تغذيه (برق 3 فاز سامانه‌های مرتبط مخزن ذخيره گاز طبيعي (فشار بالا) توزيع كننده خودرو گازسوز كمپرسور خشك كن گاز انشعاب گاز سراسري
واحد كمپرسورخانهقلب تپنده يك ايستگاهCNGاست، از اين رو پايش و نظارت بر عملکرد صحيح و منظم آن موجب افزايش راندمان توليد، کاهش چشمگير هزينه‌های تعمير و ارتقاء عرضه خدمات مناسب به مصرف‌کنندگان خواهد شد، آنچه به عنوان دستاورد اين مقاله مطرح است، ارائه روشهاي تعمير و نگهداري كمپرسورهاي جايگاهCNG خصوصا” استفاده از روش‌های نگهداری(PdM)ومانيتورينگ وضعيت خبره برای آنها است.
- از جمله شاخص‌هاي موجود جهت نظارت بر عملكرد كمپرسورهاي CNG، مي‌توان به موارد زير اشاره نمود :
- مصرف انرژي
- كيفيت محصولات توليدي
- حجم توليد
- تعداد توقف هاي برنامه ريزي نشده
- وقوع حوادث
- هزينه هاي عملكردي
- شاخص هاي زيست محيطي
کمپرسورهاي ايستگاه‌هاي CNG
به آن دسته از ماشينآلاتي كه گازها را متراكم مي‌كنند كمپرسور گفته مي‌شود.
در صنعت، افزايش فشار گازها به دو طريق انجام مي‌پذيرد. يكي روش كاهش حجم و ديگري روش ازدياد انرژي جنبشي و سپس تبديل آن به فشار از طريق ديفيوزراست. كمپرسورهاي نوع اول را جابجايي مثبت و كمپرسورهاي نوع دوم را ديناميكي مي‌نامند. در مجموع انواع كمپرسور را به شرح زير مي‌توان طبقهبندي نمود.
1- انواع جابجايي مثبت، با دسته‌بندي‌هاي زير :
1-1 رفت و برگشتي: شامل؛ پيستوني، تيغهاي، نوساني.
1-2 دوار : شامل ؛ پيچي، پرهاي، پيستوني دوار.
1-3 اسكرول.
2- انواع ديناميكي، با دسته‌بندي‌هاي زير :
2-1 سانتريفوژ (يا جريان شعاعي).
2-2 محوري.
2-3 تركيبي از شعاعي و محوري.
- مزاياي عمده كمپرسورهاي رفت و برگشتي نسبت به ساير کمپرسورها را مي‌توان بصورت زير بيان نمود:
- امکان ساخت آن بصورت تك مرحله اي ويا چند مرحلهاي دريك پوستة واحد وجود دارد.
- توانايي ساخت يکپارچه آن با يک موتور احتراق داخلي (بنزيني يا ديزل) دريك پوستة واحد، که به مدل يکپارچهIntegralمعروف است، وجود دارد. در اين طرح يك يا چند سيلندر از مجموعه به كمپرسور و يك يا چند سيلندر به موتور اختصاص مييابد.
- در اين كمپرسورها قابليت كنترل ظرفيت بسيار خوب بوده و بازده بالايي دارند.
- جهت مواردي كه به حد بالا و دبي نسبتاً كمي نياز مي باشد مناسب هستند.
- اكثر تعميركاران و تكنسينهاي تأسيسات با ساختمان، نحوه كار و تعميرات اين نوع كمپرسورها آشنايي دارند.
- از آنجا كه سرعت دوراني اين نوع كمپرسورها اغلب بين 500 تا2000 دور در دقيقه است، براي به دوران درآوردن آنها مي توان از موتورهاي الکتريکي مستقيما استفاده كرد.
- از جمله معايب كمپرسورهاي رفت و برگشتي نسبت به ساير كمپرسورها مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- حجم و هزينه تعميرات اين کمپرسورها بواسطه تعداد زياد قطعات متحرك مكانيكي، نسبتاً بالاست.
- سطح نوسانات و ارتعاشات در اين كمپرسورها بالاست.
نگهداري اصلاح گرايانه (Corrective or Breakdown Maintenance)
- معايب اين شيوه نگهداري عبارتند از:
- احتمال وقوع خسارتهاي ثانويه به ماشين آلات ديگر.
- افزايش احتمال وقوع خطرات ناشي از حوادث.
- افزايش توقفهاي برنامه ريزي نشده در عرضه CNG.
- تعمير و نگهداري بدون برنامه ريزي قبلي.
- نياز به انبار داري لوازم و قطعات يدكي.
- كاربرد روش نگهداري اصلاح گرايانه براي ماشين آلات حساس به دلائل زير مناسب نيست :
- تاثير سوء خرابي يك ماشين بر روي بقيه ماشين آلات و فرآيند توليد.
- عدم كاربرد مناسب در صنايع حساس مانند صنعت هواپيمايي، صنايع نيروگاهي، نفت، گاز، پتروشيمي و غيره.
- كاهش شديد درآمدهاي توليد به دليل خراب شدن كمپرسور در نامناسب‌ترين مواقع مثلا” در هنگام يا زمان عرضه با ظرفيت بالا.
- وقوع خرابي در شب هنگام و يا در تعطيلات آخر هفته.
- از آنجائيكه زمان وقوع خرابي مشخص نمي‌باشد، نياز به سرمايه زيادي جهت تامين حجم وسيعي از قطعات و وسائل يدكي و هزينه هاي مربوط به انبارداري آنها مي‌باشد.
نگهداري پيشگيرانه(Preventive or Time-Based Maintenance)
- روش نگهداري پيشگيرانه را از لحاظ فني و اقتصادي به دلائل زير مقرون به صرفه نمي‌سازد:
- كمپرسور بايد جهت بازرسي ها متوقف شود كه اين به معناي افزايش توقف خط توليد و كاهش توليد محصولات مي باشد.
- برآورد و تخمين زمان تعميرات اساسي مشكل مي‌باشد.
- خطر خرابي هاي زود هنگام (Premature Failures) بلافاصله بعد از تعميرات خصوصا” هنگام مونتاژ قطعات وجود دارد.
- تعميرات، بسياري از قطعات (و نه فقط قطعات خراب) را در بر مي‌گيرد.
- جهت استفاده دوباره از قطعات قبلي نياز به متخصص وجود دارد.
- جهت تعميرات اساسي نياز به متخصص وجود دارد.
- تعميرات اساسي زمان بر مي‌باشند.
- تضميني براي عدم وقوع خرابي كلي و ناگهاني كمپرسور وجود ندارد.
نگهداري در حال كار يا روش پيش‌بينانه(Predictive Maintenance)
- خصوصيات روش نگهداري پيش‌بينانه به شرح زير مي باشد:
- نظارت دقيق بر وضعيت كمپرسور انجام شده و زمان خرابي آن پيش بيني مي‌شود.
- برنامه تعميرات و نگهداري از قبل تهيه مي شود.
- كمپرسورها تنها زماني تعمير مي‌شوند كه به تعمير نياز دارند.
- تعميرات فقط بر روي قسمت هاي خراب ماشين اجرا مي‌شود.
- مزاياي سيستم نگهداري پيش بينانه را به شرح زير مي‌توان بر شمرد.
- عملكرد بهتر و افزايش قابليت در دسترس بودن و قابليت اطمينان كمپرسور.
- ايمني بيشتر، ارتقاء كيفيت محصولات.
- توجه بيشتر به محيط زيست.
- افزايش عمر مفيد كمپرسور و افزايش بهره وري توليد.
تحليل ارتعاشات (Vibration Analysis)
ميزان ارتعاشات، بيشترين ارتباط را با عيوب مختلف يك ماشين دارد. در صورتيكه اندازه‌گيري ارتعاشات با اندازه‌گيري كيفيت روغن همزمان انجام شود، اكثر عيوب كمپرسور، شناسايي مي‌گردند.
بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه در 90 درصد خرابي كمپرسور، تغييراتي در رفتار ارتعاشي ماشين بوجود مي‌آيد، از اين رو با شناسايي تغييرات ارتعاشاتي كمپرسور مي‌توان به زمان و نحوه خرابي‌هاي كمپرسور پي‌برد.
ايراداتي نظير عدم هم محوري Misalignment، ناميزاني Unbalance،لقي Clearance بيش از اندازه در ياتاقانها، قطعات سائيده شده و فرسوده همگي باعث تغيير در ميزان و نحوه ارتعاش ماشين مي‌گردند.
بنابراين با شناخت علل بروز ارتعاش در كمپرسورهاي CNG و رفع به موقع آنها می‌توان توليد را افزايش داده و کيفيت عرضه را نيز بهبود بخشيد. يکی ديگر از مزايای کاربرد مانيتورينگ ارتعاشات، کاهش هزينه های تعمير و نگهداری است، كه 5 تا 15 درصد کل هزينه های توليد را تشکيل می‌دهد که هزينه بسيار بالايی می باشد.
كاربرد تحليل ارتعاشي :
جمع‌آوري مجموعه اطلاعات پريوديك
نمودار نتايج و خرابي دوره زماني
تحليل تمام خودكار نتايج حاصل از داده‌برداري
جلوگيري از خرابي هاي فاجعه بار ادوات دوار
كاربرد مانيتور نمودن هم محوري :
تصحيح عدم هم محوري كوپلينگ
كاهش خرابي هاي ياتاقانها
به حداقل رساندن اتلاف انرژي
كاهش مدت زماني که تجهيزات موردنظر در اثر نقص فنى از فعاليت وامانده مي‌شوند
كاربرد بالانس ديناميكي :
افزايش عمر ياتاقان
كاهش توان مصرفي
بهينه سازي شرايط ماشين
تحليل روغن(Oil Analysis)
تحليل روغن مي‌تواند يكي از روشهاي مهم نظارت بر وضعيت كمپرسور باشد. در اين روش ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي روغن روانكاري مورد استفاده در وسائل مكانيكي و الكتريكي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. با استفاده از روش تحليل روغن، ميزان فساد تركيبات موجود در روغن مانند افزودني‌هاي روغن مشخص مي‌گردد. مقايسه ميزان ذرات فلزي موجود در نمونه‌هاي متوالي روغن نشان دهنده الگوي سايش قسمتهاي غوطه‌ور در روغن دستگاه بوده و مي‌تواند نشانه‌هايي از خرابي احتمالي دستگاه را آشكار نمايد.
اهداف يك برنامه آناليز روغن شامل موارد زير مي باشد:
كنترل موثر آلاينده‌هاي روغن
كنترل شرايط ماشين و بهبود نگهداري و تعميرات پيش بينانه كه كنترل بهتر توقفات را فراهم خواهد ساخت
كنترل شرايط روغن جهت بهينه نمودن تناوبهاي تعويض روغن
مواردي که از طريق آناليز روغن مي توان به وجود آنها پي‌برد به طور خلاصه عبارتند از :
سوخت وارد شده به روغن موتور
ضد يخ موجود در روغن موتور
سايش ياتاقانها و عدم کارايي روغنکاري
از اين طريق مي‌توان عيوب مختلف دستگاه مانند خوردگي، مشکلات ياتاقانها، فرسايش غيرعادي رينگ و پيستون موتورها، فرسايش غيرعادي شافتها و دنده‌هاي گيربکس و پمپهاي هيدروليک را مورد شناسايي قرار داد و نسبت به رفع عوامل آنها اقدام نمود.
تصوير برداري حرارتي(Thermography)
الگوهاي تغييرات دمائي در دوربين‌هاي مادون قرمز با رنگهاي مختلف بر روي صفحه نمايش مشخص مي‌شود. مشكلات تجهيزات دوار عموما” ناشي از ايجاد حالات مختلف تغيير اصطكاك ميان قطعات مختلف ماشين است كه باعث افزايش دماي قطعات مي‌گردد. لذا نقص يا افت خواصي كه از لحاظ ديرگداز بودن براي مواد ايجاد مي‌گردد، باعث ايجاد تغييراتي در پروفيل حرارتي قطعات يا اجسام مي‌شود.
كاربرد ترموگرافي(Thermography)در سيستم هاي الكتريكي
بازرسي ترموگرافي سيستمهاي الكتريكي به گونه‌اي است كه مي‌توان تشخيص داد كه بر اثر عبور جريان بيش از حد از يك نقطه يا وجود مقاومت بالا سيستم چقدر گرم شده و احتمال وجود خطر يا خرابي چقدر است.
كاربرد ترموگرافي(Thermography)در سيستمهاي مكانيكي
كاربردترموگرافي برای تجهيزات دوار تنها زير مجموعه‌اي بسيار كوچك از برنامه هاي تعمير و نگهداري پيشگيرانه است. در مجموع اين روش توانائي شناسائي مسائلی همچون خرابي ياتاقانها، هم محوري، بالانس ديناميكي و لقي ميان قطعات را دارد. از اين رو ترموگرافي مي‌تواند بسياري از پروفيلهاي حرارتي را كه بر خرابي يا عملكرد ناصحيح تجهيزات دلالت دارد را برآورد نمايد.
تحليل سروصدا (آلتراسونيك)
اكثر تجهيزات دوراني و بسياري از وضعيت‌هاي سيستمهاي سيالاتي الگوي‌هاي صوتي‌اي در طيف فركانسي مافوق صوت از خود ساتع مي‌كنند. پرتوافكني امواج آلتراسونيك كه از تجهيزات بازتابش مي‌شوند با توجه به وضعيت تجهيزات تغيير مي‌كنند. شناساگرهاي آلتراسونيك به منظور شناسايي مشكلات مربوط به سايش قطعات، نشتي سيالات، عدم داشتن شرايط خلاء در تجهيزات (نشتي خلاء) و خرابي‌هاي تله‌هاي بخار بسيار كار آمد است. گاز فشرده شده يا سيال تحت فشار كه از يك روزنه به اتمسفر نشت مي‌كند باعث ايجاد توربولانس جريان سيال به همراه ايجاد امواج صوتي قوي آلتراسونيك در محل نشت از روزنه خواهد شد.
همچنين شناساگرهاي آلتراسونيك براي شناسايي و مانيتورينگ عيوب ياتاقانها قابل استفاده هستند. ياتاقانها در زمان كاركرد مفيد و بي‌نقص خود مطابق استاندارد در گستره‌هاي مشخص فركانسي داراي دامنه امواج آلتراسونيك مشخصي هستند كه در زمان خرابي ياتاقان دامنه امواج چند برابر مي‌شود كه اين معياري است براي تشخيص خرابي ياتاقان با كمك شناساگرهاي آلتراسونيك.
عيب‌يابي ياتاقانها با كمك فناوري آلتراسونيك
انتخاب نوع سيستم نظارتي
- انتخاب نوع سيستم نظارتي نيز يك بخش مهم استراتژي “نظارت بر وضعيت” مي باشد. سيستم هاي نظارتي محدوده وسيعي از ابزارهاي دستي تا سيستم هاي تمام اتوماتيك كامپيوتري با نصب دائمي را در بر مي‌گيرند. مقوله انتخاب يك سيستم مناسب نظارتي براي كاربرد مشخص، خود بحث تخصصي جداگانه‌اي مي‌باشد كه توسط كارشناسان زبده در سطح دكتري و كارشناس ارشد مكانيك مي تواند صورت پذيرد. اما برخي ملاحظات مهم در انتخاب يك سيستم نظارتي عبارتند از :
- كاهش اطلاعات
- امكان كار و انتقال اطلاعات با ديگر سيستم‌ها
- قابليت اطمينان و امنيت سيستم نظارتي
- توانايي تشخيص عيب
- توانايي اعلام حالت هشدار
- سادگي نصب و سادگي استفاده و آموزش نيروي انساني مورد نياز
نتيجه‌گيري
- بنابراين به لحاظ اقتصادي و تأثيرگذار بودن بر عملكرد صحيح ماشين‌آلات، استراتژي‌هاي نگهداري پيش‌بينانه نسبت به انواع ديگر روشهاي نگهداري برتري دارد. از اين رو پيشنهاد مي‌شود موارد ذيل اجرا گردد؛
- پياده‌سازي پروتكل‌هاي تعمير و نگهداري پيش‌بينانه براي جايگاه‌هاي CNG.
- ايجاد آزمايشگاه تخصصي به منظور ارزيابي دوره‌اي عملكرد قسمتهاي مختلف جايگاه‌هاي CNG.
- استفاده از مانيتورينگ ارتعاشي دائمي و پرتابل در كنار ديگر روش‌ها براي كمپرسورهاي CNG.