ملاحظات کلیدی برای انتخاب لوله و شیر در طراحی سیستم

در توليدات صنعتي، ساخت و ساز شهرداري و رشته هاي مختلف مهندسی،سیستم های لوله کشی نقش مهمی به عنوان شبکه عروقی در ارتباط با فرآیندهای تولید و تضمین تداوم عملیاتی دارنداین سیستم ها مایعات مختلف را حمل می کنند آب، نفت، گاز و مواد شیمیایی اما طراحی، نصب و نگهداری آنها چالش های قابل توجهی را به همراه دارد.به خصوص در مورد اندازه گیری استاندارد لوله.

در مناطق مختلف استانداردهای متفاوتی استفاده می شود:DN سازمان بین المللی استاندارد سازی (ISO) (قطر نامی) و NPS (سطح نامی لوله) انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME)این تفاوت نیاز به تبدیل دقیق در طول همکاری های بین المللی، خرید تجهیزات و اجرای پروژه دارد. اندازه گیری نادرست می تواند منجر به جریان ناکافی شود.از دست دادن فشار بیش از حد، آسیب به تجهیزات یا خطرات ایمنی.

این راهنما روش های تبدیل DN-NPS و استراتژی های انتخاب شیر را از طریق تجزیه و تحلیل مبتنی بر داده ارائه می دهد که شامل موارد زیر می شود:

• مفاهیم اساسی و تفاوت های استاندارد بین DN و NPS
• روش های تبدیل شامل جدول های مرجع، تقریبات و محاسبات دقیق
• تکنیک های عملی اندازه گیری لوله (OD، دایره، ID)
• معیارهای انتخاب دریچه های کلیدی: ابعاد لوله، الزامات جریان، درجه فشار و سازگاری رسانه
• تجزیه و تحلیل مقایسه ای از دریچه های کامل در مقابل دریچه های کاهش یافته
• کاربردهای تجزیه و تحلیل داده برای طراحی بهینه سیستم

DN یک روش استاندارد برای اندازه گیری لوله ها، لوازم جانبی و دریچه ها بر اساس استانداردهای متریک ISO است.آن را ساده مشخصات قطعات در برنامه های کاربردی مانند تامین آبمقادیر معمول DN (به عنوان مثال DN15، DN25) به اندازه گیری های دقیق و نه محدوده های ابعاد مربوط می شود.

NPS به عنوان کنوانسیون اندازه گیری آنالوگ تحت استانداردهای ASME استفاده می شود که عمدتاً در ایالات متحده استفاده می شود.این مقادیر اسمی به طور مشابه مقادیر ابعاد را به جای اندازه گیری دقیق نشان می دهند..

تفاوت های اصلی در واحدهای اندازه گیری (میلی متر در مقابل اینچ) و چارچوب های استاندارد (ISO در مقابل ASME) است. تبدیل بین آنها خطی نیست. به عنوان مثال، DN25 برابر با NPS 1 است.در حالی که DN20 با NPS 3/4 مطابقت دارد، نیاز به مراجعه دقیق به جداول تبدیل دارد..

NPS (استاندارد اندازه) نباید با NPT (پایپ نخ ملی) اشتباه گرفته شود ، که به طور خاص به استانداردهای خروجی مخروطی برای اتصالات ضد نشت اشاره دارد.

جداول استاندارد ساده ترین روش تبدیل را ارائه می دهند. به عنوان مثال:

برای برآورد سریع:

• NPS 1/2" ≈ DN15
• NPS 1" ≈ DN25
• NPS 2" ≈ DN50

توجه: این تقریبات دارای عدم دقت ذاتی هستند و نباید جایگزین محاسبات دقیق برای برنامه های کاربردی حیاتی شوند.

برای دقت مهندسی:

• NPS = DN ÷ 25.4(میلی متر تا اینچ)
• DN = NPS × 25.4(چپ تا میلی متر)

این فرمول ها از فاکتور تبدیل دقیق 25.4 میلی متر / اینچ مشتق می شوند، اگرچه کاربردهای عملی باید تحمل ابعاد استاندارد را در نظر بگیرند.

با استفاده از کالیپر یا نوار اندازه گیری، OD لوله را تعیین کنید و با جداول ابعاد استاندارد مقایسه کنید. تغییرات ضخامت دیوار به این معنی است که OD های یکسان ممکن است با اندازه های نامی مختلف مطابقت داشته باشند.

برای لوله هایی که اندازه گیری مستقیم OD عملی نیست، OD را از دایره (C) با استفاده از:OD = C ÷ π(π≈3.14159).

برای اندازه گیری ID به طور مستقیم، به ویژه در انتهای لوله یا نقاط دسترسی، از کالیپر های داخلی یا اندازه گیری سوراخ استفاده کنید.

اندازه های اسمی شیر به طور کلی باید با لوله های اتصال مطابقت داشته باشد. استثنائاتی شامل برنامه های کنترل جریان است که تفاوت های عمدی در اندازه گیری سرعت یا کاهش فشار را مدیریت می کنند.

ضریب جریان شیر (Cv) نشان دهنده ظرفیت آن برای عبور مایع در تفاوت های فشار مشخص شده (که در گالن در دقیقه در 1 psi ΔP اندازه گیری می شود) است. نیازهای جریان سیستم مقادیر مورد نیاز Cv را تعیین می کند.

کلاس های فشار دریچه باید از حداکثر فشارهای عملیاتی سیستم فراتر روند تا از خرابی جلوگیری شود. رتبه بندی های استاندارد شامل کلاس های ANSI (150, 300 و غیره) یا رتبه بندی های PN برای سیستم های متریک است.

مواد مقاوم در برابر ویژگی های مایعات را انتخاب کنید: فولاد ضد زنگ برای مواد خوردنی، پلاستیک برای مقاومت شیمیایی و غیره.

دارای قطر داخلی متناسب با لوله های متصل شده، به حداقل رساندن محدودیت جریان و از دست دادن فشار.

• سیستم های جریان بالا
• مایعات چسبناک
• کاربردهایی که نیاز به خرگوش کردن یا تمیز کردن دارند

شامل گذرگاه های جریان کوچکتر از لوله های اتصال، ارائه صرفه جویی در هزینه در هزینه کاهش فشار بیشتر. مناسب برای:

• کاربردهای عمومی صنعتی
• سیستم هایی که نیاز به جریان معتدل دارند
• پروژه های با توجه به بودجه

طراحی سیستم موثر نیاز به داده های ساختاری در مورد:

• مشخصات لوله:مواد، ابعاد، انواع اتصال
• خواص مایع:تراکم، لزگی، محدوده دمای/فشار
• پارامترهای شیر:مقادیر Cv، مواد، روش های اجرا
• الزامات سیستم:سرعت جریان، کاهش فشار مجاز

محاسبات کلیدی مهندسی شامل:

• تحلیل جریان:معادلات دارسی-ویزباخ یا هزن-ویلیامز
• مدل سازی کاهش فشار:حسابداری لوازم، تغییرات ارتفاع
• اندازه گیری شیر:محاسبه Cv بر اساس سیستم ΔP و Q
• الگوریتم های بهینه سازی:الگوریتم های ژنتیکی برای تعادل هزینه / عملکرد

نمایش های گرافیکی (پروفایل های فشار، نقشه های سرعت جریان) اعتبارپذیری طراحی و رفع مشکل را افزایش می دهد.

یک کارخانه شیمیایی نیاز به دریچه های مقاوم در برابر خوردگی برای:

• جریان: 100 m3/h (≈440 GPM)
• فشار: 10 بار (≈145 psi)
• مایع: مایع خوردنی
• مواد لوله: فولاد ضد زنگ

Cv مورد نیاز در 1 بار ΔP:

Cv = Q × √(SG/ΔP) = 440 × √(1/1) = 440

دریچه های گلوله ای فلز ضد زنگ با سوراخ کامل انتخاب شده با:

• سابقه کار > 440
• کلاس فشار ≥ ANSI 150
• اتصالات فلانژ با لوله DN

به عنوان سیستم های صنعتی پیچیده تر می شوند، ادغام دانش استانداردهای ابعاد با روش های تحلیلی برای عملیات موثر و ایمن ضروری می شود.پیشرفت های آینده به طور فزاینده ای از یادگیری ماشین و فناوری های IoT برای نگهداری پیش بینی و بهینه سازی پویا شبکه های مایع استفاده می کنند.