التصميم المعياري على قاعدة مزلقية في معدات توليد الأكسجين VPSA/PSA

في الصناعة الهندسية، أصبح تكامل المعدات بشكل متزايد متطلبًا قياسيًا للمنشآت المنشأة حديثًا. التجميع المعياري على قاعدة مزلقية هو أحد الطرق المختلفة لتحقيق هذا التكامل.

1. مفهوم التصميم المعياري والتجميع على قاعدة مزلقية في محطة أكسجين VPSA/PSA

التجميع على قاعدة مزلقية يعني تثبيت مجموعة من معدات الأكسجين VPSA (الامتزاز بالتناوب الفراغي) وPSA (الامتزاز بالتناوب الضغطي) على قاعدة مصنوعة من زاوية حديدية أو عوارض I. يمكن نقل وحدة الأكسجين بأكملها باستخدام جهاز رفع أو رافعة. تُستخدم معدات الأكسجين المثبتة على قاعدة مزلقية على نطاق واسع في المجالات الصناعية.

أما التصميم المعياري، فيتضمن التكامل الفعال لعملية إنتاج الأكسجين والمعدات بحيث يكون لكل قاعدة مزلقية وظيفتها المستقلة. وفي الوقت نفسه، يسمح بالتشغيل التعاوني بين القواعد المزلقة المختلفة، مما يسهل التصميم والتصنيع والنقل اللامركزي، مع تقليل صعوبة الرفع. أمثلة على هذه الوحدات تشمل قواعد مزلقية مدخل/مخرج الممتز، وقواعد مزلقية ضغط الأكسجين، وقواعد مزلقية التهوية والقياس.

يوفر التصميم المعياري على قاعدة مزلقية في نظام الأكسجين VPSA/PSA تكاملًا عاليًا، وتصميمًا مفصلاً، وفترات بناء قصيرة، وبصمة صغيرة، وأنظمة تحكم متقدمة، وتشغيلًا موثوقًا، وما إلى ذلك، مما يحل بشكل فعال التحديات التقنية في البناء الميداني لوحدات الأكسجين.

في هذا السياق، يشير "المعيار" (module) إلى التكامل الوظيفي، بينما تشير "القاعدة المزلقة" (skid) إلى التكامل المكاني. قد يحتوي معيار واحد على قواعد مزلقية متعددة، وبالمثل، قد تتكون قاعدة مزلقية واحدة من عدة معايير.

2. التصميم المعياري على قاعدة مزلقية لمحطة VPSA/PSA-O2

(1) نهج التصميم

أ. التصميم المعياري لمحطة الأكسجين VPSA/PSA

أ. بناءً على الوحدات الوظيفية لعملية توليد الأكسجين، يتم تقسيم نظام توليد الأكسجين VPSA/PSA إلى وحدات أحادية الوظيفة متعددة لتشكيل سلسلة وحدات معيارية.

ب. على أساس وحدة الأكسجين المعيارية ككل، مع مراعاة الحد الأقصى لحجم ووزن المكونات داخل المعيار الواحد، والجدوى العملية للنقل وسهولة التركيب في الموقع. التصميم النهائي يدمج خطوط الأنابيب والمعدات والأدوات الكهربائية والمكونات الأخرى داخل الوحدة المعيارية، ويتم الانتهاء من التخطيط العام للمعيار.

ج. يجب دمج مكونات الأنابيب داخل المعيار، خاصة الأدوات، قدر الإمكان داخل المعيار أثناء التصميم.

د. يركز التصميم على المعدات الرئيسية، مع تضمين المكونات المساعدة أيضًا. يتم دمج جميع خطوط الأنابيب والأدوات والصمامات في وحدة واحدة، مما يسهل عملية التجميع على القاعدة المزلقة اللاحقة.

هـ. يتم توصيل أسلاك التحكم والدوائر الكهربائية والأدوات للوحدة المعيارية مسبقًا وتوصيلها بشكل منظم إلى خزانات التحكم في نظام توليد الأكسجين. بمجرد توفير الطاقة في الموقع، يمكن تشغيل مولد الأكسجين بسرعة بعد ضبط بسيط.

ب. التصميم على قاعدة مزلقية لمحطة الأكسجين VPSA/PSA

أ. بناءً على عملية إنتاج الأكسجين، يتم تجميع جميع المعدات وخطوط الأنابيب والأدوات والمكونات الأخرى داخل كل وحدة معيارية على قاعدة مزلقية لتشكيل وحدات مزلقية متعددة.

ب. يتم تحديد أبعاد القاعدة ومواقع الحزم الحاملة ومواصفات الهيكل الفولاذي بناءً على التخطيط العام والوزن لمولد الأكسجين VPSA/PSA.

ج. باستخدام تخطيط الأنابيب وتدفق العملية، يتم تحديد مواقع دعامات خطوط الأنابيب على القاعدة الفولاذية، بهدف تقليل التوصيلات بين القواعد المزلقة.

د. أثناء عملية التصميم العام للقاعدة المزلقة، يجب مراعاة عوامل مثل الرفع والنقل والتركيب في الموقع وسهولة التشغيل والصيانة بشكل كامل لضمان قابلية الاستخدام العملية والفعالة.

(2) النقاط الرئيسية لتخطيط معدات الأكسجين VPSA/PSA

يتبع تخطيط المعدات المبدأ التقني للتصميم المعياري على قاعدة مزلقية. بناءً على الوحدات المعيارية المحددة مسبقًا، يتم ترتيب مكونات معدات الأكسجين بشكل أساسي على منصة موحدة لتلبية لوائح التباعد، مما يضمن ترتيبًا مضغوطًا مع تلبية متطلبات مساحة التشغيل والفحص والصيانة. علاوة على ذلك، يتم تصنيع وتركيب جميع خطوط الأنابيب والأدوات والمكونات الأخرى داخل وحدة الأكسجين مسبقًا، بحيث عند الوصول إلى الموقع، يلزم فقط لحام توصيلات الأنابيب بين القواعد المزلقة لإكمال تركيب نظام توليد الأكسجين.

مبادئ تخطيط أنابيب التجميعات (السكيدات) هي كما يلي:

• الامتثال لمتطلبات تدفق العملية وتلبية مواصفات حجم ووزن التجميعة.

• تسهيل التشغيل والإدارة مع ضمان إنتاج آمن.

• تمكين صيانة أنابيب مريحة وتشغيل الصمامات.

• يجب أن يكون التصميم العام متناغمًا وجميلًا من الناحية الجمالية، مع تقليل استخدام المواد.

عند نمذجة تجميعات مصنع الأكسجين، يجب على المصممين الالتزام الصارم بمبادئ الأنابيب والتركيز على ترتيب المعدات. يجب وضع المعدات الطويلة نسبيًا في المركز، بينما توضع المعدات القصيرة والصمامات حولها. وهذا يسمح لموظفي الصيانة وأدواتهم بالوصول بسهولة إلى المكونات، وهو أمر بالغ الأهمية للعمليات اليومية والصيانة والإصلاحات وتفكيك مصنع VPSA/PSA-O2.

لضمان توصيلات سريعة وموثوقة في الموقع في المستقبل، يجب توصيل الأنابيب بين التجميعات باستخدام الشفاه (الفلانشات) قدر الإمكان. إذا كانت هناك حاجة لممرات للموظفين داخل التجميعة، يجب ألا يقل العرض عن 900 مم، وألا يقل الارتفاع عن 2150 مم.

(3) اختيار معدات الأكسجين VPSA/PSA

في ظل فرضية التكاليف المعقولة والقابلة للتحكم، من الضروري اختيار معدات فعالة ومتعددة الوظائف كلما أمكن ذلك. يجب أن يبدأ التصميم المعياري (موديولاري) المركب على التجميعات (سكيدات) بتكامل وظائف المعدات، بدلاً من مجرد "تجميع" عمليات ومعدات توليد الأكسجين.

(4) اختبار ضغط التجميعة والنقل

بمجرد اكتمال رسومات تصميم التجميعة، تبدأ عملية التصنيع والتركيب في المصنع. بعد الانتهاء، تخضع كل تجميعة لاختبارات الكشف عن العيوب، والاختبار الهيدروليكي، واختبار إحكام الغلق (Air-tightness)، والتطهير، والحماية من التآكل، وكلها وفقًا للمعايير الوطنية. تضمن هذه الاختبارات جودة وموثوقية التجميعة، مما يضمن أن مصنع الأكسجين جاهز للاستخدام عند التسليم.

نظرًا لتعقيد النقل البحري والبري، من الضروري ضمان عدم تلف تجميعات وحدة الأكسجين أثناء النقل. يجب تعبئة التجميعات والمكونات الأخرى بشكل منفصل، ووضعها في حاويات مقاومة للماء، ووضع علامات واضحة عليها بقائمة تعبئة تتضمن أسمائها وأرقامها وقائمة المعدات ومراجع الرسومات لتسهيل الترتيب والتفكيك في الموقع.

3. تحديات تقنية التجميعات المعيارية (السكيدات) VPSA/PSA

تقنية التجميعات المعيارية لمصنع الأكسجين VPSA/PSA تقسم وحدات الإنتاج لمصانع الأكسجين واسعة النطاق إلى وحدات متعددة بناءً على المتطلبات الوظيفية وقيود النقل. يتم تصميم كل وحدة بشكل منفصل، ويتم إكمال المعدات والأنابيب والأجهزة والمكونات الأخرى وتركيبها في مصنع التجميع المسبق. بعد التكامل الأولي والاختبارات البسيطة، يتم تفكيك الوحدات ونقلها إلى الموقع وإعادة تجميعها. أخيرًا، يخضع نظام الأكسجين بأكمله لاختبارات شاملة واختبارات ضغط قبل التشغيل. بينما توفر هذه التقنية مزايا كبيرة في السلامة وحماية البيئة والجدول الزمني للمشروع والتكلفة والجودة، إلا أنها تواجه أيضًا العديد من التحديات والعقبات في التطبيق العملي.

(1) التحديات التقنية

يتطلب تنفيذ تقنية التجميعات المعيارية التغلب على سلسلة من التحديات التقنية، بما في ذلك دقة التصميم المعياري لـ VPSA/ تجريبية بنظام PSAدقة تصنيع المكونات المعيارية VPSA/PSA، وجدوى نقل وتركيب مكونات VPSA/PSA هذه.

• التصميم التعاوني متعدد التخصصات: تتضمن معدات الأكسجين المعيارية VPSA/PSA (المركبة على سكيدات) تخصصات متعددة مثل العمليات والمعدات والأنابيب والهياكل والهندسة الكهربائية. التصميم التعاوني الفعال والتخطيط الدقيق للبناء أمران ضروريان.

• عبء عمل ثقيل في النمذجة ثلاثية الأبعاد: نظرًا لتعقيد هيكل المعدات المركبة على التجميعات (سكيدات)، فإن النمذجة ثلاثية الأبعاد التفصيلية ضرورية لضمان تصميم عقلاني وتجنب التعارضات المحتملة.

• التجميع والتفكيك في الموقع: يجب تجميع الوحدات المركبة على التجميعات متعددة الطبقات في طبقات في المصنع. بالنظر إلى الحاجة إلى الرفع والنقل وإعادة التجميع في الموقع، يجب وضع خطة مفصلة لهذه العمليات.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يأخذ التصميم المعياري في الاعتبار الظروف المادية ومتطلبات التأهيل والظروف البشرية والتنظيمية، بالإضافة إلى تطبيق البرامج الذكية، وكلها ضرورية للتنفيذ الناجح للتصميم المعياري لمصانع VPSA/PSA.

(2) التوحيد القياسي وقابلية التوسع

حاليًا، سواء على الصعيد المحلي أو الدولي، لا يزال التصميم المعياري في مراحله المبكرة من التطوير، ولم يتم بعد إنشاء سلسلة توريد تصنيع معيارية (للتجميعات/السكيدات) موحدة وقابلة للتوسع. وهذا يعني أنه عند تنفيذ تقنية التجميعات المعيارية، قد يكون هناك نقص في المعايير والمواصفات الموحدة، مما يؤدي إلى مشاكل في التوافق وقابلية التبادل بين المشاريع المختلفة.

(3) العوامل البيئية والسلامة

في بعض البيئات الخاصة، مثل الظروف الجوية القاسية أو التضاريس المعقدة، قد يواجه تنفيذ تقنية التجميعات المعيارية تحديات إضافية.

بناءً على مزايا تقنية التجميعات المعيارية (السكيدات)، تقدم شركة PKU Pioneer مولدات أكسجين معيارية فعالة من نوع VPSA/PSA تتميز بفعاليتها من حيث التكلفة، وتقليل المساحة المطلوبة، وتقصير وقت التسليم. تم تصميم وتركيب نظام توليد الأكسجين بشكل خاص داخل حاوية، مما يجعله مثاليًا للعملاء الذين يعانون من قيود المساحة واحتياجات تدفق الأكسجين المنخفضة (عادةً <450 نيوتن متر³/ساعة).

في عام 2023، قامت شركة PKU Pioneer بتسليم مصنع أكسجين PSA محوسب بنجاح إلى مستخدمين في إيطاليا وماليزيا لاستخداماته في معالجة مياه الصرف الصحي وصناعة الأغذية. منذ تأسيسها في عام 1999، قدمت شركة PKU Pioneer حلولاً قابلة للتكيف لتوليد الأكسجين لتلبية الاحتياجات الدولية المتنوعة في أكثر من 20 مجالًا صناعيًا، مما جعلنا مزودًا موثوقًا ومفضلًا في صناعة VPSA وPSA في جميع أنحاء العالم.