حمیدرضا گلپایگانی

پلی یوروتان

/۰ دیدگاه /در /توسط

پلی یوروتان ، پلیمری از انواع پلیمرهای ترموست با زنجیره متشکل از کربامیت است. پلی یورتانها را اولین بار اتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد. پلی یورتان ها به شکلهای مختلف از جمله فومهای نرم، فومهای سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک و… در دنیا کاربرد دارند. پلی یوروتان جامدی اشتعال پذیر است.

نام ماده (فارسی): پلی یوروتان
نام ماده (انگلیسی): Polyurethane
نام تجاری (فارسی):پی یو
نام تجاری (انگلیسی): PU
مواد مرتبط: دی ایزوسیانات

پلی یوروتان یا به اختصار PUR و یا به صورت تجاریPU ، پلیمری با زنجیره آلی یکسان است که بوسیله مولکول های یوروتان (کربامیت) به یکدیگر متصل شده اند. در واقع پلی یورتانها به دستهای از مواد شیمیایی اطلاق میشود که از واکنش پلی الها و ایزوسیانات ها به عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته میشوند. پلی یوروتان را به روش رشد مرحله ایStep growth ، واکنش یک مونومر دارای حداقل دو گروه ایزوسیانات با مونومری که حداقل دو گروه هیدرواکسیل دارد در حضور کاتالیزر، تهیه می کنند. پلی یوروتان دارای خواصی نظیر ترموست بودن، استحکام بالا، سختی و دانسیته مناسب است. پلی یورتانها را اولین بار اتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. اولین پلی یورتان، از واکنش دیایزوسیانات آلیفاتیک با دیآمین بدست آمد.

موارد مصرف:
پلی یورتانها به شکلهای مختلف از جمله فومهای نرم، فومهای سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و… در دنیا کاربرد دارند. انواع پلی یوروتان های تولیدی و کابردهای آن عبارتند از: دانسیته پایین و فوم منعطف برای استفاده در اثاثیه منزل و تخت خاوب دانسیته پایین و فوم مستحکم که برای ایزولاسیون حرارتی الستمرهای جامد و نرم برای ژل پدها و رل ها رنگ الاستمرهای کم دانسیته برای استفاده در پوشش پا پلاستیک های جامد سخت برای استفاده در وسایل الکترونیکی و قطعات

خواص فیزیکی و شیمیایی:
پلی یوروتان را می توان با تغییر نوع مونومر در دانسیته های مختلف و استحکام های متفاوت بسته به نوع کاربرد تولید کرد. سایر افزودنی ها را می توان برای افزایش خواص ضد حریق، پایداری در برابر عوامل شیمیایی و سایر خصوصیات محصولات به آن افزود. پاره از خوصصیات پلی یوروتان به نوع پلی یول (دی ایزوسیانات) نیز وابسته است از جمله شکل مولکولی و کیفیت شیمیایی و نیز دوام محصول در برابر نور. پلی یوروتانی که با دی ایزوسیانات آروماتیک ساخته می شود در برابر نور زرد می شود در حالی که پلی یوروتانی که با دی ایزوسیانات آلیفاتیک ساخته می شود در برابر نور مقاوم است.

روشهای تولید:
واکنش اصلی تولید پلی یوروتان بین دی ایزوسیانات و پلی یول در حضور کاتالیست ، مواد کنترل کننده سلول ها و سورفکتنت ها (مواد کف زا) انجام می شود. روش های تولید محصولات پلی یوروتانی از واحدهای کوچک تا واحدهای بزرگ را دربر می گیرد. به جز قسمت پایانی تمام این فرآیندها در مراحل ابتدایی یکسان هستند. ایزوسیانات و رزین را به نسبت استکیومتری معیین با یکدیگر مخلوط کرده هم می زنند تا ترکیب همگنی حاص شود. مایع در حال واکنش را به داخل قالب ریخته و منتظر می شوند تا سفت شود سپس محصول نهایی را از قالب خارج می کنند.

اطلاعات ایمنی:
پلی یوروتان جامدی است اشتعال پذیر و اگر در معرض آتش برای مدت طولانی قرار بگیرد محترق می شود. در اثر فرسایش گاز مونواکسیدکربن، اکسید نیتروژن و سیانید هیدروژن تولید می کند. در هنگام اطفاء آن می بایست از ماسک استفاده نمود. پودر پلی یوروتان می تواند سبب خارش و سوزش ریه و چشم شود. رزین مایع آن و ایزوسیانات دارای ترکیبات سمی است.

حمیدرضا گلپایگانی

پلی پروپیلن

/۰ دیدگاه /در /توسط

 پلی پروپیلن یک پلیمر ترموپلاستیک است.پلی پروپیلن با مصرف سالانه ۳۵ میلیون تن و اختصاص ۲۱ درصد از مصرف جهانی پلیمرهای اساسی، رتبه دوم پرمصرف¬ترین پلیمر را به خود اختصاص داده است. قابلیت افزایش پرکننده، تقویت کننده و دیگر اصلاح کننده¬ها، پلی پروپیلن را مبدل به یک پلیمر پرمصرف و پرطرفدار کرده است.پلی پروپیلن در سال ۱۹۵۴ به وسیله کارل رن و جلیو ناتا تهیه شد.پلی پروپیلن در تهیه انواع قطعات تزریقی نظیر لوازم آشپزخانه، اتومبیل، ورزشی، گونی بافی، حصیر بافی، روکش سیم و کابل، وسایل بسته بندی، ساخت بدنه باطری ها، اسباب بازی، وسایل آزمایشگاهی و نظایر آن کاربرد دارد.

نام ماده (فارسی): پلی پروپیلن
نام ماده (انگلیسی): Poly Propylene
نام تجاری (فارسی): پلی پروپیلن
نام تجاری (انگلیسی): PP
سایر اسامی: همو پلیمر پلی پروپیلن، کوپلیمر پلی پروپیلن
مجتمع های تولیدکننده: پتروشیمی بندر امام

این نوع پلیمر با مصرف سالانه ۳۵ میلیون تن و اختصاص ۲۱ درصد از مصرف جهانی پلیمرهای اساسی، رتبه دوم پرمصرفترین پلیمر را به خود اختصاص داده است. قابلیت افزایش پرکننده، تقویت کننده و دیگر اصلاح کنندهها، پلی پروپیلن را مبدل به یک پلیمر پرمصرف و پرطرفدار کرده است. بطوریکه با بهبود خاصیتهای قابل توجه در مواردی جایگزین پلیمرهای مهندسی نیز شده است. در سال ۱۹۹۸ ظرفیت تولید جهانی این نوع پلیمر ۷/۲۹ میلیون تن بود که با رشد ۳/۶ درصد در سال ۲۰۰۳ به حدود ۳/۴۰ میلیون تن رسید. موارد استفاده این پلیمر، صنعت اتومبیل، تزئینات داخلی، پروانه ها، کفپوش اتومبیل، جعبه باطری میباشد. همچنین در ساخت کابینت، رادیو و تلویزیون، اجزای ماشین ظرفشویی، همزنهای شستشوگر و لوله کشی به کار میرود. از پلی پروپیلن در ساخت فیلم جهت استفاده در صنایع بسته بندی مواد غذایی و نیز ساخت تک رشته ها والیاف جهت استفاده در ساخت پشتی، فرش و گونی استفاده میشود، زیلوها، پوششهای چمن مصنوعی، طناب ضدپوسیدگی و تورهای ماهیگیری و قلم موها از دیگر موارد استفاده پلی پروپلین میباشد. پیشبینی میشود که مصرف جهانی پلی پروپیلن درسال ۲۰۱۳ بالغ بر حدود ۸/۶۰ میلیون تن باشد. در سال ۱۹۵۴ به وسیله کارل رن و جلیو ناتا تهیه شد. از سال ۱۹۵۷ به بعد به مقدار زیاد در عملیات سنتز به کار می رفت.

موارد مصرف:
انواع قطعات تزریقی نظیر لوازم آشپزخانه، اتومبیل، ورزشی، گونی بافی، حصیر بافی، روکش سیم و کابل، وسایل بسته بندی، ساخت بدنه باطری ها، اسباب بازی، وسایل آزمایشگاهی و نظایر آن
خواص فیزیکی و شیمیایی:
فرمول شیمیایی: (C3-H6)n
وزن ملکولی منومر:۴۲
Density: 0.855 g/cm3
Melting amorphous point ~ 160 C

روشهای تولید:
پلی پروپیلن مذاب می تواند از فرایند extrusion و molding به دست آید

اطلاعات ایمنی:
تحریکات مختصر چشمی، بر روی پوست تاثیر ندارد،اثرات محیط زیستی ندارد.

حمیدرضا گلپایگانی

پمپ

/۰ دیدگاه /در /توسط

نام انگلیسی: Pump
سایر اسامی: تلمبه

پُمپ یا تُلُمبه وسیله ای مکانیکی برای انتقال مایعات است که با افزایش فشار جریان آن، امکان جابجایی مایعات را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم میآورد. پمپ کاربردهای فراوان در صنعت و حتی در وسایل نقلیه دارد. مانند پمپ بنزین یا پمپ آب خودرو تا پمپهای بزرگ برای پر کردن حوضچه های تعمیر کشتی.
یکی از مسائل مهم در صنعت حرکت سیالات در داخل لوله ها یا وارد و خارج کردن سیالات از مخازن می باشد. این کار توسط پمپها انجام می شوند. در واقع پمپها انرژی مکانیکی سیالات را به وسیله افزایش فشار ، سرعت، ارتفاع سیال و یا هر سه اینها افزایش می دهند. در صنعت دو گروه عمده پمپ ها مورد استفاده قرار . می گیرد. پمپ های سانتریفوژ و پمپ های جابجایی مثبت

۱- پمپ سانتریفوژ
نام انگلیسی: Centrifugal pump
اصول اساسی کار کلیه پمپهای سانتریفوژ بر اساس استفاده از نیروی گریز از مرکز پایه ریزی شده است. هر جسمی که در یک مسیر دایره ای حرکت کند تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز واقع می شود. جهت نیروی گریز از مرکز طوری است که همواره تمایل دارد که جسم را از محور یا مرکز دوران دور می سازد. قطعه دواری که داخل پوسته پمپ وجود دارد با حرکت سریع خود موجب گردش سیال می گردد. در نتیجه این عمل، سیال تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز واقع شده و از مجرای خروجی خارج می گردد. در نتیجه ایجاد خلا نسبی، فشار اتمسفر باعث دخول سیال به بدنه پمپ می گردد. تا زمانی که آب در داخل پمپ وجود داشته باشد مراحل فوق تکرار می شود. قطعه دوار یکه در داخل پمپ های گریز از مرکز قرار دارد پره نامیده می شود. مجرای ورودی یا مکش سیال در مرکز پره قرار داشته و مجرای خروجی در پیرامون بدنه واقع شده است. قسمت های اصلی یک پمپ سانتریفوژ عبارت است از:
پروانه ها که بهره یک پمپ سانتریفوژی را تعیین می کنند. بسته به نوع و کاری که از پمپ انتظار می رود،تعداد پره ها بین ۱ تا ۹ یا بیشتر تغییر می کند. به عنوان مثال از پروانه های با تک پره نیمه باز در بسیاری از پمپهای صنعتی قوی که با مایعات غیر یکنواخت و تصفیه نشده همراه با رسوبات و ذرات معلق ، سروکار دارند، استفاده می شود. از پره های باز نیز برای پمپاژ سیالاتی که دارای ماده خارجی اضافی بیشتری هستند به کار می رود.
قسمت دیگر پمپ پوسته و یا بدنه آن است که معمولاً به صورت دوپارچه می سازند. پارچه های مزبور تحت یک صفحه افقی یا به صورت قطری با یکدیگر جفت می شوند، معمولاً دریچه های ورود و خروج آب را در پارچه زیری تعبیه می کنند. پمپ های گریز از مرکز را به صورت یک راهه یا دوراهه می سازند. البته نوع دو راهه به مراتب بهتر از نوع یک راهه است زیرا وقتی فشار موجود در یکی از مجراهای ورودی یا خروجی تغییر کند نیروهای محوری به صورت خودکار یکدیگر را متعادل می سازند.

تقسیم بندی و انواع پمپ سانتریفوژ: طرحهای اساسی پمپهای سانتریفوژ به اصول مختلف عملکرد آنها بستگی دارد. به طور عمومی پمپهای گریز از مرکز را نسبت به موارد زیر طراحی می کنند:
– وضعیت مجرای ورودی مثل یک راهه یا دوراهه.
– وضعیت مراحل از قبیل یک مرحله و یا چند مرحله ای.
– وضعیت خروجی از نظر میزان سیال خارج شده مثل پمپ با خروجی زیاد، متوسط و یا کم.
– وضعیت پروانه مانند نوع، تعداد پره ها و
– وضعیت بدنه پمپ.

پمپ های یک مرحله ای: این پمپ ها بیشتر برای مواردی استفاده می شوند که ارتفاع خروجی، کم یا متوسطی مورد نظر باشد. می توان با استفاده از یک پمپ یک مرحله ای به ارتفاع خروجی حدود ۱۰۰ فوت دست پیدا کرد در حالیکه عملاً وقتی ارتفاع بیش از ۲۵۰ تا ۳۰۰ فوت مورد نظر باشد بهره گیری از پمپ های چند مرحله ای عاقلانه تر است.

پمپ های چندمرحله ای: این پمپ ها قادرند آب را تا ارتفاع نسبتاً زیاد پمپاژ نموده، فشار قابل توجهی را نیز در اختیار بگذارند. بسته به اندازه و ارتفاع پمپاژ، آنها را به صورت دو مرحله یا چند مرحله طراحی می کنند. با وجودیکه همه پروانه ها به یک محور واحد متصل بوده و در داخل یک بدنه واقع شده اند هر مرحله را می توان عمل یک پمپ مجزا فرض کرد. برای مثال در داخل یک بدنه می توان از ۸ مرحله متفاوت استفاده نمود . در اولین مرحله سیال منبع مورد نظر مستقیماً از طریق مجرای ورودی تحویل گرفته شده و فشار آن به اندازه فشار ناشی از یک پمپ تک مرحله ای افزایش می یابد و به مرحله بعدی ارجاع می شود. در هر مرحله، فشار کمی زیاد می شود تا جاییکه فشار و حجم آب خروجی به میزانی که مورد نظر است برسد و مراحل خاتمه یابد.

از یک دیدگاه خاص پمپهای سانتریفوژ برحسب محرک نیز تقسیم بندی می شوند . پمپهای سانتریفوژی که مستقیماً به یک موتور الکتریکی متصل مربوط می شوند و با استفاده از یک تسمه حرکت منتقل می شود. در این موارد که پمپ مستقیماً توسط یک موتور به گردش در می آید، موتور و پمپ هر دو بر روی یک زیرکاری بزرگ تعبیه شده و با یک کوپلینگ مناسب به هم مربوط می شوند . موتورهای الکتریکی دارای سرعت بالا و راندمان مناسب هستند تنها ایرادی که دارند این است که نمی توان سرعت موتور را با بار ورودی تنظیم نمود. پمپ های توربینی با وجود اینکه دارای راندمان پایین هستند ولی به علت اینکه دور موتور با بارورودی قابل تنظیم است کاربرد فراوان دارند و معمولاً به عنوان پشتیبان پمپهای الکتروموتوری مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای پمپ های سانتریفوژ: مزایای پمپ های سانتریفوژ بدین شرح می باشد: سادگی ساختمان، قیمت کم، تنوع جنس پروانه و محفظه ( انواع فلزات و غیر فلزات مثل پلاستیک ها و لاستیک ها)، هزینه نگه داری کم، چون می توانند در دورهای بالا کار کنند، امکان اتصال مستقیم به موتور الکتریکی وجود دارد. جریان تحویلی از پمپ پایدار و بالا است. می تواند جریان های دوغابی را پمپ کند. فضای کمی را اشغال می کند.

معایب پمپ های سانتریفوژ: معایب این پمپ ها نیز عبارتند از: به جز در سرعت های بالا ( مثلاً بیش از ۱۰۰۰۰ rpm ) امکان ایجاد فشارهای بالا در پمپ های یک مرحله ای وجود ندارد. پمپ های چند مرحله ای برای فشارهای بالا گران قیمت هستند، خصوصاً برای مصالح مقاوم در مقابل حرارت. در دبی های بالا راندمان سریعاً افت می کند. این پمپ ها Self-priming نیستند ( احتیاج به آب بندی دارند ). یکی از مهمترین مشکلاتی که بیشتر برای پمپ های سانتریفوژ پیش می آید مسئله کاویتاسیون می باشد. قبل از بررسی این مطلب باید مختصری در مورد NPSH) Net Positive Suction Head) که یکی از پارامترهای مهم پمپ ها است توضیح دهیم. در هنگام مکش و در قسمتهای مختلف پمپ هرگز نباید فشار مایع کمتر از فشار بخار مایع شود . NPSHR در واقع حداقل فشاری است که پس از غلبه بر افت های اصطکاکی و اغتشاشی درون پمپ باز هم باید از فشار بخار مایع بیشتر یا مساوی آن باشد. زیرا اگر این اتفاق رخ دهد باعث بوجود آمدن حباب های درون مایع داخل پمپ شده حباب های بخار به علت سرعت زیاد پره ها و فشار زیادی که خودشان دارند ضربات بسیار محکمی به پره های پمپ وارد کرده و باعث تخریب پره ها می شوند. در واقع پدیده کاویتاسیون وجود چنین حباب هایی در جریان ورودی مایع پمپ است که برای اینکه این اتفاق نیفتد باید فشار مایع ورودی حداقل به مقداری باشد که NPSHR مثبت را نتیجه بدهد. NPSH  یکی از پارامترهای طراحی پمپ ها است که معمولاً توسط کارخانه سازنده پمپ مشخص می شود.
NPSH=hss -hfs
p 0 hss  هد مایع در مکش،hfs  هد اصطکاکی، p فشار بخار مایع در دمای عملکرد پمپ بر حسب هد مایع

کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ: به علت کاهش فشار مایع ورودی شرایط عملکرد غیر عادی پمپ وقتی پمپ های گریز از مرکز در شرایط عادی باشند، نرم و بدون لرزش کار می کنند. در این حالت یاتاقان ها گرمای ثابتی دارند که به وضعیت قرار گیری دستگاه ها بستگی دارد. این دما ممکن است تا حدود oF 100 پایین بیاید. البته باید به خاطر داشت که دمای کلی سیستم به ظرفیت آن بستگی دارد و به ازاء حداقل جریان ، دما به حداکثر ممکن می رسد.

بعضی از اشکالاتی که ممکن است در پمپ های گریز از مرکز اتفاق بیفتد همراه با علل ممکنه به صورت خلاصه در زیر آورده شده است.
دبی پمپ کمی پس از روشن شدن پمپ کم می شود؟
در صورت بروز چنین مشکلی علت را باید در عوامل زیر جستجو نمود: هوا وارد لوله می شود. عمق زیاد است (بیش از ۵ متر). لوله آب بندی اولیه مسدود است و یا داخل سیال هوا یا گازهای مزاحم زیاد است (هوا یا بخار در بخش مکش تجمع کرده است).
پمپ موتور داغ می کند؟
در این صورت باید عوامل زیر را بررسی کرد: سرعت زیاد است. ارتفاع دینامیکی کل کمتر از قدرت پمپ بوده و سیال زیادی پمپاژ می شود. پمپ برای جابجا کردن سیالی با وزن مخصوص و ویسکوزیته سیالی که فعلاً دارد آن را پمپاژ می کند ساخته نشده است.
پمپ لرزش زیادی دارد؟
علل به شرح زیر است: به طور کلی قطعات در تماس باهم، تنظیم نیستند. فونداسیون به قدر کافی سخت نیست. یک ماده خارجی تعادل پروانه را به هم زده است. یک اشکال مکانیکی از قبیل خم شدن محو ر، ساییده شدن یاتاقان ها و یا مالیده شدن یک قطعه متحرک به یک قطعه ثابت وجود دارد.

۲- پمپ جابجایی مثبت
نام انگلیسی: Positive displacement pump

پمپهای گریز از مرکز که در قبل بررسی شد در واقع پمپهای جابجایی منفی هستند. در واقع این پمپها سرعت سیال را به طور زیادی بالا می برند در حالیکه پمپهای جابجایی مثبت به طور ثابت و یکنواخت سیال را از داخل محفظه خود به بیرون می رانند. پمپهای جابجایی مثبت برای هد بالاتر و ظرفیت های پایین تر بکار می روند. اصول کار به این صورت است که مقداری از سیال درون محفظه ای که مرتباً پر از سیال می شود گیر می کند و سپس در فشار بالاتری، از قسمت خروجی پمپ خارج می شود. تقسیم بندی انواع پمپ های جابجایی مثبت پمپهای جابجایی مثبت دارای دو نوع عمده هستند.
یک نوع ،محفظه اصلی پمپ ثابت است و تقریباً شبیه سیلندر است و یک قطعه متحرک مانند پیستون درون آن حرکت می کند . به این پمپها، پمپهای رفت و برگشتی می گویند. اما نوع دیگر پمپها، پمپهای دورانی می باشند که حرکت محفظه شامل سیال، از قسمت ورودی سیال تا قسمت خروجی آن صورت می گیرد. پمپهای جابجایی مثبت نسبت به وضعیت پروان های که داخل آن است تقسیم بندی های خاص خود را دارند: پمپهای دنده ای که شامل دو چرخ دنده ساده هستند و یکی از آنها به وسیله عامل محرک مثل موتور به گردش در آمده و چرخ دنده دیگر را بر می گرداند یک نوع از این پمپها هستند. در پمپهای دنده ای میزان سیال را به سادگی و تنها با تغییر سرعت گردش محور می توان تغییر داد.
پمپ های سنجشی معمولاً برای پمپ کردن مقدار دقیق سیال (مثل افزودن بازدارنده های شیمیایی) به کار می روند. ظرفیت کم و فشارهای بالا از خصوصیات این پمپ ها می باشد. پمپهای پیستونی نیز به صورت جابجایی مثبت یا متغیر ساخته می شوند . در پمپهای پیستونی با جابجایی متغیر، جابجایی پمپ به طور خودکار تغییر یافته و موجب می شود که جریان مورد نیاز سیستم به طور اتوماتیک ثابت باقی بماند. وقتی میزان جابجایی تغییر کند فشار سیستم به نحوی متناسب با آن تغییر کرده به صورتی که جریان تقریباً ثابت باقی بماند. نحوه کار پمپ ها در سیستم منحنی یک پمپ ارتباط بین هد و ظرفیت یک پمپ را شرح می دهد و این ارتباط بدین صورت است که هرچه ارتفاع بالاتری مورد نظر باشد ظرفیت پمپ کمتر خواهد شد و در نتیجه این دو رابطه عکس با یکدیگر دارند. منحنی سیستم نیز ارتباط بین اختلاف هد کل در سراسر سیستم و جریان کلی در سیستم را نشان می دهد. برای انتخاب یک پمپ شکل و شیب نمودار پمپ باید نسبت به موقعیتش ( با توجه به نمودار سیستم ) مورد توجه قرار گیرد. گاهی اوقات که ظرفیت پمپ از ظرفیت سیستم بیشتر است به وسیله شیرهایی به نام شیر فشار شکن (Throttle Valve) ظرفیت پمپ را تا ظرفیت مورد نیاز در سیستم کاهش می دهد. به این ترتیب که شیر فشار شکن با صرف انرژی باعث افزایش انرژی اصطکاکی در قسمت خروجی پمپ شده و باعث کاهش ظرفیت می شود.کنترل ظرفیت پمپ می تواند با برگرداندن قسمتی از مایع به بخش ورودی پمپ نیز صورت بگیرد که غالباً این روش برای پمپهای جابجایی مثبت بکار می رود زیرا برای این گونه پمپها شیر فشار شکن به کار نمی رود. راه دیگر برای تنظیم ظرفیت پمپ تطبیق سرعت چرخش پمپ با ظرفیت مورد نیاز است که غالباً کار آسانی است زیرا پمپهای الکتروموتوری با سرعت ثابتی راه اندازی می شوند ولی از این روش در پمپهای توربینی می توان استفاده کرد.

پمپ جابجائی مثبت مارپیچی (Screw Pump): در پمپ های مارپیچی ساختمان داخلی، شبیه چرخ گوشت است و برای مایعات با ویسکوزیته بالا، مثل پلیمرها به کار می رود و غالباً با سر و صدا و دارای راندمان بالایی هستند.

پمپ جابجائی مثبت دورانی (Rotary Pump): یکی دیگر از پمپ های مورد استفاده در صنعت، پمپ دورانی می باشد. در این نوع از پمپ ها، سیال وارد محفظه ای می شود که در آن چند پر(معمولاً دو پره ) در حال چرخیدن هستند. نحوه چرخش پره ها به صورتی است که باعث بردن سیال به کناره های محفظه شده و از آنجا سیال به قسمت خروجی پمپ با فشار ایجاد شده توسط پره ها منتقل می شود . این پمپ ها دارای ساختمان ساده ای بوده و برای سیالات با ویسکوزیته بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از خصوصیات این پمپ ها قابلیت کنترل فشار خروجی از پمپ با تنظیم سرعت چرخش پره می باشد. یکی از مسایل مهم این نوع پمپ ها، قابلیت خوردگی سیال می باشد . لذا در مورد جریان هایی که می توانند خاصیت خورندگی روی پره ها ایجاد کنند، با کشیدن پوشش بر روی پره ها از خوردگی جلوگیری می شود

پمپ جابجایی مثبت پره ای (Blade Pump): نوع دیگر پمپ های دورانی، پمپ های پره ای می باشند. اصول کار این پمپ ها بر اساس افزایش حجم فضای خالی برای ایجاد یک خلاء جزئی پایه گذاری شده است. بدیهی است که خلاء مزبور باعث پر شدن محفظه مکش پمپ از سیال می شود. لحظه بعد کاهش حجم فضاهای خالی، سیال را با فشار از طرف دیگر بیرون می راند.

حمیدرضا گلپایگانی

چرخ دنده

/۰ دیدگاه /در /توسط
نام انگلیسی:Gear Wheel
در هر چرخ دنده نسبت دنده با فاصله از مرکز چرخ دنده تا نقطه تماس تعیین می شود.به عنوان مثال در ابزاری با دو چرخ دنده،اگر قطر یکی از چرخ دنده ها ۲ برابر دیگری باشد، ضریب دنده ۲:۱ خواهد بود. یکی از ابتدایی ترین انواع چرخ دنده که می توانیم ببینیم چرخی با برامدگی هایی بشکل دندانه های چوبی است. مشکلی که این نوع از چرخ دنده ها دارند این است که فاصله از مرکز هر چرخ دنده تا نقطه تماس ، وقتی که چرخ دنده می چرخد تغییر می کند. این بدان معنی است که ضریب دنده وقتی چرخ دنده می چرخد تغییر می کند. یعنی سرعت خروجی نیز تغییر میکند. چنانچه شما در اتومبیل خود از چرخ دنده هایی شبیه به این استفاده کنید، ثابت نگه داشتن سرعت در این شرایط غیر ممکن خواهد بود و شما دائما باید سرعت را کم و زیاد کنید . دندانه های چرخ دنده های نوین پروفیل مخصوصی که دنده گستران (اینولوت involute) نامیده می شود استفاده می کنند. این پروفیل دارای خاصیت بسیار مهم ثابت نگه داشتن نسبت سرعت بین دو چرخ دنده است. در این نوع ، همانند چرخ میخی بالا نقطه تماس جابجا می شود ولی فرم گستران دندانه های چرخ دنده این جابجایی را جبران می کند. مقدمه : چرخ دنده ها در بسیاری از وسایل مکانیکی استفاده می شوند. آنها کارهای متفاوت بسیاری انجام می دهند ولی مهمترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است. این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی تواند. بعنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا که نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید می کند. با دنده کاهشی سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می یابد. کار دیگری که چرخ دنده ها انجام می دهند تنظیم کردن جهت چرخش است. بعنوان نمونه در دیفرانسیل بین چرخ های عقب اتومبیل شما قدرت بوسیله میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است منتقل می شود و دیفرانسیل باید ۹۰ درجه نیرو را بچرخاند تا در چرخها بکار برد. جزئیات پروفیل چرخ دنده گسترانی (اینولوت) درپروفیل دندانه های چرخ دنده گسترانی نقطه تماس ازنزدیکی یکی از دندانه ها شروع شده و با چرخش چرخ دنده نقطه تماس از آن چرخ دنده دور شده و به دیگری نزدیک می شود. اگر شما نقطه تماس را دنبال کنید، نشانگر یک خط مستقیم است که از یکی از چرخ دنده ها شروع شده و در کنار دیگری پایان می یابد.این بدان معنی است که شعاع نقطه تماس با درگیر شدن دندانه ها بزرگتر می شود. قطر دایره گام قطر تماس موثر است. از آنجایی که قطر تماس ثابت نمی باشد قطر دایره گام واقعا فاصله تماس متوسط است. وقتی که دندانه ها ابتدا شروع به درگیر شدن می کنند دندانه چرخ دنده بالایی به دندانه چرخ دنده پایینی در داخل قطر دایره گام برخورد می کند.اما توجه کنید که آن قسمت از دنده بالا که با دنده پایین تماس پیدا می کند، در آن نقطه بسیار لاغر است. با چرخش چرخ دنده نقطه تماس به سمت قسمت ضخیم تر دندانه چرخ دنده بالایی لغزیده می شود. این امر دنده بالایی را به جلو رانده بنابراین جبرانی برای قطر تماس اندکی کوچکتر می باشد. با ادامه دادن دندانه ها به چرخیدن نقطه تماس دور تر شده حتی از قطر دایره گام خارج می شود. اما پروفیل دندانه های پایینی جبرانی برای این جابجایی است. نقطه تماس شروع به لغزیدن به سمت قسمت لاغر دندانه پایینی می کند مقدار کمی از سرعت چرخ دنده بالایی برای جبران قطر تماس افزوده شده،کم می کند. نتیجه نهایی این است که حتی اگر قطر نقطه تماس بطور ممتد تغییر کند سرعت ثابت باقی می ماند. بنابراین پروفیل دندانه چرخ دنده گسترانی یک نسبت سرعت دورانی ثابت تولید می کند.
چرخ دنده ساده
چرخ دنده های ساده معمولی ترین نوع چرخ دنده می باشند. آنها دندانه های صافی دارندو بر روی محورهای موازی سوار می شوند. سابقا چرخ دنده های ساده بسیاری برای بوجود آوردن دنده های کاهشی بسیار بزرگی استفاده می شد. چرخ دنده های ساده در دستگاه های بسیاری استفاده می شوند. مانند پیچ گوشتی الکتریکی، آبپاش نوسانی، ساعت زنگدار، ماشین لباسشویی و خشک کن لباس. اما شما در اتومبیل تعداد زیادی از این نوع چرخ دنده را نخواهید یافت زیرا چرخ دنده ساده واقعا می تواند پر سروصدا باشد. هر وقت دندانه چرخ دنده یک دنده را با چرخ دنده دیگری درگیر کند دنده ها برخورد کرده و این ضربه صدای بلندی تولید می کند، همچنین فشار روی چرخ دنده را افزایش می دهد .برای کاهش دادن صدا و فشار روی چرخ دنده اغلب چرخ دنده ها در اتومبیل مارپیچی می باشند.
چرخ دنده های مارپیچ
وقتی دو دنده بر روی سیستم چرخ دنده مارپیچ درگیر می شوند تماس از انتهای یکی از دنده ها شروع شده و بتدریج با چرخش چرخ دنده گسترش میابد تا زمانی که دودنده بطور کامل درگیر شوند. درگیر شدن تدریجی چرخ دنده های مارپیچی را وادار می کند که آرامتر و ملایم تر از چرخ دنده های ساده عمل کنند. به همین دلیل چرخ دنده های مارپیچی تقریبا در جعبه دنده های همه اتومبیل ها مورد استفاده قرارمی گیرد. بعلت زاویه دنده ها در چرخ دنده های مارپیچ وقتی که دنده ها درگیر می شوند بار محوری بوجود می آورند. دستگاه هایی که از چرخ دنده های مارپیچ استفاده می کنند یاتاقان هایی دارند که می توانند این بار محوری را نگه دارند. یک نکته جالب در مورد چرخ دنده های مارپیچ این است که اگر زوایای دندانه های چرخ دنده صحیح باشند می توانند روی محور عمودی سوار شده زاویه چرخش را روی ۹۰ درجه تنظیم کنند.
چرخ دنده مخروطی
چرخ دنده مخروطی زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که مسیر چرخش محور نیاز به تغییر کردن دارد و معمولابرمحورهای ۹۰ درجه سوار می شوند ولی می توانند طوری طراحی شوند که در زوایای دیگر نیز به همین خوبی عمل کنند. دندانه ها روی چرخ دنده های مخروطی می توانند صاف ، مارپیچی ویا قوسی باشند. دندانه های چرخ دنده های مخروطی صاف در حقیقت مشکلی مشابه دنده چرخ دنده های ساده دارند. که وقتی هر دنده درگیر می شود به دنده متناظر در آن لحظه ضربه می زند. مانند چرخ دنده ساده، راه حل این مشکل انحنا دادن به دندانه های چرخ دنده می باشد. این دندانه های مارپیچی درست مانند دندانه های مارپیچی درگیر می شوند تماس از یک انتها ی چرخ دنده شروع می شود و به صورت تصاعدی در سرتاسر دندانه گسترش می یابد. در چرخ دنده های مخروطی صاف و مارپیچی محورها باید بر هم عمود باشند و همچنین در یک صفحه واقع شوند. اگر شما دو محور را پشت چرخ دنده امتداد دهید همدیگر را قطع خواهند کرد. از طرف دیگر چرخ دنده های قوسی (hypoid gear) می توانند با محور ها در صفحات مختلف (محور های متنافر) درگیر شوند. این خصوصیت در دیفرانسیل اتومبیل های بسیاری استفاده می شود. چرخ دنده بزرگ مخروطی دیفرانسیل و چرخ دنده کوچک ورودی (پنیون) هر دو از نوع قوسی (هیپوئیدی) هستند. این به پنیون ورودی اجازه می دهد که پایین تر از محور چرخ دنده بزرگ مخروطی سوار شود. زمانی که محور محرک اتومبیل به پنیون ورودی متصل می شود پایین تر قرار می گیرد. این بدان معنی است که محور محرک در قسمت سواری جایی را اشغال نمی کند و فضای بیشتری برای سرنشینان و بار ایجاد می کند.
چرخ دنده های سیاره ای
هر مجموعه چرخ دنده سیاره ای سه جزء اصلی دارد:
-دنده خورشیدی
-دنده سیاره ای و حامل دنده سیاره ای
-دنده بزرگ حلقه ای (رینگی)
هر کدام از این سه جزء می توانند ورودی یا خروجی باشند یا می توانند ثابت نگه داشته شوند. انتخاب کدام قطعه ای برای کدام منظور نسبت دنده را برای چرخ دنده ها معین می کند.
چرخ دنده و میله دنده
چرخ دنده و میله دنده برای تبدیل کردن حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می شوند. مثال کاملی از آن فرمان اتومبیلهاست . فلکه فرمان چرخ دنده ای که با میله دنده درگیر است را می چرخاند. وقتی که چرخ دنده می چرخد میله دنده را به چپ یا راست می لغزاند بسته به آنکه شما فرمان را بکدام سمت می پیچانید. چرخ دنده و میله دنده همچنین در بعضی ترازوها برای گردش صفحه مدرجی که وزن شما را نشان می دهد به کار می رود.
حمیدرضا گلپایگانی

ژنراتور

/۰ دیدگاه /در /توسط
نام انگلیسی: Generator
سایر اسامی: مولد، دینام، مولد برق
ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است. ساخت اولین نمونه ژنراتور( سنکرون) به انتهای قرن ۱۹ برمی گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سال ها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. در کانون این تحول، یک هیدروژنراتور سه فاز ۲۱۰ کیلو وات قرار گرفته بود. عیلرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت و سطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سال های بعد تلاش های گسترده ای برای نیل به این هدف صورت گرفت. مهمترین محدودیتها در جهت افزایش و سطح ولتاژ ژنراتورها، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنک سازی بود.در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایق های مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنک سازی و بهینه سازی روش های خنک سازی با هوا نتایج موفقیت آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از ۱۶۰۰KW افزایش یافته است. در جهت افزایش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد. به نحوی که برخی محققان معتقدند در سال های نه چندان دور، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست. همچنین امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است، انتظار می رود با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر قابل دسترسی باشند. مقدمه: ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی را از محرک اصلی به یک توان الکتریکی در ولتاژ و فرکانس خاصی تبدیل می نماید. کلمه سنکرون به این حقیقت اشاره دارد که فرکانس الکتریک این ماشین با سرعت گردش مکانیکی شفت قفل شده است، ژنراتور سنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سرتاسر جهان به کار می رود. دو اصل فیزیکی مرتبط با عملکرد ژنراتورها وجود دارد. اولین اصل فیزیکی اصل القائی الکترومغناطیسی کشف شده توسط مایکل فاراده دانشمند بریتانیایی است. اگر یک هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند یا اگر طول یا حلقه ی القائی ساکنی جهت تغییر استفاده شود، یک جریان ایجاد می شود یا القاء می شود. اگر یک جریان از میان یک کنتاکتور که در میدان مغناطیسی قرار گرفته، عبور کند میدان، نیروی مکانیکی بر آن وارد می کند. ژنراتور ها دارای دو اصل هستند: قسمت ها و میدان که آهنربای الکترو مغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتورحمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی و حمل جریان القاء شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است. آرمیچر معمولا هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القائی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند، است. ژنراتور ها از دو قسمت تشکیل شده اند: قسمت متحرک را رتور و قسمت ساکن آن را استاتور می گویند. رتور ها نیز از نظر ساختمان دو دسته اند: ماشین های قطب صاف و ماشین های قطب برجسته. همچنین ژنراتورها بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده رتور آنها چه نوع توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شوند:
۱) توربو ژنراتورها: در این وسیله گرداننده رتور، توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابراین توربوژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانائی ایجاد دورهای بسیاربالا را در قدرت های زیاد دارد. امروزه اغلب توربوژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر وارزان ترتمام می شود.
۲) هیدرو ژنراتور ها: در آن وسیله گرداننده رتور توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدروژنراتور دارای قطب برجسته بوده و دارای سرعت کم می باشد.
۳) دیزل ژنراتور ها: در قدرت های کوچگ و اضطراری وسیله گرداننده رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های رتور آن برجسته می باشد.
ژنراتور سنکرون
نام انگلیسی: Synchronous generator
در یک ژنراتور سنکرون یک جریان DC به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس رتور مربوط به ژنراتور به وسیله محرک اصلی چرخانده می شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین بوجود آید. این میدان مغناطیسی، یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید. در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ های میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می نماید و عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اتلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود. برای ماشین های سنکرون، سیم پیچ های میدان در رتور است. رتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهنربای الکتریکی بزرگ است. قطب های مغناطیسی در رتور می تواند از نوع برجسته یا غیر برجسته باشد. قطب برجسته، یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می باشد. ازطرف دیگر، یک قطب برجسته یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح رتور است. یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولا برای موارد ۲ یا ۴ قطبی بکار می روند. در حالی که رتورهای برجسته برای ۴ قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغیر است برای کاهش تلفات، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود، چون رتور می چرخد، نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ های میدانش دارد برای انجام این کار ۲ روش موجود است: تهیه توان DC از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک. فراهم نمودن توان DC از یک منبع توان DC که مستقیما روی شفت ژنراتورهای سنکرون نصب می شود. ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکروندر یک ژنراتور سنکرون یک جریان DC به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخانده می شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید. این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید. در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است: یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ های میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می کند. عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اطلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود برای ماشین های سنکرون، سیم پیچ های میدان در رتور است. رینگ های لغزان بطور کامل شفت ماشین را احاطه می کنند ولی از آن جدا هستند. یک انتهای سیم پیچ DC به هر یک از دو انتهای رینگ لغزان در شفت موتور سنکرون متصل است و یک جاروبک ثابت روی هررینگ لغزان سر می خورد. جاروبک ها بلوکی از ترکیبات گرافیت مانند هستند که الکتریسیته را به راحتی هدایت می کنند ولی اصطکاک خیلی کمی دارند و لذا روی رینگ ها خوردگی بوجود نمی آورد. اگر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگروصل می شود. آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم پیچ، جدااز مکان و سرعت زاویه ای آن، میدان درتمام مدت اعمال می شود. رینگ های لغزان و جاروبک ها به هنگام اعمال ولتاژ DC چند مشکل برای سیم پیچ های میدان ماشین سنکرون تولید می کنند آنها نگهداری را در ماشین افزایش می دهند، زیرا جاروبک بایدمرتبا به لحاظ سائیدگی چک شود. علاوه برآن، افت ولتاژ جاروبک ممکن است تلفات قابل توجه توان را همراه با جریان های میدان به دنبال داشته باشد. علیرغم این مشکلات رینگ های لغزان روی همه ماشین های سنکرون کوچک تر بکار می رود. زیرا راه اقتصادی تر برای اعمال جریان میدان موجود نیست.در موتور ها و ژنراتورهای بزرگ تر، از محرک های بی جاروبک استفاده می شود تا جریان میدان DC را به ماشین برسانند یک محرک بی جاروبک، یک ژنراتور AC کوچکی است که مدار میدان آن روی استاتور و مدار آرمیچر آن روی رتور نصب است خروجی سه فاز ژنراتور محرک یکسو شده و جریان مستقیم توسط یک مدار یکسو ساز سه فاز که روی شفت ژنراتور نصب است حاصل می شود که بطور مستقیم به مدار میدان DC اصلی اعمال می گردد. با کنترل جریان میدان DC کوچکی از ژنراتور محرک (که روی استاتور نصب می شود) می توان جریان میدان را روی ماشین اصلی و بدون استفاده از رینگ های لغزان و جاروبک ها تنظیم کرد. چون اتصال مکانیکی هرگز بین رتور و استاتور بوجودنمی آید، یک محرک جاروبک نسبت به نوع حلقه های لغزان و جاروبک ها، به نگهداری کمتری نیاز دارد. برای اینکه تحریک ژنراتور بطور کامل مستقل از منابع تحریک بیرونی باشد، یک محرک پیلوت کوچکی اغلب در سیستم لحاظ می گردد. محرک پیلوت، یک ژنراتور AC کوچک با مگنت های (آهن ربا ) دائمی نصب شده بر روی شفت رتور و یک سیم پیچ روی استاتور است. این محرک انرژی را برای مدار میدان محرک بوجود می آورد که این به نوبه خود مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می نماید. اگر یک محرک پیلوت روی شفت ژنراتور نصب شود آن گاه هیچ توان الکتریکی خارجی برای راندمان ژنراتور لازم نیست.بسیاری از ژنراتور های سنکرون که دارای محرک های بی جاروبک هستند، دارای رینگ های لغزان و جاروبک نیز هستند بنابراین یک منبع اضافی جریان میدان DC در موارد اضطراری در اختیار است. استاتور ژنراتور های سنکرون معمولا در دو لایه ساخته می شوند: خود سیم پیچ توزیع شده و گام های کوچک دارد تا مولفه های هارمونیک ولتاژ ها و جریان های خروجی را کاهش دهد.چون رتور باسرعتی برابر باسرعت میدان مغناطیسی می چرخد، توان الکتریکی با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز تولید می شود و از ژنراتور بسته به تعداد قطب ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا برای تولید توان ۶۰هرتز در یک ماشین دو قطب رتور باید با سرعت ۳۶۰۰ دور در دقیقه بچرخد. برای تولید توان ۵۰هرتز در یک ماشین ۴ قطب، رتور باید با سرعت ۱۵۰۰ دور دردقیقه دوران کند. تعداد قطب ها ولتاژ القایی در استاتور به شار در ماشین، فرکانس یا سرعت چرخش، و ساختمان ماشین بستگی دارد. ولتاژ تولیدی داخلی مستقیما متناسب با شار و سرعت است ولی خود شار به جریان جاری در مدار میدان رتور بستگی دارد..ولتاژ درونی برابر ولتاژ خروجی نیست چندین فاکتور، عامل اختلاف بین این دو هست: اعوجاج موجود در میدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس العمل آرمیچر می گویند. خود القایی بوبین های آرمیچر مقاومت بوبین های آرمیچر تاثیر شکل قطب ها ی برجسته رتوروقتی یک ژنراتور کار می کند و بار های سیستم را تغذیه می کند آنگاه: الف) توان مستقیم و رآکتیو تولیدی بوسیله ژنراتور برابر با مقدار توان تقاضا شده بوسیله بار متصل شده به آن است. ب) نقاط تنظیم گاورنر ژنراتور، فرکانس کار سیستم قدرت را کنترل می نماید. ج) جریان میدان ( یانقاط تنظیم رگولاتور میدان ) ولتاژ پایانه سیستم قدرت را کنترل می نماید. این وضعیتی است که در ژنراتورهای جدا و به فواصل دور از هم وجود دارد.
ژنراتور با ولتاژ بالا
نام انگلیسی: High voltage Generator
این ژنراتور بدون نیاز به ترانسفورماتور افزاینده بطور مستقیم به شبکه قدرت متصل می گردد. ایده جدید بکار گرفته شده در این طرح استفاده از کابل به عنوان سیم پیچ استاتور می باشد. ژنراتور ولتاژ بالا برای هر کاربرد در نیروگاه های حرارتی و آبی مناسب می باشد. راندمان بالا، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، تلفات کمتر، تأثیرات منفی کمتر بر محیط زیست (با توجه به مواد بکار رفته) از مزایای این نوع ژنراتور می باشد. ژنراتور ولتاژ بالا در مقایسه با ژنراتورهای معمولی در ولتاژ بالا و جریان پائین کار می کند. ماکزیمم ولتاژ خروجی این ژنراتور با تکنولوژی کابل محدود می گردد که در حال حاضر با توجه به تکنولوژی بالای ساخت کابل ها میتوان ولتاژ آنرا تا سطح ۴۰۰ کیلو ولت طراحی نمود. هادی استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار می باشد در حالیکه در ژنراتورهای معمولی این هادی بصورت مثلثی می باشد در نتیجه میدان الکتریکی در ژنراتورهای ولتاژ بالا یکنواخت تر می باشد. ابعاد سیم پیچ بر اساس ولتاژ سیستم و ماکزیمم قدرت ژنراتور تعیین می گردد. در ژنراتورهای ولتاژ بالا لایه خارجی کابل در تمام طول کابل زمین می گردد، این امر موجب می شود که میدان الکتریکی در طول کابل محدود گردد و دیگر مانند ژنراتورهای معمولی نیاز به کنترل میدان در ناحیه انتهایی سیم پیچ نباشد. تخلیه جزیی (Partial discharge) در هیچ ناحیه ای از سیم پیچ وجود ندارد و همچنین ایمنی افراد بهره بردار و یا تعمیرکار افزایش می یابد. سربندی ها و اتصالات معمولا در فضای خالی مورد دسترس در محل انجام می گیرد، بنابراین محل این اتصالات در یک نیروگاه نسبت به نیروگاه دیگر متفاوت می باشد، اما در هر حال این اتصالات در خارج از هسته استاتور می باشد، برای مثال اتصالات و سربندی ها ممکن است زیر ژنراتور و یا خارج از قاب استاتور (Statorframe) انجام گیرد. بدین ترتیب اتصالات و سربندی ها، مشکلات ناشی از ارتعاشات و لرزش های بوجود آمده در ماشین های معمولی را نخواهند داشت. در طرح کنونی ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سیستم خنک کنندگی وجود دارد، روتور و سیم پیچ های انتهایی توسط هوا خنک می گردند در حالیکه استاتور توسط آب خنک می گردد. سیستم خنک کنندگی آب شامل لوله های XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور می باشد که آب از این لوله ها جریان می یابد و هسته استاتور را خنک نگه می دارد. مقایسه جریان اتصال کوتاه در نیروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نیروگاه مجهز به ژنراتور معمولی نشان می دهد که به دلیل اینکه در نیروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راکتانس ترانسفورماتور حذف می گردد جریان های خطا کوچکتر می باشد.
ژنراتور AC یا آلترناتور
نام انگلیسی: AC generator/alternator
مولد های AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای DC براساس القاء الکترومغناطیس کار می کنند، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر و یک میدان مغناطیسی هستند اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد، در حالی که در ژنراتورهای DC آرمیچر چرخیده می شود و سیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.آلترناتورها یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور، یک جریان الکتریکی متناوب تولید می کنند. ژنراتور AC در دو حالت خاص با ژنراتور DC فرق می کند. پایانه های سیم پیچ آرمیچر آن بیرون هستند. برای حلقه های لغزان جزئی شده جامد روی شفت (میله) ژنراتور به جای کموتاتور و سیم پیچ های میدان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شود تا اینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام شود. ژنراتور های AC سرعت پایینی با تعداد زیادی قطب در حدود ۱۰۰ قطب ساخته می شوند. آلترناتورها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند. فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتور AC  مساوی است با نیمی از تعداد قطب ها و تعداد چرخش آرمیچر در ثانیه. بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبک ها و حلقه های لغزان و خطر شکست های مکانیکی که ممکن است سبب اتصال کوتاه شود. آلترناتورها به یک سیم پیچ ساکن که بدور یک رتور می چرخد و این رتور شامل تعدادی آهنربای مغناطیسی میدان هستند ساخته می شوند. اصل عملکرد آنها نیز دقیقا مشابه عملکرد ژنراتورهای AC توصیف شده اند.
حمیدرضا گلپایگانی

کمپرسور

/۰ دیدگاه /در /توسط

نام انگلیسی: Compressor

کمپرِسورها یا فشارندهها میتوانند برای فشرده کردن گاز یا مایعات به کار رود. البته در حالت دوم به آن پمپ میگویند. کمپرسورها یکی دیگر از انواع تجهیزات متحرک دوار مورد استفاده در صنایع فرآیندی هستند. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسور ها را از یک سیسنم خنک کننده عبور میدهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی باز گردد. انواع گوناگونی از کمپرسور وجود دارد که برای مصارف صنعتی و خانگی طراحی شده اند.
کمپرسورها به طور عمومی دارای دو نوع محوری و شعاعی هستند: کمپرسور محوری هوا را از میان پره های خود عبور داده و به سمت عقب میراند. کمپرسور شعاعی (گریز از مرکز) بیشتر در موتورهای قدیمی استفاده میشده است. این نوع از کمپرسور دارای پره های بسته است و هوا را از میان پرههای خود عبور نمیدهد بلکه هوا را در جهت شعاع خود به سمت بیرون میراند و هوا پس از برخورد به پخش کننده (دیفیوژر) از سرعتش کاسته شده و به دما و فشارش افزوده میشود.
کمپرسور دستگاهی است که برای بالا بردن فشار گاز و یا انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگردر طول پروسس استفاده می شود. در واقع کمپرسور با افزایش سرعت گاز و تبدیل آن به فشار، جریان گاز را در سیستم راحت تر می کند. البته افزایش فشار در نوعی از کمپرسورها به وسیله کاهش حجم صورت می گیرد. مسئله مهمی که درکمپرسورها مطرح است، نسبت فشار خروجی، به ورودی کمپرسور است زیرا در ورودی کمپرسورها با افزایش فشار دمای گاز نیز بالا می رود و این افزایش دما در کار قطعات مختلف کمپرسور و سیستم روغن کاری و… اختلال ایجاد می کند. البته در کمپرسور می توان نسبت فشار را حتی تا ۱۰ رساند، ولی این امر با تدابیر خاصی امکان پذیر است که در قسمتهای بعد مفصلاً توضیح داده خواهد شد. در کمپرسورها افزایش فشار به دو صورت انجام می گیرد، برحسب این مورد دو نوع اساسی کمپرسور نیز وجود دارد که عبارتند از:
کمپرسورهای دینامیک که فشار گاز را با زیاد کردن سرعت آن و سپس، گرفتن سرعت گازافزایش میدهند. کمپرسورهای جابجایی مثبت که با کاهش حجم گاز، فشار آن را افزایش می دهند.
البته هر کدام از این کمپرسورها بر حسب شکل ساختمانی و نحوه عملکرد تقسیم بندی می شوند که در زیر به طور خلاصه آورده شده است:
۱ -کمپرسورهای دینامیک Compressors Dynamic سانتریفوژ Centrifugal compressor جریان محوری Axial Flow compressor
۲-  کمپرسورهای جابجایی مثبت Positive displacement compressor رفت وبرگشتی Reciprocating compressor دورانی Rotary compressor
از بین کمپرسورهای نامبرده،کمپرسورهای رفت و برگشتی، سانتریفوژ و جریان محوری بیشتر از سایر کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند که آنها را به طور مفصل بررسی خواهیم کرد.

کمپرسور سانتریفوژ
نام انگلیسی: Centrifugal compressors

در این کمپرسورها افزایش فشار گاز بر اثرافزایش سرعت آن صورت می گیرد. به این صورت که سرعت گاز بر اثر حرکت پروانه (Impeller ) زیاد شده پس از آن سرعت گاز با برخورد با پخش کننده ها کاهش پیدا می کند و در عوض فشارش بالا می رود. کمپرسورهای سانتریفوژ دقیقاً مانند پمپهای سانتریفوژ تشکیل شده اند از یک پروانه که داخل پوسته ای می چرخد. اساس کار این کمپرسورها بر پایه نیروی گریز از مرکز طراحی شده است. درکمپرسورهای سانتریفوژ فاصله بین پوسته و پروانه خیلی کم است. بنابراین جنس محور کمپرسور باید از فلز یا آلیاژی باشد که در دورهای بالا حداقل انحنا را داشته باشد تا پروانه با پوسته تماس پیدا نکند. همچنین گاز ورودی به کمپرسور باید کاملاً خشک باشد و هیچ مایعی به همراه نداشته باشد . برای همین، قبل از هر کمپرسور یک مخزن آبگیر (Knock Drum out) قرار می دهند تا اگر احیاناً قطرات مایعی در گاز موجود است توسط این مخازن گرفته شود. چون قطرات مایع به پره های کمپرسور ضربه وارد کرده و آسیب می رساند. اگر فشار خیلی بالا مد نظر باشد، باید از کمپرسورهای سانتریفوژ چند مرحله ای استفاده کرد به خاطر اینکه با افزایش فشار گاز دمای آن نیز زیاد می شود و این افزایش دما اگر از حد معینی بیشتر شود باعث آسیب رساندن به قطعات کمپرسور و اختلال در سیستم می شود. همچنین ممکن است با افزایش فشار، قسمتی از گاز تبدیل به مایع شود و این قطرات مایع ایجاد شده در گاز باعث از بین بردن پره های کمپرسور می شود. به دلایل ذکر شده از کمپرسورهای چند مرحله ای استفاده می شود. به این ترتیب که پس از هر مرحله فشردگی، گاز را خنک کرده و مایع احتمالی در آن را توسط intercooler به وسیله مخازنی در بین راه گرفته سپس گاز خشک (بدون مایع) و خشک شده را به مرحله دوم می فرستند و به این ترتیب می توان پس از چند مرحله فشردن به فشار نسبتاً بالایی دست یافت.

مزایای کمپرسورهای سانتریفوژ
کمپرسورهای سانتریفوژ نیاز به تعمیر کمتری دارند و می توانند مدت زیادی را بدون وقفه در سیستم کار کنند. علاوه برآن، این کمپرسورها اندازه کوچکتری نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی دارند . زیرسازی کمپرسورهای سانتریفوژ کوچکتر از انواع دیگراست و نیاز به آب یا روغن خنک کننده ندارد چون به طور کلی محفظه این نوع کمپرسورها با هوا خنک می شود. جریان خروجی از این نوع کمپرسورها یکنواخت است و ضربه ای به بخش تخلیه کمپرسور وارد نمی کند. مزیت دیگری که این نوع کمپرسورها دارند این است که استهلاک کمتری نسبت به انواع دیگر دارند و این به خاطر کم بودن قطعات متحرک این کمپرسور است.

معایب کمپرسورهای سانتریفوژ
کارکرد این کمپرسورها وابستگی شدید به وزن مخصوص، جرم مولکولی و نسبت Cp/Cv گاز ورودی دارد. کاهش وزن مخصوص و وزن مولکولی گاز باعث افزایش توان مصرفی کمپرسور خواهد شد، همچنین متراکم کردن گازهای با وزن مولکولی کم باعث افزایش تعداد مراحل در این کمپرسورها می شود. با وجود مزایایی که کمپرسورهای سانتریفوژی نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی دارند، دارای راندمان کمتری نسبت به آنها هستند. موتورهای محرک کمپرسورها به دو صورت الکتریکی و توربینی است اما باتوجه به سرعت زیاد کمپرسورهای سانتریفوژی اگر برای این نوع کمپرسورها از موتورهای الکتریکی استفاده شود، برای تغییر سرعت دوران برای گازهای متفاوت نیاز به جعبه دنده می باشد که این امر احتمال لرزش و ارتعاش را بالا می برد و باعث افزایش هزینه های تعمیرات و استهلاک خواهد شد. در نتیجه کنترل جریان در این کمپرسورها با سهولت کمتری انجام می شود.

کمپرسور رفت و برگشتی
نام انگلیسی: Reciprocating Compressors

این کمپرسورها را می توان به هر اندازه که مورد احتیاج باشد، ساخت . نوع یک مرحله ای آن با حرکت رفت پیستون فشار گاز را از مکش تا خروجی بالا می برد. اساس کار این کمپرسورها حرکت یک پیستون داخل یک سیلندر است که با کاهش حجم گاز، فشار آن را بالا می برد. کمپرسورهای رفت و برگشتی یک مرحل های را بیشتر برای فشار بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psig به کار می برند . از کمپرسورهای دو یا چندمرحل های زمانی استفاده می شود که فشار خیلی بالا ( مثلاً ۶۰۰  psig) مورد احتیاج با شد، اما با توجه به افزایش درجه حرارت گاز به هنگام فشرده شدن در کمپرسورهای چند مرحله ای، بعد از هر مرحله از یک خنک کننده استفاده می شود تا درجه حرارت گاز را برای مر حله بعدی پایین بیاورد. چون حرکت گاز در خروجی این کمپرسورها به طور یکنواخت صورت نمی گیرد، در هر حر کت رفت پیستون، به خروجی کمپرسور ضرباتی وارد می گردد. برای جلوگیری از این ضربات و یکنواخت کردن جریان تدابیر مختلفی به کار می رود که مهمترین آنها عبارتند از:
دو ضربه ای کردن پیستون، یعنی اینکه پیستون هم در حرکت رفت و هم در حرکت بر گشت مقداری گاز فشرده به خروجی مشتر کی وارد نماید.
به کار بردن ضربه گیر یا خفه کن (Damper): ضربه گیرمخزنی است که به طور وارونه در خروجی کمپرسور (اگر چند مرحله ای باشد در خروجی هر مرحله یک ضربه گیر) کار گذاشته می شود. اساس کار ضربه گیر بر پایه انبساط و انقباض گازی که وارد آن می شود استوار است یعنی اینکه در حر کت رفت پیستون گاز درون ضربه گیر فشرده می شود و در حرکت برگشت پیستون به علت افت فشار در خروجی کمپرسور، گاز منقبض شده درون ضربه گیر، منبسط شده، از آن خارج شدن وارد لوله خروجی کمپرسور می شود.

مزایای کمپرسور رفت و برگشتی
هنگامی که احتمال تغییر وزن مولکولی گاز ورودی به تاسیسات وجود دارد، از این کمپرسورها استفاده می شود به علت اینکه در این کمپرسورها عمل تراکم حساسیت زیادی به وزن مولکولی ندارد، این کمپرسورها در مورد گازهای همراه با نفت (Associate gas)، مناسب می باشند. این کمپرسورها راندمان بالاتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ دارند، اما دارای سرعت کمتری نسبت به سایر کمپرسورها هستند. لذا بدون احتیاج به جعبه دنده به طور مستقیم می توانند به موتور الکتریکی متصل گردند. برای شروع حرکت نسبت به سایر انواع کمپرسورها توان کمتری لازم دارند. همچنین زمانی که میزان گاز کم باشد، نسبت به انواع دیگر ارجح هستند.

کمپرسور جریان محوری
نام انگلیسی: Axial Flow compressors
این کمپرسورها نیز مانند کمپرسورهای سانتریفوژ یک قسمت چرخان (Rotor) دارند که سرعت سیال را بالا می برد اما برخلاف کمپرسورهای سانتریفوژ که جریان به صورت شعاعی می باشد، جریان به صورت موازی با محور کمپرسور حرکت می کند. ساختمان این نوع کمپرسورها به صورتی است که نصف فشار گاز در قسمت چرخان (Rotor) و نصف دیگر در قسمت ثابت (Stator) تولید می شود. پره های ثابت شده بر محور چرخان به ترتیب از قسمت مکش تا خروجی کمپرسور کوچکتر گشته و باعث بالا رفتن فشار ساکن (pressure static ) وانرژی جنبشی (kinetic Energy) گاز می شود. سیستم روغن زنی و سیستم کنترل جریان در سرعت های مختلف در این کمپرسورها دقیقا شبیه کمپرسورهای سانتریفوژ است.

مزایای کمپرسور جریان محوری
این نوع کمپرسورها اخیرا مصرف صنعتی زیادی پیدا کرده و برای حجم های خیلی بالا حتی تا ۸۶۰۰۰۰ فوت مکعب در دقیقه مناسب ترین کمپرسور می باشد. در مقام مقایسه با کمپرسورهای سانتریفوژ برای فشردگی یک حجم معین گاز قطر چرخان (Rotor) کمپرسور جریان محوری نصف قطر پروانه کمپرسور سانتریفوژ خواهد بود. اگر کمپرسور جریان محوری خوب طراحی و ساخته شود، سرعت گازمی تواند به ft/s 400 در خروجی برسد. هزینه اولیه ساختن یک کمپرسور جریان محوری با هزینه اولیه ساختن یک کمپرسور سانتریفوژ برای انجام کار معین برابر است، ولی هزینه نیروی محرکه کمپرسور جریان محوری کمتر از هزینه نیروی محرکه کمپرسور سانتریفوژ می باشد. یعنی اینکه برای یک کار معین، کمپرسور جریان محوری توربین یا موتور برقی کوچکتری نیاز دارد که این خود باعث کم شدن هزینه های بعدی می گردد. معایب کمپرسور جریان محوری اگر چه این کمپرسورها برای جریانهای بالاتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ استفاده می شود اما ارتفاع فرستادن گاز در این کمپرسورها خیلی پایین است و تقریبا کمتر از نصف کمپرسورهای سانتریفوژ می باشد که به معنی این است که فشار خروجی در این نوع کمپرسورها خیلی کمتر از کمپرسورهای سانتریفوژ است. مثلا برای رسیدن به فشار psig 65 به دوازده مرحله فشرده کردن گاز نیاز است که این خود باعث افزایش حجم اشغال شده توسط کمپرسور و سایر هزینه ها می شود. با توجه به موارد ذکر شده نتیجه می شود این کمپرسورها راندمان کمتری نسبت به کمپرسورهای سانتریفوژ دارند.

حمیدرضا گلپایگانی

کنترلر

/۰ دیدگاه /در /توسط

هدف از کنترل، تنظیم فرایند درشرایط مورد نظر است. در آغاز سیستمهای کنترلیِ صنعتی، عموماً سیستمهای نیوماتیک ( بادی) بودند که هم برای انتقال فرمان ها (سیگنال ها) و هم برای تنظیم شیرکنترل مورد استفاده قرار می گرفتند. برخی مفاهیم اساسی در بحث کنترل عبارتند از: متغیرهای کنترلی، مقایسه، کنترلر،فرمان، فرایند، پس خور، اغتشاش و بار، حالت یکنواخت و تاخیر زمانی می باشد. در بحث طراحی کنترلر یکی از مهمترین قسمت ها بررسی پایداری سیستم می باشد. یک سیستم هنگامی پایدار است که اگر یک ورودی محدود به سیستم وارد شود پس از مدت زمان معینی خروجی محدود بماند. روش های مهم در طراحی کنترلر را می توان بدین ترتیب تقسیم کرد:
-سیستم مدار بسته
-کنترل پیش خور
-کنترلر Feed Forward/Feed Back
-کنترل زنجیره ای

نام (فارسی):کنترلر
نام (انگلیسی): Controller
سایر اسامی: دستگاه فرمان – کنترل کننده

سیر تحولات سیستمهای کنترلی
در آغاز سیستمهای کنترلیِ صنعتی، عموماً سیستمهای نیوماتیک( بادی) بودند که هم برای انتقال فرمان ها (سیگنال ها) و هم برای تنظیم شیرکنترل مورد استفاده قرار می گرفتند. سیگنالهای نیوماتیک همگی فشاری هستند و با فشاری بین ۳ تا ۱۵ psi قادر به تنظیم فرمانها می باشند. سیستمهای نیوماتیک با وجود ایمنی زیاد( به خاطر استفاده از هوا) دارای مشکلات فراوانی می باشند. زیرا تمامی قسمتهای سیستم مکانیکی هستند و اصطکاک زیاد و به هم خوردن کالیبراسیون همواره برای واحدهای صنعتی ایجاد مشکل می کنند. مشکل مهم این سیستمها هنگام انتقال سیگنالها و (فرمانها) از قسمت دستگاهها تا اتاق کنترل می باشد که زمان طولانی احتیاج دارد و مشکلات زیادی برای کنترل سیستم به وجود می آورد. در دهه ۶۰ به علت مشکلات به وجود آمده توسط سیستمهای کنترلی بادی و همگام با گسترش صنایع الکترونیکی مهندسان به استفاده بیشتر از تجهیزات الکتریکی روی آوردند. در این زمان با استفاده از قطعات الکترونیکی مثل مقاومت، دیود و سلف تواستند سیگنالهای الکتریکی را جهت تنظیم و کنترل به کار گیرند. مزایای استفاده از چنین سیستمهایی عبارتند از: ارزانتر بودن نسبت به سیستمهای نیوماتیک نداشتن تاخیر زمانی با وجود این مزیتهای مهم به علت مسائل ایمنی، در ابتدا این صنعت زیاد مورد استقبال قرار نگرفت. اما مشکل جرقه زدن با استفاده از short circuit حل شد و پس از آن به سرعت وارد صنعت گردید. در این زمان شیرهای کنترلی جدیدی به نام شیرهای موتوری وارد بازار شدند که دقت زیادی داشتند اما به علت دینامیک کند مورد استقبال قرار نگرفتند. عمدتاً ثابت زمانی شیرهای کنترلی موتوری در حد چند دقیقه می باشد در حالیکه ثابت زمانی شیرهای کنترلی بادی در حد چند ثانیه می باشد. با توجه به دینامیک سریع شیرکنترل های بادی و مزایای سیستمهای کنترل الکترونیکی در این دهه دستگاهی به نام I to P convector به بازار عرضه شد. I to P این اجازه را به طراح می دهد که تا سر شیر کنترل تمامی فرمانها الکترونیکی باشند و درست در بالای شیر کنترل با استفاده از یک I to P این فرمانهای الکتریکی به فرکانسهای نیوماتیک تبدیل می گردند. در دهه ۷۰ عمده تحولات در بخش کنترل به وجود آمد و پس از مدتی وسایل انداره گیری پیشرفته نیز عرضه شد. این بار میکروپروسسور به جای قطعات الکتریکی همچون مقاومت دیود و سلف به کار گرفته شد.

مزایای میکروپروسسور عبارتند از:
ارزانتر بودن قابلیت محاسبه با سرعت بسیار زیاد به کارگیری تنظیم کننده خودکار (Auto tuner mode)
اتاق کنترل یک سیستم کنترلی دیجیتال در دهه ۸۰ با استفاده از یک کامپیوتر قوی تحول عمده ای در صنعت کنترل صورت گرفت. تا قبل از استفاده از سیستم های DCS هر حلقه کنترلی با یک میکروپروسسور کنترل می شد اما پس از ابداع DCS کل plant با استفاده از یک میکروپروسسور قوی کنترل می شود. تنها مشکل DCS این است که اگر میکروپروسسور از کار بیفتد تمامی plant به تبع آن از کار می افتد. در نیمه این دهه با قسمت کردن plant تا حدود زیادی مشکل حل شد اما از آنجا که هر قسمت یک میکروپروسسور لازم دارد، هزینه کنترل بالا رفت. امروزه جهت مقابله با این مشکل از دو میکروپروسسور به صورت موازی استفاده می شود. یعنی کل plant با دو میکروپروسسور کنترل می شود. این عمل بدین صورت است که هر دو میکروپروسسور ورودی دارند و محاسبات را همزمان انجام می دهند اما تنها یکی از این دو خروجی دارد و دیگری در حالت آماده به کار (Stand By) می باشد تا اگر میکروپروسسور اول از کار افتاد (fail کرد) سریعا دومی در همان لحظه وارد عمل گردد.

شرح و توصیف:
هدف از کنترل، تنظیم فرایند درشرایط مورد نظر است. در ابتدا جهت آشنایی با برخی از مفاهیم کنترل فرایند به شکل ساده ای از کنترل یک فرایند می پردازیم. فرایند مورد نظر برای گرم کردن آب (توسط یک سیال داغ) بکار رفته است. نحوه عمل بدین صورت است که ابتدا آب وارد یک مخزن به عنوان آب گرمکن می شود و توسط یک کویل حرارتی (لوله هایی که در آن یک سیال داغ وجود دارد) آب گرم می شود.
الف) اندازه گیری: توسط مسئول دستگاه و با استفاده از لمس نمودن آب خروجی از آب گرمکن میزان گرم یا سرد بودن آب اندازه گیری می شود.
ب) مقایسه: مسئول دستگاه، میزان گرمی آب خروجی را با میزان گرمی مطلوب ( آنچه باید باشد ) در ذهن مقایسه می کند.
ج) کنترل: حال با توجه به مقایسه صورت گرفته و متناسب با میزان دوری از حالت مطلوب، شیر ج را باز یا بسته می نماید و سعی می نماید اختلاف دمای موجود را کاهش دهد.
این مجموعه عملیات الف-ب-ج آنقدر ادامه می یابد تا در نهایت میزان گرمی آب خروجی برابر مقدار مطلوب شود. این مثال ساده اساس کار یک کنترلر متداول می باشد اما مسلم است که در صنعت هیچگاه از یک شخص به طور مستقیم و مداوم نمی توان استفاده کرد.
در مقایسه گر، متغیر کنترل شونده با مقدار مطلوب (مقدار مقرر ) مقایسه می شود و اگر اختلافی بین مقدار متغیر اندازه گیری شده و مقدار مطلوب موجود باشد توسط مقایسه گر، خطا (error) ایجاد می شود و به کنترلر (Controller) فرستاده می شود. حال کنترلر با توجه به خطای ورودی تنظیمات لازم را برای شیرکنترل( عنصر کنترل نهایی) ارسال می کند. حال دوباره اندازه گیر( مثلاً دماسنج) با اندازه گیری هایی که از سیستم به عمل می آورد برای مقایسه کننده مشخص می کند که آیا به مقدار مطلوب رسیده ایم یا خیر و پس از آن مجموعه مراحل فوق دوباره تکرار می شود.

برخی مفاهیم اساسی در بحث کنترل متغیرهای کنترلی:
در بحث کنترل فرایند، متغیرهای کنترلی عبارتند از ۱-دما ۲-فشار ۳- جریان ۴- سطح
اندازه گیری:
عمل اندازه گیری توسط عنصر اندازه گیرِ متغیرهای کنترلی در یک فرایند( ۴ مورد فوق ) صورت می گیرد. چگونگی اندازه گیری و دستگاههای مربوطه در ابزار دقیق به طور مفصل مورد بحث قرار گرفته اند.
مقایسه:
مقایسه توسط دستگاه مقایسه کننده صورت می گیرد. این مقایسه بین مقدار مطلوب (Set point) و کمیت اندازه گیری شده توسط عنصر اندازه گیر انجام می گیرد. قلم های ثبات در کنترل کننده های قدیمی این عمل را انجام می دهند و نتیجه را به صورت فاصله عقربه از مقدار مقرر برای کنترلر ارسال می کنند.
کنترلر:
با توجه به خطای (error) فرستاده شده از مقایسه گر فرمان مقتضی را برای شیر کنترل ارسال می کند. مثلاً در مرسوم ترین نوع کنترلر که کنترلر PID (Proportional Integral Differential)  می باشد فرمان ارسال شده به صورت سیگنالهای الکتریکی یا بادی می باشد.
فرمان (Signal): پس از اندازه گیری تغییرات مشاهده شده در فرایند باید این تغییرات را به طریقی به سایر قسمتها منتقل کرد. در یک مدار کنترل از یکی از فرمانهای زیر استفاده می شود.
۱-فرمان برقی:
فرمان برقی بیشتر برای مسافت های دور مورد استفاده قرار می گیرد. مثلاً برای فرستادن فرمان از اتاق کنترل تا سر شیرکنترل یا از وسایل اندازه گیری تا اتاق کنترل.
۲-فرمان بادی:
در فواصل کوتاه برای انتقال تغییر روند از فرمان هوایی استفاده می گردد. در بعضی شرایط بجای هوا ازگازها و یا مایعات (هیدرولیکی) نیز استفاده می گردد. به علت سرعت بالای تغییرات در شیر کنترل از فرمان بادی به صورت هوای فشرده استفاده می گردد. بدین ترتیب از اتاق کنترل تا سر شیر کنترل فرمان به صورت الکتریکی و برای سرعت بخشیدن به دینامیک سیستم از هوای فشرده جهت باز و بسته شدن اکثر شیرهای کنترلی استفاده می شود. البته گاهی اوقات شیر کنترل با موتور الکتریکی به حرکت در می آید که همانطور که گفته شد سرعت پایینی دارد.
۳-فرمان مکانیکی:
این نوع فرمان در داخل ابزار دقیق مورد استفاده قرار می گیرد و در مدار کنترل استفاده نمی شود.

فرایند: دستگاه یا مجموعه دستگاه هایی که باید در حد شرایط مورد نظر کنترل شوند را فرایند گویند.
پس خور: اغلب راهکار تنظیم یک فرایند به صورت پس خور می باشد یعنی پس از آنکه تغییرات توسط کنترلر به سیستم اعمال شد، به صورت مستمر متغیرهای سیستم(فرایند ) اندازه گیری می شوند و به مقایسه گر پس خورانیده می شوند تا آنکه خطا صفر شود.
حالت یکنواخت: یک فرایند را هنگامی می توان در حالت یکنواخت نامید که هیچ یک از متغیرها با گذشت زمان تغییر نکند. در اکثر فرایندهای صنعتی تمامی دستگاهها باید حول یک نقطه ثابت که طراحی شده اند کار کنند که نقطه یکنواخت نامیده می شود.
اغتشاش و بار: معمولاً فرایند ها همیشه در یک نقطه مشخص که طراحی شده اند عمل نمی کنند. این موضوع به علت نویزها می باشد. به عنوان مثال غلظت یا دبی خوراک ورودی به یک واحد ممکن است همواره تغییر کند. اگر اغتشاش ورودی به فرایند قابل اندازه گیری باشد و به نوعی بتوان آنرا مدل کرد آنرا بار (load) می نامند. راهکارهای زیادی جهت مبارزه با نویزها و بارها وجود دارد.
تاخیر زمانی (Lag): در اکثر فرایند های صنایع شیمیایی همواره یک تاخیر زمانی بین ورودی و خروجی وجود دارد. در ساده ترین مورد هنگامی که یک سیال از لوله عبور می کند هیچگاه به محض ورود به لوله از سوی دیگر خارج نمی شود. یعنی مدت زمانی به اندازه زمانیکه لازم است تا لوله با سیال ورودی پر شود لازم است تا اثر ورود سیال در خروجی ظاهر شود. این پدیده را تاخیر زمانی یا Lag می گوییم. به عنوان مثال اثر تغییر در شرایط خوراک ورودی به یک دستگاه تقطیر ممکن است دهها دقیقه به طول بیانجامد تا تاثیر آن در محصول تقطیر شده خروجی از بالای برج مشخص گردد.

طراحی کنترلر:
در حالت کلی به سه منظور کنترلر طراحی می گردد، اگر سیستم خیلی تند باشد و بخواهیم سرعت آنرا تعدیل کنیم. به عنوان مثال در مواردی سیستم بسیار حساس است و با یک تغییر کوچک عکس العمل های شدیدی ممکن است به شیر کنترل وارد کند که باعث استهلاک آن می گردد. در نتیجه بایدکنترلری طراحی شود تا مانع از عکس العمل های شدید شیرکنترل شود. در این حالت اصطلاحاً می گوییم یک دینامیک در سیستم وارد کرده ایم. گاهی سیستم مورد نظر بسیار کند است و می خواهیم سیستم سریعتر به جواب برسد. در این حالت باید مدار کنترلی بخشی از دینامیک فرایند را خنثی سازد. این کار با مدلسازی فرایند و حذف دینامیک سیستم تا جای ممکن عملی می شود. سیستم ناپایدار است و باید پایدار شود. بحث پایداری مهمترین بحث طراحی کنترلر می باشد و تمامی سیستمها باید به دقت مورد مطالعه واقع شوند تا ببینیم سیستم پایدار است یا خیر. در صورت پایداری باید با الگوریتم های موجود آنرا پیاده سازی کنیم. حتی اگر سیستم پایدار باشد باید مواظب باشیم تا پس از بستن مدار و طراحی کنترلر سیستم ناپایدار نگردد. در هنگام طراحی از این عامل به عنوان یکی از پارامترهای طراحی استفاده می کنیم.
الف. یک سیستم درجه دو که خروجی شدیدی دارد.
ب. پس از قراردادن یک دینامیک در سیستم پاسخ تعدیل شده است.

تنظیم کنترلر:
در تنظیم کنترلر همواره دو عامل در نظر گرفته می شود، پایداری در بحث طراحی کنترلر یکی از مهمترین قسمت ها بررسی پایداری سیستم می باشد. یک سیستم هنگامی پایدار است که اگر یک ورودی محدود به سیستم وارد شود پس از مدت زمان معینی خروجی محدود بماند. به عنوان مثال اگر یک تغییر در دما یا دبی ورودی راکتور به وجود بیاید پس از یک مدت زمان معین انتظار آنست که شرایط عملیاتی راکتور و کیفیت محصول خارج شده مقدار معینی باشد نه آنکه پس از مدتی راکتور از کنترل خارج شود و مثلاً منفجر گردد. هنگام تنظیم کردن؟ tune کنترلر باید متوجه موضوع پایداری بود. عملکرد کنترلر در بحث عملکرد کنترلر معمولاً چند عامل در نظر گرفته می شوند و سعی طراح بر آن است که کنترلر را طوری تنظیم کند که به بهترین جواب برسد.
برخی از مهمترین پارامترهایی که در تنظیم عملکرد کنترلر در نظر گرفته می شوند عبارتند از : سرعت رسیدن به جواب نهایی آفست یا خطای ماندگار در برخی از سیستم ها به وجود می آید و باعث می شود که سیستم هیچگاه به جواب نهایی نرسد و تنها در حدود جواب نهایی قرار گیرد. معمولاً در طراحی ها سعی می شود مقدار انحراف به حداقل برسد.
اورشوت: در برخی سیستمها به وجود می آید. در این حالت سیستم در لحظه ای که ورودی به آن وارد می شود عکس العمل شدیدی نشان می دهد. این موضوع باعث بالا رفتن سرعت رسیدن به جواب نهایی می شود.اما از طرف دیگر باعث استهلاک کنترلر و خراب شدن محصولات نیز می گردد. میزان اورشوت باید بهینه می باشد.
انتگرال خطا: سطح زیر نمودار می باشد. مشخص است که هرچه این سطح کوچکتر باشد کنترلر عملکرد بهتری دارد. عموماً در طراحی دو عامل پایداری و عملکرد با هم در تقابل می باشند. بدین معنا که غالباً به خاطر پایداری باید مقداری از کیفیت عملکرد سیستم بکاهیم. به عنوان مثال برای اینکه سیستم معیار پایداری بهتری داشته باشد خصوصاً در مقابل خطای مدلسازی مقاومت نشان دهد و اصطلاحاً Robust باشد مجبوریم از سرعت دینامیکی سیستم بکاهیم و به نوعی مانع از ورودی های شدید به سیستم شویم. در تنظیم کنترلر معمولاً از روشها و جداول استاندارد استفاده می شود. یکی از مهمترین این روشها تنظیم کنترلر با روش زیگلر-نیکولز می باشد که با رجوع به جداول مربوطه می توان کنترلرهای PID را تنظیم کرد.

حمیدرضا گلپایگانی

کوره القایی

/۰ دیدگاه /در /توسط

نام انگلیسی: Induction Furnaces
کوره های القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و… است. همچنین در کوره هایی که در آنها از روش های دیگر، غیر القاء استفاده می شود، اندازه کوره بسیار بزرگ بوده و در زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است. عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس کار کوره های القایی را تشکیل می دهد. در این کوره ها از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می شود. مقدمه: نخستین کوره القایی که مورد بهره برداری قرار گرفت از شبکه اصلی قدرت تغذیه می شد و هیچگونه تبدیل فرکانسی صورت نمی گرفت. با توجه به اینکه افزایش فرکانس تغذیه کوره موجب کاهش ابعاد آن و بالا رفتن توان (تلفات) می شود، برای رسیدن به این هدف، در ابتدا منابع تغذیه موتور ژنراتوری مورد استفاده واقع گردید. هر چند با این منابع می توان فرکانس را تا حدودی بالا برد، ولی محدودیت فرکانس و عدم قابلیت تغییر آن و در نهایت عدم تطبیق سیستم تغذیه با کوره، دو عیب اساسی این سیستم ها به شمار می رفت. با توجه به این معایب ورود عناصر نیمه هادی به حیطه صنعت موجب گردید منابع تغذیه استاتیک جایگزین منابع قبلی شوند. در سال ۱۸۳۱ میلادی مایکل فارادی (Faraday) با ارائه این مطلب که اگر از سیم پیچ اولیه ای جریان متغیری عبور کند، در سیم پیچ ثانویه مجاورش نیز جریان القاء می شود، تئوری گرمایش القایی را بنا نهاد. علت اصلی این پدیده القاء، تغییرات شار در مدار بسته ثانویه است که از جریان متناوب اولیه ناشی می شود.
نزدیک به یکصد سال این اصل در موتورها، ژنراتورها، ترانسفورماتور ها، وسایل ارتباط رادیویی و… بکار گرفته می شد و هر اثر گرمایی در مدارهای مغناطیسی به عنوان یک عنصر نا مطلوب شناخته می شد. در راستای مقابله با اثرات حرارتی در مدارهای مغناطیسی و الکتریکی از سوی مهندسین گام های موثری برداشته شد. آنها توانستند با مورق نمودن هستهِ مغناطیسی موتورها و ترانسفورماتورها، جریان فوکو (Eddy Current) را که عامل تلفات حرارتی بود مینیمم نمایند. به دنبال آزمایشات فارادی، قوانین متعددی پیشنهاد شد. قوانین لنز (Lenz) و نیومن (Neuman) نشان دادند که جریان القاء شده با شار القایی مخالفت کرده و به طور مستقیم با فرکتنس متناسب می باشد. فوکو (Focault) در سال ۱۸۶۳ در مقاله ای تحت عنوان القاء جریان در هسته (The Induction Of Current in Cores) که توسط هویساید (Heviside) منتشر گردید نظریه ای راجع به جریان فوکو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژی از یک کویل به یک هسته توپر بحث نمود. علاوه بر افراد فوق، تامسون (Thomson) نیز در ارائه نظریه گرمایش از طریق القاء سهم بسزایی داشت. در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوکو و هیسترزیس به عنوان منبع گرمایش القائی از طرف مهندسین مطرح شد. همچنین در اوایل قرن اخیر در کشورهای فرانسه، سوئد و ایتالیا بر اساس استفاده از خازن های جبران کننده توان راکتیو پیشنهاداتی برای کوره های القایی بدون هسته ارائه شد. در این پیشنهادات بیشتر ذوب فلزات در فرکانس های میانی مورد نظر بود. دکتر نورث روپ (Northrup) ایده کوره با فرکانس میانی را برای موارد صنعتی گسترش داد. در روزهای نخستین، بر اثر نبود امکانات از جمله خازن های با ظرفیت کافی و قابل اطمینان، توسعه و پیشرفت متوقف شد. بعدها در سال ۱۹۲۷ کمپانی کوره های الکتریکی (Electrical Furnace CO. [EFCO.]) نخستین کوره الکتریکی با فرکانس میانی را در شفیلد انگلستان و به منظور آهنگری و گرمادهی موضعی فلزات جهت اتصال به یکدیگر، نصب کرد. بعد از این، تعداد و اندازه این کوره ها رو به افزایش گذاشته است. لازم به ذکر است که مزیتهای دیگر کوره های القایی همچون دقت زیاد برای گرم کردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحی سطحی در طی پیشرفت های بعدی (در سال های جنگ جهانی دوم) بیشتر آشکار شد. در گرمایش القایی عدم نیاز به منبع خارجی گرم کننده، تلفات گرمایی کمتر شده و تمیزی شرایط کار تامین می گردد. در این روش همچنین نیازی به تماس فیزیکی بار و کویل نبوده و علاوه بر این چگالی توان بالا در مدت زمان گرمایش کم به آسانی قابل دسترس می باشد. شرح و توصیف: در ابتدا کوره های القایی مستقیماً از شبکه قدرت تغذیه می شدند که بنوبه خود گام موفقی در استفاده از توان الکتریکی جهت عملیات حرارتی بحساب می آمد. از آنجائیکه تلفات فوکو و هیسترزیس با فرکانس نسبت مستقیم دارند و اینکه ابعاد کویل کوره با بالا رفتن فرکانس کاهش می یابد، مهندسین به فکر تغذیه کوره در فرکانس های بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند. اولین قدم در این راه استفاده از فرکانس های دو برابر و سه برابر که از هارمونیک های دوم و سوم بدست می آمدند، بود. این هارمونیک ها بر خلاف طبیعت مخرب خود در این نوع کاربرد سودمند تشخیص داده شدند. پائین بودن راندمان در استفاده از هارمونیک های فوق موجب گردید طراحان روش دیگری را مورد استفاده قرار دهند در این مرحله سیستم موتورژنراتور توسعه یافت که با استفاده از این سیستم توانستند فرکانس تغذیه را تا صدها هرتز افزایش دهند. در کوره های القایی افزایش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جریان القایی می گردد لذا در عملیات حرارتی سطحی که سختکاری سطح فلز، مورد نظر می باشد از کوره های القایی با فرکانس بالا استفاده می شود. با ورود عناصر نیمه هادی مانند تریستورها، ترانزیستورها و موسفت ها به حیطه صنعت محدودیت فرکانس و عدم تغییر آن، در تغذیه کوره ها مرتفع شد. از لحاظ سیستم قدرت می توان سیستم های القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم نمود:
الف) سیستم های منبع (Supply Systems) در این سیستم ها که فرکانس کار آنها بین ۵۰ تا ۶۰ هرتز و ۱۵۰ تا ۵۴۰ هرتز می باشد احتیاجی به تبدیل فرکانس نیست و با توجه به فرکانس کار، عمق نفوذ جریان زیاد بوده و حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میلیمتر می باشد. همچنین مقدار توان لازم تا حدود چندین صد مگا وات نیز می رسد.
ب) سیستمهای موتورـژنراتور (Motor-Generator Systems) فرکانس این سیستمها از ۵۰۰ هرتز تا ۱۰ کیلو هرتز می باشد. در این سیستم ها تبدیل فرکانس لازم بوده و این عمل بوسیله ژنراتورهای کوپل شده با موتورهای القایی صورت می پذیرد. همچنین در این سیستم ها توان به وسیله ماشین های ۵۰۰ کیلو وات تامین می گردد و برای بدست آوردن توان های بالاتر، از سری کردن ماشین ها استفاده می شود. عمق نفوذ در این سیستم ها به خاطر بالاتر بودن فرکانس نسبت به سیستم های منبع، کمتر بوده و در حدود ۱ تا ۱۰ میلیمتر است.
ج) سیستم های مبدل نیمه هادی (Solid-State Converter Systems) در این سیستم ها فرکانس در محدوده HZ 500 تا KHZ 100 بوده و تبدیل فرکانس به طرق گوناگونی صورت می پذیرد. در این سیستم ها از سوئیچ های نیمه هادی استفاده می شود و توان مبدل بستگی به نوع کاربرد آن تا حدود MW 2 می تواند برسد.
د) سیستمهای فرکانس رادیویی (Radio-Frequency System) فرکانس کار در این سیستم در محدوده KHZ 100 تا MHZ 10 می باشد. از این سیستم ها برای عمق نفوذ جریان بسیار سطحی، در حدود ۱/۰ تا ۲ میلیمتر استفاده می گردد و در آن از روش گرمایی متمرکز با سرعت تولید بالا استفاده می گردد.

حمیدرضا گلپایگانی

کوره

/۰ دیدگاه /در /توسط
نام انگلیسی: Furnace
کوره دستگاهی است که در آن سوخت در مجاورت هوا یا اکسیژن محترق می شود و شعله های طولانی ایجاد می کند. این شعله ها دیواره کوره و اجسام مجاور را گرم می کنند.ساختمان دیواره کوره از موادی ساخته می شوند که دمای ذوب و نرم شدن آن ها خیلی زیاد باشد و بتواند حرارت هایی را که در کوره به وجود می آید تحمل کند و هم چنین مقاومت مکانیکی داشته باشد و تحت تاثیر فعل و انفعالات شیمیایی قرار نگیرد. این گونه اجسام را به طور عام نسوز می گویند. نسوزهای خوب معمولا گران تمام می شوند لذا دیواره کوره ها را نازک اختیار می کنند و برای استحکام، پشت دیواره ها را با آجرهای نسوز و ارزان قیمت می سازند. در فرایند استخراج، تصفیه و ذوب مجدد، معمولاً راههائی وجود دارد که بسته به نوع کار طراحی می شوند و در این کوره ها عمل ذوب انجام می شود. در این جهت می توان از کوره بلند (کوره ای که در آن اکسید آهن تبدیل به چدن می شود)، کنورتور که در آن چدن با دمش اکسیژن خالص به فولاد تبدیل می شود. و کوره های دیگر بعنوان کوره های ذوب Melting نامیده می شود.
حمیدرضا گلپایگانی

گاز طبیعی فشرده

/۰ دیدگاه /در /توسط

ماده ایست آلی و جزو هیدروکربن های ساده می باشد.گاز طبیعی فشرده (CNG) یکی از مناسب ترین و در دسترس ترین جانشین های بنزین به شمار می آید.سوختی ایده آل است.از سوخت های دیگر تمیزتر است و به محیط زیست آسیب کمتری میرساند.

نام ماده (فارسی): گاز طبیعی فشرده
نام ماده (انگلیسی):Compressed Natural Gas
نام تجاری (فارسی): سی ان جی
نام تجاری (انگلیسی):CNG
مواد مرتبط: اتان، پروپان، بوتان، پنتان

گاز طبیعی سوختی فسیلی است که به صورت گاز و یا گاز همراه با چاه های نفت یا مایعات حاوی گاز از چاه ها استخراج می شود.این سوخت اکتان بالایی دارد، تمیز می سوزد، قابل اندازه گیری است و معمولاً میزان تولید گازهای خروجی آن پایین است. موارد مصرف:گاز طبیعی فشرده (CNG) یکی از مناسب ترین و در دسترس ترین جانشین های بنزین به شمار می آید، به ویژه در ایران که با بهره برداری از همه منابع شناسایی شده تا حدود ۱۷۰ سال گاز طبیعی با بهای ثابت خواهد داشت، سوختی ایده آل است و در صورت گسترش مصرف، کشور را از واردات بنزین بی نیاز می سازد.
گاز طبیعی به طور عمده از متان (CH4) تشکیل شده و دارای مقادیر ناچیزی اتان (C6H6)، پروپان(C3H8)، بوتان (C4H10) و پنتان(C5H12) است. متان، بی رنگ و بی بو است و با شعله ای کم رنگ و نسبتاً روشن می سوزد.

اطلاعات ایمنی:
از سوخت های دیگر تمیزتر است و به محیط زیست آسیب کمتری میرساند.