ارزیابی رفتار کمانش غیرخطی تیوب های اواپراتور در بویلرهای پکیج صنعتی

چکیده
بویلرهای پکیج صنعتی به عنوان یکی از تجهیزات پرکاربرد در صنایع مختلف به ویژه صنایعی که نیاز به بخار فرآیندی در آنها وجود دارد، مورد بهره برداری گسترده قرار می گیرند. این بویلرها که با جانمایی بخش های اصلی اکونومایزر، اواپراتور و سوپرهیتر در قالب یک مجموعه یکپارچه و در هم تنیده، در محل تولید ساخته، مونتاژ و به صورت ماژولار تا محل نصب حمل می شوند، در طرح ها و پیکربندی های متنوعی طراحی و ساخته می شوند که یکی از مرسوم ترین انواع آن، بویلر پکیج صنعتی تیپ D است. مرجع طراحی بویلرهای پکیج، کد بویلرها و مخازن تحت فشار ASME BPVC Sec.I می باشد. یکی از گلوگا ههای مهم در طراحی این بویلرها، حصول اطمینان از ایمنی تجهیز در برابر پدیده کمانش ستونی تیوب های اواپراتور است که مابین درام های آب و بخار قرار دارند.
با توجه به این که در کد ASME BPVC Sec.I در خصوص جلوگیری از کمانش این تیوب ها الزامات صریحی ذکر نشده است، با استناد به مندرجات بخش PA از کد مذکور، می توان به کد ASME BPVC Sec.VIII Div .۲ و رو شهای ارزیابی کمانش ارائه شده در آن، در چارچوب رویکرد طراحی بر اساس تحلیل عددی (DBA) مراجعه نمود.
در مقاله حاضر، با استفاده از روش تحلیل کمانش غیرخطی ارائه شده در این کد، ریسک وقوع واماندگی کمانش در تیوب های اواپراتور یک بویلر پکیج تیپ D مورد ارزیابی قرار گرفته و نشان داده شده که با توجه به الگوی توزیع بار بر روی این تیوب ها، در بخشی از آنها کمانش رخ می دهد.
به منظور رفع این مشکل، پس از دو مرحله بازطراحی بویلر و افزودن اجزاء تقویتی، نهایتاً ایمنی در برابر کمانش حاصل گردیده است.
با این وجود، چالش هایی در روند اجرای کار از جهت نحوه مدل سازی و همچنین تفسیر نتایج از منظر کد وجود دارد که در این مقاله به آنها پرداخته شده است.