طراحی لوله کشی اطراف Pipe rack

مقدمه
در صورتیکه در واحدهای صنعتی تعداد تجهیزات زیاد باشند و همچنین تجهیزات در فضای باز قرار گیرند طراح به دنبال روشی مناسب جهت آرایش قرارگیری آنها در فضا کارخانه و همچنین فضا مناسب برای ارتباط دادن و رساندن لوله ها ، سیم های ابزار دقیق و برق مورد نیاز آنها می باشد .
بهتر است که جهت ارتباط تجهیزات با لوله کشی و سیم های ابزار دقیق و برق از محل مشخصی که جهت بهینه کردن فضا در وسط محل قرارگیری تجهیزات قرارگیرد استفاده شود که این محل را “Main pipe way” می نامیم . تجهیزات به صورت موازی Main Pipe Way قرار می گیرند .
وظیفه طراح لوله کشی در مرحله طراحی Plot plan در پروژه های نفت و گاز و پتروشیمی ، مشخص نمودن محل ، ابعاد و اندازه های pipe rack به صورت خطوط محور ( خط و نقطه ) می باشد سپس نقشه فوق به واحدهای طراحی سازه ارسال و این واحد با گرفتن اطلاعات وزنی و نیروی از واحدهای مربوطه خصوصا واحد لوله کشی طراحی مقاومت مصالحی ، ابعاد و نوع پروفیل های لازم را انجام و سپس نقشه تکمیل شده را جهت تایید و استفاده دقیق واحدها به آنها ارسال می نماید .
همچنین واحد طراحی لوله کشی بعد از مرحله plot plan ، طراحی لوله کشی و گسترش لوله ها را بروی آن انجام می دهد و با آمدن نقشه طراحی کامل از واحد سازه (Civil) طراحی خود را تکمیل می نماید .
لوله های مورد نیاز تجهیزات در این فضا اگر بر روی زمین خوابانده شوند Sleeper Way می نامند و اگر توسط ابنیه های بتنی و یا فلزی در ارتفاع قرار گیرند در این صورت به نام pipe rack شناخته می شوند .
Sleeper way از لحاظ اقتصادی بهتر از pipe rack می باشد چراکه هزینه ساخت و مواد کمتری نسبت به pipe rack دارد ولی در طراحی داخل کارخانه در هنگام برخورد با جاده های داخل کارخانه مشکلاتی را ایجاد می کند از جمله بالا و پایین برئن لوله ها جهت رد شدن از جاده ها باعث افت فشار زیاد در خطوط اصلی که بر روی sleeper way قرار دارند می شوند لذا از این روش در خطوط لوله pipeline که در ارتباط دادن دو منطقه که در فاصله زیاد با هم قرار دارند و برخورد زیادی با جاده ندارند کاربرد دارد و یا در داخل کارخانه هم در جاهای که احتیاجی به تغییر ارتفاع خطوط نمی باشد نیز استفاده می شود مانند خطوط ارتباطی مخازن نگهداری با یکدیگر که در منطقه انحصاری خودشان قرار دارند .
با توجه به مسائل گفته شده ترجیح به استفاده از pipe rack بجای sleeper way می باشد که در این مقاله در مورد نحوه لوله کشی بروی pipe rack به صورت اجمالی توضح خواهیم داد .

نحوه چیدمان تجهیزات در اطراف pipe rack

در طراحی چیدمان تجهیزات در اطراف pipe rack می بایست که تجهیزات به صورت موازی با pipe rack قرارگیرد که البته تجهیزات افقی به حالت عمودی بر آن می باشند فواصل مورد نیاز به صورت زیر می باشد :
– حداقل فاصله بین ابتدای تجهیزات تا بستر لوله که به عنوان یک راهرو (Aisle Way) باید معادل 2300 میلی متر باشد که این فاصله محل تردد پرسنل می باشد .
لوله های که از روی pipe rack به تجهیزات می روند باید بالای 2200 میلی متر باشند تا سرگیر نباشند .
– حداقل فاصله Access Way بین تجهیزات اگر نیاز به عبور و مرور اپراتور باشد ، 1000 میلی متر در نظر گرفته می شود .
– حداقل فاصله Access Way بین تجهیزات و عبور و مرور اپراتور نباشد ، 760 میلی متر و یا 600 میلی متر در نظر گرفته شود .
– در خصوص تجهیزاتی که با توجه به مسائل ایمنی و یا کم نشدن راندمان نباید در نزدیکی هم نصب شوند و یا حداقل فاصله بین آنها باید از مقدار Access Way ذکر شده در دو آیتم بالا بیشتر باشد ، باید به ضمیمه A از استاندارد IPS-E-Pr-190 جهت تعیین فاصله مراجعه شود.
– ناحیه ی از تجهیز که نازل های لوله کشی (Piping side) قرار می گیرد به سمت pipe rack باید باشد .
– پمپ ها باید در زیر بستر لوله و به گونه ی قرار داده شوند که هد مکش آنها به سمت تجهیزات مربوط باشد تا میزان لوله کشی ها به حداقل برسد.
– کنار بستر لوله حتما باید جاده در نظر گرفته شود که فاصله بین جاده تا اولین تجهیز حداقل 3 متر است .

ابعاد و هندسه pipe rack

یکی از مسائلی که طراح باید بداند ابعاد و اندازه هندسی pipe rack می باشد که در زیر به آن اشاره می نماییم :
– دهانه pipe rack معمولا 6 یا 9 متر و طبق استاندارد IPS ماکزیمم 10 متر می باشد ولی در بعضی از پروژه ها 12 متر نیز انتخاب شده است ، علت اینکه این اعداد انتخاب می شوند چون پروفیل های آهنی در ایران 6 متری و یا 12 متری می باشند لذا ضریبی از 3 در نظر گرفته می شود تا دورریز در حین برش نداشته باشیم .
– فواصل ستون به ستون در عرض نیز اعداد 6 و یا 9 متر در نظر گرفته می شود که معمولا 6 متر عدد مطلوب تری است ولی بین این ستون های اصلی ، تیرهای فرعی می بایست مطابق قواعدی جاگذاری شوند که در جهت جلوگیری از ماکزیمم خیز کوچکترین سایز لوله قرار گرفته برروی pipe rack تنظیم شده است .
لازم به توضیح است که حداکثر فاصله بین دو تکیه گاه لوله ها را که جلوگیری از خیز تعریف شده در پروژه می باشد را pipe span می نامند و چون pipe span لوله های سایز کوچک کمتر از سایز بزرگ می باشد لذا طراح بر اساس کوچکترین سایز لوله قرار گیرنده بر روی pipe rack فواصل بین تیرهای فرعی را انتخاب می نماید .
– در زیر طبقه اول ، مسیر دسترسی برای رسیدن به تجهیزات زیر pipe rack مخصوصا پمپ ها باید در نظر گرفته شود که این فضا مطابق ips-e-pr-190 در 4 متر می باشد .
– تیرهای فرعی افقی (secondary beam) در طول pipe rack در 760 میلی متری زیر طبقه اول و به فاصله 3800 میلی متری از سطح زمین قرار می گیرد و در صورتی که دو طبقه ای باشد در بالای طبقه اول نیز می باشد که این تیرها وظیفه Supporting لوله ها را بر عهده دارند لذا با احتساب فضای دسترسی 4 در 4 متر و به اضافه 760 میلی متر ، طبقه اول در ارتفاع مینیمم 4600 میلی متر باید قرار گیرد . ارتفاع طبقه اول می تواند 6.2 و یا 7.8 متر هم باشد .
– مینیمم فاصله طبقه اول و دوم ، دو برابر 760 میلی متر یعنی 1500 میلی متر مینیمم می باشد . در صورتی که خطوط سایز بالا داشته باشند طراح این ارتفاع را می تواند افزایش دهد .
– بهترین جای قرارگیری Air cooler یا هوا خنک کن در بالای pipe rack می باشد بدین ترتیب که چند ستون را تقویت و Air Cooler را برروی آنها قرار می دهیم .

نحوه لوله کشی بر روی pipe rack

طراح در ابتدا باید بر روی یک pipe rack یک طبقه توجه در صورتی که کلیه لوله ها و سینی کابل های ابزار دقیق و برق بر روی یک طبقه جا نشد برروی دو طبقه کردن و یا بزرگتر کردن دهانه پیش برود چرا که pipe rack یک طبقه ای ، اقتصادی تر می باشد .
– چیدمان لوله ها به صورت متقارن باشد بهتر می باشد .
– لوله های سایز بزرگ (Large Bore) در دو طرف
– لوله های فرایندی بعد از لوله های سایز بزرگ
– سینی کابل ابزار دقیق و برق در دو طرف و بین لوله های فرایندی و جانبی می باشند .
– لوله های فرایندی جانبی بعد از سینی کابل ها
– در طراحی 20% از طول pipe rack خالی جهت استفاده در آینده می باشد .
حال با توجه به این نحوه طراحی در صورتی که تعداد خطوط و سایزشان مجموعا از طول فرض شده برای دهانه ( مثلا 6 متر ) بیشتر شود مجبور هستیم به طبقات اضافه کنیم در این صورت در طبقه دوم یا سوم لوله های سایز کوچک و سینی کابل های ابزار دقیق قرار میگیرند .
این طراحی بسیار اقتصادی انجام شده است ولی در صورتی که بخواهیم مهندسی تر به قضیه نگاه کنیم گذاردن سینی کابل های برق در منار لوله هایی که ممکن است در آنها سیال های قابل اشتعال در جریان باشد به پیشواز خطر رفتن می باشد لذا بهتر است سینی کابل های برق را در داخل کانال در زیر pipe rack و یا در آخرین طبقه قرار دهیم و همینطور در صورتی که تعدادا سینی کابل های ابزار دقیق زیاد باشد یک طبقه که در بالاترین طبقه می باشد را برای آنها در نظر بگیریم .
– از گذاردن شیرآلات و مواردی که احتیاج به دسترسی دارند بر روی pipe rack تا حدالامکان اجتناب کنید .
– شیب زمین در زیر pipe rack به سمت کناره ها می باشد تا آبهای باران و یا سطحی به داخل کانال سینی برق نفوذ نکند .
– به خطوط اصلی که در روی pipe rack قرار میگیرند Header می گویند.
– انشعاب خطوط گاز از بالای Header و خطوط مایع از پایین می باشد .
– فواصل پشت تا پشت لوله ها با احتساب عایق داشتن نباید از 25.4 میلی متر یا همان یک اینچ کمتر شود .
– خطوط سایز بزرگ به دلیل محدودیت فضا 760 میلی متر بین تیر فرعی با تیر اصلی در طول نمی توانند مانند لوله های معمولا با زاویه 90 درجه وارد و یا خارج شوند لذا در نحوه نشستن خطوط سایز بزرگ می توانید لوله سایز بزرگ را در پشت و کمی بالاتر از لوله سایز کوچک جاگذاری کنید .