آموزش صفر تا صد اصول طراحی پایپینگ

پایپینگ چیست و تا چه حد اهمیت دارد؟

به زبان ساده، عمل اتصال چندین لوله متفاوت در یک پروژه صنعتی را اصطلاحا پایپینگ (Piping) یا لوله‌ کشی صنعتی می‌نامند. پایپینگ در زمینه انتقال و یا زدودن آلودگی‌ های مواد مایع کاربرد دارد و به همین دلیل از اهمیت و حساسیت بسیار بالایی در پروژه‌ های صنعتی و عمرانی برخوردار است. اگر این کار به درستی و به شیوه صحیح انجام نشود، می‌تواند به بسیاری از صنایع که استفاده از مایعات و سیالات مختلف در آن رایج است، آسیب بزند، به همین دلیل است که انجام آن باید با دقت بسیار و با در نظر گرفتن تمامی جزئیات همراه باشد. در ادامه با آموزش صفر تا صد طراحی پایپینگ با ما همراه باشید.

 

 پایپینگ چه کاربرد هایی دارد؟

پایپینگ در واقع اقدامی است که طی آن از لوله‌ ها و اتصالات مختلف و برخی قطعات دیگر برای مواردی از قبیل انتقال سیالات به نقاط مختلف و انجام برخی مراحل بر روی این سیالات استفاده می‌شود، از جمله تفکیک، مخلوط کردن، توزیع، تخلیه، اندازه‌ گیری و کنترل مایعات و همچنین برخی از انواع گاز ها. از این کار در سیستم‌ های لوله کشی در زمینه‌ های مختلف صنعتی مانند پتروشیمی، شهر سازی، صنایع غذایی، گاز، نفت، نیروگاه، ابزار های دقیق، کاغذ سازی، مواد نیمه رسانا، سازه‌ های دریایی، لایروبی، تصفیه فاضلاب، کشاورزی، ساختمان‌‌ سازی، راه‌ سازی، تهویه و موارد دیگر استفاده می‌شود. شیوه کلی عملکرد تمام انواع پایپینگ انتقال انواع مواد مایع، گاز و دوغاب است که این انتقال به نقاط مختلف انجام می‌شود. این که برای انجام لوله‌ کشی از چه ابزار ها و تجهیزاتی استفاده شود، به نوع صنعت و هدف از اجرای لوله‌ کشی برای آن صنعت بستگی دارد.

 

قسمت‌ های مختلف و ابزار های مورد استفاده در پایپینگ

سیستم پایپینگ یا لوله‌ کشی قسمت‌ های مختلفی دارد که عبارتند از لوله یا پایپ (Pipe)، تیوب (Tube)، فیتینگ یا اتصالات (Fittings)،‌ فلنج (Flange)، گسکت یا واشر آب‌ بندی (Gasket)، پیچ و مهره، شیرآلات یا ولو (Valve)، و تجهیزات دیگری مانند اتصالات انبساطی، اتصالات انعطاف‌ پذیر، شلنگ فشار قوی، صافی، گیره، ابزار دقیق و جداکننده. شما با استفاده از این قطعات مکانیکی، شرایط را برای انتقال سیالات در سیستم‌ های لوله‌ کشی به شیوه‌ ای مناسب و مطلوب را مهیا می‌کنید. کاربرد شیرآلات صنعتی یا ولو در زمینه کنترل و تنظیم جریان مواد مایع در درون لوله‌ ها است.

 

استاندارد اصلی پایپینگ که تاریخچه‌ آن به 4700 سال قبل برمی‌گردد، ASME B31.3 است که در سال 1955 تعیین شد و امروزه برای این استاندارد 10 دستور العمل جداگانه تعریف شده است که این دستور العمل‌ ها، پایه‌ های اصلی طراحی سیستم پایپینگ هستند که در سرتاسر دنیا مورد پذیرش کشور ها قرار دارند و استفاده می‌شوند.

 

بسیاری از صنایع از سیستم‌ های لوله کشی استفاده می‌کنند که انواع گوناگونی دارد. کاربری این سیستم‌ ها متفاوت است و به همین دلیل به قسمت‌ های مختلفی شامل لوله کشی نیروگاهی، فرآیندی، انتقالی، تبرید، تاسیسات ساختمان، خدماتی، انتقال دوغاب و موارد دیگر تقسیم می‌شوند. لوله کشی فرآیندی یکی از انواع پایپینگ است که برای تبدیل برخی مایعات مانند مواد شیمیایی به مایعات دیگر طی فرآیندهای گوناگون، استفاده می‌شود. لوله کشی نیروگاهی نیز همانطور که از اسمش پیداست، در نیروگاه‌ های تولید برق، کارخانه‌ های صنعتی، سیستم‌ های زمین گرمایی و سیستم‌ های مرکزی ایجاد گرما و سرما استفاده می‌شود.

 

انواع دیگری از سیستم‌ های پایپینگ وجود دارند که از جمله می‌توان به لوله‌ کشی تاسیسات ساختمان برای تامین آب، تهویه، گرمایش و سرمایش، تخلیه فاضلاب، زهکشی و انتقال گاز، لوله‌ کشی شهری برای انتقال خدمات شهرداری به ساختمان‌ های مسکونی، تجاری، صنعتی و عمومی، لوله‌ کشی خدماتی برای اتصال سیستم‌ های انتقال آب، گاز و فاضلاب به سیستم مرکزی، لوله کشی انتقالی برای انتقال مایعات گوناگون در فواصل مختلف،‌ لوله کشی تبرید برای کاهش دمای محیط و لوله کشی دریایی برای انتقال انواع مایعات در سازه‌ های آبی یا زیرآبی اشاره کرد.

 

منظور از کارشناس یا مهندس پایپینگ چیست؟

وظیفه مهندس پایپینگ طراحی و اجرای سیستم‌ های پایپینگ برای انتقال مایعات مختلف است. وظایفی که بر عهده مهندس پایپینگ است، به این شرح است:‌

• طراحی نقشه محل اجرای سیستم لوله‌ کشی
• رسم طرح اولیه
• تعیین اهداف اولیه
• بررسی مدیریت هزینه‌ ها با شرکت در جلسات مختلف
• انتخاب مواد مناسب برای اجزای سیستم

 

ابزار و وسایل مورد نیاز در پایپینگ

شما برای اجرای مراحل مختلف پایپینگ به تجهیزات گوناگونی نیاز دارید، از جمله لوله، ساپورت، پایپ رک، فیتینگ، فلنج و ولو. هر یک از این اجزا وظیفه و عملکرد جداگانه‌ ای دارند که به اختصار به آن‌ ها می‌پردازیم.

• لوله

لوله مهم‌ ترین بخش این تجهیزات است که دارای اندازه‌ ها و ویژگی‌ های مختلفی است. جنس آن‌ ها معمولا از فولاد، چدن، برنج و مس است. تیوب نیز از تجهیزات پرکاربرد پایپینگ است که به شکل‌ های دایره، مستطیل، مربع یا بیضی تولید می‌شود.

مطالب پیشنهادی

• قیمت لوله فولادی درزدار
• قیمت لوله فولادی درزمخفی
• قیمت لوله استیل 304
• قیمت لوله استیل 316

 

• ساپورت

تکیه‌گاه لوله یا ساپورت برای انتقال فشار اعمال شده به سازه‌ های نگهدارنده استفاده می‌شود. این ابزار فشار وارده را مهار و آن را هدایت می‌کند و همچنین ضربات وارده را به خود جذب می‌کند. در عین حال اگر قرار باشد این ابزار در شرایط دمایی بسیار بالا یا بسیار پایین مورد استفاده قرار گیرد، از عایق نیز بر روی آن استفاده می‌شود. ساپورت به سه شکل صلب، فنری و جاذب ضربه تولید می‌شود.

 

• پایپ رک

پایپ رک نیز وظیفه محافظت از ساپورت، کابل‌ های برق، تجهیزات ابزار دقیق و دیگر وسایل را بر عهده دارد. این وسیله همچنین برای نگهداری از تجهیزات مکانیکی مانند مخازن و جایگاه دسترسی به شیرآلات استفاده می‌شود.

 

• فیتینگ

فیتینگ یا اتصالات برای وصل کردن لوله‌ ها به یکدیگر و پوشش دهانه لوله‌ ها استفاده می‌شوند. امکان تغییر مسیر، ایجاد انشعاب و همچنین تغییر مسیر لوله‌ ها از طریق فیتینگ میسر می‌شود. از جمله ابزاری که در فیتینگ بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌توان به زانویی، سه‌ راهی، انشعاب‌ گیری لوله به لوله، کاهنده، کپ یا کلاهک، پلاگ یا درپوش، سوئیچ نیپل، پیچ و ساکت ولد اشاره کرد.

 

زانویی کاربردی‌ ترین و مهم‌ترین ابزار برای اتصالات فیتینگ است که از آن برای تغییر جهت لوله‌ ها استفاده می‌شود و شکل و جنس مختلفی دارد. اتصال T شکل برای ایجاد انشعاب در مسیر لوله‌ ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاهنده، را برای اتصال لوله‌ های با ابعاد مختلف استفاده می‌کنند. انشعاب‌ گیری لوله به لوله برای ایجاد حفره در بدنه لوله اصلی و جوش دادن لوله‌ های فرعی بر روی آن حفره استفاده می‌شود. از کپ برای بستن انتهای باز لوله استفاده می‌شود. فیتینگ پیچی و ساکت ولد نیز به اتصال لوله‌ های با قطر کوچک‌ تر کمک می‌کنند. نیپل نیز به عنوان یک کاهنده برای اتصال لوله‌ های دارای فیتینگ پیچی و ساکت ولد مصرف می‌شود.

 

عملکرد درپوش یا پلاگ مشابه کپ است، اما از آن برای بخش انتهایی لوله به منظور جلوگیری از خروج سیالات استفاده می‌کنند. اتصال انبساطی هم در سیستم‌ هایی که تغییرات دمایی زیاد دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از تغییر شکل لوله به دلیل تغییرات دمایی جلوگیری کند. فلنج به صورت دایره همراه چند حفره مختلف تولید می‌شود که برای اتصال لوله‌ ها، نازل‌ ها، شیرآلات، پمپ‌ ها و ابزار های دیگر از آن استفاده می‌شود.

 

• ولو

و در نهایت ولو یا شیرآلات پایپینگ که وظیفه کنترل و تنظیم جریان مایعات در سیستم‌ های لوله کشی را بر عهده دارند. این ابزار همچنین در راه‌ اندازی و یا توقف جریان سیالات، افزایش یا کاهش میزان جریان و تنظیم سرعت آنتنظیم فشار و دما، جدا کردن یک واحد از سیستم و برعکس کردن جهت جریان نقش مهمی دارد. ولو قطعات مختلفی دارد که شامل بدنه، رگولاتور، نشیمنگاه، فلکه، ساقه، اتصال انتهایی و عملگر می‌شود.

 

شیرآلات در پایپینگ دارای چه انواعی هستند؟

 

شیرآلات صنعتی که در سیستم‌ های لوله کشی استفاده می‌شوند، انواع گوناگونی دارند. این شیرآلات را می‌توان بسته به ساختار و عملکرد به انواع زیر تقسیم کرد: شیر کشویی، شیر کروی، شیر زاویه‌ ای، شیر یک طرفه، شیر توپی، شیر سماوری، شیر پروانه‌ای، شیر تخلیه، شیر کنترلی، شیر دیافراگمی و شیر گلویی.

 

آموزش اصول طراحی پایپینگ

طراحی پایپینگ در عملکرد کارخانه‌ ها تاثیر بسزایی دارد. این امر در بسیاری از کارخانه‌ ها از جمله پالایشگاه، صنایع شیمیایی، نیروگاه، کارخانجات تولید مواد غذایی، صنایع دارویی، تصفیه آب و فاضلاب و کودسازی انجام می‌شود. بنابراین بهتر است با اصول روند طراحی و آموزش پایپینگ آشنا شویم.

 

طراحی پایپینگ به منظور احداث کارخانه بر اساس خصوصیات مورد نظر کارفرما صورت می‌گیرد. در عین حال در طراحی لوله‌ کشی باید الزامات ایمنی و پارامتر های اقتصادی نیز مدنظر قرار گیرد. اهداف اصلی طراحی پایپینگ به این شرح است:

• کاهش زمان مهندسی و ساخت کارخانه تا حد ممکن
• کاهش یا حذف موارد مربوط به دوباره‌ کاری‌ های هزینه‌ بر
• بهبود شرایط اجرای طرح
• بهبود شرایط تعمیر و نگهداری
• بهبود عملکرد سیستم
• سازگاری با محیط زیست
• کاهش هزینه‌ ها تا جای ممکن

 

در طراحی پایپینگ چه فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد؟

فعالیت‌های اصلی که در طراحی پاپینگ مدنظر است، شامل موارد زیر است:

• توسعه و اصلاح طرح که شامل مکان استقرار دقیق تجهیزات است
• تعیین مکان نازل تجهیزات
• تعیین مسیر خطوط لوله
• طراحی عناصر جانبی تجهیزات
• تعیین مکان تجهیزات نگهداری و محافظت
• آپدیت روزانه اطلاعات واحد های دیگر

 

اطلاعات مورد استفاده در طراحی پایپینگ

اطلعات مختلفی در این زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرد که از مهم‌ترین‌ ها می‌توان این موارد را نام برد:

• اطلاعات پروژه: شامل موقعیت کارخانه، قوانین محلی، مسیر های دسترسی، آبراه‌ ها، راه آهن، شرایط لرزه‌ خیزی، وضعیت آب و هوایی
• اطلاعات طراحی: شامل ابعاد تجهیزات، شرایط عملیاتی (دما، فشار) و دبی جرمی
• اطلاعات وندور: شامل اطلاعات مربوط به تهیه قطعات و تدارکات مورد نیاز

 

مهمترین قوانین در طراحی پایپینگ

مهم‌ترین قوانین مورد نظر و دارای اهمیت برای پایپینگ در زیر به اختصار آمده است:

 

• به دست آوردن اطلاعات کافی و تعیین الزامات و مدارک مورد نیاز پروژه
• استفاده بهینه از فضا و منابع
• تعیین مکان تجهیزات همراه با اصول ایمنی
• توجه به جزئیات مهم مانند تجهیزات مجاور، تکیه‌ گاه‌ ها و مسائلی که احتمالا باعث اختلال در سیستم شوند
• مدنظر قرار دادن قابلیت اجرای طرح در کارخانه
• تعیین مکان نصب خطوط لوله
• جلوگیری از بروز اشتباه برای اجتناب تغییر جهت‌ های بیش از حد
• اطمینان از یکپارچگی طرح
• اجتناب از تغییر محل و اصلاح بیش از حد المان‌ های طراحی

 

روند کار و طراحی پایپینگ به چه صورتی است؟

طراحی پایپینگ در دو مرحله مقدماتی و تفصیلی انجام می‌شود. در مرحله مقدماتی پایپینگ مهندسی و ابعاد آن مشخص می‌شود. این کار مستلزم مطالعه دقیق و بررسی تمامی جزئیات است که هر یک از آن‌ ها باید به بهترین و دقیق‌ ترین شکل ممکن انجام شود. نمودار فاز جریان فرآیند (پی‌ اف‌ دی) در این کار نقشی اساسی دارد. در عین حال اهداف نیز باید به طور دقیق مشخص شود.

 

ابتدا باید بر اساس اصول استاندارد پی‌ اف‌ دی، کارخانه را به چند بخش تقسیم کرد که مدیریت آن آسان‌ تر باشد. سپس طرح مورد نظر به طور دقیق مورد بررسی و موشکافی قرار می‌گیرد تا همه ابعاد آن کامل سنجیده شود و از اشتباهات احتمالی نیز جلوگیری به عمل آید. برای این کار جزئیات و مشخصات دقیق تمام تجهیزات، لوله‌ها، فیتینگ‌ ها به طور کامل بررسی می‌شود تا بهترین تجهیزات مورد نیاز برای انجام لوله‌کشی کارخانه تهیه شود.

 

در مرحله بعدی که مرحله تفضیلی نام دارد، مدل‌ های سه‌ بعدی کامپیوتری، طرح و ویژگی‌ های مربوط به ارتفاع لوله و تجهیزات مشخص می‌شود. عناصر مورد نیاز برای اجرای این طرح عبارتند از تجهیزات، لوله‌ ها، فیتینگ‌ ها، ایستگاه‌ های کنترل و سازه‌ های نگهدارنده.

 

پس از اتمام این مرحله، مشخصات تمامی قطعات تجهیزات و دیگر وسایل مورد نیاز در سیستم پایپینگ با دقت بالا و با بررسی کامل جزئیات، انتخاب می‌شود. در این مرحله نقشه‌ های ایزومتریک که برای طراحی مورد تایید قرار گرفته‌ اند، تهیه و ارائه می‌شود. در این نقشه‌ ها از نظرات کارشناسان واحد های مختلف استفاده شده است و تمام اطلاعات و داده‌ های مورد نیاز برای تعیین ابعاد و محل نصب تجهیزات در آن مشخص شده است..

 

در مرحله بعدی لیست وسایل مورد نیاز مشخص و ارائه می‌شود تا نسبت به تهیه آن‌ ها اقدام شود. در نهایت و پس از کامل شدن همه مراحل، شرایط برای اجرای سیستم پایپینگ و نصب تجهیزات فراهم می‌شود، و کارکنان بخش اجرایی با در نظر گرفتن جزئیات مطرح شده در نقشه و پلان برنامه، مونتاژ و نصب تجهیزات را آغاز می‌کنند. پایان مقاله آموزش طراحی پایپینگ.