يناير 2014 - ميكانيكا وتكنولوجيا

مدونة علمية مهتمه بالميكانيكا والطائرات والسيارات,المحركات ,التلفريكات,الكهرباء,واجزاء محرك السيارة والتكنولوجيا بجميع اشكالها وانواع الطاقة,والطاقة الشمسية

Hot

Recent Posts:

Post Top Ad

الأحد، 19 يناير، 2014

مصادر الطاقة الغير متجددة,معلومات عن مصادر الطاقة الغير متجددة

الأحد, يناير 19, 2014 0
مصادر الطاقة الغير متجددة
مصادر الطاقة الغير متجددة
مصادر الطاقة الغير متجددة

أولاً: الوقود الأحفوري وهو اساس مصادر الطاقة الغير متجددة

وهو يشمل النفط والغاز الطبيعي والفحم الحجري وتعرف بمصادر غير متجددة لأنها تفنى .
والوقود الأحفوري هو عبارة المركبات العضوية الناتجة عن عمليات البناء الضوئي حيث أن المواد العضوية للنباتات والحيوانات لم تتحلل تحليلاً كامل ، بل طمرت تحت طبقات من التربة الرملية والطينية والجيرية ، مما نتج عنه تكوّن النفط والغاز الطبيعي والفحم الحجري وطاقة الوقود الأحفوري هي طاقة كيميائية كامنة في البترول والغاز الطبيعي والفحم الحجري المخزون في باطن الأرض وهذه الطاقة هي أصلاً من الطاقة الشمسية التي قامت عليها النباتات بواسطة عملية البناء الضوئي منذ ملايين السنين .وقد كان الفحم من أهم المصادر الطبيعية للطاقة خلال القرن الماضي ومازال يستعمل حتى يومنا هذا ، ويساهم حالياً بحوالي 28 % من الطاقة من الاستهلاك العالمي .
حيث يقدر الفحم الحجري الموجود داخل الأرض بعدة مئات من البلايين من الأطنان .

 الفحم الحجري مصدر من مصادر الطاقة الغير متجددة

وهو من أهم مصادر الطاقة الأحفورية من حيث حجم احتياطه ، فالفحم الحجري يتكون داخل باطن الأرض على مدى ملايين السنين وذلك بسبب تحلل مصادر نباتية بسب العمليات البيولوجية في أماكن ذات الضغط الشديد والحرارة ومعزولة عن الهواء .
ويعتبر النفط أ كبر منافس للفحم الحجري ، ومن أسباب قلة استخدام الفحم الحجري مصدراً للطاقة هو أن مصادره تتركز في عدد قليل من الدول .

كما أن استخدام الفحم الحجري وقوداً مباشرة يستلزم أموال باهظة التكلفة لمحطات التوليد . ومن الأسباب في عدم استخدام الفحم الحجري على نطاق واسع هو أثره السيء على البيئة والإنسان إذ أنه مصدر رئيسي لتلوث الهواء وما يسببه من مشاكل صحية .

والتعدين السطحي للفحم الحجري يخلّف وراءه أراضي وعرة مما تؤدي إلى تشويه التربة وعدم صلاحيتها للزراعة كما أن احتراق الفحم الحجري قد يؤدي إلى تجمع غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجو وهي تعتبر من المشاكل الرئيسية التي تواجه سكان العالم وذلك بسبب ما يعرف بالاحتباس الحراري .

وتحتوي البلدان العربية على كميات قليلة مقارنة بالاحتياطيات المؤكدة العالمية ويأتي الفحم الحجري في المرتبة الأخيرة بين مصادر الطاقة المستخدمة في الدول العربية ومن هذه الدول هي مصر والجزائر والمغرب ومن أهم الأحواض المكتشفة في هذه البلدان هي :

حوض جرادة :
ويقع هذا الحوض في الشمال الشرقي للمغرب وعلى بعد 60 كيلومتر مدينة وجدة ويقدر احتياطه بنحو 38,5 مليون طن .

حوض عيون موسى :
ويقع على بعد 14 كيلومتر جنوب غرب مدينة السويس في مصر ويقدر احتياطه بنحو 40 مليون طن .

حوض المغارة :
ويقع شمال سيناء على بعد 90كيلومتر جنوب غرب العريش ويقدر احتياطه بنحو 35,5 مليون طن .

حوض بدعة وثورة :
يقع هذا الحوض في الجزء الغربي الأوسط من سيناء ويقدر احتياطه بنحو 15مليون طن .

 النفط مصدر من مصادر الطاقة الغير متجددة
 النفط : يعتبر النفط من أهم مصادر الطاقة وأكثرها انتشارها ، وتوجد نظريتان توضحان كيف تكوّن النفط في جوف الأرض وهما :

النظرية العضوية :
وهي نظرية تفترض أن النفط قد تكوّن من مادة عضوية عبارة عن مواد مكوّنة من الهيدروجين والكربون ، وقد تكوّنت من النباتات والحيوانات التي كانت تعيش منذ ملايين السنين سواء أكانت على اليابسة أو البحار فعندما ماتت هذه الكائنات الدقيقة ترسبت في قاع البحار القديمة التي كانت تغطي مساحات شاسعة من الأراضي اليابسة وعلى مدى السنين تحللت تلك الكائنات وذلك بفعل الحرارة والضغط في جوف الأرض ليتكوّن النفط الخام وكانت من العوامل المساعدة هي أنواع من البكتريا والمواد المشعة .

أما النظرية الأخرى هي النظرية الغير عضوية :
هي تفترض أنه قد تم اتحاد بين عنصري الهيدروجين والكربون تحت ضغط وحرارة عاليين في أعماق الأرض .
مما أدى إلى تكوّن النفط والغاز الطبيعي ، ويوجد النفط في فجوات كثيرة من الصخور الرسوبية ويتكوّن النفط من نسب وزنية مختلفة لعدة عناصر هي (الكربون – الهيدروجين – الأوكسجين – النتروجين – الكبريت ) .
وقد بينت الأبحاث النظرية التي تمت في مناطق مختلفة في جميع أنحاء العالم أن تكوّن النفط في القشرة الأرضية يرتبط ارتباطاً وثيقاً بالصخور الرسوبية التي اكتشفت فيها أكثر من 99.9% من تراكمات النفط .

ما هو النفط

ما هو النفط,معلومات عن النفط
 النفط
والنفط هو عبارة عن سائل أسود كثيف سريع الاشتعال ومكون من خليط من المركبات العضوية والتي تتكوّن أساساً من عنصري الكربون والهيدروجين وتعرف باسم الهيدروكربونات وتبلغ نسبة الهيدروكربونات في بعض أنواع النفط نحو 50 % من تركيبه الكلي وقد تصل 98 % .
ويساهم النفط اليوم بحوالي 39 % من استهلاك الطاقة العالمي وتحتوي منطقة الشرق الأوسط على أغنى مخزون للنفط في العالم .
وتعتبر المملكة العربية السعودية أكبر دولة في العالم تحتوي على أعلى نسبة من مخزون النفط في أراضيها . وتشير التوقعات إلى أن الإنتاج العالمي للنفط سوف يزداد خلال السنوات القادمة وذلك في حالة اكتشاف مكامن جديدة للبترول .

وكذلك تطوير طرق حفر الآبار حيث أنه عادة يتم استخراج نحو 40% من النفط والجزء الأكبر يظل داخل باطن الأرض وذلك لأنه يستعصي استخراجه .

ومن أهم أسباب انتشار النفط هو سهولة نقله وتحويله إلى مشتقات تتفاوت في خصائصها ، وكذلك من أهم أسباب انتشار النفط هو انخفاض سعره وتوفره في كثير من البلدان التي لا تستهلك إلا القليل منه . ونجد أن النفط من الثروات الطبيعية المحدودة والناضبة فنجد أنه يفسر تهافت الدول الصناعية المتقدمة على زيادة استيراده من الدول الناتجة والتي لم تكن تستهلك إلا كميات قليلة منه نظراً لمحدودية التنمية الصناعية لديها .

منظمة أوبك

تمثل منظمة أوبك مجموعة من الدول المنتجة والمصدرة للنفط وهي تهدف إلى تنسيق وتنظيم النفط وتضم إحدى عشر دولة وهي :
السعودية – الكويت – العراق – الجزائر – إيران – ليبيا – إندونيسيا – نيجيريا – قطر – الإمارات – وفنزويلا .
ويبلغ إنتاج أوبك حوالي 8,27 مليون برميل يومياً أي في حدود 40 % من الإمدادات العالمية .

إنتاج النفط الخام من أوابك :

تعتبر منظمة الدول العربية المصدرة للنفط (أوابك ) منظمة عربية تهدف إلى تشجيع التعاون بين دول الأعضاء في المجالات الهيدروكربونية وإيجاد الوسائل للمحافظة على مصالح أعضائها المشروعة في صناعة النفط وتوفير الجهود لتأمين وصول النفط إلى أسواق الاستهلاك وكذلك توفير البيئة الملائمة للاستثمارات البترولية وتضم المنظمة أغلب الدول العربية المنتجة للنفط ، وعلى مستوى الدول العربية فإن التوقعات تشير إلى أن إجمالي استهلاك الطاقة في الوطن العربي سوف يستمر في التزايد مما يؤدي إلى الزيادة في قطاعات النقل والكهرباء والصناعة .

وعلى الرغم من التطور الهائل في الأبحاث حول إمكانية تخفيض تكلفة الطاقة من المصادر المنافسة للنفط إلا أن النفط سوف يبقى المصدر الرئيسي للطاقة دون منافس في استخدامات معينة وذلك بسبب أن :

1- يعتبر النفط المصدر الرئيسي دون منافس في استخدامات معينة مثل المواصلات والنقل وكمادة أولية لإنتاج الزيوت المعدنية والشموع وغيرها .
2- أهميته في الصناعات البتر وكيماوية .
3- يدخل كمادة خام في صناعة البلاستيك واللدائن والألياف الصناعية والأصباغ .
4- يعتبر النفط من أنظف مصادر الطاقة مقارنة مع الفحم الحجري والوقود النووي .
5- سهولة نقله وتخزينه .
6- أهمية النفط لمعظم الصناعات الحديثة .

كل هذه الأسباب أدت إلى زيادة الطلب المتزايد على النفط أعطت النفط أهمية كبيرة .

الغاز الطبيعي مصدر من مصادر الطاقة الغير متجددة
يعتبر الغاز الطبيعي من أهم المصادر الأحفورية للطاقة لأنه يحتوي على وحدات حرارية أعلى بكثير من الفحم الحجري حيث يعتبر أن وقوده نظيف نسبياً .ويوجد الغاز الطبيعي في الطبيعة في باطن الأرض منفرداً أو مختلطاً مع النفط ويتكون الغاز الطبيعي من خليط من المركبات الغازية أهمها :

الميثان و الأيثان و البروبان و البيوتان وكذلك إن المعالجات اللازمة لإعداده وقوداً نظيفاً أقل بكثير مما يحتاجه إعداد الفحم أو النفط فكل ما يجب عمله هو إزالة الشوائب مثل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون .والغاز الطبيعي يدخل وقوداً في الصناعات ذات الاستخدام الكثيف للطاقة مثل صناعة الأسمنت وإنتاج الكهرباء وصناعة الحديد والصلب والألمنيوم ويعتبر أيضاً مصدراً مهماً لصناعة بعض الأسمدة والمنتجات البتر وكيمائية الأساسية .

ونظراً لكفاءة اقتصاديات استخدام الغاز الطبيعي في محطات توليد الطاقة والعوامل المرتبطة بالمحافظة على البيئة من التلوث يعتبر من أهم الأسباب التي أدت إلى أن يصبح الغاز الطبيعي أسرع وقود أحفوري من حيث معدل نمو الاستهلاك على المستوى العالمي .

وقد بلغ احتياطيات الغاز الطبيعي في عام 1994م حوالي 141 تريليون قدم مكعب .وبالنظر إلى إنتاج النفط فإننا نلاحظ أنه يصاحبه إنتاج الغاز الطبيعي ، وقد كان نقل الغاز الطبيعي الجاف يتم عن طريق خطوط الأنابيب إلى أن أصبح نقله عبر المحيطات صعباً فتم تطوير ناقلات للغاز الطبيعي المسال في أوائل الستينات فأصبح تسويق الغاز الطبيعي الجاف المسال حول العالم أمراً ممكناً.

ثانياً
الطاقه النواوية مصدر من مصادر الطاقة الغير متجددة
الطاقة النووية يمكنك مشاهدة مقال كامل عن الطاقة النووية
ان الطاقه النوويه هى الان اول شئ لاب ان نتكلم عليه لاكنها هنا تكلمنا عليها فى المرتبه الثانيه لانها اكتشفت مؤخرا
ان الطاقه النواويه لها مميزات وعيوب 
ولاكنها رخيصه الثمن
الطاقة النووية : طاقة الذرة : بدأت قصة الذرة بتجربة وذلك عندما كان وليام كروكس يبحث في سلوك الكهرباء في الهواء وعلى ضغط منخفض وكان جهازه مكوناً من أنبوب من زجاج مفرغ من الهواء يمرُّ فيه سلكان متصلان بتوتر عالٍ .

بدأ التيار الكهربي بالتحرك داخل الأنبوب وتم اكتشاف الأشعة الكاثودية المؤلفة من الإلكترونات . وكان لابد بعد ذلك من انتظار اكتشاف المواد الأشعة بواسطة بيكريل الفرنسي .

وتتكون مادة هذا الكون من مجموعة من العناصر الكيميائية لكل منها خواصها الفيزيائية والكيميائية المتميزة حيث يتكون كل عنصر من وحدات متناهية في الصغر تسمى ذرات .
وللذرة شكل كروي ويختلف نصف قطر الذرة من عنصر إلى آخر .

شكرا لكم
عمرو حبيب   مع تحيات ميكانيكا وتكنولوجيا
Read More

تحويلات وحدات القياس,وحدات القياس

الأحد, يناير 19, 2014 4
تحويلات مهمه فى وحدات القياس
تحويلات وحدات القياس
تحويلات وحدات القياس
وحدات الطول/ وحدات الوزن/ وحدات الزمن/ وحدات المساحة/ وحدات الحجم

وحدات قياس الطول:

كم (كيلومتر km)، م (متر m)، دسم (ديسمتر dcm)، سم (سنتمتر cm)، ملم (ميلمتر mm)
  • 1 متر = 10 دسم = 100 سم = 1,000 ملم 
  • 1 كم = 1,000 متر  <=> 1 متر = 0.001 كم 
  • 1 متر = 10 دسم   <=>  1 دسم = 0.1 متر 
  • 1 دسم = 10 سم   <=>  1 سم = 0.1 دسم 
  • 1 سم = 10 ملم   <=>  1 ملم = 0.1 سم 

وحدات الوزن:

طن ، كغم (كيلوغرام kg) ، غرام (غم gr)
  • 1 طن = 1,000 كغم = 1,000,000 غرام 
  • 1 طن = 1,000 كغم   <=>  1 كغم = 0.001 طن 
  • 1 كغم = 1,000 غرام   <=>  1 غرام = 0.001 كغم 

وحدات قياس الزمن:

ساعة ، دقيقة ، ثانية
  • 1 ساعة = 60 دقيقة = 3,600 ثانية 
  • 1 ساعة = 60 دقيقة   <=>  1 دقيقة = 60 ثانية 

وحدات قياس المساحة:

كم2 (كيلومتر مربع)، دونم ، م2 (متر مربع) ، سم2 (سنتمتر مربع)
  • 1 كم2 = 1,000 دونم = 1,000,000 م2
  • 1 م2 = 10,000 سم2 = 100 سم x 100 سم 
  • 1 كم 2 = 1,000 دونم   <=> 1 دونم = 0,001 كم2
  • 1 دونم = 1,000 م 2   <=> 1 م2 = 0,001 دونم

وحدات قياس الحجم:

م3 (متر مكعب) ، دسم3 (دسمتر مكعب) ، سم3 (سنتمتر مكعب)
  • 1 م3 = 1,000 دسم3 = 1,000,000 سم3 
  • 1 م3 = 1,000 دسم3  <=> 1 دسم3 = 0,001 م3
  • 1 دسم3 = 1,000 سم3  <=> 1 سم3 = 0,001 دسم3
وحدات حجم تستعمل للسوائل والغازات:
لتر ، دسم3 (دسمتر مكعب) ، سم3 (سنتمتر مكعب) ، مللتر
  • 1 لتر = 1 دسم3 = 1,000 سم3 
  • 1 لتر = 1,000 مللتر 
  • 1 مللتر = 1سم3 
  • 1,000 لتر = 1م

Read More

الأربعاء، 15 يناير، 2014

التحكم بمحطات تخزين وتوزيع المنتجات البترولية

الأربعاء, يناير 15, 2014 4
مقدمة
لقد أصبحت أنظمة الأتمتة والتحكم والمراقبة تدخل في جميع مجالات حياتنا اليومية: في البيت وفي الطريق وفي المكتب الوظيفي وفي جميع المجالات الصناعية والزراعية والخدمية، فكان من البديهي انتشار تطبيقاتها في عمليات التخزين والتوزيع للمواد البترولية وخاصة بعد زيادة الطلب عليها بسبب ارتفاع السعر العالمي لهذه المواد بشكل خيالي في الفترة الأخيرة .

يطبق في الكثير من دول العالم نظام الأتمتة المتكاملة بحيث يمكن كل إدارة أو شركة مستقلة تعمل في نظام تخزين وتوزيع المواد البترولية (نفط خام, مشتقات نفطية, غاز طبيعي أو غاز LPG, زيوت ........) أن تراقب وتأرشف وتتحكم من خلال مركز أو عدة مراكز تحكمية باستخدام أحدث الأنظمة التكنولوجية بجميع حقولها ومحطاتها ومراكز التوزيع المختلفة عبر شبكات اتصال (سلكية , لاسلكية , كابلات ألياف ضوئية , أقمار صناعية , إنترنيت.........) لتضع المحطات أو الخزانات تحت السيطرة ومراقبة حركة وخط سير الصهاريج بنظام الـــ GPS على الرغم من تباعدها الجغرافي عن بعضها البعض.

مقدمة عن نظام الــ PLC:

لقد أدى التنافس من أجل تطوير عمليات تشغيل صناعية حديثة بآلات ذات سرعات عمل عالية وقدرات إنتاج ضخمة، إلى دفع عجلة التطوير في مجالات التحكم بعمليات التصنيع المؤتمتة، وخاصةً بعد ظهور المعالجات الصغيرة والحاسبات الإلكترونية وغيرها، وهذا ما أسهم في بناء آلات مؤتمتة ذات كفاءة إنتاجية عالية تلغي تدخل العامل وتزيد من سرعة وجودة الإنتاج وتقلل تكلفة المنتج.

فمن التحكم الآلي بطرق ميكانيكية باستخدام محاور الكامات الدوارة (Rotating Camshafts) مروراً باستخدام أنظمة التحكم الصناعي(Industrial Control) (الريليهات الكهربائية) والتي أصبحت قادرة على التحكم بعمليات التصنيع التتابعية (Sequential) بعد إدخال العدادات والمؤقتات في أنظمتها لتشكل ما يصطلح عليه بمنطق الريليهات، وصولاً إلى إدخال الحاسبات الالكترونية بأشكالها المختلفة مثل المتحكمات المنطقية المبرمجة (Programmable Logic Controller)/(PLCs).

في هذه الطريقة يتم التحكم في عمل آلة ما بواسطة كتابة برنامج مخصص لهذه الغاية، يخزن في ذاكرة الـ PLC التي تقوم بإعطاء أوامر التشغيل والإيقاف عبر المخارج بما يتوافق مع معلومات الحساسات التي توصل على المداخل من أجل تنفيذ العملية التكنولوجية المطلوبة.

تقسم عملية تصميم أي نظام تحكم باستخدام الـ (PLC) إلى قسمين: الأول تصميم النظام الكهربائي والإلكتروني، والثاني تصميم برنامج التحكم الخاص بطبيعة العملية التكنولوجية المطلوبة.

تمتاز الـ (PLC) بكونها تضم وحدات تحكم مدمجة مصممة بشكل جيد جداً لتؤمن معظم ما تحتاجه عمليات التحكم وبما يتناسب مع الظروف الصناعية المطلوبة ( وحدة تغذية مستقرة -وحدات دخل رقمية وتماثلية تملك مناعة ضد الضجيج - وحدات خرج معزولة غلفانياً ).

تعريف الــ PLC:

جهاز التحكم المنطقي المبرمج (PLC) هو جهاز الكتروني تتكون بنيته الأساسية من معالج صغري ( Microprocessor ) ليستخدم في التحكم الصناعي، يمتاز بسهولة التركيب والبرمجة، ومقاومته للظروف المحيطة (أبخرة، حرارة، اهتزاز، تشويش خارجي...)،يتضمن(PLC) وحدات دخل وخرج، توصل على وحدات الدخل الحساسات والمفاتيح ذات الأنواع المختلفة مثل المفاتيح الناخبة، الأزرار الانضغاطية (Toggle Switches)، بينما توصل على وحدات الخرج المشغلات ( actuators) مثل المؤشرات، الحواكم (Relays)، الكونتاكتورات، و الصمامات الهوائية (Solenoid Valves)، فإنها توصل إلى طرفيات مخارج الـ (PLC).

يتم تشغيل الـ PLC بعد أن يتم تحميله في ذاكرة وحدة المعالجة ببرنامج يصف طبيعة العملية التكنولوجية المطلوبة ليقوم بتنفيذها بشكل آلي تتابعي.

تمثل الـ (PLC) قلب نظام التحكم، وعندما يوضع برنامج التطبيق التحكمي المخزن في ذاكرة الـ (PLC) موضع التنفيذ، فإن الـ (PLC) تراقب باستمرار حالة النظام من خلال إشارة التغذية العكسية من وحدات الدخل الحلقية، وعندها ستحدد بناءً على منطق البرنامج ما يجب فعله وتنفيذه على وحدات الخرج الحلقية.

مقدمة عن نظام الــ SCADA :

أدى تطور نظم التحكم لظهور مستويات و مراحل متعددة لعمليات التحكم بدأ من التجهيزات الحقلية المختلفة مرورا بلوحات نقل وتوزيع القدرة و لوحات التحكم إلى وحدات التحكم المختلفة (PLC/DDC/ESD/BMS .... الخ) إنتهاء بالبرنامج الحاسوبي الذي يقوم بجمع و أرشفة المعلومات ويساعد المستخدم في التعرف على حالة المنظومة و إتخاذ القرار المناسب وهو مايسمى بنظام السكادا (SCADA) Supervisory Control And Data Acqustion .

يتميز البرنامج في عدد نواحي نذكر منها:
  1. التوافق مع جميع بروتوكولات الإتصال العالمية المعروفة مثل Profibus Modbus LonWork Backnet , TCP/IP.....الخ.
  2. سهولة البدء بتمثيل المشاريع و الصفحات الرسومية و المنحنيات والتقارير.
  3. الكلفة المنخفضة نسبيا بما يتناسب مع حجم المشروع (عدد نقاط التحكم).
  4. إمكانية تمثيل المشاريع والربط مع وحدات التحكم مما يساعد الكثير من المتدربين و يساعد الخبراء على التوثق من تحقيق متطلبات نظامهم.
  5. إمكانية ربط برامج التحكم المنتشرة جغرافياً من خلال شبكة WAN أو من خلال شبكة الوب العالمية (World Web ً Wide).
  6. الدعم الفني الكبير والمنتشر في جميع أنحاء العالم.

شرح المشروع الخاص بالتحكم بمحطات تخزين وتوزيع المنتجات البترولية:

يتلخص مشروعنا بتصميم نموذج ( Simulator ) لمحطة تخزين وتوزيع المشتقات البترولية نفذ بشكل ماكيت حقيقي ( انظر الشكل1 ) يبين ويتحكم بحركة تعبئة وتفريغ الخزانات وإملاء الصهاريج لتوزيع المادة (مازوت , بنزين أو كيروسين )، حيث قمنا باستخدام الماء بدل أنواع المواد المذكورة أعلاه كون المشروع هو نموذج تدريبي لطلاب الجامعة ،كما يشمل المشروع نظام إطفاء مادته من الفوم الممزوج بالماء أو تبريد بالماء بحال ارتفاع درجة الحرارة للتخفيف من تبخر المادة وكذلك قمنا باستخدام الماء فقط دون الفوم للأسباب التي ذكرناه سابقاً.

تم استخدام PLC نوع OMRON متصل بحاسب ليعمل من خلاله مع نظام السكادا (SCADA) Supervisory Control And Data Acquisitions نوع CITECT وقد نفذ بحيث يسمح بإمكانية قيادة للمشروع بحالتين: إما عن طريق الحاسب أو عن طريق لوحة التحكم التي يوجد على واجهتها رسم عام للمشروع ومفاتيح تشغيل/إيقاف ولمبات دلالة لحالات العمل أو التوقف.
مشروع الخاص بالتحكم بمحطات تخزين وتوزيع المنتجات البترولية
شكل (1)
تم في الجزء النظري للمشروع استعراض الخواص العامة للتجهيزات الملحقة و الموصولة على وحدات الدخل وبشكل خاص حساسات الضغط و التدفق و الحرارة والمستوى، والتجهيزات الموصولة على وحدات الخرج وبشكل خاص المضخات، الصمامات, ولمبات الإشارة.

المكونات الأساسية للمشروع:

يتألف نموذج المشروع بشكل رئيسي من المكونات الأساسية التالية:

1- الخزانات Tanks:
  1. الخزان الأول رقم TK-1 والذي يستخدم لتخزين المادة (بنزين - مازوت). 
  2. الخزان الثاني رقم TK-2 والذي يستخدم لتخزين المادة. 
  3. الخزان الثالث رقم TK-3 والذي يستخدم لمياه الإطفاء والتبريد. 
  4. الخزان الرابع رقم TK-0 والذي يستخدم في نموذج مشروعنا لإدخال المادة إلى خزانات التخزين TK-1 & TK-2 بدل خط Pipeline) ) نقل المادة المفترض من مكان بعيد والذي من الصعب تمثيله في النموذج. 
2- المضخات Pumps:
  1. المضخة رقم P-1 : تقوم بإملاء أحد الخزانينTK-1 أو TK-2 حيث يتم إملاء كل واحد منهما بالتتابع وذلك ليتم حصر وأرشفة المادة الداخلة لكل واحد منهما بشكل مستقل. 
  2. المضخة رقم P-2 : تقوم بتعبئة الصهاريج من أحد الخزانينTK-1 أو TK-2 حيث يتم إملاء الصهاريج و كذلك ليتم حصر وأرشفة المادة الخارجة من كل واحد بشكل مستقل. 
  3. المضخة رقم P-3: تقوم بعمليات الإطفاء حيث يتم رش الخزاناتTK-1 وTK-2 معاً بنفس اللحظة من شبكة مياه الإطفاء لتجنب انتشار الحريق أو تبريدهما حسب الطلب. 
3- الصمامات الكهربائية Electrical Valves:
إن الصمامات المشغلة في نموذج المشروع هي صمامات كهربائية تعمل على كهرباء (24VDC) من خلال مخارج الـ PLC وهي تكون في حالة إغلاق (Normal Close) NC عند انقطاع التغذية الكهربائية عنها ويوجد عليها لمبة إشارة للدلالة على حالة عملها (Open) .
  1. صمام كهربائي رقم EV-1 لإملاء الخزان رقم TK-1. 
  2. صمام كهربائي رقم EV-2 لتفريغ الخزان رقم TK-1. 
  3.  صمام كهربائي رقم EV-3 لإملاء الخزان رقم TK-2. 
  4. صمام كهربائي رقم EV-4 لتفريغ الخزان رقم TK-2. 
  5. صمام كهربائي رقم EV-5 لتعبئة الصهاريج من إحدى الخزانين رقم TK-1 أوTK-2. 
4- مرسلات الضغط Pressure Transmitters :
أ‌. مرسل الضغط التماثلي ( Analog Pressure Transmitter ) رقم PIT-1 و المركب على الخزان الأول TK-1 والذي تمت برمجته ليعمل كمقياس لمستوى المادة في الخزان ونقل هذه المعلومات إلى برنامج السكادا في الحاسب وكذلك تم برمجة هذه المعلومات ليظهر حالات المستوى وهي المستوى المنخفض جداً (Low Low) و المستوى المنخفض (Low) و المستوى المرتفع (High) و المستوى المرتفع جداً (High High) وهذه المستويات تعطينا حالات السماح أو التوقف في حالات إملاء الخزانات و تعبئة الصهاريج.

ب‌.
PIT-1
مرسل الضغط التماثلي ( Analog Pressure Transmitter ) رقم PIT-2 و المركب على الخزان الثانيTK-2 والذي يقوم بنفس العمل المذكور أعلاه لمرسل الضغط التماثلي رقم PIT-1 ( انظر الشكل2 ).
التحكم بمحطات تخزين وتوزيع المنتجات البترولية
انظر الشكل2
5- مفاتيح الحرارة Temperature Switches :
أ‌- مفتاح الحرارة رقم TS-1 و المركب على الخزان الأول TK-1 والذي يحدد درجة الحرارة المرجعية(Set Point) و التي تحدد لحظة تشغيل نظام الإطفاء و الإنذار معاً , وقد اعتبرنا هذه الحالة هي حالة توقف إضراري ESD (Emergency Shutdown) حيث يقوم نظام التحكم بتشغيل مضخة الإطفاء P-3 وإيقاف جميع عمليات تعبئة الصهاريج وإيقاف إملاء الخزاناتTK-1 و TK-2 وإيقاف المضخات P-1 و P-2 وإغلاق الصمامات الكهربائية كلها.

ب‌- مفتاح الحرارة رقم TS-2 و المركب على الخزان الأول TK-2 والذي يقوم بنفس العمل المذكور أعلاه لمفتاح الحرارة رقم TS-1 (انظر الشكل3 ).
مفتاح الحرارة
مفتاح الحرارة -  الشكل3
6- مزاريب تعبئة الصهاريج Loading Arm :
قمنا بتنفيذ مزراب واحد كنموذج لتعبئة الصهاريج في نموذج المشروع والذي يتكون من ذراع لتعبئة المادة من أعلى الصهريج Top Loading ( لأن جميع الصهاريج في سوريا تعبأ من الأعلى ) و صمام كهربائي رقم EV-5 حيث تضخ المادة عن طريق المضخة P-2 من أحد الخزانين TK-1 أو TK-2 بشكل مستقل ليتم أرشفة المادة الخارجة من الخزانات.

7- لوحة التحكم Control Panel :
اللوحة مزودة على واجهتها برسم توضيحي لأجزاء المشروع وعليها كباسات تشغيل \ إيقاف للصمامات الكهربائية و المضخات ومزودة بلمبات إشارة تبين حالات العمل أو التوقف و كذلك لمبات إشارة لوجود التغذية الكهربائية الرئيسية والــ (24 VDC) وحالة الإنذار صوتي و ضوئي ( انظر الشكل4 ). رسم توضيحي لأجزاء المشروع
رسم توضيحي لأجزاء المشروع
رسم توضيحي لأجزاء المشروع  - الشكل 4
وهي تتكون من : 
  1.  PLC نوع Omron_CPM1A-20CDT-A-V1 والتي تحوي على 12 مدخل DI (Digital Input) و أثنين AI (Analog Input) و 8 مخارج DO (Digital Output) تعمل على كهرباء (220 VAC) وتقبل الوصل مع الحاسب عن طريق كبل RS-232 لعمليات برمجة الـ PLC و الاتصال مع نظام السكادا. 
  2. وحدة تغذية Power Supply ( 100-240 VAC/24 VDC-5A ). 
  3.  مجموعة ريليهات واحدة لكل مخرج. 
  4. مجموعة قواطع و فيوزات للحماية. 

شروط العمل:

ملاحظة: (لقد تم وضع كل الشروط في النموذج المنفذ وفق الشروط الحقيقية المعتمدة في محطات الضخ والتعبئة السورية).

1- مضخة الإملاء (المضخة الأولى ) P-1:

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 أو حرارة في الخزان الثاني TK-2 وأن يكون هناك مستوى في الخزان الثانوي TK-0 البديل عن خط نقل المادة, بالإضافة إلى تحقيق أحد الشرطين:

أن يكون الصمام الأول EV-1مفتوح وأن لا يكون هناك إشارة مستوى مرتفعL1-HH , L1-H في الخزان الأول TK-1.

أو أن يكون الصمام الثالث EV-3 مفتوح وأن لا يكون هناك إشارة مستوى مرتفع , L2-H

L2-HH,في الخزان الثاني TK-2.
· شروط الإيقاف:
أن يصل المستوى إلى حالة L0-LL في الخزان الثانوي TK-0 ، أو امتلأ الخزان الأول TK-1 مع حالة الصمام الأول EV-1 مفتوح إلى مستوى L1-HH ، أو امتلأ الخزان الثاني TK-2 مع حالة الصمام الثالث EV-3 مفتوح إلى مستوى L2-HH, أو إذا حدثت إشارة حرارة (حريق) في أي من الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 , أو إغلاق الصمام الأول EV-1 أو الثالث EV-3 أثناء عمل المضخة P-1 أو الإيقاف المباشر من قبل المشغل .

2- مضخة تعبئة الصهاريج (المضخة الثانية) P-2:

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 و لا يكون هناك حرارة في الخزان الثاني TK-2 , بالإضافة إلى تحقيق أحد الشرطين:

أن يكون الصمام الثاني EV-2 مفتوح وبالتالي نتعامل مع الخزان الأول TK-1 وأن لا يكون هناك إشارة مستوى منخفض L1-LL في هذا الخزان.

أو أن يكون الصمام الرابع EV-4 مفتوح وبالتالي نتعامل مع الخزان الثاني TK-2 وأن لا يكون هناك إشارة مستوى منخفض L2-LL في هذا الخزان.
شروط الإيقاف :
إذا كان تعبئة الصهاريج من الخزان الأول TK-1 ، وصل المستوى في هذا الخزان إلى حالة منخفض جداً L1-LL، أو إذا كان تعبئة الصهاريج من الخزان الثاني TK-2 وصل المستوى في هذا الخزان إلى حالة منخفض جدا ً L2-LL، أو إذا وصلت عملية تعبئة الصهريج إلى الكمية المطلوبة، أو إذا حدث ارتفاع حرارة (إشارة حريق) في أي من الخزانين، أو إغلاق الصمام الذي هو في حالة العمل EV-2 أو EV-4 أثناء عمل المضخة P-2 ، أو الإيقاف المباشر من المشغل.

3- مضخة الإطفاء والتبريد (المضخة الثالثة) P-3:

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل في أية لحظة ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن يكون مستوى المياه في الخزان TK-3 أعلى من المستوى المنخفض جداًL3-LL مع تحقق حدوث إشارة حرارة ( حريق ) في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 ، أو عن طريق بشكل قسري من خلال تفعيل الكباسة الخاصة بها.
· شروط الإيقاف :
لا تقف المضخة P-3 عن العمل في حال وجود إشارة حرارة في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 إلا إذا وصل منسوب الماء إلى L3-LL أو عن طريق الإيقاف القسري من قبل المشغل في حال تأكده من عدم وجود إشارة حرارة في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 .

4- الصمام الأول EV-1:

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن يكون الصمام الثالث EV-3 مغلق و الثاني EV-2 مغلق وأن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 أو في الخزان الثاني TK-2 وأن لا يكون هناك إشارة مستوى مرتفع في الخزان الأول TK-1 وأن يكون هناك مستوى في الخزان الثانوي TK-0 أعلى من L0-LL .
· شروط الإيقاف :
إذا وصل منسوب المادة في الخزان الثانوي TK-0 إلى حالة L0-LL، أو امتلاء الخزان الأول TK-1 بوصول المنسوب إلى L1-HH، أو إذا حدثت إشارة حرارة (حريق) في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 ، أو الإغلاق القسري من قبل المشغل من خلال تفعيل الكباسة الخاصة بها.

5- الصمام الثاني EV-2

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن يكون الصمام الأول EV-1 مغلق والصمام الرابع EV-4 مغلق وأن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 و لا يكون هناك حرارة في الخزان الثاني TK-2 وأن يكون هناك مستوى في الخزان الأول TK-1.
· شروط الإيقاف :
إذا انتهت المادة من الخزان الأول TK-1 ، أو إذا حدثت إشارة حرارة ( حريق ) في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 ، أو الإغلاق القسري من قبل المشغل من خلال تفعيل الكباسة الخاصة بها.

6- الصمام الثالث EV-3:

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن يكون الصمام الأول EV-1 مغلق والصمام الرابع EV-4 مغلق وأن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 و لا يكون هناك حرارة في الخزان الثاني TK-2 وأن لا يكون هناك إشارة مستوى مرتفع في الخزان الثاني TK-2 وأن يكون هناك مستوى في الخزان الثانوي TK-0 أعلى من L0-LL .
· شروط الإيقاف :
إذا انتهت المادة من الخزان الثانوي، أو امتلأ الخزان الثاني TK-2، أو إذا حدثت إشارة حرارة (حريق) في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 ، أو الإغلاق القسري من قبل المشغل من خلال تفعيل الكباسة الخاصة بها.

7- الصمام الرابع EV-4 :

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:
· شروط التشغيل:
أن يكون الصمام الثاني EV-2 مغلق والصمام الثالث EV-3 مغلق وأن لا يكون هناك حرارة في الخزان الأول TK-1 و لا يكون هناك حرارة في الخزان الثاني TK-2 وأن يكون هناك مستوى في الخزان الثاني TK-2.
· شروط الإيقاف :
إذا انتهت المادة من الخزان الثاني TK-2 ، أو إذا حدثت إشارة حرارة ( حريق ) في الخزان الأول TK-1 أو الثاني TK-2 ، أو الإغلاق القسري من قبل المشغل من خلال تفعيل الكباسة الخاصة بها.

8- الصمام الخامس EV-5 :

يتم التشغيل أو الإيقاف من قبل المشغل ويجب أن تتحقق الشروط التالية:

· شروط التشغيل و الإيقاف:

هي نفس شروط المضخة P-2 بالتالي قمنا بوصله بالتوازي مع المخرج المغذي لهذه المضخة P-2.

التعامل مع برنامج السكادا:

كما هو موضح في الشكل 5 ، فقد صممنا هذه الواجهة مثل النموذج الذي نفذناه، فلكل مضخة كباسة تشغيل و كباسة إيقاف، وأيضاً لكل صمام كهربائي كباسة تشغيل و كباسة إيقاف ما عدا الصمام الخامس الذي تم وصله مع المضخة الثانية على التفرع.
التعامل مع برنامج السكادا -  الشكل 5
كما نرى أيضاً تم وضع في الجزء العلوي اليميني أنواع الإنذارات فعند حدوث إنذار يضاء ضوء الإنذار العام (Alarm) بالإضافة إلى إضاءة نوع الإنذار مثلاً: إذا كان حريق في الخزان الأول أو الخزان الثاني، أو امتلاء الخزان الأول أو الخزان الثاني بالمادة، أو انتهاء المادة من الخزان الأول أو الخزان الثاني، أو انتهاء الماء في خزان الإطفاء، أو عدم وجود مادة في الخط (Pipe) ، ووضع أيضاً إنذارات تنبيهية للدلالة على أن الخزان الأول أو الخزان الثاني سيتم امتلاءه بالمادة، وأيضاً إنذارات تنبيهية للدلالة على أن الخزان الأول أو الخزان الثاني سيتم انتهاء المادة منه.

تم وضع حدود المستوى لكل خزان وذلك في الجزء العلوي اليساري وعن طريقها نحدد المستوى المنخفض جداً (Low Low) و المستوى المنخفض (Low) و المستوى المرتفع (High) و المستوى المرتفع جداً (High High) لكل خزان، وهذه المستويات تعطينا حالات السماح أو التوقف في حالات إملاء الخزانات و تعبئة الصهاريج.

كما تم ربط مرسلات الضغط التماثلي ( Analog Pressure Transmitters ) بالبرنامج والتي من خلالها نستطيع قراءة مستوى المادة في الخزان الأول والخزان الثاني، ويتم مقارنة المستوى في كل خزان بحدود المستوى الموضوعة و السابق ذكرها، حيث يبين برنامج السكادا مستوى السائل في الخزانات في كل لحظة من لحظات العمل (تعبئة الخزانات باللون الأزرق).

و الـ PLC نوع Omron_CPM1A-20CDT-A-V1 تسمح بالاتصال مع نظام السكادا عن طريق كبل RS-232 ، ومن خلال الكبل يتم التحكم بالنموذج. نستطيع أيضاً استخدام التمثيل البياني في وضع التشغيل وذلك من قائمة التصفح Trends اخترConfigure Trend Groups كما يظهر في الشكل التالي :
استخدام التمثيل البياني في وضع التشغيل وذلك من قائمة التصفح Trends اخترConfigure
استخدام التمثيل البياني في وضع التشغيل وذلك من قائمة التصفح Trends اخترConfigure
ادخل اسم مجموعة المنحنيات الأولى ولتسميها Pump 1 ثم استخدم الزر   لإضافة المتحول الذي نريده مثلاً Pump_1_Speed بعد الانتهاء من إدخال اسم المتحول ننقر على Add.
الآن نقم باختيار Single Trend من قائمة التصفح Trends نستخدم الأيقونة Trend Groups لعرض مجموعة المنحنيات التي سميناها سابقاً. بمُعَالَجة سرعة المضخة عن طريق sliderعلى MyPage، يجب أَن نرى تَغيير قيمة المنحني الآن على الرسم البياني.

نستطيع أيضاً استخدام التمثيل البياني وذلك لتسجيل المادة الداخلة و الخارجة لكل من الخزان الأول و الخزان الثاني، ويوجد العديد من الميزات المتوفرة في هذه الصفحة من برنامج السكادا منها:

History mode : تمكنك من الوصول وبسهولة إلى المعلومات السابقة .
Scaling : تسمح بتغيير المدى الأعظمي والأصغري للمنطقة المخصصة للرسم البياني.
Export : تسمح لك بتصدير بيانات حديثة إلى ذاكرة النصوص أو إلى ملف.

( والله ولي التوفيق )

شكرا لكاتب هذا المشروع
كاتب المشروع : معـتز محـمد دبـلو
من سوريا
Read More

الثلاثاء، 7 يناير، 2014

مبادئ توليد الكهرباء عن طريق مفاعل نووي

الثلاثاء, يناير 07, 2014 1
سوف نتكلم عن توليد الكهرباء عن طريق مفاعل نووي اعرف انه قليل جدا من تكلم فى هذا الموضوع 
نبدا على بركه الله
محطة الطاقة النووية هي في الأساس محطة "لتوليد" بخار ومصدره عنصر مشع، مثل اليورانيوم. يتم وضع الوقود في المفاعل ويسمح للذرات الفردية عن طريق تفاعل بالتفكك. عملية التقسيم هذه تعّرف باسم الانشطار (شكل 1) ، تنتج من هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة (مصدرها أشعة غاما). يتم استخدام هذه الطاقة لتسخين المياه حتى يتحول إلى بخار.

محطة الطاقة وعن طريق آليات تدفع البخار على التربينات التي تجبر لفائف من الأسلاك تتفاعل مع مجال مغناطيسي لتوليد تيار كهربائي.

الانشطار

الانشطار ومبادئ توليد الكهرباء
الانشطار ومبادئ توليد الكهرباء
الانشطار عبارة عن امتصاص النيترون من نواة اليورانيوم 235، ويحولها لفترة وجيزة الى نواة اليورانيوم 236 متحمس، مع طاقة الإثارة التي توفرها الطاقة الحركية للنيوترون بالإضافة إلى القوى التي تربط بين النيوترون، اليورانيوم 236 بدوره ينقسم إلى انقسامات (أخف عناصر) سريعة الحركة (نواتج الانشطار) وتوليد ثلاثة نيوترونات حرة في الوقت نفسه، كما يتم إنتاج واحد أو أكثر "أشعة غاما فورية" (غير ظاهرة) وهي مصدر لطاقة تتسبب في تسخين الماء.

1- الانشطار داخل المفاعل وطريقة نقل الطاقة

 اليورانيوم داخل المفاعل
تتم عملية التفاعل النووي في خزان،هو عبارة عن غرفة مغلقة صنعت بمادة الفولاذ تحتوي على قلب المفاعل النووي الذي يحتوي بدوره على كريات الوقود (اليورانيوم ) بحجم الظفر (شكل 2)، يتم إدراج الكريات في أنابيب من سبائك الزركونيوم (معدن مقاوم للتآكل ) بطول خمسون سنتيمتر ، ثم يتم إغلاق هذه الأنابيب بواسطة لحام وتجميعها في ما يسمى حزمة الوقود (شكل 3) .
اليورانيوم داخل المفاعل
اليورانيوم داخل المفاعل
كورية واحدة من الوقود تتمكن بتغذية منزل لمدة ستة أشهر، أما حزمة واحدة من الوقود فهي قادرة بتغذية مائة منزل لمدة سنة كاملة.

حزمة الوقود تستعمل بعدد معين (حسب قيمة الطاقة المراد الحصول عليها من المفاعل ) وتركّب داخل قلب المفاعل النووي (شكل 4).
مجموعة حزمة الوقود داخل قلب المفاعل النووي
مجموعة حزمة الوقود داخل قلب المفاعل النووي
النيوترونات الناتجة من عملية الانشطار تتسبب في انشطار جديد (مع نواة اليورانيوم 235 الأخرى) و بذلك الإفراج عن مزيد من نيوترونات وما الى ذلك يؤذي الى التفاعل المتسلسل و بذلك الى طاقة معتبرة يجب التحكم فيها، يتم هذا التحكم أليا باستعمال قضبان المراقبة (شكل 4)

قضبان المراقبة مصنوعة من مواد تقوم بامتصاص النيوترونات (البور ،الفضة، الإنديوم، الكادميوم، أو الهافنيوم.) تغمر في المفاعل بغمق معين للحد من عدد النيوترونات وبالتالي وقف سلسلة من ردود الفعل في حالات الطوارئ أو أثناء التشغيل العادي، والسيطرة على مستوى وتنظيم والتوزيع المكاني للطاقة في المفاعل.

 طريقة نقل الطاقة

سنستند بالشكل رقم خمسة (شكل 5) لتوضيح مبدأ نقل الطاقة و استغلالها على شكل كهرباء.
الانشطار و التحكم في هذه العملية تتم عن طريق مجموعة حزمة الوقود وقضبان التحكم
(1)، الطاقة التي تولدها عملية الانشطار تؤذي بتسخين الماء (يطلق عليه تسمية "ناقل الحرارة"
(2))، آليات تتمثل في عملية ضخ تدفع بهذا الماء الساخن نحو مبادل حراري
(3) يقوم بتحويل الماء الساخن الى بخار تحت ضغط عالي، يوجه هذا البخار نحو مولد التربينات
(4) ،البخار يدفع المولد الذي ينتج الكهرباء، هذه العملية تؤذي الى وجود حرارة التي تمتص وتحوّل الى ماء من طرف مكثف
(5) مبرد عن طريق ماء بارد من النهر ، ماء النهر الذي يعبر المكثف يصبح سخن و يحول نحو برج التبريد
(6) الذي يمتص حرارته و تحويله من جديد الى ماء بارد نحو النهر.
توليد ونقل الطاقة في مفاعل نووي
شكل 5 : توليد ونقل الطاقة في مفاعل نووي

مراجع ومصادر:
http://www.nea.fr
Ontario Power Generation, http://www.opg.com

Read More

Post Top Ad