درام چیست ؟ what is the Drums
عموما درام ها مخازن فولادی سیلندر شکلی هستند که در کارخانه ها به عنوان ظروف واسطه ، سیال را از تجهیزات تقطیرکننده و کندانسور تحویل می گیرند و توسط پمپ به تجهیزات دیگر ارسال می کنند . همین طور درام ها سیال را از مدارهای جریان بخار جمع آوری کرده و آن را به قسمت های دیگر فرآیند جهت استفاده های دیگر با استفاده از پمپ انتقال می دهند . از استفاده های دیگر درام ها می توان جهت انبارش شیمیایی مواد تولید بخار و ذخیره آب تغذیه بویلر نام برد . در این مقاله به بررسی الزامات عمومی مربوط به طراحی درام ها پرداخته و اطلاعات لازم جهت تعییین مکان نازل ها ، تجهیزات ، لوله کشی ، کنترل های مربوط به سکوها (Plat forming) و دسترسی اپراتورها جهت کار و تعمیرات را عنوان می کنیم .
انواع درام ها
درام هایی که در این مقاله مورد بررسی قرار می دهیم ، درام های واحد فرآیندی ( Process unit drum ) می باشند که جهت انتقال سیال به خود و یا برگشت و فروکش جریان ( Refluxing ) و نیز جمع آوری سیال به کار می روند . درام های مورد استفاده در کاربردهای ذکر شده ، عموما به دو دسته تقسیم می شوند : افقی و عمودی .
نمونه ایی از درام افقی
اجزای داخل درام ها نسبت به برج های تقطیر پیچیدگی بسیار کمتری داشته و به اجزایی شامل Demister pads ( نوعی رطوبت گیر ) ، Baffles ( سینی ) ، Vortex breakers ( شکننده های گرداب ) و لوله کشی های توزیع Distribution piping محدود می شوند .درام های مکشی ( Deaerator ) معمولا به عنوان یک جز اختصاصی و متعلق به سازنده ، در سیستم نصب و تجهیز می شوند . طراحی مربوطه هم تنها به تعیین مکان تکیه گاه ها و نازل ها جهت تعیین لوله کشی مناسب و طرح های سازه و سکوها برای دسترسی اپراتورها و تعمیرکاران محدود می شود .
نمونه ایی از درام عمودی
موقعیت قرار گرفتن درام ها
درام ها به عنوان یک تجهیز فرآیندی در مجاور تجهیز مربوطه دیگر قرار می گیرد ( مثل درام های Reflux ) و یا به صورت تنها و مستقل عمل می کنند ( مثل درام های جمع آوری آب کندانس ) . هنگامی که میان یک سری تجهیز قرار می گیرد ، ( مثلا میان پمپ ها ، برج ها و کندانسورها ) ، درام باید طوری قرار گیرد که اتصالات لوله ای واسطه میان درام و تجهیزات ذکر شده به سادگی و با هزینه کم و قابل نصب و راه اندازی باشد . در واحدهای فرآیندی معمولی ، درام ها و تجهیزات دیگر مرتبط با آن ممکن است برروی Pipe Rack قرار گیرند که البته یک سری مسیر به منظور دسترسی و تعمیرات برای آن در نظر گرفته می شود .
در حالت های خاص مانند درام های Deaerator و Flash ، آن ها را می توان بالای Pipe Rack قرار داد . در واحدهای شیمیایی ، درام ها در تمام سطوح سازه های بسته (Enclosed) و یا از طرفین با (open sided) قرار داده می شوند .
ارتفاع و تکیه گاه های درام
همانند برج ها ، ارتفاع درام ها بر اساس موارد زیر بیان میگردد :
1- NPSH پمپ
2- حداقل Clearance ( فاصله ها )
3- استفاده از سکوهای مشترک جهت دسترسی اپراتورها و تعمیرات تعیین می گردند . در سیستم های شیمیایی ، درام های که حاوی سیالات قابل اشتعال و انفجار هستند معمولا زیرزمین و درون گودال های بتنی ( Concrete pit ) قرار داده می شوند .
روش قرار دادن تکیه گاه های درام بستگی به اندازه و موقعیت و مکان درام دارد . همانند برج ها ، درام های عمودی بزرگ با استفاده از Skirt ( نوعی ساپورت ) نگه داشته می شوند . در صورتی که اندازه درام اجازه بدهد ، درام های عمودی کوچک را می توان روی leg ( پایه ) و یا در صورتی که روی سازه در ارتفاع نصب شده باشد ، با leg ساپورت نمود .
درام های افقی معمولا روی تکیه گاه هایی از نوع Saddle روی سازه های فولادی (Steel frames) یا ستون های بتنی قرار میگیرند . ( این در صورتی است که درام در ارتفاع نصب شده باشد ) در ضمن یکی از پایه ها به صورت ثابت ( Fix saddle ) و یکی دیگر به صورت لغزشی ( Sliding saddle ) می باشند که این به علت آسیب ندیدن تجهیز در مقابل انبساط و انقباض حرارتی تعبیه می شود . لازم به ذکر است در طراحی های کمپرسور رفت و برگشتی نباید از درام هایی که تکیه گاه leg دارند ، استفاده نمود .
اولین قدم در طراحی درام ابتدا مشخص نمودن نواحی مربوط به لوله کشی ، دسترسی و تعمیراتی می باشد .بعد از این مرحله تعیین ارتفاع درام را انجام می دهیم . برای انجام این کار ، طراح به اطلاعات زیر نیاز خواهد داشت :
– ابعاد درام
– انواع سرپوش ( Head )
– اجزا تکیه گاه ها ( Support details )
– الزامات NPSH مربوط به پمپ
– اندازه خروجی انتهای درام
– حداقل فاصله ( Clearance )
– محل درام
نازل ها
سایزهای نازل ها و مشخصات ورودی و خروجی ، در صورت نیاز اجزای درونی در مدرک ( Process vessel datasheet ) ، توسط بخش مهندسی فرآیند تهیه شده و در اختیار طراح قرار میگیرد .
اطلاعاتی که جهت تعیین موقعیت نازل های یک درام مورد نیاز است به شرح زیر می باشد .
1- مشخصه های فرآیندی مخزن ( process vessel datasheet )
2- مشخصه ابزار دقیق مخزن ( instrument vessel datasheet )
3- دیاگرام های ابزار دقیق و لوله کشی ( P&ID )
4- مشخصات جانمای کارخانه ( Plant layout )
5- اطلاعات کلی نازل ( nozzle summary )
6- الزامات نصب ( Installation requirement )
برای قرار گرفتن وسایل اندازه گیری مانند ارتفاع سنج سیال ( Level instrument ) بهتر است دور از محل درهم و گردابی ( Weir ) خروجی مایع در نظر گرفته شود . با وجود اینکه یک شکننده گرداب ( Vortex breaker ) برای مخزن در نظر گرفته شود ، ولی بهتر است وسایل مورد نظر در مناطق آرام مخزن و در طرف مخالف قسمت درهم و گردابی ( Weir ) و سینی ( Baffle ) و یا در انتهای خروجی گاز ( بخار ) نصب شوند . نازل های فرآیندی باید در فاصله حداقلی از خط مماس ( Tangent line ) قرار گیرند . اتصالات مربوط به خروج گاز ( بخار ) نیز باید در انتهای مخالف شیر تخلیه ( Vent ) و دسترسی تعمیراتی در نظر گرفته شوند . وسایل اندازه گیری فشار ( Pressure instrument ) باید در هر جای ممکن در فضای گاز ( بخار ) ، ترجیحا در قسمت بالایی درام قرار گیرند . وسایل اندازه گیری دما ( Temperature instrument ) باید در هر جای ممکن در قسمت مایع ، ترجیحا در قسمت پایین درام قرار گیرند . اتصالات دریچه تخلیه ( Vent ) باید در انتهای روبه رویی اتصالات خروج بخار در نظر گرفته شوند .Drain هم باید در قسمت پایین درام قرار گیرد .
به منظور دستیابی به ارتفاع مناسب برای Level instrument و یا دسترسی تعمیراتی ، می توان نازل ها را خارج از محور اصلی قرار داد . این نازل ها معمولا به نازل های دامنه ای یا Hillside Nozzle معروف هستند . نمونه ای از این نوع نازل ها یعنی نازل Hillside است .
نازل های درام های عمودی بلند بایستی در ارتفاع قرار گرفته و به وسیله برج مخصوص به عنوان Guide راست نگه داشته شوند . لازم به ذکر است که اجزای درونی درام محدودیتی برای موقعیت مکانی نازل ها ایجاد نمی کنند . همین نکته برای برج های تقطیر نیز صادق است .
چیدمان سکوها ( Platform arrangement )
در درام ها ، به منظور دسترسی به شیرها ، وسایل ، درپوش ها ( Blinds ) و عملیات تعمیراتی وجود سکوها لازم به نظر می رسد .
برای تمامی درام های عمودی ، سکوها عموما دایره ای شکل بوده و روی براکت هایی که متصل به بدنه درام هستند ، قرار گرفته و ساپورت می شوند . در درام های افقی ، سکوها عموما مستطیلی شکل بوده و روی براکت هایی ساپورت می شوند که این براکت ها به ستون های تکیه گاهی ، سر محورهای ( Trunnion ) که متصل به بدنه درام و یا استراکچرهای فلزی روی پایه متصل می گردند . در درام هایی که روی استراکچر نصب می شوند ، اگر اندازه اجازه دهد ، می توان از پایه استراکچر جهت دسترسی به کنترل ها استفاده نمود . سکوهای بالا سر ( Top head platform ) در حالت نصب درام به صورت افقی یا عمودی توسط trunnion متصل به سر درام ساپورت می شوند . معمولا دسترسی به سکوی درام های تنها ( free standing ) از طریق نردبان انجام می شود .
ارتفاع سکوها در درام ها با در نظر گرفتن مواردی که نیاز به کار و نگهداری دارند ، تعیین می شود . در درام های عمودی بلند و درام های افقی که در ارتفاع نصب می شوند ، ارتفاع سکو با توجه به حداکثر ارتفاع نردبان های موجود که حدود 9 متر است ، باید لحاظ شود .
فضای لازم جهت سکوها بر اساس نیاز به دسترسی اپراتور به کنترل ها ، وسایل و عملیات تعمیراتی تخصیص داده می شود ولی باید سعی شود که عرض سکوها کمتر از 750 میلی متر نباشد و عرض مناسب عمومی 900 میلی متر می باشد . برای درام های عمودی بلند ، سکوها با برج های مخصوص نصب و راه اندازی می شوند .
بنا به دلایل و عوامل مختلف فرآیندی ، درام های افقی به تجهیزاتی شبیه یک درام کوچک عمودی به نام boot مجهز می شوند که این قسمت به بخش پایینی مخزن متصل می گردد . از آنجایی که در سکوی درام اصلی ، Boot مورد نظر قابل دسترسی نیست ، باید ملاحظات خاص جهت تنظیم یک سکوی اضافی برای دسترسی به ابزارآلات روی Boot اعمال شود .
