سیستم های کنترل فشار مخزن

سیستم های کنترل فشار مخزن

مخزن تحت فشار  (pressure vessel)عبارت است از محفظه ای بسته که جهت نگهداری سیال در فشاری متفاوت از فشار اتمسفر طراحی  شده است.

اختلاف فشار یک پارامتر خطرناک می باشد و براثر تغییرات این پارامتر در مخازن تحت فشار امکان انفجار و تخریب آن وجود دارد.

در نتیجه طراحی _ ساخت و بهره برداری از این مخازن توسط سازمان های مهندسی تحت  نظارت  قانونی قرار میگیرد.

تعریف مخازن تحت فشار در کشور های مختلف متفاوت می باشد ولی پارامتر ثابت در این تعریف حداکثر فشار و درجه حرارت مناسب مخزن می باشد.

انواع مخازن تحت فشار :

1. چیدمان : افقی یا عمودی

2. نوع سیال نگهداری شونده : گاز یا مایع

3. هندسه مخزن : کروی_ استوانه ای یا مخروطی

کاربرد مخازن تحت فشار :

این مخازن در صنعت به عنوان نگهدارنده هوای فشرده_منبع ذخیره آب_بویلر ها_ذخیره انواع گاز ها_

اتاقک تحت فشار_برج های تقطیر_مخازن راکتور هسته ای _ مخازن هوای فضا پیماها_مخازن

هوای فضا پیماها_ مخازن هوای زیر دریایی_ پنوماتیک مخزن_مخزن هیدرولیک تحت فشار_مخازن

ذخیره سازی برای گاز های مایع مانند : آمونیاک. کلر. پروپان. و….مورد استفاده قرار می گیرد.

در مصارف غیر صنعتی به عنوان تانکر های ذخیره آبگرم خانگی_ کپسول های اکسیژن و…استفاده

می شوند.بیشترین کاربرد این مخازن در صنعت نفت_ گاز و پتروشیمی است.

مخازن تحت فشار استوانه ای

از یک استوانه به همراه دو کلاهک در ابتدا و انتها که Head   نامیده می شود می توان به عنوان یک طراحی رایج نام برد. شکل هندسی دو سرپوش اغلب یا به شکل نیم کره است

یا به شکل یک عدسی محدب. سطح اشغال شده توسط مخازن استوانه ای به مراتب کم تر از مخازن کروی می باشد. بنابراین در اکثر موارد مخازن تحت فشار به شکل استوانه ای ساخته می شوند.

مخازن تحت فشار کروی

از لحاظ تئوری شکل کروی بهترین حالت برای ساخت یک مخزن تحت فشار است. ساخت مخازن کروی مشکل است و هزینه بالایی را به همراه دارد. از طرف دیگر سطح اشغال شده توسط مخازن کروی باعث ایجاد محدویت در

استفاده گسترده آنها می گردد. مخازن کروی نیز خود به روش های مختلفی ساخته می شوند. مخازن گلبرگی و انفجاری از انواع مخازن تحت فشار کروی میباشد.

مخزن تحت فشار استوانه ای

مخزن تحت فشار کروی

کنترل فشار درون مخزن بسته x با پمپ کردن آب به داخل آن  :

این عمل با فشرده کردن بالشتک هوایی درون مخزن صورت می پذیرد.

در تمامی مراحل آزمایش تا حد امکان از پایین اوردن سریع و ناگهانی فشار مخزن بخصوص در فشار های کم جلوگیری شود ب این علت که فشار داخل مخزن باعث حرکت آب در خلاف جهت تعیین شده می گردد.

سعی شود پمپ یا شیر کنترلی را حین انجام آزمایش از حالت دستی به حالت کنترل نبرید زیرا اینکار باعث ایجاد تغییر پله ای در ورودی آنها شده و فشار مخزن بطور ناگهانی زیاد می شود.

برای انجام این ازمایش همواره باید یکی از دو عملگر را روی حالت دستی قرار داده و با تانسیومتر ورودی

آن را تنظیم کرد و بایستی عملگر دیگر را از همان ابتدا روی حالت کنترل قرار داده و با تغییر حالت کنترلر

به دستی ورودی آنرا از طریق کنترلر تغییر داد.

شیر های دستی نیز به صورت زیر تنظیم می گردنند :

                  دیاگرام سیستم کنترل فشار

شناسایی سیستم:

برای شناسایی سیستم باید کنترلر را درحالت دستی قرار دهیم و باتغییر ورودی پمپ صفر تا100درصد و اندازه گیری حالت ماندگار فشار نمودار تغییرات فشار هوا را برحسب سرعت پمپ رسم  نماییم.

بازه ای از سرعت پمپ را که به ازای آن فشار به صورت خطی تغییر می کند را یافته و در این بازه بااعمال یک ورودی پله به سیستم حلقه باز و مشاهده خروجی یک مدل مرتبه اول با تاخیر

را برای سیستم تخمین بزنیم.

حال بااستفاده از مدل به دست آمده و  کنترلرهای P _PI و PID  مناسب را برای سیستم طراحی می شود.

سپس ضرایب به دست آمده را در کنترلر اعمال کرده و پاسخ سیستم را مشاهده و آنرا رسم مینماییم.

بهتر است ورودی های مرجع را در همان ناحیه خطی به سیستم اعمال کنیم.

دربازه خطی منحنی تعدادی تغییر پله ای در ورودی پمپ ایجاد نموده و پاسخ سیستم را نمونه برداری می کنیم.

کنترل فشار هوای درون مخزن بوسیله شیر پنوماتیکی:

این عمل با شیر پنوماتیکی به عنوان عملگر صورت میگیرد. برای اینکار بایستی پمپ را به صورت

دستی روی 100% تنظیم نمود. در این آزمایش شیر دستی xv هیچگاه نباید به طور کامل بسته باشد

( وضعیت از صفر درجه تا ماکزیمم 85 درجه ) طراحی شیر پنوماتیکی به گونه ایست که نباید به طور

کامل جلوی فشار پمپ را بگیرد اگرچه این نشتی مقدار کمی است ولی باید توسط مقدار مایع خروجی از

مخزن x آفست گیری شود.

بررسی اثراغتشاش : بایستی ازمایش را با پمپ یا شیر پنوماتیکی تکرار نموده و مقدار متغیر مرجع روی

40% تنظیم شود. توسط شیر دستی xv  جریان آب خروجی مخزن x  را تغییر داد.