دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله
نعمت گاز با وجود اینکه یک موهبت مدرن است ولی قرین ناایمنی هایی برای مصرف کنندگان آن نیز هست. یکی از این دغدغه ها احتمال وقوع زلزله و صدمه به شبکه گاز و در نتیجه آن انفجار، آتش سوزی و خفگی و نشتی محدود و وسیع گاز می باشد. یک قرن تجربه و ارتقای فن آوری های ایمنی به طیف متنوعی از ادوات منجر شده که در اولین لحظات وقوع زلزله جریان گاز را قطع نموده و از صوانح فوق الذکر جلوگیری نمایند. به عنوان یک نام عمومی، دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله شامل دستگاه یا دستگاههایی می شوند که در زمان وقوع زلزله، جریان گاز را قطع نموده و تا فعال شدن مجدد توسط اپراتور اجازه عبور جریان گاز را نمی دهند. این اصطلاح عمومی، از ادوات بسیار ساده تا دستگاههای نسبتا پیچیده و چند جزئی شتابنگاری را شامل می گردند. تفاوت و تنوع مذکور عمدتا به این دلیل است که تجهیز و ایمن سازی در برابر زلزله می تواند از یک شبکه گاز کوچک خانگی تا شبکه های وسیع لوله کشی گاز شهری و ایستگاههای تقلیل فشار متغیر باشد.
در صفحات پیش رو در ابتدا به صورت عمومی و سپس محصولات شرکت طنین توسعه پارس را به صورت خاص مورد بررسی قرار می دهیم.
فهرست مطالب
ابعاد فنی و مکانیسمی دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله
دستگاههای مذکور از یک نظرگاه کلی به دو دسته تقسیم می شوند:
- دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله مکانیکی
- دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله الکترو مکانیکی
دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله مکانیکی:
شیرهایی هستند که سنسور (حسگر) مکانیکی متشکل از یک جرم بوده و قطعات مکانیکی واسط و یک قطع کننده نهایتا آن را در برابر شتاب های تعریف شده ناشی از امواج زلزله حساس نموده و جریان گاز را در لحظات اولیه وقوع زلزله قطع می نمایند. طراحان این شیرها با محاسبه جرم به کار گرفته شده در سنسور و همچنین حساسیت مکانیکی قطعات واسط، کنترل مناسبی بر نحوه عملکرد آن ها دارند. این طراحی در صورت گذراندن آیین نامه های استاندارد مربوطه، منجر به این ویژگی می گردند که شیر به لرزش های محیطی همانند لرزشهای ناشی از تردد خودروها و لرزشهای دیگر ناخواسته ساختمان ها و سازه ها عکس العمل نشان نداده و فقط در زمان زلزله در آستانه شتاب تعریف شده استاندارد ، جریان گاز را قطع نمایند. این شیرها بر حسب آیین نامه های استاندارد خاص (در حال حاضر بند 4-6 استاندارد 10942 ISIRI ) روی میز شبیه ساز زلزله در دو دسته امواجی که نباید فعال شوند و دسته ای که باید فعال شوند مورد آزمایش قرار می گیرند. به منظور اطمینان از صحت عملکرد در زلزله های واقعی، این شیرها در سه زاویه مختلف و در تمامی امواج مذکور مورد آزمایش قرار می گیرند.
سوالات متداول:
آیا دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله مکانیکی به علت مکانیکی بودن، به لرزشهای محیطی همانند لرزشهای ناشی از تردد وسایل نقلیه یا لرزشهای ناشی از دستگاههای پروژه های عمرانی حساسیت نشان داده و باعث قطع خود به خودی و نابجای گاز می شوند؟
پاسخ: همانگونه که گفته شد، دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله مکانیکی نیز همانند سیستم های الکترومکانیکی تمامی آزمایشات عدم فعالیت در دامنه تعریف شده را پشت سر می گذارند. برای طراحان این گونه از دستگاهها روشهای مختلفی وجود دارد که از قطع ناخواسته شیر جلوگیری کنند. از آنجا که بیشتر سیستم های موجود در بازار از دو گونه جرم استفاده می کنند به صورت اجمالی آن را نشان می دهیم.
جرم پاندولی: در صورتی که شیر از یک پاندول استفاده می کند، جرم پاندول، ارتفاع آن و فاصله قطعه ای که جرم مذکور آن را برای قطع شدن شیر تحریک می کند، روشهایی هستند که برای جلوگیری از ناخواسته تحریک شدن شیر به کار گرفته می شوند.
همانگونه که در شکل روبرو مشخص است پاندول تقریبا در تمام لرزشها (حتی جزئی) عکس العمل نشان می دهد ولی عملکرد شیر یا دستگاه وابسته به این تحریک نیست و به هر حرکتی از جانب آن جرم عکس العمل نشان نمی دهد. حلقه ای که که در قسمت پایین پاندول قرار دارد قابل ساخته شدن به ابعاد مختلف است و وجود فاصله بین پاندول و حلقه، تضمین کننده این امر است که قطعات مکانیکی تاثیر پذیرنده از جرم فقط در نوسانات و حرکات برنامه ریزی شده عکس العمل نشان دهند. بعضی شیرهای حساس به زلزله کلاسیک همانند شیرهای مکانیکی فایرفایتر از این روش استفاده می کنند. در حال حاضر به علت محدودیت های خاص، از این سنسور به ندرت استفاده می شود.
جرم کروی و غلطان: امروزه اکثر قریب به اتفاق شیرهای مکانیکی از این نوع جرم برای تحریک شیر در زمان وقوع زلزله استفاده می کنند. در این مکانیسم محاسبات جرم گوی، میزان عمق مقر قرار گرفتن گوی و همچنین فاصله گوی از قطعه ای که به آن ضربه می زند به طراح اجازه می دهد که شیر آزمایشات غیر فعال شدن را با موفقیت پشت سر بگذراند. همانگونه که در شکل زیر مشخص است گوی ممکن است به لرزشهای مختلف محیطی غیر از زلزله نیز عکس العمل نشان دهد ولی این حرکات یا نوسانات به عکس العمل شیر منجر نمی شوند. حلقه محاط شده به قطع شدن شیر منجر می گردد نه حرکات گوی. همانگونه که از شکل مشخص است طراح ، امکانات مناسبی در دست دارد که به او اجازه می دهد شیر فقط در شتابها و فرکانس های خاصی جریان گاز را قطع نماید.
لازم به ذکر است که مطالب فوق به این معنی نیست که همه دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله مکانیکی موجود، محاسبه شده و دقیق بوده و کیفیت ساخت آنها در حدی است که در عملکردی صد در صد دقیق دارند. این مطلب را نه می توان در خصوص دستگاه های حساس به زلزله مکانیکی و نه دستگاههای حساس به زلزله الکترومکانیکی مدعی بود. این دقت علاوه بر محاسبه دقیق، به کیفیت ساخت قطعات نیز بستگی دارد.
برای مثال در شیرهای مکانیکی قطعات واسط مکانیکی نیز باید کیفیت مناسب طراحی و ساخت را داشته باشند. برای مثال حتی اگر طراح محاسبات فوق الذکر را نیز به نحو مناسبی انجام داده باشد، در صورتی که قطعات مکانیکی دیگر، تلرانس های ابعادی و مواد متناسب را رعایت نکرده باشند خود آن خطاها ممکن است منجر به خطا در عملکرد دستگاه بشوند. در شیرهای حساس به زلزله طنین نه تنها محاسبات لازم انجام شده، قطعات واسط مکانیکی در مراحل مختلف کنترل کیفی کنترل شده و نهایتا نیز هیچ شیری بدون گذراندن آزمایشات دقت عملکرد به بازار عرضه نخواهد شد.
دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله الکترومکانیکی:
شامل یک جزء الکترونیکی و یک شیر شات آف برقی می باشند که قسمت الکترونیکی به واسطه یک سنسور و پردازشگر الکترونیکی امواج زلزله را تشخیص و ارزیابی می کند. نهایتا این قسمت یک فرمان الکتریکی صادر کرده و یک کابل و یا یک کنترل از راه دور فرمان مذکور را به یک شیر برقی انتقال داده و این شیر جریان گاز را قطع می نماید. در عمل سنسورهای به کار گرفته شده در این دستگاهها ممکن است بسیار متنوع باشد. برای مثال سنسور ممکن است یک پاندول ساده باشد که در میان یک حلقه رسانا آویزان بوده و با برخورد مکانیکی پالسی را به قسمت الکترونیکی می فرستد. در مقابل ممکن است سنسور یک سنسور شتاب balance force باشد که پیچیدگیهای بیشتری از نظر ساختاری داشته باشد. دستگاههای الکترومکانیکی نیز به همان شکل شیرهای مکانیکی روی شبیه ساز زلزله (میز لرزان) مورد آزمایش قرار می گیرند.
سوال متداول:
آیا دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله الکترومکانیکی دقت بالاتری در عملکرد زمان زلزله دارند؟
برای پاسخ به این سوال نه چندان خوب مطرح شده باید آن را با دقت بالاتری تحلیل و پاسخ گفت. در تمام ادوات ایمنی که دستگاههای قطع جریان گاز حساس به زلزله نیز از آن مستثنی نیستند، ضریب ایمنی مطرح است نه مطلق ایمنی.
همانگونه که هیچ طراح و سازنده ساختمانی آن را برای مطلق و صد در صد ایمن بودن در مقابل زلزله تضمین نمی کند در دستگاههای مورد بحث ما نیز ضریب ایمنی مطرح است. فردی که ساختمانی را خریداری می کند یا پلی را سفارش می دهد سطح ایمنی مطلوب و مورد انتظار خود را مشخص کرده و میزان حداکثری که برای آن ایمنی هزینه می کند را نیز تعیین می نماید. هیچ کارفرمایی هزینه چند برابری و نامعقول برای سفارش دادن سازه ای مقاوم در مقابل یک زلزله بسیار مهیب استثنایی (برای مثال زلزله 10 ریشتری در کشور ما) پرداخت نخواهد کرد. در شیرهای حساس به زلزله نیز وضع همینطور است. دستگاه حساس به زلزله ای که در یک ایستگاه تقلیل فشار با وسعت پوشش شبکه بسیار بزرگ قرار است قطع جریان گاز را بر عهده داشته باشد ناچارا باید یک سیستم چند سنسوری و با چند مرحله پردازش دقیق امواج زلزله داشته باشد. در مقابل، این سیستم شتابنگار پیشرفته نه تنها هزینه اولیه آن نسبتا زیاد است، مراقبت ها و هزینه های مترتب بعدی ای نیز خواهد داشت که برای یک ساختمان کوچک و معمولی هیچکدام قابل پذیرش نیست. برای مثال سیستم الکترونیکی فوق الذکر به وسیله ادوات خاصی دائما با اپراتور در تماس بوده و میزان باطری بک آپ، خطاهای موجود در عملکرد، قطعی برق در منطقه مورد استفاده، میزان اعتبار سیم کارت و… را گزارش می نماید. اگر این سیستم در یک ساختمان معمولی مورد استفاده قرار گیرد بسیار محتمل است که مصرف کنندگان نه به باطری و نه به نگهداری از اتصالات شبکه آن در بلند مدت توجه نکرده و دقیقا در زمانی که دستگاه باید فعال شود، نتیجه ای عاید مصرف کننده نکند. در حالی که اگر یک سیستم مکانیکی ساده در آنجا نصب شده بود چه بسا ضریب ایمنی بیشتری نیز ایجاد می نمود.
همه دستگاههای حساس به زلزله، اعم از مکانیکی و الکترومکانیکی، با نمودار واحدی مورد آزمایش قرار می گیرند. از برخی جهات تجویز و بکارگیری این سیستم ها سلیقه ای نیز هست. علاوه بر آن، مکان مورد استفاده نیز شرایط خاصی دارد که کارشناسان مرتبط با در نظر گرفتن آن باید اقدام به سفارش دهی کنند.
پیشنهاد مطالعه: آشنایی با انواع شیرضد زلزله گاز
نحوه انتخاب دستگاه قطع جریان گاز حساس به زلزله
با توجه به بیش از یک دهه تجربیات شرکت طنین توسعه پارس در خصوص ادوات مذکور، یکی از مشکلات مصرف کنندگان و مهندسین مشاور و ناظر، انتخاب مناسب نوع دستگاه با توجه به محل مورد استفاده است. در این قسمت مهمترین شاخص ها کمک کننده مورد بررسی قرار می گیرند. از آنجا که شیرهای حساس به زلزله هم از نظر قیمت و هم از نظر ابعاد و ملاحظات نصب متنوع می باشند موارد ذیل باید در انتخاب دستگاه مد نظر قرار گیرد.
1- قیمت:
قیمت این ادوات با توجه به سایز شیر، فشار کاری شیر، پیشرفتگی ادوات الکترونیکی سنسور متغیر می باشد. به صورت یک قاعده کلی شیرهای کوچک مکانیکی با اتصال دنده ای ارزانتر از شیرهایی با اتصال فلنجی هستند. همچنین شیرهایی با فشار کار خانگی (معمولا 1/4 psi ) ارزان قیمت تر از شیرهایی با فشار کار صنعتی (30 psi و psi 60) می باشند. از لحاظ مکانیسم حسگر و عملگر نیز سیستم های مکانیکی ارزان تر از سیستم های الکترومکانیکی هستند.
2- مکان نصب:
این یک قاعده عقلایی و منطقی است که برای شبکه ای که تعداد زیادی از مردم در آن مشغول کار یا زندگی هستند با شبکه های محدود تفاوت قائل بوده و در مورد اول باید از سیستم های با استقامت بالاتر و حساس تر استفاده نمود. در مجتمعی مسکونی که چندین بلوک مسکونی را در بر می گیرد و یک ساختمان 4 واحدی و یا حتی تک واحدی ملاحظات می بایست متفاوت باشد. در نمونه های دسته اول قاعده عقلایی حکم می کند که از شیرهای با اتصال فلنجی و فشار متناسب با فشار کاری لوله و در نمونه های اخیر از شیرهای مکانیکی با اتصال دنده ای استفاده نمود.
3- اقتضای مکان نصب روی لوله:
در شیر های مکانیکی با توجه به اینکه لوله مکان نصب جهت لوله عمودی یا افقی است و در لوله های عمودی با توجه به اینکه جریان گاز از پایین به سمت بالا یا از بالا به پایین است نوع سفارش دستگاه متفاوت خواهد بود. در این خصوص در بخش شیرهای حساس به زلزله طنین با جزئیات بیشتر به موضوع خواهیم پرداخت. نکته قابل تذکر این است که از نقطه نظر مذکور شیرهای حساس به زلزله معمولا هیچ اختلاف قیمتی ندارند.
برا مطالعه ادامه مقاله وارد لینک زیر شوید:
پیشنهاد مطالعه: راهنمای نصب شیر حساس به زلزله طنین (بخش دوم)