دلایل اصلی خرابی بویلرها; کن هسلتون یک مهندس آمریکایی است که پس از پنجاه سال حضور در عرصه طراحی، تولید و تعمیر بویلر ها اقدام به بسط و توسعه روشی تحت عنوان «اپراتوری آگاهانه بویلرها» نموده است. به عقیده وی برای آموزش صحیح و پرورش یک اپراتور آگاه، نه تنها باید تجهیزات، ابزار، کاربردها و روش‌های رفع عیب را به او توضیح داد؛ بلکه باید دلایل و استدلال کارها را نیز برایش تشریح نمود تا بتواند با تجزیه و تحلیل عمیق‌تر تصمیمات درستی اتخاذ کند.

زمانی که یک بویلر یا یکی از تجهیزات وابسته به آن از کار می‌افتند، دلیل آن معمولا یک سهل‌انگاری یا عدم توجه می‌باشد. در حالی که سیستم‌های کنترلی نوین به طور معمول شرایط را به نحوی مدیریت می‌کنند که بروز مشکل در یک بویلر به حالتی ایمن یعنی خاموشی مجموعه هدایت شود، اخبار رسانه‌ها بارها عناوینی در خصوص خرابی‌های فاجعه‌بار را شامل می‌شوند.

برخی از این فجایع دربرگیرنده آسیبهای انسانی و یا مرگ نیز می‌شوند. هر چند نه به فراوانی یک قبل‌تر، وقوع چنین حوادثی همچنان نگرانی‌ها و دلواپسی‌های شایان توجهی را به همراه دارند.

نگاهی گذرا به تاریخ

آخرین سال قرن بیستم مایه تأسف آن‌هایی بود که باور داشتند ما مسبب ایجاد تفاوتی محسوس در این صنعت بوده‌ایم. با وجود باقی ماندن میانگین کشته‌های مربوط به حوادث بویلر در سطح کمتر از ده نفر، سال ۱۹۹۹ بیست و یک مرگ را به خود دید. شش نفر از این افراد در حادثه‌ای که به عنوان پرهزینه‌ترین حادثه منفرد تاریخ توصیف می‌شود و خساراتی بالغ بر یک میلیارد دلار ایجاد کرد، از بین رفتند.

گذشته از وقایع ۱۱ سپتامبر ۲۰۰۱ (که البته یک حادثه نبود) انفجار یک بویلر رکورد دار بیشترین تعداد کشته‌شدگان در یک حادثه منفرد می‌باشد. این اتفاق در سال ۱۸۶۵ و در پایان جنگ‌های داخلی آمریکا رخ داد. بیش از ۱۹۰۰ سرباز اتحاد (Union Soldiers) به زحمت بر روی کشتی سلطانه (Sultana) سوار شده و به سمت سینسیناتی در شمال به راه افتادند. به فاصله کوتاهی از ترک لنگرگاه بویلرها منفجر شدند.

برخی بی‌درنگ کشته شدند و برخی دیگر با تحمل سوختگی‌ها و جراحات شدید و پس از تحمل چند هفته درد و رنج از دنیا رفتند. در حدود ۱۸۰۰ نفر که شامل زن‌ها و کودکان نیز می‌شد در آن حادثه چشم از جهان فرو بستند.

با توجه به باقی ماندن بخش کوچکی از کشتی، دلیل اصلی این حادثه هنوز ناشناخته باقی مانده است.

در اوایل قرن بیستم، هزاران نفر سالانه در حوادث بویلرها کشته می‌شدند. این اوضاع باعث شد تا ASME در ایتدای این قرن اقدام به تدوین کدهای ساخت بویلر نماید. به تبع این اتفاق، پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شد که حوادث مربوط به بویلرها را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داد.

دلایل اصلی خرابی بویلرها -توصیه‌هایی برای اپراتورها

بویلرها به ندرت مستهلک می‌شوند. اغلب اوقات یک بویلر تنها در جای خود قرار گرفته است. هنگام گرم شدن و سرد شدن سایشی مرتبط با حرکت در آن ایجاد می‌شود، اما در یک مجموعه عادی، این اتفاق به دفعات کافی رخ نمی‌دهد که حائز اهمیت باشد.

بویلر را با مشعل اشتباه نگیرید. این دو به معنای واقعی دو عضو مستقل هستند. مشعل‌ها به علت آن که اجزای متحرک متعددی در اغلب آن‌ها وجود دارد، فرسوده می‌شوند و متداول‌ترین این حوادث به علت فقدان یا نامناسب بودن عملیات آب اتفاق می‌افتند.

عملیات آب

عملیات نامناسب یا فقدان آن در اغلب خرابی‌های بویلر سهمی دارند. بویلر به خاطر تجمیع رسوب و در نتیجه گرم شدن زیاد برخی فلزهای به کار رفته در آن خراب می‌شود. با توجه به گستردگی مباحث مرتبط با عملیات آب، در مقاله‌ای جداگانه به آن پرداخته خواهد شد. چنانچه خیال اپراتور بویلر از عملیات آب بویلر مجموعه خود راحت باشد، احتمال کلی خرابی بویلر بسیار پایین خواهد بود.

افت سطح آب

برای سال‌ها ما می‌توانستیم گزارش‌هایی از خرابی بویلر را ببینیم که افت سطح آب را به عنوان اصلی‌ترین دلیل خرابی ذکر شده بودند. حتی امروزه، با تمامی دانش ما و سیستم‌های ویژه، افت سطح آب همچنان به عنوان یک مسبب اصلی در خرابی‌های بویلر به چشم می‌خورد. رعایت تمام پیشگیری‌های لازم و انجام آزمایش‌های منظم باید از وقوع آن‌ها جلوگیری کنند، اما همچنان اتفاق می‌افتند.

مهم نیست که شما یک بویلر آب داغ یا یک بویلر بخار داشته باشید؛ بویلر شما باید به یک قطع کن سطح پایین آب مجهز باشد. بویلرهای بخار باید دو قطع کن داشته باشند.

در قرن گذشته، پایدارترین عامل خرابی بویلرها، که در حدود یک سوم حوادث را شامل می‌شده، از دست دادن آب بوده است. شما باید قطع کن‌ها را هر زمان که ممکن باشد و در موقعیت‌های گوناگون کنترل کنید تا از قابل اطمینان بودن آن‌ها مطمئن شوید. قطع کن‌های افت سطح آب در دو نوع کلی شناوری و رسانایی وجود دارند.

دلایل اصلی خرابی بویلرها – قطع کن شناوری

قطع کن ها

قطع کن‌های نوع شناوری، همانطور که از نامشان پیداست، از یک شناور برای تشخیص سطح آب استفاده می‌کنند. یک اهرم متصل به شناور، آن را در مکان خود نگه داشته و اتصال الکتریکی را تحریک به باز شدن می‌کند تا جلوی کار مشعل را بگیرد. قطع کن‌های رسانایی از پراب‌ها برای تشخیص سطح آب استفاده می‌کنند. اختلاف رسانایی آب و بخار یا هوا عامل تشخیص این نوع قطع کن‌ها می باشد. قطع کن‌های سطح پایین آب باید به منظور جلوگیری از عملکرد مشعل در زمان افت سطح آب بویلر به پایین‌تر از سطح ایمن آن – جایی که سطوح حرارتی در معرض بخار قرار می‌گیرند – بر روی بویلرها نصب شوند.

به طور معمول پایین‌ترین سطح عملکرد ایمن در یک بویلر، پایین نشانگر آب می‌باشد وبنابراین قطع کن باید در نزدیکی آن از عملکرد مشعل جلوگیری کند. قطع کن ها در دو وضعیت داخلی یا خارجی نصب می‌شوند. در هر مورد، استدلال‌هایی وجود دارد و شما در برخی موارد باید هر دوی آن‌ها را در نظر بگیرید.

با وجود احتیاط‌های صورت گرفته در خصوص استفاده از قطع کن‌های اضافی و تست‌های مرتب آن‌ها، خرابی‌های بویلر ناشی از سطح پایین آب همچنان اتفاق می‌افتند. شاید دلیل اصلی چنین شرایطی عدم امکان آزمایش همیشگی قطع کن‌هاست تا بتوان هر مشکلی را قبل از روی دادن یک خرابی تشخیص داد. هرگز فراموش نکنید که قطع کن‌ها را بلافاصله پس از رسیدن به سر کار آزمایش کنید.

قطع کن‌ها ممکن است به علت تشکیل گل و لای در لوله‌کشی رابط قطع کن به بویلر یا انباشت گل و لای در بدنه قطع کن دچار مشکل شوند. این گل و لای همان خاک ورودی همراه آب تغذیه است که در آب بویلر جمع می‌شود. این ذرات معمولا در اثر چرخش سریع در داخل آب بویلر معلق می‌باشند. اما از آنجا که آب در ستون‌های آب و لوله‌کشی‌ها و محفظه‌های قطع کن آهسته‌تر حرکت می‌کند، خاک ورودی در آن‌ها رسوب خواهد کرد.

خرابی‌های قطع کن‌های شناور سطح پایین آب معمولا از انباشت گل و لای در لوله‌کشی رابط میان بویلر و بدنه شناور ناشی می‌شوند. در این وضعیت محفظه شناور نمی‌تواند تخلیه شود و بنابراین سطح آب بالاتر از سطح آب داخل بویلر می‌باشد. علاوه براین، مشکلات دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود:

ممکن است گل و لای فانوسک‌ها را پر کرده و انتقال موقعیت شناور را مشکل سازند، اصطکاک از عملکرد سوئیچ‌های تحریک شده توسط مگنت‌ها جلوگیری کند، سیم‌کشی متصل به سوئیچ‌های عمل کننده با مگنت‌ها در اثر گذشت زمان سفت شود، اتصالات در اثر جریان الکتریکی اضافی ذوب شوند یا مکانیزم محرک سوئیچ‌ها در اثر خوردگی ناشی از نشت آب بویلر یا نشت به داخل بدنه سوئیچ یخ بزند.

دلایل اصلی خرابی بویلرها – قطع کن پراب‌دار

 

شوک حرارتی

از میان انواع خرابی‌های بویلر، شوک حرارتی عاملی است که به نظر می‌رسد در هر زمانی می‌تواند اتفاق افتد. بویلرهایی بوده‌اند که نتوانسته‌اند چند هفته ابتدایی طول عمر کاری خود را بدون خرابی ناشی از شوک حرارتی به پایان برسانند و بویلرهایی نیز بوده‌اند که پس از گذشت چندین سال از عمرشان در اثر شوک حرارتی دچار خرابی شده‌اند.

مهم نیست بدانیم که شوک حرارتی دقیقا چگونه یک بویلر را نابود می‌کند، چرا که موقعیت‌های مختلفی وجود دارند که آن‌ها را شوک حرارتی می‌نامند. شوک حرارتی می‌تواند یک بویلر را در یک حادثه منفرد نابود کند یا این که شوک‌های متعددی روی دهند تا در نهایت آسیبی مشهود ایجاد شود. برای اینکه شوک حرارتی بتواند آسیب جدی وارد کند، باید ترکیبی از شرایط در کنار یکدیگر فراهم باشند. اولا فلز (یا جرم‌نسوز) بویلر باید در معرض تغیر دمایی قرار گیرد که برای ایجاد محدوده‌ای از تنش‌ها در ماده کافی باشد.

بهترین مثال از بروز شوک حرارتی ریختن آب بر روی مکعب‌های یخی است که تازه از فریزر بیرون آورده شده‌اند. چه اتفاقی برای مکعب‌های یخ می‌افتد؟ می‌شکنند! حتی اگر شما از آب سردی که در یخچال قرار داشته استفاه کنید، آن‌ها می‌شکنند. اگر در نظر بگیرید که فولاد تنها ۷ درصد از یخ قوی‌تر است (تا حالا سعی کرده‌اید که یک حفره ماهیگیری با استفاده از یک قطعه ورق فولادی ایجاد کنید؟!) متوجه خواهید شد که شوک حرارتی می‌تواند یک بویلر را نابود سازد.

دلیل شکستن یخ را می‌توان با خاطر نشان کردن علت شکل‌گیری ترک‌ها درک کرد. زمانی که آب با یخ برخورد می‌کند، یک انتقال حرارت سریع از آب به سطح یخ انجام می‌شود. به یاد داشته باشید که یخ در اثر گرم شدن منقبض می‌شود و این عمل برای فولاد برعکس است.

قسمت داخلی مکعب یخ سرد باقی می‌ماند، چرا که گرما با سرعتی که آب روی قسمت بیرونی مکعب جاری شده و آن را گرم می‌کند از طریق یخ منتقل نمی‌شود. بنابراین لایه بیرونی مکعب یخ تحت تنش قرار می‌گیرد.

نتیجه این فرآیند شکل‌گیری شکاف‌ها و گسترش آن‌ها می‌باشد.

دومین عنصر مهم شوک حرارتی

دومین عنصر مهم در شوک حرارتی ضخامت ماده می‌باشد. یخ تراشیده شده هنگامی که آب سرد روی آن ریخته شود، ترک نمی‌خورد. چنانچه فلز به اندازه کافی باریک شود، اختلاف دما در طول آن برای تولید تنش‌های لازم به منظور ایجاد ترک‌های کافی نخواهد بود. قسمت‌های ضخیم‌تر بویلر، تیوب شیت‌ها، پوسته‌ها و درام‌ها در مقایسه با لوله‌ها بیشتر در معرض تنش حرارتی می‌باشند.

دلایل اصلی خرابی بویلرها – قطع کن شناوری

سومین عنصر مهم شوک حرارتی

سومین عنصر تکرارپذیری است. یک شوک شدید که به یکباره ایجاد شود اتفاق خوبی برای بویلر نخواهد بود، اما صدها شوک حرارتی کوچک که مکررا اتفاق می‌افتند در نهایت منجر به خرابی بویلر خواهند شد. زیرا چنانچه میکروشکاف‌های کوچکی (ترک‌های بسیار ریز) در فلزات باریک‌تر یا در مکان‌هایی که اختلاف دمای فاحش ندارند، ایجاد شوند و بطور پیوسته در معرض شرایط شوک حرارتی قرار گیرند، در نهایت رشد کرده و به ترک‌های بزرگتر تبدیل می‌شوند که خرابی بویلر را در پی خواهند داشت.

بسیاری از افراد متوجه نیستند که شوک حرارتی لزوما در سمت آب یک بویلر اتفاق نمی‌افتد. معمولا آن را به عنوان شوک گرمایی (و نه شوک حرارتی) در نظر می‌گیرند و اینگونه آن را متمایز می‌سازند. اما در حقیقت این شوک نیز شوک حرارتی است.

هر بویلری که در حالت کار در نرخ بالا بوده و بلافاصله به حالت تخلیه برود در معرض شوک حرارتی قرار می‌گیرد، چرا که فلز سطح حرارتی بویلر، بی‌درنگ پس از تماس با در حالی که کنترل‌های مدولیت همچنان در حالت  نرخ آتش بالا می‌باشند وارد دوره عملیات خاموشی می‌شود.

سیستم‌های گرمایش مرکزی ممکن است شوک‌های حرارتی قابل توجهی را با برگرداندن آب از قسمت‌های راکد سیستم (که آب در آن‌ها بسیار سرد است) تجربه کنند. این آب سرد به طور مستقیم با سطوح حرارتی بویلر برخورد می‌کند. در برخی حالت‌ها، این اتفاق می‌تواند توسط سیستم کنترل اتوماتیک – به خصوص کنترل‌های روز/شب – ایجاد گردد.

منابع این مشکل معمولا در نزدیکی بویلر قرار دارند، چرا که آب سرد در نقاط دورتر توسط فلز سیستم لوله‌کشی گرم شده و به بویلر بر‌می‌گردد. چنانچه بویلر سیستم گرمایش مرکزی دارای دوره‌های کاری روشن/خاموش باشد، پتانسیل بالایی برای شوک حرارتی خواهد داشت. بهتر است از یک جریان ثابت برای مبدل حرارتی آب در گردش همراه با راهکار‌های دیگری به منظور جلوگیری از گرمایش بیش از حد آب در گردش استفاده کرد.

خوردگی و فرسایش

هیچ چیز تا ابد دوام نخواهد داشت و این واقعیت در مورد بویلرها نیز صدق می‌کند. یافتن یک بویلر فعال با عمر کاری بیش از پنجاه سال کار بسیار دشواری است. تعدادی از آن‌ها وجود دارند، اما انگشت شمارند و از مراقبت مناسب و استفاده از عملیات آب لازم برخوردار بوده‌اند. دلایل اصلی این محدودیت عمر، خوردگی و فرسایش می‌باشند. انتهای معمول عمر کاری یک بویلر با شرایط نگهداری خوب در اغلب موراد ناشی از تصمیمی برای تعویض آن، و نه فرسایش، می‌باشد.

مناطقی در یک بویلر وجود دارند که برای مشاهده و جلوگیری از خوردگی در دسترس نیستند. برخی اوقات این اتفاق به دلیل نوع طراحی و نصب و برخی اوقات به دلیل روش ساخت است، اما به هر حال وجود دارند. در بسیاری موراد تنها روش برای دسترسی به این مناطق بازسازی اساسی بویلر برای رسیدن به آن‌ها، تمیزکاری و محافظت از آن‌ها برای افزایش طول عمر کاری بویلر می‌باشد. در بسیاری از موارد انجام این کار تصمیم درستی است، ولی اغلب مالکین بویلر تمایلی به آن ندارند.

با هر بار گرم و سرد شدن، سایش فلز به فلز اتفاق می‌افتد که می‌تواند منجر به بریدن لوله‌ها گردد. در یک مورد، من سه بویلر را یافتم که به علت فقدان ورودی‌های مناسب هوای احتراق، بطور کامل توسط خوردگی متناوب از بین رفته بودند. البته این موارد، غیرعادی می‌باشند. در اغلب موارد، تمامی مشکلات ناشی از فرسایش در مشعل اتفاق می‌افتند. د

ر شرایطی که شیر کنترل روی یک بویلر در هر روز شش یا هفت بار از حالت نرخ بالا به نرخ پایین تغییر وضعیت می‌دهد و این اتفاق برای ۳۶۵ روز در سال تکرار می‌شود؛ برای یک بازهده سال ۲۱۰۰۰ چرخه را طی می‌کند.

آیا می‌دانید استاندارد ASME فاکتورهایی برای تعداد چرخه کاری دارد که اجازه بیشتر از ۷۰۰۰چرخه در طول عمر کاری بویلر را نمی‌دهد؟ حال تعجب می‌کنید که چه تعداد از مهندسان اجازه دوره‌های کاری بسیار بیشتری را می‌دهند. شما دقیقا انتظار چه میزان کارکرد بدون خرابی را از سیستم خود دارید؟

سرهم‌بندی اساسی دوباره مشعل و کنترل‌های بویلر در یک دوره زمانی پنج ساله می‌تواند از خرابی‌های ناشی از فرسایش جلوگیری کند.

خطای اپراتور و نگهداری ضعیف

دلیل اصلی دیگر برای خرابی بویلرها، عدم بکارگیری اپراتورهای بویلر آموزش دیده یا دارای گواهینامه معتبر می‌باشد. در شرایطی که فرد نگهدارنده بویلر مهارت‌های یک سرایدار را داشته و با جارویی در دست تنها از مکان اتاق بویلر باخبر باشد، تعجبی ندارد که خطاهای اپراتوری افزایش قابل توجهی پیدا کند. آیا این تنها عاملی است که خطای اپراتور را افزایش می‌دهد؟

خیر! زمانی که با مشکلات منسوب به خطای اپراتور یا نگهداری ضعیف روبرو می‌شوید، همیشه در می‌یابید که در این نگرش مدیریت مجموعه بوده که انجام ناردست یک کار یا انجام ندادن کاری دیگر را ترویج داده یا اجبار کرده است.

خیلی اوقات اپراتور در نگهداری ضعیف مشارکت نمی‌کند، بلکه نگهداری از بویلر را با تعمیرات تدریجی موقت پیش می‌برد تا اینکه مشکلات روی هم انباشته شده و دیگر نمی‌توان بویلر را سر پا نگهداشت. دلیل اصلی این اتفاق نگرش مدیریت در مورد فرآیند نگهداری است. در برخی موارد اپراتورها به سادگی مجبورند اجازه دهند بویلر خراب شود یا اینکه در اثر شرایط بهره برداری غیر ایمن آن را خاموش کنند.

یکی از مزیت‌های داشتن یک گواهینامه این است که صلاحیت انجام چنین کاری را به شما می‌دهد، یعنی می‌توانید بویلر را خاموش کرده و از بهره برداری از آن سر باز زنید. البته ممکن است اخراج شوید، ولی احتمالا توسط مرجع دیگری مورد حمایت قرار گرفته و پس از استماع نظرتان به کار بر می‌گردید.

دلایل اصلی خرابی بویلرها – قطع کن شناوری

«چنانچه چیزی نشکسته، نیازی به تعمیر آن نیست»

«چنانچه چیزی نشکسته، نیازی به تعمیر آن نیست». این عبارتی است که اغلب و به شکل‌های گوناگون آن را شنیده‌ایم. من همیشه گفته‌ام اگر چیزی هنوز نشکسته باید در وضعیت مناسبی باشد. چنانچه هیچ شرح روزانه، ثبت عملیات نگهداری و تاریخچه تعمیراتی وجود نداشته باشد، مجموعه بویلر به دلایل نامعلومی متناوبا خاموش شده و یا هزینه‌های سوخت آن بسیار بیشتر از حالت عادی می‌گردند. فقط چون چیزی کار می‌کند، دلیل نمی‌شود که صحیح کار کند. افرادی که از بهانه فوق استفاده می‌کنند، هزینه زیادی بر دوش کارفرمایشان گذاشته و خود را در معرض خطر جراحت یا مرگ قرار می‌دهند.

درست است که یک اپراتور بویلر دارای گواهی معتبر نیز ممکن است مرتکب اشتباهی با نتایج مصیب بار شود و گواهینامه معتبر و حتی آموزش و تمرین مداوم نیز هیچ تضمینی نمی‌باشد؛ اما بکارگیری افراد بدون گواهی و فاقد نظام تمرینی مناسب، اتاق بویلری با پتانسیل بسیار بالای بروز اشتباه و خطا را به دنبال خواهد داشت. چنانچه یک گواهینامه معتب نداشته باشید، بدین معنی نیست که بروز خطا از جانب شما محتمل‌تر باشد.

به نظر می‌رسد که نگرش و درک موجود، کلید خطای اپراتور باشد. هر اشتباه بهره برداری منجر به آسیب دیدن بویلر معمولا به نگرشی بر می‌گردد که نگران کننده‌ترین آن از این قرار است: «رئیس اهمیتی نمی‌دهد؛ چرا من بدهم؟» به نظر می‌رسد این افراد به این باور رسیده‌اند که می‌توانند با فرار از زیر کار، حداقل کار را انجام دهند و شرکت باید حتی از اینکه آن‌ها بر سر کار خود حاضر می‌شوند، خوشحال باشد و همین دیدگاه است که سرانجام اشتباهاتی را به همراه می‌آورد و منجر به بروز یک خرابی می‌گردد.

البته معمولا نگرشی مشابه این از آن‌ها در مقابل مواجه شدن با خرابی و یا حتی مجروح شدن محافظت می‌کند، یک نتیجه ناسزاوارانه. اپراتورهای بسیاری وجود دارند که مطمئنا در نهایت کاری را انجام خواهند داد یا کاری را انجام نخواهند داد که منجر به خرابی و احتمالا جراحت یا مرگ خواهد شد.

اگر شما نمی‌ترسید، ترس از اینکه خرابی بویلر می‌تواند در صورت بروز اشتباه از جانب شما اتفاق افتد، پس شما بطور بالقوه از آن دسته افرادی هستید که مرتکب اشتباه خواهند شد. شما نباید از مجموعه تحت حمایت خود بترسید، اما مجبور هستید به احتمال بالقوه انفجار بویلر یا کوره اهمیت دهید و براساس چنین اهمیتی رفتار یا عمل کنید. افراد نترس با طرز تفکر عاری بودن از هر گونه اشتباه ریسک‌های غیر ضروری در رابطه با همه چیز، از کوتاه کردن دوره‌های زمانی تخلیه گرفته تا نادیده گرفتن آنالیز آب بویلر، مرتکب می‌شوند که در نهایت به یک خرابی می‌انجامد.

منبع: