آشنایی با سیلندر گاز (کپسول گاز)

آشنایی با سیلندر گاز ( کپسول گاز )

هدف از این مقاله انتقال اطلاعات اولیه و تعاریف کلی در مورد سیلندر گاز ( کپسول گاز )  و تجهیزات جانبی آن برای آشنایی بیشتر مصرف کنندگان سیلندرگاز ( کپسول گاز ) تحت فشار می باشد.

در این مقاله با این موارد آشنا خواهید شد:

• سیلندر گاز (کپسول گاز)
• جنس سیلندر گاز
• مقررات و آزمایش
• شیر سیلندر گاز
• رگلاتور سیلندر گاز
• ایمنی و استاندارد
• کد گذاری رنگ ها
• تیوپ ذخیره گاز
• بانک دخیره گاز
• پالت منیفولد

• سیلندرگاز ( کپسول گاز )  Gas Cylinder:

سیلندر گاز ( کپسول گاز ) نوعی مخزن تحت فشار است که برای ذخیره‌سازی و نگهداری گازها در بالای فشار اتمسفر استفاده می‌شود. در سایر کشورها سیلندر گاز با فشار بالا را مخزن، تانک ( Tank ) و بطری ( Bottle ) هم می‌نامند. ویژگی‌های فیزیکی محتوای ذخیره‌شده در داخل سیلندر تعیین می‌کنند که آیا آن محتوا به حالت مایع، بخار یا گاز فشرده، سیال فوق بحرانی یا محلول در یک ماده بستر است.

مهندسان طراحی سیلندر گاز (کپسول گاز) معمولی را به‌صورت طولی و ایستاده با انتهایی صاف انجام می‌دهند و شیر و قطعه اتصال را برای متصل شدن به تجهیزات گیرنده در سر قرار می‌دهند.

• اصطلاح سیلندر نباید با مخزن ( تانک ) اشتباه گرفته شود. تانک یک ظرف روباز یا دارای تهویه است که مایعات را تحت نیروی گرانش ذخیره می کند. اگرچه اصطلاح مخزن غواصی معمولاً برای اشاره به سیلندرهای مورد استفاده در زیر آب برای تأمین اکسیژن تنفسی مورد استفاده قرار می گیرد.

• سایز سیلندر های گاز: 

در ایالات متحده معمولاً برای اشاره به گاز مایع از اصطلاح گاز بطری ( Bottled Gas ) استفاده می‌شود. گاهی در پزشکی و خصوصاً برای مخزن اکسیژن قابل حمل از گاز بطری استفاده می‌شود. معمولاً گازهای صنعتی بسته‌بندی‌شده را سیلندر گاز می‌نامند. اما گاهی از اصطلاح گاز بطری هم استفاده می‌شود. برای سیلندرهای گاز حاوی پروپان از اصطلاح تانک پروپان هم استفاده می‌شود.

در انگلستان و دیگر بخش‌های اروپا، در هر کاربردی، چه صنعتی، چه پزشکی یا گاز مایع، از اصطلاح گاز بطری استفاده می‌کنند. برعکس، در ایالات متحده، به گاز مایع LPG می‌گویند و این گاز با استفاده از یکی از نام‌های تجاری متعددش یا بسته به حرارت خروجی مورد نیاز، به بوتان یا پروپان اشاره دارد.

لازم به ذکر است سیلندرهای گاز تحت فشار در انواع سایز ها قابل تولید می باشد ( سایزهای ۲ – ۵ -۱۰ – ۲۰ -۴۰  -۵۰ لیتری )

• جنس سیلندر گاز  Materials:

براساس کدهای طراحی، استانداردهای کاربرد و هزینه مواد، تولیدکنندگان بیشتر سیلندرها را از استیل بدون جوش می‌سازند. این استیل به گونه‌ای طراحی شده است که در برابر فرسایش مقاوم باشد. همچنین، برخی از سیلندرهای کم‌وزن جدید از استیل ضدزنگ و مواد کامپوزیت تولید می‌شوند. به دلیل مقاومت کششی بسیار بالای پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربن، این محفظه‌ها می‌توانند بسیار سبک باشند، اما تولید آن‌ها سخت‌تر است.

سیلندرهای گاز تقویت‌شده یا ساخته‌شده با مواد فیبری معمولاً نسبت به سیلندرهای ( کپسول ) فلزی بررسی بیشتری نیاز دارند، مثلاً هر سال به جای هر ۵ سال، و باید دقیق‌تر از سیلندرهای فلزی بررسی شوند. ممکن است طول عمر محدودی داشته باشند.

مؤسسه‌های مربوطه بازه بررسی سیلندرهای گاز استیل را از ۵ یا ۶ سال به ۱۰ سال افزایش داده‌اند. (در ایران، مسئولان همچنان بازه تست سیلندرها را ۵ سال حفظ کرده‌اند.) مهندسان سیلندرهای گاز کامپوزیت فیبری را در اصل برای طول عمر محدودی بین ۱۵، ۲۰ یا ۳۰ سال طراحی کردند. اما امروزه، افراد می‌توانند از سیلندرهای استیل تا حدود ۷۰ سال استفاده کنند و با انجام آزمایش و بررسی مرتب، بیشتر از این نیز از آن‌ها بهره‌برداری کنند. سیلندرهای کامپوزیتی تا زمانی که آسیبی نبینند، عمر نامحدود خواهند داشت.

از زمانی که از مواد کمپوزیت فایبرگلاس برای تقویت سیلندرهای گاز استفاده شد ساختارهای متنوعی برای محفظه‌های با فشار بالا به وجود آمده است.

 مواد استفاده شده در ساخت سیلندرهای گاز تحت فشار:

• فولاد کربن – منگنز
• فولاد نیکل- کروم
• فولاد ضد زنگ
• آلیاژهای آلومینیوم

در ایران ساخت سیلندر های گاز تحت فشار مطابق با استاندارد ملی ۷۹۰۹ می باشد.

• مقررات و آزمایش

بیشتر کشورهای جهان مقررات خاصی برای حمل و نقل سیلندرهای گاز (کپسول گاز) با فشار بالا وضع کرده‌اند. در ایالات متحده، مسئولیت این امر بر عهده وزارت حمل و نقل ایالات متحده (DOT) است. در انگلستان، وزارت حمل و نقل (DFT) مقررات حمل و نقل اروپا (ADR) را اجرا می‌کند. در کانادا، حمل و نقل کانادا (TC) نهاد مسئول این موضوع است. همچنین، آژانس‌های مستقل مانند آزمایشگاه‌های Underwriters (UL) ممکن است ملزومات اضافی برای طراحی یا عملکرد سیلندرها تعیین کنند. هر سازنده سیلندر با فشار بالا موظف است یک نماینده کیفی مستقل داشته باشد تا کیفیت و ایمنی محصولات خود را بررسی کند.

در انگلستان اجرای مقررات برعهدۀ « مقام صلاحیت‌دار » – وزارت حمل و نقل (DfT) – است و تعیین آزمونگرهای مجاز سیلندرها توسط سرویس اعتبارگذاری پادشاهی انگلستان ( UKAS ) انجام می‌شود. این سرویس در مورد تأیید افراد توسط آژانس صدور گواهی خودرو[۵] ( VCA ) نظر می‌دهد.

[۱] united states department of transportation

[۲] department for transport

[۳] European transport regulations

[۴] transport Canada

[۵] vehicle certification agency

• انواع تست سیلندر: 

برای آزمایش سیلندرهای گاز مختلف آزمایش‌های متعددی وجود دارد. تست هیدرواستاتیک، تست انفجار، ( burst test ) مقاومت کششی نهایی، تست اثر چارپی و چرخۀ فشار برخی از معمول ترین این آزمایش‌ها هستند.

معمولاً در فرایند ساخت اطلاعات مهم روی سیلندر چاپ یا حک دائمی می‌شوند. معمولاً این اطلاعات شامل نوع سیلندر، فشار کار یا سرویس، شماره سریال، تاریخ ساخت، کد ثبت‌شدۀ سازنده و گاهی فشار آزمایشی هستند. بسته به مقررات ممکن است اطلاعات دیگری هم روی سیلندر چاپ شود.

سیلندرهای پرفشاری که -بیشترشان- بارها استفاده می‌شوند به شکل هیدرواستاتیک یا اولتراسونیک قابل آزمایش هستند و هرچند سال یک بار از نظر ظاهری بررسی می‌شوند. در ایالات متحده، بسته به نوع سیلندر و کاری که انجام می‌دهد، آزمایش هیدرواستاتیک یا التراسونیک هر پنج سال یک بار یا هر ده سال یک بار ضروری است.

• شیر سیلندر گاز  Valve: 

در بالای سیلندرهای گاز، شیر نصب می‌شود. هنگام ذخیره‌سازی، حمل و جابجایی، اگر از گاز استفاده نمی‌شود، باید یک کلاهک روی شیر قرار دهید تا در صورت افتادن سیلندر، شیر آسیب نبیند یا نشکند. گاهی به جای کلاهک، یک بست یا حلقه دور اجزای شیر قرار می‌دهند.

معمولاً به شیری که روی سیلندرهای صنعتی، پزشکی و غواصی قرار دارد بنا به نوع گاز و استاندارد آن متفاوت می باشند. این شیر ها بنا به نوع استاندارد و خواص گازی که دارند راست گرد و چپ گرد می باشند.

استاندارد ها در دنیا متفاوت هستند:

• CGA استاندارد آمریکا 
• DIN 477 استاندارد آلمان 
• BS 314 استاندارد بریتانیا 
• AFNOR استاندارد فرانسه 
• UNI استاندارد ایتالیا

در ایران بیشتر شیر سیلندر ها دارای استاندارد BS 314 و DIN 477 می باشند.

• رگلاتور سیلندر گاز  Regulator:

زمانی که ما از یک منبع گازی ( سیلندر، پالت و …  ) با فشار زیاد می خواهیم استفاده کنیم نیاز به تجهیزاتی به نام رگلاتور داریم. رگلاتور ها فشار بالای گازی را به فشار مناسب برای مصرف تبدیل می کند. به صورت کلی رگلاتور ها یا تک مرحله ای هستند یا دو مرحله ای.

مهمترین تفاوت رگلاتور تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای در ثبات فشار گاز خروجی است. در رگلاتور دو مرحله‌ای، فشار در دو مرحله کاهش می‌یابد: در مرحله اول، مهندسان مقدار زیادی از فشار را کاهش می‌دهند و در مرحله دوم، مقدار بسیار کمی را کاهش می‌دهند. بنابراین، فشار و نرخ خروج گاز از این رگلاتورها ثابت باقی می‌مانند.

دسته بندی رگلاتورها در محل مصرف:

• رگلاتورهای سرکپسولی
• رگلاتورهای بین خطی یا لاین
• رگلاتورهای نقطه مصرف Point of use
• پانل های تأمین گاز ( تک ورودی یا دو ورودی )

• کدگذاری رنگ‌ها

سیلندرهای گاز معمولاً کدگذاریِ رنگی شده‌اند. اما کدها در حوزه‌های قانونی مختلف استاندارد نیستند و گاهی مقرراتی ندارند.

• تیوب ذخیرۀ گاز

برای ذخیرۀ حجم بیشتر گاز فشرده می‌توان از واحدهای ذخیرۀ گاز به نام تیوب استفاده کرد. تیوب‌ها نسبت به سیلندرهای تحت فشار قطورتر و طویل‌تر بوده و معمولاً در هر دو سرشان گلویی بسته‌شده‌ای دارند. این تیوب‌ها را می‌توان به تنهایی یا گروهی روی تریلر، پایه‌های دائمی یا فریم‌های حمل با چند وسیلۀ نقلیه قرار، سوار کرد. به دلیل طول زیادی که تیوب‌ها دارند به شکل عمودی روی سازه‌های متحرک سوار می‌شوند. در استفاده‌های عادی این تیوب‌ها را به هم وصل کرده و به عنوان یک واحد مدیریت می‌کنند.

• بانک ذخیرۀ گاز

گروهی از سیلندرهای گاز به اندازه‌های مشابه را با هم سوار کرده و به یک سیستم چندشاخه وصل می‌کنند تا ظرفیت ذخیره‌سازی بزرگتری از یک سیلندر استاندارد به دست آید. معمولاً به این ساختار بانک سیلندر یا بانک ذخیرۀ گاز گفته می‌شود. این سیستم چندشاخه به نحوی قابل تنظیم است که امکان جریان همزمان ازهمۀ سیلندرها باشد، یعنی سیستم پرکنندۀ آبشاری، که در آن گاز طبق کمترین اختلاف فشار مثبت بین سیلندر مقصد و سیلندر ذخیره از سیلندرها خارج می‌شود. این روش طریق کارآمدتری برای استفاده از گاز فشرده‌ شده است.

• پالت منیفولد

گروهی از سیلندرهای گاز پرفشار است که بر روی چارچوب حمل و نقل و ذخیره سوار شده‌اند. و در هر پالت معمولاً ۱۶ سیلندر وجود دارد. هر سیلندر حدود ۵۰ لیتر ظرفیت دارد و به شکل ایستاده در چهار ردیف چهارتایی روی یک پایۀ مربعی با فریم مربعی سوار شده‌اند. این پالت ها از بالا به وسیله جرثقیل و از پایین به وسیله لیفتراک قابل جابجایی و حمل می باشند. سیلندرها معمولاً به شکل یک چندشاخه به یکدیگر وصل هستند و به عنوان یک واحد استفاده می‌شوند. اما آرایش‌ها و ساختارها می‌تواند متنوع باشد.

البته این پالت ها برای سیلندرهایی در سایزهای مختلف قابل اجرا می باشد و می تواند تعداد آن ۲، ۴، ۹، ۱۲، ۱۶ و ۲۵ تایی و بنا به میزان مصرف مشتری قابل تأمین است.

لازم به ذکر است شرکت دایان گاز تنها نماینده فروش شرکت پارس ام سی اس تولید کننده سیلندرهای تحت فشار با کیفیت بالا می باشد.

برخی منابع از: Perplexity ai