بررسی عملکرد مشعل گازی موتورخانه

در این مقاله قصد داریم عملکرد مشعل گازی موتورخانه را بررسی کنیم و اجزای آن را به صورت جداگانه معرفی کنیم. در نظر داشته باشید با توجه به برند ها و مدل های مختلف مشعل ها، ممکن است برخی از قطعات معرفی شده، با مشعل مورد نظر شما متفاوت باشد اما قطعا مراحل کارکرد و منطق کلی مشعل ها یکسان هست و با خواندن این مقاله به منطق کارکرد تمامی انواع مشعل ها آشنا می شوید که در فرآیند تعمیر موتورخانه بسیار کاربردی است.

مشعل چیست

مشعل یکی از متداول ترین دستگاه های تولید گرما است، که بیشترین کاربرد آن در موتورخانه است، مشعل انواع زیادی دارد که ما به بحث مشعل گازی می پردازیم، شرح کار مشعل گازی به این صورت است که ماده سوختی ما که همان گاز است وارد مشعل میشود و با ترکیب شدن با اکسیژن و حرارت تولید گرما میکند و در این فرایند مثلث آتش تشکیل میشود.

انواع مشعل

در بازار انواع مشعل با توجه به نوع سوخت آن دسته بندی می شود و به صورت کلی مشعل های موجود در بازار به موارد زیر تقسیم می شود:

• گازسوز
• گازوئیل سوز
• مازوت سوز

البته در موتورخانه ها مشعل های دوگانه سوز نیز مورد استفاده است که مشعل می تواند به صورت جداگانه با سوخت گاز یا گازوئیل عمل کند که این مورد از نظر مدیریت بحران در زمان قطعی گاز شهری می تواند مناسب باشد.

اجزای کلی مشعل گازی

مشعل به دستگاهی گفته می شود که از طریق ایجاد شرایط احتراق باعث ایجاد شعله می شود. عوامل اصلی ایجاد شعله سه مورد زیر می باشد:

• اکسیژن
• سوخت
• جرقه

موارد بالا به عنوان مثلث آتش نامیده می شود و عدم وجود هر یک باعث می شود شعله تشکیل نشود.

تامین اکسیژن

هوا و اکسیژن مورد نیاز برای ایجاد احتراق در مشعل توسط فن یا ونتیلاتور موجود در مشعل به داخل دیگ دمیده می شود که این فن از طریق یک موتور الکتریکی تک فاز یا سه فاز به گردش در می آید. میزان هوای ورودی به مشعل از طریق دمپر مشعل کنترل می شود.

تنظیم دمپر به صورت دستی و با به کمک دمپر برقی انجام می شود. تنظیم کردن دقیق هوای ورودی به مشعل اهمیت زیادی داشته و تنظیم نادرست باعث خام سوزی مشعل می شود.

موتور فن

موتور فن وظیفه به حرکت در آوردن فن را دارد، که از نوع آسنگرون بوده و به سرعت 1400 تا 2800 دور در دقیقه کار میکند.

پروانه یا همان فن

پروانه که الکتروموتور آن را به چرخش در می آورد با چرخش خود فشار مثبت هوا ایجاد کرده و هوا را جریان دار میکند،  پروانه ها به شکل شکل ساخته میشوند

۱.تیغه به سمت جلو(forward curved)

۲.تیغه به سمت عقب back word curved))

تیغه های شعاعی (radial)

محفظه فن

در این قسمت حلزونی شکل پروانه در داخل این قسمت قرار میگیرد و هوا از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج میشود.

ایجاد جرقه

ترانس جرقه با یک ترانس افزاینده کار میکند، کارکرد آن به این گونه است که برق شهری یا همان برق 220 ولت را چند برابر میکند و تا 5 تا 15 هزار ولت افزایش میدهد. جرقه های ایجاد شده در مشعل ها به مدت 3 تا 6 ثانیه زده شده و عامل ایجاد احتراق می شود.

الکترود های جرقه

این الکترود ها در قسمت جلویی مشعل نصب میشوند و وظیفه آنها این که که برقی که در ترانس تولید شده را به جرقه تبدیل کنند که شعله ایجاد شود و که جنس آنها فولادی بوده و روکش سرامیکی دارند.

تامین سوخت

سوخت مورد استفاده در مشعل های گازسوز، گاز طبیعی شهر است. گاز شهری پس از عبور از لوله های گاز از شیر اصلی قطع و وصل عبور کرده و وارد فیلتر صافی ورودی گاز شهری مشعل شده و سپس از شیر برقی مشعل عبور کرده و در صورت فراهم بودن فشار مناسب با هوای ورودی ترکیب شده و سبب احتراق می شود.

فیلتر

از ورود ذرات خارجی و رسوب ها جلوگیری میکند، پد داخل فیلتر از جنس الیاف است که بستگی به کار کرد مشعل سالی یک بار باید تعویض شود، کارکرد دست مشعل به فیلتر هم بستگی دارد.

گاز پخش کن

 گاز خروجی از شیر برقی وارد گاز پخش کن  میشود و از قسمت انتهایی ان خارج شده و با هوای فن مخلوط میشود.

شبکه احتراق

مخلوط گاز و هوا که در گاز پخش کن به خوبی مخلوط شده اند با عبور از شبکه احتراق بر اثر قوس الکتریکی شعله ور شده به داخل اتاقک احتراق میرود.

اجزای کنترلی مشعل گازی

سیستم مشعل به صورت اتوماتیک می باشد و در صورتی که مشعل عملکرد نادرستی داشته باشد امکان بروز حوادث بسیاری وجود دارد، سیستم هوشمندی در مشعل ها تعبیه شده که در از عملکرد درست آن مطمئن شده و در صورت بروز هر نوع نقص در این سیستم، مشعل خاموش گردد.

رله

مهم ترین تجهیز در مشعل رله است، که کلیه کار های مشعل با رله کنترل میشوند هر کدام از تجهیزهای که راجب انها توضیح خواهیم داد هم دستور کار خود را از رله دریافت می کنند و رله بعد از تایید شدن درستی کارکرد آنها اجازه ادامه کار را میدهد.

پایه رله

سیم کشی قطعات الکتریکی مشعل گازی در این قطعه انجام میشود. اتصال سیم به پایه رله به شکل زیر است.

پایه 1: آلارم

پایه 2: کابل میله یونیزاسیون

پایه 3: ترانس جرقه

پایه 4: الکتروموتور

پایه 5: شیر برقی مرحله 1

پایه 6: شیر برقی مرحله 2

پایه 7 و 5: کلید کنترل فشار هوا

پایه 8: نول

پایه 9: فاز بعد از عبور از ترموستات و کلید فشار گاز وارد پایه شماره ۹ میشود.

شیر برقی یا سلونوئید ولو

شیر برقی در سیستم گازرسانی مشعل سه وظیفه اصلی دارد:

• قطع و وصل کردن گاز به مشعل
• تنظیم کردن سرعت استارت و خروج اولیه گاز به مشعل
• تنظیم کارکرد شعله

جهت تنظیم نمودن میزان سرعت استارت و میزان شعله مطابق شکل بالا مشاهده می کنید که یک پیچ وجود دارد که میزان سرعت استارت مشعل با آن تنظیم می شود. ابتدا پیچ را به صورت کامل بسته تا صفر گردد سپس دو دوره آن را چرخانده و سپس مشعل را استات می زنیم.

همچنین در برخی از مدل های مشعل های گازی در زیر شیر برقی یک پیچ وجود دارد که با آچار آلن تنظیم می شود و به وسیله آن می توانیم مقدار گاز ورودی به شیر برقی را کنترل کنیم.

شیر برقی به صورت بسته است و وقتی که برق وارد آن میشود به صورت مگنتی و آهسته باز میشود آهسته باز شدنش به این دلیل است که شعله در اول به صورت آهسته زیاد میشود، ولی بسته شدن آن به صورت یک باره می باشد یعنی وقتی جریان برق قطع شود یا هر دلیل دیگر شیر برقی جریان گاز را سریع قطع میکند.

نشت یاب

این وسیله در مسیر شیر برقی قرار میگیرد و کاربرد اصلی آن اعلام نشتی  های شیر برقی است.

پرشر گاز

در کارکرد مشعل در بعضی از مواقع ممکن است فشار گاز کم شود و باعث میشود که شعله تشکیل نشود و این میتواند حادثه آفرین شود، پس پرشر فشار گاز در مشعل تعبیه شده است که وقتی فشار گاز پایین آمد به صورت خودکار جریان برق شیربرقی را قطع میکند و گاز قطع میشود که در واقع یک کلید ایمنی است.

پرشر گاز در مسیر ورودی گاز قرار دارد و جریان برق ورودی به پرشر گاز به پایه 9 رله وصل شده و در صورت کمبود و مشکل فشار گاز، دستور قطع مشعل را می دهد. اگر به هر دلیل پرشر گاز درست عمل نکند هیچ کدام از قطعه های دیگر مشعل نیز فعال نخواهند شد. مهمترین عیب های پرشر گاز عبارتند از:

• قطع گاز و یا کمبود فشار گاز
• مشکلات برقی و قطع شدن پرشر
• تنظیم اشتباه پرشر گاز روی اعداد بالا

پرشر فشار هوا

پرشر فشار هوا که مسئول کارکرد فن مشعل است، اگر بنا به هر دلیلی فن کار نکند و اکسیژن رسانی نکند شیربرقی بسته میشود وجریان گاز قطع میشود، کلید کنترل فشار هوا هم مانند کلید پرشر فشار گاز یک کلید ایمنی است.

پرشر هوا همانند پرشر گاز بوده و در صورت کمبود و یا قطع فشار هوا به پایه 7 رله دستور قطع مشعل را می دهد.

مشکلات رایج پرشر هوا شامل موارد زیر می باشد:

• سوختن و یا نیم سوز شدن موتور فن مشعل
• گرفتگی و یا شکستن لوله هوای ورودی به مشعل
• خرابی بلبرینگ و یا هرز شدن فن
• چرخش معکوس فن مشعل
• قطع شدن و یا خرابی پرشر هوا
• تنظیم کردن پرشر هوا روی اعداد بزرگ
• بسته بودن دمپر هوا

میله یونیزاسیون

در مشعل های گازی برای کنترل شعله از میله یونیزاسیون استفاده میشود و عملکرد آن به این  صورت است که یک میله فلزی در میان شعله قرار میگیرد و بدنه فلزی مشعل برای کنترل شعله استفاده میشود، مولکول های گاز محترق شونده و هوا در اثر حرارت برای اشتعال، یونیزه می شوند که این یون ها خاصیت هدایت الکتریسیته را دارند و در صورت تشکیل شعله به علت یونیزه بودن فضای شعله، جریانی بین میله و بدنه به وجود می آید که از این جریان رله مشعل تأثیر میگیرد و دستور ادامه کار مشعل را میدهد.

ولی اگر شعله به وجود نیاید بین میله و بدنه به علت یونیزه نبودن مولکولها مقاومت الکتریکی زیاد به وجود می آید و جریانی بین این دو برقرار نشده و مشعل توسط رله خاموش میشود.

در این قسمت توضیح علمی و شرح کارکرد میله یونیزاسیون داده میشود:

شعله یک واکنش شیمیایی است که در این فرایند شیمیایی مثلث احتراق کامل میشود. مولکول های سوخت و اکسیژن معمولا به تعداد مساوی حامل بار های الکتریسته مثبت و منفی  هستند و در مجموع از نظر الکتریکی حساب میشود. بارهای منفی به شکل الکترون می باشند که به عنوان کوچکترین ذره با بار منفی شناخته شده است.

در واکنش شیمیایی شعله، میلیاردها الکترون از مولکول آزاد می شوند و در این حالت مولکول هایی که الکترون از دست داده اند به اجزائی با بار مثبت تبدیل شده و یون های مثبت نامیده می شوند. عمل تشکیل یون های مثبت را یونیزاسیون می نامند.

درمشعل های گازی میله یونیزاسیون در جلو شبکه احتراق قرارگرفته و توسط وایری به کنتاکت شماره ۲ پایه رله وصل می گردد ومیله دیگری که با زمین ارتباط دارد در مجاورت آن قرارگرفته است.

وقتی گاز مشتعل می شود بر اثر حرارت زیادی که ایجاد می کند قسمتی از هوای اطراف شعله یونیزه می شود و بدین ترتیب ذرات هوای اطراف شعله باردار می شود یعنی ذرات با بارالکتریکی مثبت و منفی ایجاد می شود و ذرات ایجاد شده به طرف قطب مخالف خود جذب شده و بدین طریق جریان الکتریسیته خیلی ضعیف بین میله یونیزاسیون و میله اتصال زمین بوجود می اید و این جریان توسط وایری به رله منتقل می شود و رسیدن این جریان ضعیف به رله پیامی است از وجود شعله در مشعل است. در مشعلهای گازی امیتر همان میله یونیزاسیون است که از جنس آلیاژ تنگستن و توریم است. این آلیاژ در درجه حرارت های بالا (۱۷۰۰ درجه سانتیگراد) الکترون را پرتاب می کند.

مراحل کارکرد مشعل گازی

به صورت کلی مراحل کارکرد مشعل ها به سه مرحله تقسیم می شود:

• مرحله پرچ (تخلیه اجباری)
• مرحله اطمینان
• مرحله کار دائم

مرحله پرچ (تخلیه اجباری)

در این مرحله تنها فن موتور فعال بوده و بقیه اجزای مشعل عملی انجام نمی دهند و به مدت حدود 30 تا 60 ثانیه فن در داخل دیگ دمش می کند. گاز ها و بخارهای موجود در داخل دیگ که از احتراق های قبل در داخل دیگ موجود هستند به طور کامل از داخل دیگ تخلیه شده و از طریق دودکش ها خارج می شوند و داخل دیگ از هوای سالم پر می شود. پس به مرحله خروج گازهای مضر دیگ پرچ می گویند.

مرحله اطمینان

این مرحله بلافاصله بعد از مرحله پرچ اتفاق می افتد. شیر برقی عمل کرده و گاز را وارد مشعل می کند و همزمان فن مشعل نیز در حال کار کردن است. سپس جرقه زن فعال شده و در صورت تنظیم بودن تمام عوامل ایجاد احتراق، شعله تشکیل می شود.

در این مرحله میله یونیزاسیون یا فتوسل موجود در مشعل، شعله را تشخیص داده و در صورتی که شعله ای تشکیل نشود و یا فتوسل یا میله یونیزاسیون آن را تشخیص ندهد. مشعل ریست کرده و خاموش می شود.

اما در صورتی که شعله ایجاد شد و میله یونیزاسیون یا فتوسل آن را تشخیص دهند مشعل وارد  مرحله کار دائم می شود.

مرحله کار دائم

در این مرحله با توجه به تشخیص وجود شعله و عملکرد مناسب دیگر اجزای مشعل، شیر برقی گاز ورودی به صورت دائم باز می ماند. ترانس جرقه زن نیز قطع شده و از مدار خارج می گردد. شعله پایدار ایجاد شده و تا دستور ترموستات و رسیدن دمای آب به دمای تنظیم شده مشعل روشن می ماند.

انواع شعله ها در مشعل گازی

در بحث تنظیم مشعل، می بایست انواع مختلف شعله را بشناسیم تا بتوانیم با توجه به ویژگی های موجود در مشعل آن را تنظیم کنیم.

شعه احیا

ویژگی شعله احیا به صورت زیر است:

• پخش شدن شعله
• زرد رنگ
• بوی خام سوزی
• دوده زدن
• سوزش بینی
• نامناسب برای مشعل

شعله اکسید

ویژگی شعله اکسید به صورت زیر است:

• شعله کوتاه و تیز
• آب رنگ
• سوزش چشم
• نامناسب برای مشعل ها

شعله خنثی

ویژگی شعله خنثی به صورت زیر است:

• عدم سوزش چشم یا بینی
• زرد رنگ با رگه های آبی و نارنجی
• شعله مناسب برای مشعل ها

دیگر اجزای مشعل

بدنه مشعل

یکی از مهم ترین اجزا بدنه است که کل اجزای مشعل روی بدنه نصب میشوند، بدنه از لحاظ جنس باید صورتی باشد که گرما را به دیگر تجهیزات انتقال ندهد.

عایق مشعل

عایق داخلی مزیت این مشعل ها این است که آنها می توانند با هوای از پیش گرم شده تا دمای 400 درجه سانتیگراد کار کنند، بنابراین باعث افزایش قابل توجهی عملکرد احتراق و کارایی دیگ می شوند. برای جلوگیری از انتقال این گرما به خارج، این مشعل ها عایق اطراف محفظه را حمل می کنند که باعث می شود دما از طریق این بدنه به خارج منتقل نشود و بیش از 40 درجه سانتیگراد نباشد. این عایق توسط یک صفحه استیل ضدزنگ پوشانده شده است و آن را از هرگونه آسیب و یا اکسیداسیون محافظت می کند.

لوله آتش

قسمتی از مشعل است که وارد شده و تا حد امکان با هم مخلوط میشوند.

شعله پخش کن

این تجهیز که شعله را پایدار میکند و باعث اختلاط بهتر هوا و گاز میشود و از برگشتن شعله به بدنه مشعل و همچنین جدا شدن شعله از سر مشعل جلو گیری میکند.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس