طراحی لوله کشی در مقیاس با کل کار طراحی، حجم زیادی از کار را در برمی گیرد و مهندسی لوله کشی وظایف متعددی دارند. هدف این مقاله ارائه قواعد و اصول اولیه که هر طراحی باید بداند و بحث در مورد آنها می باشد.
به طور کلی در هر طراحی باید موارد زیر در نظر گرفته شود
- حداکثر ایمنی Maximization of safety
- رعایت قواعد مهندسی در طراحی Engineering Design
- اقتصادی بودن طرح Economical Design
- اعمال امکانات لازم و فضای کافی دسترسی جهت تعمیرات و نگهداری Maintenance Consistent & Space
- اعمال امکانات و فضای لازم جهت عملیات بهره برداری راحت Operation Consistent & Space
- امکان گسترش در آینده Future Expansion
طراح لوله کشی با داشتن مدارک و نقشه های مورد نیاز جهت طراحی کار طراحی را از نازل های تجهیزات که مکان های آنها را خود تعیین می کند، شروع می کند و مطابق با اصول و قواعد طراحی مسیریابی و لوله کشی Piping Routing & Design را انجام می دهد. در اینجا قبل از شروع مباحث لازم است تا روند انجام طراحی معرفی شود تا شما خوانندگان محترم ذهن خود را آرایش داده و با روند میاحث این مقاله هماهنگ شده و نیازهای خر مطلب را در جایگاه خود بدانید .
مراحل اصلی کار طراح لوله کشی
- چیدمان تجهیزات (Plot Plan)
- مشخص نمودن محل و زوایای نازل های قرار گیرنده بر روی تجهیزات (Nozzle orientation & location)
- طراحی لوله کشی از نازل تجهیز تا تجهیز دیگر مطابق اطلاعات ارائه شده در P&ID و اطلاعات خط برگرفته شده از Line List و اطلاعات کاربردی متریالی خطوط (Piping Material Specification)
- پل ارتباطی بین تجهیزات، بستر لوله (Pipe rack یا Sleeper way) می باشد که از طریق آن لوله کشی انجام خواهد شد.
- طراحی لوله کشی اطراف تجهیزات با دانستن نیازهای فرآیندی، عملیاتی و تعمیراتی آن انجام می گیرد. مانند طراحی اطراف پمپ، کمپرسور، مخازن و … که این موارد توضیح داده خواهد شد.
- در نهایت طراح در انتهای کار باید مدارک خروجی را که انواع نقشه ها و مدارک مورد نیاز ساخت می باشد را تهیه نماید.
محل قرار گرفتن لوله کشی و نازل ها
اتصال لوله ها به تجهیزات توسط نازل تجهیزات می باشد که با توجه به اینکه نقشه ساخت و طراحی تجهیزات را واحد طراحی تجهیزات در هر پروژه انجام می دهد، لذا نقشه های محل های قرارگیری تجهیزات را واحد لوله کشی با توجه به نیازهای لوله کشی و موارد ذیل که به آن اشاره می شود، مشخص و به واحد طراحی تجهیزات ارائه می کند.در خصوص تعبیه محل نازل ها روی تجهیزات، هم سه راستای x ,y ,z و هم زاویه قرارگیری آنها اهمیت دارد. مواردی که در تعیین محل تعبیه نازل ها مهم می باشند و به ترتیب عبارتند از :
– شرایط و نیازهای فرآیندی مشخص شده توسط واحد فرآیند در مدارک P&ID و Process Data Sheets ، اولین الویت های مربوط به انتخاب محل قرارگیری نازل ها هستند . به طور مثال واحد فرایند ارتفاع قرارگیری نازل ها بروی برج ها (Tower) را مشخص می نماید چرا که این ارتفاع باعث انجام صحیح فرایند می شوند مانند آنچه در برج تقطیر اتفاق می افتد ، لذا طراح لوله کش بالاجبار محل نازل ها را مطابق با آن باید آرایش تعیین کند.
– زوایای قرارگیری نازل ها و نواحی قرارگیری آنها بر این اسا می باشد که طراح در ابتدای کار خود در اطراف هر تجهیز ، سه ناحیه در نظر می گیرد که عبارتند از :
- ناحیه لوله کشی (piping side) در این ناحیه لوله کشی ها و نازل های متصل به آنها قرار می گیرند .
- ناحیه دسترسی ، نردبان ها ، پلکان و سکوها (Ladder & Platform & Stairs) در این ناحیه نازل های ابزار دقیق و ادوات ابزار دقیق و مواردی که نیاز به دسترسی دارند قرار می گیرند .
- ناحیه تعمیراتی که در این ناحیه دریچه آدم رو (Manhole) جهت تعمیرات و سرویس و قسمت های از تجهیزات که جهت تعمیرات تعبیه شده قرار می گیرند .
پس از مشخص نمودن این نواحی نازل هل بر اساس کارایی آنها ، درزوایای تقسیم بندی شده قرار می گیرند .
– برا اساس شرایط بستر لوله:
با توجه به اینکه ارتباط تجهیزات با لوله کشی از طریق بستر لوله ها (pipe rack) انجام می گیرد لذا ارتفاع طبقات pipe rack در مشخص نمودن ارتفاع نازل های تجهیزات تاثیر می گذارد . به عنوان مثال فرض کنید یک لوله حاوی سیال گازی روی یک بستر لوله در ارتفاع 4500 میلی متری قرار دارد که قرار است از آن انشعابی به تجهیزات داده شود . با توجه به اینکه انشعاب خروجی لوله های حاوی سیال گازی باید از قسمت بالای آنها انجام شود، بنابراین حتما محل قرار گرفتن نازل تجهیز مربوطه باید در ارتفاعی بالاتر از 4500 میلی متر باشد.
– بر اساس شرایط تجهیزات بر تجهیزات دیگر:
در بعضی موارد ،شرایط تجهیزات مرتبط در ارتفاع و محل نازل تاثیر می گذارد . به طور مثال در سیستم لوله کشی شکل زیر می خواهیم محل نازل مخزن مرتبط به نازل مکش پمپ را مشخص نمائیم . ارتفاع نازل مکش پمپ در شرایط نمایش داده شده و در ارتباط آن با نازل مخزن ، نمی تواند کمتر از ارتفاع مشخص شده باشد چراکه این فاصله برای حالت اتصال پشت سر هم (Fit to Fit) که کمتر از آن نمی تواند باشد ، محاسبه شده است. پس از محل قرار گرفتن نازل تجهیز مخزن بر اساس ارتفاع نازل مکش پمپ مشخص می شود.
– شرایط لوله کشی بر ارتفاع و محل نازل تجهیزات تاثیرگذار می باشد به طور مثال در خطوط شیب دار اگه ابتدای خط در محل مشخصی باشد انتهای خط متصل به نازل باید مطابق با محل شروع و طول خط و مقدار زاویه شیب مشخص شود و نمی تواند از این حالت خارج باشد.
– نیاز شرایط تعمیراتی و یا دسترسی اپراتور در صورتی که هیچ یک از موارد گفته شده تعیین کننده نباشد می تواند مشخص کننده محل نازل ها باشد.
– نیاز ساخت که بر اساس مکاتبات با فروشنده بررسی می شود نیز در محل قرارگیری نازل ها تاثیر می گذارد.
نحوه مشخص نمودن ارتفاع لوله ها
در ارائه اطلاعات ارتفاع لوله های افقی و یا موارد دیگر ، مبنا کف زمین می باشد که البته با توجه به اینکه زمین اولیه (N.G Natural Grade) پستی و بلندی دارد، در ابتدا یک سری عملیات روی آن انجام می شود و یک سطح جدید مانند آسفالت و یا سنگ فرش روی آن ایجاد می شود که در این صورت سطح حاصله به عنوان Finished Grade) F.G) و یا H.P.P.A (High Point of Paved Area) نام گذاری می شود.
طرح می تواند ارتفاع لوله های افقی را به سه حالت مختلف نسبت به زمین نمایش دهد که عبارتند از :
T.O.P : Top of Pipe Elevation
C.O.P : Center of Pipe Elevation
B.O.P : Bottom of Pipe Elevatio
با توجه با اینکه بعد از اتمام مرحله طراحی و مسیریابی (Piping Routing) واحد طراحی تکیه گاه (Supporting) کارشان از روی نقشه های لوله کشی شروع می کنند ارجحیت آنها داشتن B.O.P Elevation در نقشه می باشد چرا که در اعمال تکیه گاه وزنی نیاز به داشتن اندازه ارتفاع زیر لوله ها می باشد .
برای ثابت نگه داشتن B.O.P Elevation لوله ها در صورتی که نیاز به تبدیل مانیسمان Reducer در خطوط باشد ترجیحا از نوع تبدیل کج پایین تخت (E.C.C F.O.B (Eccentric Flat Of Bottom استفاده می گردد ، به غیر از ورودی پمپ ها.