله اول خیساندن (WETING ) : در این مرحله برای مدت یک تا دو دقیقه جهت نمدار کردن کمپرسور آب خالص با دبی 7-10 متر مکعب در ساعت به کمپرسور تزریق می شود .

2-    مرحله دوم شستشو (washing) : در این مرحله آب و ماده پاک کننده (detergent) برای مدت سه تا پنج دقیقه با دبی 7-10 متر مکعب در ساعت به کمپرسور تزریق      می شود .

3-    مرحله سوم آبکشی (rincing ) : در این مرحله به مدت پنج تا ده دقیقه آب خالص با مقدار دبی مراحل قبل به کمپرسور تزریق می شود .

4-    مرحله چهارم خشک کردن ( drying ) : در این مرحله توربین به مدت 20 دقیقه با دور 20% موتورکرنک در مدار قرار می گیرد .

آماده سازی سیستم شستشوی کمپرسور :

نمودار شماتیک سیستم شستشو در  نشان داده شده است حجم تانک آب 12000 لیتر و حجم تانک مواد پاک کننده  2960 (detergent) لیتر می باشد جهت آماده سازی اعمال زیر باید انجام شود .

- شماره  1 والو درین تانک آب بسته شود .

- شماره 3 ( 71 tw-h,1 ) مربوط به نشاندهنده سطح تانک چک شود ( تانک آب در صورت لزوم به مقدار کافی پر شود ).

- شماره 6 مربوط به ترمومتر آب چک شود .

- پانل تغذیه الکتریکی سیستم شستشو چک شود .

- شماره 4 ، (23 wk-1,2 ) مربوط به هیترها جهت گرم کردن آب تانک توسط سوئیچ 43wk عمل می کند .

- شماره 14 مربوط به نشاندهنده سطح تانک مواد پاک کننده چک شود .

- پر نمودن تانک مواد پاک کننده در حد مورد نیاز .

- شماره 10 , 15 , 8 مربوط به والوهای نشاندهنده گیچ فشار مسیر آب و مواد پاک کننده و والو خروجی تانک باز شوند .

- شماره 7  مربوط به والو درین استرینر و شماره 11 والو v3 و شماره 12 والو v2 و شماره 13 والو v1 بسته باشد .

پس از توقف نرمال واحد و اتمام زمان کولدان جهت شستشو موارد ذیل انجام شود .

- والوهای مسیر درین فالس استارتها به سمت تانک لجن باز باشد .

توجه : مسیر درینهای فوق باید طوری باشد که بتوان وضعیت آب را پس از شستشو مشاهده و در صورت لزوم نمونه برداری کرد .

مسیر درین فالس استارتهای توربین و کمپرسور در نمودار GBZ- W 91-303 291 نشان داده شده است .

ایزوله مسیر هوایی سیل و خنک کاری به روش ذیل انجام شود . ( نمودار  GBZ- W) .

- شماره  5,4مربوط به والو مسیر تغذیه هوای سیل یاتاقانها از خط ae-5 بسته شود.

- شماره 1,2,3 والو مسیرهای ad-1 , ad-2, ad-4 بسته شوند.

- شماره 8 مربوط به بلودان سپریتور هوا و شماره 9 نقطه پایین درین باز شود .

- والوهای مربوط به شعله بینها بطور دستی بسته شوند .

ایزوله مسیرهای هوای اتمایزینگ بشرح ذیل انجام گردد . ( نمودار GBZ- W)

- شماره 7 والوی که بین هوای اتمایز و قسمت دیسشارژ کمپرسور قرار دارد بسته شود .

- شماره 5,2 مربوط به قسمت پایین درین (AA3) قبل از کمپرسور اصلی هوای اتمایز باز شود.

- شماره 10 مربوط به والو ونت کمپرسور اصلی هوای اتمایز باز شود .

- شماره 3 والو گیج فشار بسته شود .

- شماره 9 والو ونت بوستر کمپرسور اصلی هوای اتمایز (CA2 ) باز شود .

حال تجهیزات سیستم شستشو چک و بررسی گردد که شرایط زیر برقرار باشد .

- تانکهای آب و مواد پاک کننده پر باشند .

- دمای آب به حد مطلوب رسیده باشد .

- شماره 8 والو اصلی پمپ شستشو باز باشد .

توجه : قبل از شستشوی کمپرسور دقت شود که درجه حرارت ویل اسپیس به حد مطلوب پایین آمده باشد تا با ورود محلول شستشو به توربین موجب شک حرارتی نشود ( اختلاف دمابین آب و ویل اسپیس نباید بیشتر از 48 درجه سانتیگراد باشد ) دمای آب شستشو بین 65 تا 93 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود .

ذیلاً به شرح مراحل شستشوی کمپرسور می پردازیم .

1- نمدار کردن کمپرسور (wetting ) اگر از مواد پاک کننده برای شستشو استفاده می شود لازم است ابتدا شماره های 11 و 13 مربوط به والوهای مسیر تزریق مواد فوق بسته شود و سپس با انتخاب سلکتور wash on واحد با مدکرنک استارت گردد و زمانی که سرعت به حد انرژایز شدن رله 14hm برسد والو موتوری 20 tw-1 باز کرده و همچنین والو شماره (v2)12 نیز باید باز شود سپس شماره 9 موتور پمپ 88tw بطور دستی استارت و بمدت یک تا دو دقیقه آب خالص به کمپرسور تزریق گردد در طی عملیات فوق لازم است که به نشاندهنده دبی آب ( شماره 19 ) دقت شود که میزان تزریق آب حدود 7—10 متر مکعب در ساعت باشد پس از اتمام زمان فوق پمپ متوقف شود که با توقف آن فرمان بستن والو موتوری نیز صادر می شود . ( بهتر است در طول عملیات وضعیت آب خروجی از طریق درین فالس استارتها مورد بازدید قرار گیرد )

2- شستشو (washing ) : در صورت استفاده از مواد پاک کننده برای شستشو باید مسیر مربوطه به سمت کمپرسوی باز شود یعنی شماره 12 والو v2 بسته شود و شماره 11 والو v3 باز گردد تا آب بسمت محل تزریق مواد پاک کننده هدایت شود سپس با انتخاب washing on توربین با مد کرنک استارت شود و پس از باز شدن والو موتوری 20tw-1 الکتروپمپ اصلی شستشو 88tw بطور دستی استارت گردد و سپس الکتروپمپ 88dm مربوط به تزریق مواد پاک کننده نیز بطور دستی استارت گردد عملیات شستشو به مدت سه تا پنج دقیقه با دبی 7-10 متر مکعب در ساعت انجام شود پس از اتمام شستشو ، توسط پوش باتون استاپ 23dm الکتروپمپ 88tw را متوقف و سپس پمپ اصلی شسشتو نیز از مدار خارج گردد و توربین متوقف شود که با توقف توربین والو موتوری شستشو 20tw-1 بطور اتومات بسته خواهد شد .

توجه :  لازم است که توربین و کمپرسور به مدت 20 دقیقه متوقف بماند و سپس مرحله بعدی شروع شود .

3- آبکشی (rinising ) :  بعد از گذشت زمان 20 دقیقه ( خیساندن ) با انتخاب wash on توربین در مد کرنک استارت شود و والو موتوری 20 tw باز گردد وقتیکه توربین به دور کامل کرنک رسید  والو v2 شماره 12 باز شود . پمپ اصلی شستشو 88tw بطور دستی استارت شود و کمپرسور به مدت 5 تا 10 دققه با آب خالص شسته شود . پس از اتمام مرحله آبکشی پمپ اصلی شستشو از مدار خارج و واحد نیز متوقف گردد . والوهای سیستم تانک شستشو بسته شود و هیترهای مربوط به گرم کردن تانک نیز از مدار خارج شوند .

4- خشک کردن (drying ) : با انتخاب مجدد wash on توربین با مد کرنک استارت شود و به مدت 20 دقیقه در مدار باقی بماند و سپس واحد متوقف گردد .

مرحله پایانی عملیات شستشو :

برای خاتمه شستشوی کمپرسور ابتدا wash off انتخاب گردد و سپس موارد ذیل انجام شود.

- دقت شود که آب شستشو کاملاً از طریق درینهای فالس استارتها خارج شده باشد .

- کلیه والوهای توربین و کمپرسور به حالت قبل از شستشو برگردانده شود.

برای سیستم سیل و خنک کاری به شرح زیر اقدام شود .

- شماره 5,4 والوهای سیل یاتاقانها که از ae-5 تغذیه می شود باز شوند .

- شماره 1,2,3 که از ad-4 ad-1, ad-2, تغذیه می شود باز شوند .

- شماره 7,6,5 مربوط به مسیرهای ad-7,ad-6 بسته شود .

- شماره 9 والو درین بسته شود .

- والو ایزوله شعله بینها باز شود .

برای سیستم هوای اتمایز به شرح زیر اقدام شود .

- شماره 7 والو هوای اتمایز بین دیسشارژ کمپرسور و هوای اتمایز باز شود.

- شماره 2,5 والو درین قبل از مسیر هوای کمپرسور اصلی (ca1) بسته شود .

- شماره 10 والو ونت کمپرسور اصلی بسته شود .

- شماره 3 والو گیج فشار دیسشارژ کمپرسور اصلی باز شود .

- شماره 9 ونت بوستر کمپرسور هوای اتمایز (ca2 ) بسته شود .

توجه : لازم است 24 ساعت پس از اتمام کامل عملیات شستشو توربین استارت و حدود 5 دقیقه در دور  3000 rpm باقی بماند و بهتر است که پس از هر شستشو عملیات تمیز کاری توسط مواد جامد انجام شود .

ب : تمیزکاری کمپرسور ( COMPRESSOR CLEANING )

رسوبات تشکیل شده روی پره های توربین و کمپرسور ممکن است بعلت روغنی بودن پس از نشست روی سطوح سخت شده که با شستشو از بین نمیروند لذا باید توسط مواد جامد مانند پوست گردو ، بادام ، قندق ، برنج و یا ماده شیمیایی بنام کربوپلاست (carbo plast ) عمل تمیزکاری انجام شود .

شرایط و دستورالعمل تمیزکاری کمپرسور :

- برای تمیزکاری و تزریق مواد جامد به کمپرسور باید واحد با 20%  بار در مدار باشد و به جهت محافظت توربین از صدمه دیدن در برخورد مواد جامد پاک کننده با سطوح باید تا حد مقدور درجه حرارت توربین پایین نگه داشته شود .

- مواد جامد باید بطور یکسان و یکنواخت تا پایان عملیات تزریق گردد مقدار مواد جامد مورد نیاز برای هر نوبت شستشو در هر واحد 50 کیلوگرم در نظر گرفته شود .

- سطوحی که قرار است تمیزکاری شود باید خشک باشد .

- مسیر بلودان هوای سیل یاتاقانها در تمام مدت عملیات تمیزکاری باید باز باشد .

- تزریق مواد جامد از طریق سه مسیر که بشکل قیف در بالای داکت هوای ورودی به کمپرسور نصب شده است بصورت دستی انجام می شود لذا باید دقت شود که یکنواخت باشد تا مواد جامد در همه فضای کمپرسور بطور یکسان منتشر شوند و عمل تمیز کاری کامل انجام شود .

- تزریق مواد جامد ممکن است موجب کثیف شدن شعله بینها بشود که این امر عدم حضور شعله را اعلام و تریپ واحد را بدنبال خواهد داشت ( پیش بینی لازم باید بشود . )

- تزریق مواد جامد باید بطور پیوسته و با دقت در طول عملیات انجام شود ( میزان تزریق مواد در جدول ضمیمه آمده است ) زیرا اگر میزان تزریق مواد جامد بیشتر از حد تعیین شده باشد موجب انباشتگی آنها در مسیرهای سیل و خنک کاری و محفظه کاری و محفظه یاتاقانها شده و عمل تمیزکاری درست انجام نخواهد شد .

- لازم است که هنگام تمیزکاری مرتباً دمای اگزوز و فشار دیسشارژ کمپرسور یادداشت شود تا روند عملیات تمیزکاری مشخص گردد .

- در صورتیکه با توجه به مقادیر یادداشت شده تمیزکاری بطور کامل انجام نشده باشد میتوان مقدار 20 پوند دیگر مواد تمیزکننده اضافه نموده و عملیات را ادامه داد ، افزایش فشار دیسشارژ کمپرسور و کاهش دمای اگزوز به این معنی است که تمیزکاری کامل انجام شده است لذا باید تزریق مواد متوقف گردد .

- برای اطمینان از نتیجه عمل تمیزکاری بهتر است که بازدید چشمی از ورودی توربین و کمپرسور بعمل آید .

- پس از اتمام عملیات تمیزکاری واحد به وضعیت اولیه باز گردانده شود تا آماده بهره برداری قرار گیرد.

نتیاج تمیزکاری :

بعد از تمیزکاری باید افزایش قابل توجهی در کارایی واحد دیده شود که این امر حد تمیز شدن کمپرسور را بیان می کند ، محاسبه کارایی واحد قبل از تمیزکاری و بعد از آن و مقایسه این دو مقدار با کارایی حاصله از تستهای کارایی واحد این نتیجه را میدهد که اولاً کمپرسور تا چه حد کثیف بوده و ثانیاً چه مقدار عمل تمیزکاری درست انجام شده است .

کاویتاسیون چیست؟
جریانی از مایع را در نظر بگیرید هرگاه فشار درون لوله به فشار بخار مایع نزدیک شود یا برسد مایع موجود در لوله شروع به جوشیدن می کند. و حباب های بخار در آن تشکیل می شود. این حباب های کوچک به همراه مایع به نقاطی که فشار در انجا با لاتر است منتقل می شود و می ترکند و باعث ایجاد اسیب به بدنه های لوله و پره های توربین می شود.
این پدیده را کاویتاسیون (خلازایی) می نامند.
کاویتاسیون در پمپ ها باعث ایجاد سرو صدا و پایین آمدن راندمان آن می شوند

كاويتاسيون پديده ايست كه در صورت بروز، موجب اختلال در عملكرد توربين آبي و پمپ مي شود. بعلاوه چنانچه اين پديده در زمان طولاني در ماشين رخ دهد خوردگي پروانه و پوسته را بدنبال خواهد داشت. مؤسسه Ireq در كانادا روش جديدي را ارائه داده كه با مطالعه وضعيت ارتعاشات محور پديده فوق بدقت مورد مطالعه قرار مي گيرد. اصول و مكانيزم كار اين روش بر پردازش سيگنال هاي ارتعاشي محور توربين مي باشد، كه توسط سنسورهاي ارتعاشي نصب شده بر روي ياتاقها اندازه گيري مي شود. با پردازش اين سيگنالها ميتوان محل وميزان شدت پديده كاويتاسيون را با دقت مناسبي تعيين و مشخص كرد.
استفاده از اين روش داراي مزاياي زير مي باشد.
تشخيص و محل يابي دقيق پديده كاويتاسيون
وضعيت بهره برداري كه تحت آن پديده سايش رخ مي دهد دقيقا مشخص مي شود
امكان اعمال تعميرات پيشگيرانه وجود خواهد داشت
بازرسي دوره اي لازم نيست
تعميرات پرهزينه لزومي ندارد
افت هاي عملكرد كاهش مي يابند
فرآيند بكارگيري اين روش به ترتيب زير مي باشد :
تعبيه حس كننده لرزش ياتاقان
كاليبره كردن مكانيكي حس كننده ها
پردازش سيگنال خروجي
آناليز هيدرو ديناميكي
ارزيابي وسعت منطقه كاويتاسيون شده و جرم از دست رفته
كاربردهاي اين روش در موارد زير مي باشد.
توربين ها در موارد زير :
نظارت پيوسته بر عملكرد توربين
انجام آزمايش هاي اوليه بر روي مدل يا نمونه اوليه
بررسي تأثير تعميرات انجام شده
پمپ ها
مسيرها و مجاري عبور سيال و غيره

كاويتاسيون پديده اي است كه در سرعتهاي بالا باعث خرابي و ايجاد گودال مي گردد . گاهي در يك سيستم هيدروليكي به علت بالا رفتن سرعت‚فشار منطقه اي پائين مي ايد و ممكن است اين فشار به حدي پائين بيايد كه برابر فشار سيال در آن شرايط باشد و يا در طول سرريز يا حوضچه خلاءزايي در اثر وجود ناصافيها و يا ناهمواريهاي كف سرريز خطوط جريان از بستر خود جدا شده و بر اثر اين جداشدگي فشار موضعي در منطقه جداشدگي كاهش يافته و ممكن است كه به فشار بخار سيال برسد . در اين صورت بر اثر اين دوعامل بلافاصله مايعي كه در آن قسمت از مايع در جريان است به حالت جوشش درامده و سيال به بخار تبديل شده و حبابهايي از بخار بوجود ميايد . اين حبابها پس از طي مسير كوتاهي به منطقه اي با فشار بيشتر رسيده و منفجر ميشود و توليد سر وصدا مي كند و امواج ضربه اي ايجاد مي كند و به مرز بين سيال و سازه ضربه زده و پس از مدت كوتاهي روي مرز جامد ايجاد فرسايش و خوردگي ميكند . تبديل مجدد حبابها به مايع و فشار ناشي از انفجار آن گاهي به ١٠٠٠ مگا پاسكال ميرسد .
از انجايي كه سطوح تماس اين حبابها با بستر سرريز بسيار كوچك مي باشند نيروي فوق العاده زيادي در اثر اين انفجارها به بسترهاي سرريز ها و حوضچه هاي آرامش وارد مي كند . اين عمل در يك مدت كوتاه و با تكرار زياد انجام مي شود كه باعث خوردگي بستر سرريز مي شود و به تدريج اين خوردگيها تبديل به حفره هاي بزرگ مي شوند . اين مرحله را :
مي نامند . Cavitation erosion or cavitation pitting
در سرريز هاي بلند چون سرعت سيال فوق العاده زياد مي باشد ‚در نتيجه نا صا فيهاي حتي در حد چند ميليمتر هم مي تواند باعث ايجاد جدا شدگي جريان شود . هر نوع روزنه با برامدگي تعويض ناگهاني سطح مقطع هم مي تواند باعث جدايي خطوط جريان شود . اين پديده معمولا در پايه هاي دريچه ها بر روي سرريز ها‚در قسمت زير دريچه هاي كشويي و انتهاي شوتها رخ دهد .
شرايطي كه موجب كاويتاسيون مي گردد اغلب در جريانهاي با سرعت بالا پديد مي ايد . بطور مثال سطح آبروي سريز كه ٤٠ تا ٥٠ متر پايين تر از سطح تراز آب مخزن مي باشد بطور حاد در معرض خطر كاويتاسيون قرار دارد . پديده كاويتاسيون در جريانات فوق اشفته در پرش هيدروليكي در مكانهايي مثل حوضچه هاي خلاءزايي مشكلات فراواني ايجاد مي كند .
صدمه كاويتاسيون به سازه هاي طراهي شده براي سرعتهاي بالا و در سد هاي بلند و سرريزهاي بزرگ يك مشكل دائمي است .
فاكتورهاي موثر در پديده كاويتاسيون :
در طي حداقل ٢٠سال تجربه و بررسي عملكرد سرريزها ( شامل مدل و آزمايش بر روي پروتوتيپ ) اين طور نتيجه گيري شده كه كاويتاسيون در اثر عملكرد مجموعه اي از عوامل و شرايط است . معمولا يك عامل به تنهايي براي ايجاد مسئله كاويتاسيون كافي نيست ولي تركيبي از عوامل هندسي و هيدروديناميكي و فاكتورهاي وابسته ديگر ممكن است منجر به خسارت كاويتاسيون گردد .
از مهمترين عواملي كه مي توانند در اين زميه ممكن است دخيل باشند مي توان به موارد زير اشاره كرد :
١- عوامل هندسي : كه شامل موارد زير مي شود .
الف : ناهمواريهاي سطحي سرريز‚خصوصا برامدگيها و فرورفتگيهاي موضعي
ب- شكافهاي دريچه هاي كشويي و پايه هاي دريچه هاي قطاعي
piers ج- ستونها
د- درزهاي ساختماني
Flow spitter & deflector ه-جدا كننده جريان ودفلكتورها
Ports of ducts & pipe و- دهانه مجاري و لوله
Change of water passage shape ز- تغير در شكل عبور جريان
Misalinment of conduit ح- انحنا يا انحراف در مسير جريان در آبراهه
٢- عوامل هيدروديناميكي :
الف- دبي مخصوص
ب – سرعت جريانج -
د- توسعه لايه مرزي

شیرهای كنترل كننده جريان

وظيفة كنترل كننده هاي جريان، كه معمولاً شير كنترل جريان خوانده مي شوند، عبارت است از كنترل يا تنظيم جريان عبوري از يك نقطة دلخواه در مدار. كنترل كنندة جريان در واقع نوعي شير است و مي توان آن را با دريچه هاي هواي كانال هوا مقايسه كرد. اگر دريچه اندكي باز شود، مقدار كمي هواي گرم يا سرد وارد اتاق مي شود، ولي اگر كاملا باز شود هواي زيادي به درون اتاق جريان مي يابد. اندازة گشودگي دريچه مي تواند از وضعيت بسته تا كاملا باز و در هر موقعيت دلخواه تنظيم شود.

شير كنترل براي تنظيم سرعت حركت پيستون در سيلندرهاي قدرت و يا سرعت حركت كشويي شير فرمانده، كه موجب تنظيم سرعت چرخش روي شير زمانبندي (شير تايمر) مي شود، و يا تنظيم سرعت گردشي محور موتورهاي سيالي به كار مي رود. شير كنترل جريان، جزء ساده اي در مدار است ولي نقش مهمي در سيستم هاي هيدروليكي و پنوماتيكي بر عهده دارد.

از آنجايي كه شيرهاي كنترل جريان در هر دو شاخة هيدروليك و پنوماتيك كاربرد فراوان دارند، در اين فصل انواع مختلف شيرهاي كنترل جريان كه در صنعت به كار مي روند بررسي مي شوند. هر چند بسياري از شيرهاي پنوماتيك براي فشار كار تا ² Kg/cm 10 (psi 150) طراحي مي شوند و مي توان از آن ها در سيستم هاي روغني كم فشار (تا psi 500) هم استفاده كرد، ولي بهتر است كه از شيرهاي كنترل جريان بادي در پنوماتيك و از شيرهاي كنترل جريان روغني در هيدروليك استفاده شود.

انواع شيرهاي كنترل جريان

شيرهاي كنترل جريان به چهار گروه تقسيم مي شوند:

1.                       پيش تنظيم (كنترل جريان در ورودي) (شكل 12-1)،

2.                       پيش تنظيم (كنترل جريان در خروجي) (شكل هاي 12-2، 12-3 و 12-4)،

3.                       پيش تنظيم دو جهته (كنترل جريان در دو جهت) (شكل 12-5)،

4.                       بيرون ريز (كنترل جريان به صورت تخليه جريان اضافي) (شكل 12-1).

در شيرهاي كنترل جريان پيش تنظيم جريان سيال پيش از رسيدن به دستگاه مورد نظر تنظيم و اندازه مي شود (شكل 12-1) در شيرهاي كنترل جريان پس تنظيم جريان سيال پس از ترك دستگاه مورد نظر اندازه و تنظيم مي شود. شير پيش تنظيم دو جهتي در هر دو جهت جريان سيال را تنظيم مي كند (شكل 12-5).

بيشتر شيرهاي پيش تنظيم در كنترل جريان هيدروليك و بسياري از شيرهاي پس تنظيم براي كنترل جريان پنوماتيك و هيدروليك به كار مي روند. شيرهاي كنترل پيش تنظيم دو جهته كاربرد كمتري در صنايع دارند. انواع بيرون ريز در سيستم هاي هيدروليك و براي تخليه يا ريزش مقدار معيني از روغن پر فشار به مخزن به كار مي روند.

شيرهاي كنترل جريان به صورت به هم پيوسته با شيرهاي قطع با راه انداز بادامكي هم ساخته مي شوند. در اين تركيب، در حالت عادي و پيش از عملكرد بادامك، سيال آزادانه جريان مي افتد و با فعال شد بادامك، جريان سيال به مسير شير كنترل هدايت مي شود.

شيرهاي كنترل جريان را با روزنة قابل تنظيم مي سازند (شكل 12-6) كه در آن سطح مقطع عبور سيال تغيير مي كند و بنا به نياز، بزرگ يا كوچك مي شود و در نتيجه مي توان مقدار سيال عبوري را تنظيم كرد. برتري به كارگيري اين گونه شيرها اين است كه با تغيير مقطع روزنة شير، مي توان سرعت دستگاهي را كه جريان سيال به آن وارد مي شود به راحتي زياد يا كم كرد. حتي براي عملكردي ثابت به دليل تغيير بار دستگاه معمولاً بهتر آن است كه بتوان جريان را به ازاي بارهاي گوناگون تنظيم كرد. مثلا شير كنترل جريان مي تواند سرعت پيشروي را به هنگام اره كردن الوار، بر حسب اين كه از چوب خشك و يا چوب تر و تازه باشد، تنظيم كند.

معمولاً در شير كنترل جريان پيش تنظيم يا پس تنظيم، يك شير يك طرفة موازي در بدنه شير قرار دارد كه جريان آزادانة سيال را در جهت مخالف و بدون تنظيم برقرار مي كند.

شير كنترل جريان بادامك كار (شكل 12-7) در واقع سه شير در قالب يك شير است كه عبارت اند از: شير قطع، شير كنترل جريان و شير يك طرفه ويژگي و برتري بارز اين گونه شيرها اين است كه متغيري كه در شير كنترل جريان تنظيم مي شود را مي توان به سرعت و به صورت لحظه اي مهار كرد، يعني هنگامي كه شير قطع بسته مي شود شير كنترل جريان بي درنگ عمل مي كند. براي نمونه مي توا به شيوة پيشروي ابزار در ماشين تراس اشاره كرد.

همانگونه كه در شكل 12-8 ديده مي شود با حركت پيستون، ابزار به سرعت به جلو مي رود تا لحظه اي كه بادامك غلتك شير را بفشارد. در اين شرايط پيستون و ابزار با سرعت دلخواهي كه براساس تنظيم شير كنترل جريان تعيين مي شود حركت خواهد كرد. اگر حركت هاي كوتاه و جهشي مورد نياز باشد مي توان بادامك هاي كوتاه روز ميز پيشروي قرار داد.

در هيدروليك براي مدارهاي پيچيدة تغذيه و پيشروي ماشين ها از شيرهاي صفحة فرمان كه شامل شير كنترل جريان و شيرهاي گوناگون ديگر است استفاده مي شود در مواردي كه ضربه گيري طولاني در انتهاي كورس سيلندر مورد نظر باشد بهتر است از شيرهاي كنترل جريان بادامكي استفاده شود.

شير يك طرفه در شير كنترل جريان ابزاري است كه جريان سيال را از يك سمت آزادانه عبور مي دهد ولي اجازه عبور در جهت مخالف را نمي دهد. عمل شير يك طرفه را مي توان با درب منزل مقايسه كرد كه در يك جهت با وارد آوردن فشار باز مي شود ولي در جهت مخالف حتي با فشار دادن نمي توان آن را باز كرد.

شيرهاي كنترل جريان پنوماتيك معمولاً در اندازه هاي  تا 1 اينچ و شيرهاي كنترل جريان هيدروليك در اندازه هاي  تا 2 اينچ يا بزرگتر در بازار يافت مي شوند. دامنة فشار كار براي پنوماتيك تا ² Kg/cm 10 (psi 150) و براي هيدروليك تا ² Kg/cm 200 (psi 3000) است.

نام اجزاء

نام اجزاي اصلي شير كنترل جريان را بايد آموخت. نماي برش خوردة اين شير در شكل هاي 12-3 و 12-4 نشان داده شده است. شير كنترل جريان پنوماتيك در شكل 12-2 و نوع هيدروليك آن در شكل 12-6 نشان داده شده است. اجزاي قابل بررسي در اين شيرها در ادامه آورده شده است:

1.                       بدنة شير: تمام شيرهاي كنترل جريان شامل بدنه يا پوسته هستند. در سيستم هاي بادي معمولاً بدنه شير از فلزات غير آهني و بيشتر از برنج، برنز و آلومينيوم ساخته مي شود تا آب چگاليده روي آن موجب زنگ زدگي نشود. در شيرهاي هيدروليك بدنه را مي توان از چدن مقاوم به كشش، فولاد ريختگي كُنده (ميل گرد) فولادي ساخت. اگر چه صافي سطح بيروني بدنة شيرها اهميت چنداني ندارند ولي صافي سطح دروني اهميت ويژه اي دارد چرا كه سطح نشيمن ها و گودي هاي محل قرار گرفتن آب بندها درون بدنة شير بايد بدون نشت باشند. بدنة شير، تمام اجزا و قطعات شير را در بر مي گيرد و راه هاي شير و دريچه هاي اتصال لوله نيز روي آن تعبيه مي شود.

2.                       عنصر مهار روزنه: مهار روزنه مي تواند به شكل سوزني يا ابزار ديگري باشد كه اندك سطح روزنة شير را باز كند يا ببندد. اين جزء معمولاً از فولاد سخت آبكاري شده ساخته مي شود و براي آساني تنظيم در يك سر آن شياري براي پيچ گشتي و يا سرپيچي براي آچار قرار دارد. براي باز كردن روزنه كافي است پيچ تنظيم در جهت پادساعتگرد گردانده شود.

3.                       آب بند ساقة عنصر مهار روزنه: اين آب بندها از نشت سيال بين بدنه و ساقة عنصر مهار روزنه پيشگيري مي كنند. سيال درون شير، پر فشار است و در شيرهاي هيدروليكي در صورت وجود نشتي شرايط ناهنجاري بوجود مي آيد. اين آب بندها از مواد گوناگون و در شكل هاي مختلف ساخته مي شوند. موارد مورد استفاده در آب بندها لاستيك، مواد مصنوعي، آزبست اشباع شده با گرافيت و مواد ديگر هستند. آب بندها معمولاً به شكل اورينگ، حلقة چهار بَر، حلقة جناغي، گوه اي و طنابي كه به عنوان نگهدارنده در نشيمن ها استفاده مي شود ساخته مي شوند.

4.                       شير يك طرفه: براي فراهم آوردن امكان جريان آزاد سيال در يك جهت در شير كنترل جريان، لازم است داخل شير، يك شير يك طرفه و جود داشته باشد. شير يك طرفه ممكن است به صورت پيستوني، چتري يا ساچمه اي باشد. در شكل 12-2 شير يك طرفة ساچمه اي و در شكل 12-3 و 12-4 و 12-6 نوع چتري نشان داده شده است. شير يك طرفه بايد بدون هيچ نشت در نشيمن خود قرار گيرد، زيرا در غير اين صورت به كارگيري آن بي فايده است. شير يك طرفه تعبيه شده در شير كنترل جريان پنوماتيك بايد در برابر خوردگي مقاوم باشد.

5.                       فنر: در شير يك طرفه از فنر براي نشاندن اجزاي شير يك طرفه روي نشيمن استفاده مي شود. هنگامي كه فشار وارد شده به شير يك طرفه برداشته مي شود فنر كمك مي كند كه مسير شير بي درنگ بسته شود.

اجزاي ديگري هم بنا بر نوع طراحي در شيرهاي كنترل جريان به كار مي روند كه عبارت اند از: مهرة تثبيت كه براي ثابت نگاه داشتن ساقة عنصر مهار روزنه است؛ درپوش ساقه روزنه كه مي توان آن را سيم و سرب كرد تا تنظيم شير به هم نخورد، مگر اين كه سيم بريده شود و درپوش ساقة روزنه برداشته شود؛ همچنين واشر كه براي آب بندي اتصالات در شير و قطعات كوچك ديگر است.

1.                       غلتك بادامك: اين جزء غلتك از فولاد سخت است كه با يك جزء مكانيكي مانند بادامك در تماس است. غلتك بادامك به وسيلة يك خار محوري روي كشويي شير سوار مي شود.

2.                       درپوش: ساقة شير را در بر مي گيرد و به صورت راهنماي ساقه كار مي كند. اتصال درپوش با ساقة شير از نوع انطباق است.

3.                       ساقة شير: اين جز در شير بادامكي بخشي از كشويي شير است كه هنگام فشرده شدنش موجب بسته شدن جريان سيال مي شود.

نصب

هنگام نصب شيرهاي كنترل جريان در يك سيستم سيالي به اين موارد بايد توجه كرد:

1.                       آيا كنترل مورد استفاده از نوع پيش تنظيم است يا پس تنظيم؟

2.                       جهت جريان كنترل شدة شير در مدار بايد وارسي شود.

3.                       پولك ها و درپوش لوله را برداريد و مطمئن شويد كه تمام آن ها برداشته شده است.

4.                       رزوة لوله و رزوة شير بايد كاملا پاكيزه باشد.

5.                       اتصالات لوله ها را به دقت روي شير ببنديد و اتصالات مدارهاي پرفشار بايد كاملا سفت باشند.

6.                       هنگام نصب شير بادامكي، غلتك و پي آن را روانكاري كنيد.

7.                       پس از راه اندازي، واحد قدرت و مدار سيستم را از نظر نداشتن نشت به دقت وارسي كنيد.

علل خرابي شيرهيا كنترل جريان

عيب شيرهاي كنترل جريان دلايل مختلفي دارد، از جمله:

1.                       جرم گرفتگي: در شيرهاي كنترل جريان هيدروليك يا پنوماتيك ذرات ورودي موجب خرابي و اختلال اساسي در عملكرد شير مي شود. جرم گرفتگي موجب بسته شدن روزنه مي شود و بسته به مقدار و اندازة ذراتي كه از روزنه مي گذرد موجب قطع كامل جريان و يا اختلال در جريان درست و دلخواه از روزنه مي شود. وجود آشغال و جرم گرفتگي در نشيمن شير يك طرفه به دليل فاصله اي كه ذرات نشسته در نشيمن با اجزاي شير ايجاد مي كنند موجب باز ماندن شير، هنگامي كه بايد بسته باشد، و بروز نشت مي شود. اين مسئله موجب اختلال در جريان سيال نيز مي شود. جرم گرفتگي و آشغال همچنين موجب خط افتادن نشيمن شيرهاي يك طرفه و روزنه ها مي شود و نتيجة آن مهار نادرست سيال خواهد بود.

2.                       شكستن فنر شير يك طرفه: اين مسئله موجب مي شود شير يك طرفه به درستي در نشيمن قرار نگيرد و در نتيجه نشت دروني ايجاد مي شود اين مسئله همچنين به دليل عبور ناخواستة سيال از شير يك طرفه باعث اختلال در جريان دلخواه مي شود.

3.                       نصب وارونة شير در مدار: اگر چه اين مسئله موجب خرابي شير نيست ولي باعث كاركرد نادرست مدار و خرابي آن مي شود. اين وضعيت را هنگامي كه سيال در جهت مورد نظر كنترل نمي شود، بايد جستجو كرد. روي بدنة بيشتر شيرهاي كنترل جريان پيكاني هست كه مسير جريان كنترل شده يا مسير جريان آزاد را نشان مي دهد.

4.                       انتخاب شير نامناسب در مدار: كاربرد شيرهاي كنترل جريان كم فشار بادي در مدارهاي پرفشار هيدروليك، موجب مهار نادرست جريان و باد كردن و تركيدن واشرها و كاسه نمدها مي شود. همواره بايد مطمئن شد كه شير مناسب انتخاب شده باشد. شيرهاي بادي را بايد در كاربردهاي پنوماتيك و شيرهاي روغني را در كاربردهاي هيدروليك استفاده كرد.

5.                       انتخاب نامناسب روغن: مي تواند موجب بروز مشكل شود؛ به ويژه در برخي شيرهاي بادي به كارگيري روغن نامناسب سبب خرابي آب بند ها مي شود.

6.                       در شيرهاي هيدروليكي مهار جريان بادامكي اگر تخليه باز نشود، روغن قسمت پايين شير را پر مي كند و غلتك شير فشرده نخواهد شد.

7.                       داغ كردن سيستم هاي هيدروليك سبب خرابي آب بندها و واشرها مي شود. با دست زدن به بدنة شير مي توان گرم شدن آن را بررسي كرد، مواظب باشيد دستتان نسوزد.

تعمير و نگهداري

پياده كردن اجزاي شير كنترل جريان مانند آنچه در شكل 12-2 و 12-4 آورده شده است كاري به نسبت آسان است. شير شكل 12-4 را بايد طوري به گيره بست كه توپي هاي شش گوش آن در دسترس باشند. فنر نگهدارنده را به كمك آچار باز كنيد و احتياط شود كه فنر، كلاهك فنر و ساچمه بيرون نپرد. خط افتادگي ياگودافتادگي سطح ساچمه و كشش و فشار فنر را وارسي كنيد. اگر اين اجزا سالم بودند در جعبة تميزي قرار دهيد و اگر كثيف بودند پيش از قرار دادن آن بايد با محلولي شسته شوند. سپس مهرة نگهدارندة آب بندها، آب بندها و نگهدارندة آب بند را باز كنيد، پس از آن سوزن با آچار باز مي شود. بدنة شير را به دقت در محلول بشوييد و محل نشيمن سوزن و ساچمه را از نظر خط افتادگي و خراشيدگي وارسي كنيد.

اگر نشيمن ساچمه خراشيدگي داشت با انداختن يك ساچمه درون آن پرداخت و باربرداري از آن تا حدي كه نشيمن كاملا صاف شود، سطح تازة بدون خراشيدگي ايجاد كنيد. نشيمن سوزن نيز به ترتيب مشابهي پرداخت مي شود و پس از آن سوزن روي سطح آن تنظيم مي شود. هنگام جمع كردن شير، آب بندها و واشرهاي قبلي را جايگزين كنيد.

پس از بستن سوزن شير، نبايد هوايي از آن عبور كند، در اين حالت نشت هوا از ساقه شير و نگهدارندة فنر وارسي شود. در صورتي كه نشت از اطراف ساقه شير باشد آب بندها بايد محكم شوند و در حالتي كه نشت از اطراف نگهدارنده فنر باشد بايد آن را محكم كرد. هوا را از يك سمت به شير وارد كنيد و عبور آزاد آن را از سمت ديگر وارسي كنيد.

در شيرهايي كه آب بندهاي مصنوعي دارند (شكل 12-9) هنگام بستن آب بندها روي رزوه بايد دقت كرد كه بريده نشوند. لبه هاي تيز رزوه را مي توا  موم اندود كرد تا از بريدن آب بندها جلوگيري شود. پس از سوار كردن دوبارة شير بايد آن را تنظيم و دوباره آزمايش كرد؛ فشار هوا را به يك راهگاه وصل كنيد و با قطع و وصل كردن شير كاركرد درست آن را وارسي كنيد.

اگر شير را توي انبار مي گذاريد، دهانه هاي آن را با درپوش ببنديد و در جاي خشك، خنك و تميز نگهداري كنيد. روي شير برچسب تاريخ تعمير بزنيد. شيرهاي كنترل جريان، تعمير و نگهداري كمي نياز دارند ولي بهتر است گاه به گاه شير را از نظر نشت بازديد كنيد.

شكل 12-10 شير تخلية سريع را كه گونه اي از شيرهاي كنترل جريان است نشان مي دهد. اين شير هواي خروجي سيلندر را با سرعت به هواي آزاد تخليه مي كند و با كم شدن مقاومت سمت مقابل پيستون امكان تخلية سريع جريان را آسان مي كند. با استفاد از اين شير مي توان سرعت حركت پيستون را تا سه برابر افزايش داد.