مخازن تحت فشار (Pressure vessel) به مخازنی گفته می شود که غالبا استوانه ای شکل ساخته می شوند و برای نگهداری مایعات یا گازها در فشاری غیر از فشار اتمسفر (تحت فشار) استفاده میشوند و بیشتر در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند. استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن ASME Section VIII می‌باشد که توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا تدوین شده و هر چهار سال یکبار مورد بازنگری قرار میگیرد. کاربرد عمده این مخازن در صنایع نفت و گاز می‌باشد.
انواع مخازن تحت فشار
مخازن استوانه ای: به صورت افقی و عمودی قابل نصب بوده و در ساخت انواع بویلر، فیلتر شنی، سختی گیر و همچنین نگهداری از مایعات مورد استفاده قرار میگیرد.
مخازن کروی: از نمونه های بسیار کاربردی این مخازن می توان به مخازن گلبرگی و انفجاری اشاره نمود و میزان تحمل فشار در آنها 10 تا 200 پوند می باشد.
مخازن تحت فشار داخلی: میزان فشار سیال داخل این مخازن بسیار بالا بوده و از اتمسفر بیشتر است
مخازن تحت فشار خارجی: فشار محیط در این نوع مخازن بالا بوده و بر همین اساس در طراحی آنها استانداردهای متعددی در نظر گرفته میشود.
مخازن تحت فشار حرارتی: حرارت مورد نیاز برای این مخازن از سوخت تامین می گردد.
مخازن تحت فشار غیر حرارتی: حرارت این گروه از مخازن به صورت مستقیم تولید نشده و در اغلب مواقع از گرمای الکتریکی و بخار برای این منظور استفاده میشود.
مخازن با جداره نازک: ضخامت و قطر مخزن 10 برابر بیشتر از ضخامت پوسته می باشد.
مخازن با جداره ضخیم: ضخامت و قطر مخزن 10 برابر کمتر از ضخامت پوسته می باشد.
علاوه بر موارد فوق، در دسته بندی دیگر و بر اساس نوع کاربری می توان رایج ترین نوع این مخازن را به صورت زیر معرفی نمود:
مخزن تحت فشار هوا
این گروه از مخازن در محیط های صنعتی و نیمه صنعتی کاربرد داشته و بیشتر به صورت استوانه ای و کروی طراحی و تولید میشوند. بدنه مخازن تحت فشار هوا فلزی بوده و مقاومت بسیار بالایی در برابر فشار داخلی و خارجی داشته و اندازه و ابعاد در نظر گرفته شده برای آنها بر اساس نوع کاربری و همچنین شرایط محیط و نوع سیال و غیره متغییر می باشد. از این مخازن نه تنها در محیط های صنعتی برای نگهداری نفت و گاز استفاده میشود، بلکه گزینه ای مناسب برای نگهدازی و ذخیره آب نیز به شمار می رود.
Pressure vessel را می توان به گروه های مختلفی از قبیل موارد زیر تقسیم بندی نمود:
- مخزن استوانه ای و کروی: مخزان استوانه ای به صورت ایستاده و افقی نصب میشوند و در بالا و پایین استوانه از کلاهک های نیم دایره ای استفاده میشود.
- مخزن گاز و مایع: این مخازن برای نگهداری از گاز و مایع طراحی می گردند و گزینه ای بسیار کاربردی در پالایشگاه ها و همچنین سیستم های آبرسانی به شمار می روند.
- مخزن دیافراگمی: در طراحی مخازن دیافراگمی از تیوپ های بسیار مقاوم و متناسب با ظرفیت مخزن استفاده شده و سیال ابتدا وارد این تیوپ شده و باعث باز شدن دیواره های آن می گردد.
سرج تانک
سرج تانک یا منبع ضربه گیر در خطوط انتقال آب و نفت و همچنین سیستم های پمپاژ مورد استفاده قرار گرفته و اثرات نوسانات موجود در فشار سیال موجود در خطوط لوله را تا حد زیادی کاهش خواهد داد. مخزن ضربه گیر در انواع متعددی طراحی و مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله آنها می توان به سرج تانک یک جهته و دو طرفه اشاره نمود.
فیلتر درایر
از دیگر زیر مجموعه های مخازن تحت فشار می توان به فیلتر درایر یا ساکشن کستل اشاره نمود که گزینه ای کاربردی برای سیستم های تبریدی می باشد. این گروه از مخازن رطوبت و مواد خارجی اضافه را از سیستم های تبرید حذف نموده و از این طریق از آنها محافظت می کنند. از انواع رایج فیلتر درایرها می توان به فیلتر درایر خط مایع، ترکیبی، دو جهته و خط ساکشن اشاره نمود.
کاربرد مخازن تحت فشار
مخازن تحت فشار در کاربردهای مختلفی هم در صنعت و هم در بخش خصوصی استفاده میشوند. برای مثال مخازن هوای فشرده صنعتی و مخازن ذخیره‌سازی آب خانگی را می‌توان نام برد. نمونه‌های دیگری از مخازن تحت فشار عبارتند از: سیلندرهای غواصی، برج‌های تقطیر، راکتورهای فشاری، اتوکلاوها و بسیاری دیگر از مخازن که در عملیات استخراج معادن، پالایشگاه‌های نفت و پتروشیمی، مخازن راکتورهای هسته ای، زیردریایی‌ها و ایستگاه‌های فضایی، مخازن پنوماتیک، مخازن هیدرولیک تحت فشار، مخازن ترمز وسایل نقلیه جاده ای و مخازن ذخیره‌سازی برای گازهایی مایع مانند آمونیاک، کلر و LPG (پروپان، بوتان).
یکی دیگر از کاربردهای مخازن تحت فشار، استفاده به عنوان مخزن ذخیره آب پشت پمپ های آب ساختمان است. استفاده از مخزن تحت فشار باعث می شود تا نیاز نباشد پمپ آب پیوسته با هر بار باز و بسته شدن شیر آب واحدها روشن شود.
اجزای مخازن تحت فشار
با توجه به اینکه مخزن مورد نظر چه کاربردی دارد اجزای مختلفی در آن در نظر گرفته میشود. در حالت کلی و در اغلب این مخزان از اجزای زیر در آنها استفاده میشود:
- عدسی یا کلاهک (عدسی فلنجی، بشقابی، بیضوی، بین کروی، مخروطی و نیم مخروطی)
- دریچه
- فلنج (integral or welding neck، loose type or slip-on، فلنج معکوس، رینگی و فلنج کور)
- رینگ های تقویتی
- تکیه گاه (انواع تکیه گاه skirt، bracket، leg، ring، saddle)
- دستگاه های حفاظتی (شیر ایمنی، شیر فشار شکن، صفحات انفجار)
- لوله های ورودی و خروجی
- سرریز
- بازوی لنگری شکل
طراحی و ساخت مخزن تحت فشار
طراحی و تولید این نوع از مخازن شامل پارامترهایی مانند حداکثر فشار عملیاتی و درجه حرارت ایمن، ضریب ایمنی، میزان خوردگی مجاز و حداقل دمای طراحی (برای شکست ترد) می‌باشد. در گروه صنعتی هفت این مخازن با بهترین کیفیت تولید شده و سازه با استفاده از تست‌های غیر مخرب مانند تست اولتراسونیک، رادیوگرافی و آزمایش فشار انجام میشود.
از مهم ترین فاکتورها در طراحی این تجهیزات، جنس بدنه مخزن می باشد که باید متناسب با میزان فشار وارد شده از سیال درون آن و همچنین ضربه و فشارهای خارجی انتخاب شود. علاوه براین، در انتخاب مواد مورد نیاز برای ساخت این مخازن لازم است به فاکتورهایی مانند دمای کاری و طبیعت سیال، میزان مقاوم متریال در برابر برش و فرسایش و شکست و همچنین قیمت و طول عمر و همچنین قدرت کشسانی آنها توجه شود.
مواد رایج مورد استفاده برای ساخت این مخازن فولاد کربنی کم آلیاژ با روکش فولاد ضد زنگ، نیکل و مس، آلومینیوم، تیتانیوم و همچنین در برخی از مواقع بتن می باشد.
استانداردهای بین المللی طراحی مخازن تحت فشار
با توجه به اهمیت بسیار زیاد این مخازن و خطراتی که ممکن است به همراه داشته باشند، استانداردهای متعددی برای آنها معرفی شده اند که رعایت هر یک الزامی می باشد. این استانداردها شامل موارد زیر می باشند:
- ASME boiler and pressure vessel code
- API
- API 620
- Design and construction of large low- pressure strorge tanks
- API 650
- Welded steel tanks for oil storage
- BS 5500
- AD MERK BLLAT(DIN)
قیمت مخزن تحت فشار
با توجه به اینکه تنوع در این مخازن بسیار زیاد می باشد، به همین دلیل قیمت آنها نیز ثابت نبوده و نرخ های متعددی برای این تجهیزات ارائه می گردد. در نرخ گذری و تعیین قیمت مخزن تحت فشار فاکتورهای مختلفی تاثیرگذار می باشند کع از مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- نوع مخزن از نظر شکل هندسی (مخازن کروی شکل هزینه ساخت بیشتری نسبت به نوع استوانه ای دارند)
- نوع مخزن از نظر کاربری
- ظرفیت مخزن
- ضخامت بدنه و پوسته مخزن
- مواد و متریال به کار رفته در بدنه و سایر اجزای آن
بر اساس یک رابطه کلی و همیشگی، هر چه ظرفیت مخزن بیشتر و متریال به کار رفته در آنها بهتر و با کیفیت تر باشد، به همان نسبت نیز قیمت افزایش پیدا خواهد کرد. برای استعلام قیمت مخزن تحت فشار می توانید با کارشناسان گروه صنعتی هفت تماس بگیرید.
