تست سیلندرهای CNG

قبل از پرداختن به موضوع تست سیلندر  CNG ، باید ببینیم این سیلندر یا کپسول CNG چیست و چه کاربردی در صنایع مختلف دارد و چرا باید تست و بازرسی شود.

CNG (گاز طبیعی فشرده) یک منبع سوخت جایگزین محبوب برای وسایل نقلیه به ویژه در کشورهایی مانند هند است؛ که قیمت بنزین و گازوئیل و گاز مایع در سال‌های اخیر در آنجا افزایش یافته است. CNG گزینه‌ای ارزان‌تر و سازگار با محیط زیست برای رانندگان ارائه می‌دهد و نسبت به هر سه اینها آلودگی کمتری ایجاد می‌کند. همچنین ایمنی بیشتری در هنگام نشت دارد، چون گاز از هوا سبکتر است و به سرعت پراکنده می‌شود.سی‌ان‌جی با فشرده‌سازی گاز طبیعی به‌صورت خام ایجاد می‌شود به گونه‌ای که حجمی که اشغال می‌کند کمتر از یک درصد حجمی است که گاز طبیعی در شرایط عادی اشغال می‌کند. گاز طبیعی عمدتاً از متان تشکیل می‌شود و از چاه‌های گاز طبیعی، چاه‌های نفتی و فراوری زباله‌ها (بیوگاز) تولید می‌شود.

سی‌ان‌جی هم در خودروهای بنزین‌سوز که موتور آنها برای استفاده از سی‌ان‌جی اصلاح شده و هم در خودروهایی که با موتور اختصاصا سی‌ان‌جی سوز (OEM)ساخته شده‌اند، استفاده می‌شود. در سال ۲۰۱۳ بیش از ۱۸ میلیون خودرو سی‌ان‌جی فعال بوده‌اند. ایران بزرگترین ناوگان خودروهای سی‌ان‌جی سوز را با ۳٫۵ میلیون در اختیار داشته‌است. پاکستان و آرژانتین با بیش از دو میلیون و برزیل، چین و هند با بیش از یک و نیم میلیون خودروی سی‌ ان جی‌سوز در رتبه‌های بعد قرار دارند.

با توجه به فراگیری و اهمیت این منبع سوخت، تست سیلندر CNG برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم سوخت خودروها ضروری است.در این راهنمای جامع، همه چیزهایی را که باید در مورد سیلندرهای CNG بدانید، از جمله انواع، ابعاد، روش‌های آزمایش، و اهمیت تست‌های هیدرواستاتیکی منظم را بررسی خواهیم کرد. بنابراین، بیایید دنیای سیلندرهای CNG را کشف کنیم.

سیلندرهای CNG در انواع و ابعاد مختلف تولید می شوند که هر کدام برای برآوردن الزامات و استانداردهای خاص طراحی شده اند. بیایید چهار نوع متداول سیلندر CNG و ویژگی های آنها را بررسی کنیم.

نوع ۱: سیلندرهای تمام فولادی
سیلندرهای CNG نوع ۱ پرکاربردترین سیلندرها هستند. آنها به طور کامل از فولاد ساخته شده اند و آنها را نسبتاً مقرون به صرفه و همچنین سنگین می کند. یک سیلندر کامل نوع ۱ می تواند بیش از ۳۵۰ پوند وزن داشته باشد. سیلندرهای فولادی علیرغم وزنشان، به دلیل توانایی مقاومت در برابر سایش و پارگی، از جمله خط و خش، بیشتر از بازرسی های ایمنی عبور می کنند. این سیلندرها در کاربردها و صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند.

نوع ۲: سیلندرهای کامپوزیتی حلقه دار
سیلندرهای CNG نوع ۲ دارای یک آستر فلزی و یک پوشش کامپوزیت در امتداد طرفین مستقیم هستند. آستر فلزی طوری طراحی شده است که فشار عملیاتی را به تنهایی تحمل کند، در حالی که روکش کامپوزیت پشتیبانی و ایمنی بیشتری را فراهم می کند. این نوع سیلندر مصالحه ای بین سیلندرهای نوع ۱ سنگین و سیلندرهای سبک تر نوع ۳ و ۴ محسوب می شود.

نوع ۳: سیلندرهای کامپوزیت کاملاً پیچیده
سیلندرهای CNG نوع ۳ دارای یک آستر فلزی بدون درز هستند که به طور کامل با تقویت کامپوزیت روی تمام سطوح پیچیده شده است. پوشش کامپوزیت بیشتر استحکام سیلندر را فراهم می کند، در حالی که آستر فلزی یکپارچگی ضد گاز را تضمین می کند. سیلندرهای نوع ۳ معمولاً در کاربردهایی مانند غواصی غواصی و ذخیره اکسیژن پزشکی استفاده می شوند، زیرا به طور قابل توجهی سبک تر از سیلندرهای نوع ۱ و نوع ۲ هستند.

نوع ۴: سیلندرهای لاینر غیر فلزی کاملاً پیچیده
سیلندرهای CNG نوع ۴ گرانترین نوع و در عین حال سبکترین نوع هستند. آنها دارای یک آستر پلاستیکی و یک پوشش کامل از فیبر کربن هستند. پوشش پلاستیکی به عنوان یک مانع نفوذ عمل می کند، در حالی که پوشش فیبر کربن استحکام را ایجاد می کند. حتی مخازن بزرگ نوع ۴، با ظرفیت ۱۵-۲۰ GGE (معادل گالن بنزین)، در حالت خالی تنها حدود ۱۰۰ پوند وزن دارند. این سیلندرها معمولاً در اتومبیل‌های کوچک و اتوبوس‌هایی که وزن کم آنها بسیار مهم است استفاده می‌شوند.

ابعاد سیلندرهای CNG بسته به نوع و ظرفیت می تواند متفاوت باشد. اندازه های رایج برای سیلندرهای CNG شامل سیلندرهای ۲۱ اینچ، ۶۰ اینچ با ظرفیت حدود ۲۰ گالن CNG است. توجه به این نکته ضروری است که ظرفیت سیلندر ممکن است به دلیل دما و مواد استفاده شده در ساخت آن کمی متفاوت باشد. به عنوان مثال، مخازن فیبر کربن، گرمای بیشتری را نسبت به مخازن فولادی حفظ می‌کنند، که می‌تواند به دلیل انبساط سوخت در شرایط گرم‌تر، ظرفیت آنها را تحت تأثیر قرار دهد.

تست سیلندر CNG شامل مراحل زیر برای اطمینان از ایمنی و عملکرد صحیح است.

• فشار زدایی و گاز زدایی سیلندر

قبل از شروع فرآیند آزمایش، سیلندر CNG باید فشار زدایی و گاز زدایی شود تا هر گونه گاز باقیمانده حذف شود. این مرحله برای اطمینان از ایمنی روش آزمایش و جلوگیری از هرگونه حادثه بالقوه بسیار مهم است.

• باز کردن شیر و بازرسی داخلی

دریچه سیلندر باز می‌شود و یک بازرسی داخلی برای بررسی هرگونه علائم قابل مشاهده آسیب یا خوردگی انجام می‌شود. بازرس، داخل سیلندر را برای هر گونه ناهنجاری که ممکن است بر یکپارچگی ساختاری آن تأثیر بگذارد، بررسی می کند.

• تمیز کردن و خشک کردن داخلی سیلندر

سیلندر به طور کامل تمیز و خشک می‌شود تا هرگونه کثیفی، زباله یا رطوبتی که ممکن است در فرآیند آزمایش اختلال ایجاد کند، پاک شود. تمیز کردن سیلندر نتایج دقیق تست را تضمین می‌کند و از هرگونه آلودگی احتمالی بر عملکرد سیلندر جلوگیری می کند.

• تست اولتراسونیک ضخامت دیواره سیلندر

تست ضخامت اولتراسونیک برای اندازه گیری ضخامت دیواره سیلندر انجام می‌شود. این روش تست غیر مخرب به شناسایی هر گونه نازک شدن یا خوردگی که ممکن است ساختار سیلندر را تضعیف کند کمک می کند. امواج اولتراسونیک برای اندازه گیری ضخامت دیوار فلزی استفاده می‌شود و اطلاعات ارزشمندی در مورد یکپارچگی آن ارائه می‌دهد.

• تست کشش هیدرواستاتیک سیلندر

تست هیدرواستاتیک سیلندر CNG، یک روش غیر مخرب است که برای بازرسی سیلندرهای CNG از نظر نشتی، عیوب ساختاری، دوام و خوردگی استفاده می شود. این روش شامل پر کردن سیلندر با آب و قرار دادن آن در معرض فشار بالا برای بررسی قدرت کنترل فشار آن است. فرآیند تست به شناسایی هر گونه ضعف یا نقص در ساختار سیلندر که ممکن است ایمنی و عملکرد آن را به خطر بیندازد؛ کمک می کند.آزمایش هیدرو سیلندر CNG برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان خودروهای CNG از اهمیت بالایی برخوردار است. فشار ثابتی که در هنگام سوخت‌گیری و استفاده بر روی دیواره سیلندر وارد می‌شود، می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌هایی شود که در صورت عدم شناسایی در نهایت ممکن است منجر به انفجار سیلندر شود.

روش انجام تست به این‌صورت است که سیلندر با آب پر می‌شود و با استفاده از یک پمپ تخصصی تحت فشار بالا قرار می گیرد. فشار به تدریج به یک سطح از پیش تعیین شده افزایش می‌یابد و برای مدت زمان مشخصی حفظ می‌شود. در طی این فرآیند، انبساط سیلندر و هرگونه نشت احتمالی به دقت بررسی می‌شود. این تست کشش هیدرواستاتیک به بررسی توانایی سیلندر برای تحمل فشار مشخص شده کمک می‌کند و ایمنی آن را در طول استفاده عادی تضمین می کند.

• تمیز کردن و خشک کردن داخلی/خارجی سیلندر

هنگامی که آزمایش هیدرواستاتیک کامل شد؛ سیلندر دوباره تمیز و خشک می‌شود تا آب باقیمانده از آن خارج شود. این مرحله تضمین می‌کند که سیلندر از هرگونه رطوبتی که ممکن است منجر به خوردگی یا سایر مسائل شود، عاری است.

• بررسی وزن خالص سیلندر

وزن تایر سیلندر که به وزن سیلندر خالی بدون گاز اشاره دارد، برای اطمینان از مطابقت با استانداردهای مشخص شده بررسی می‌شود. این اندازه گیری وزن به تعیین ظرفیت مناسب پر شدن سیلندر کمک می‌کند و اندازه گیری دقیق را در هنگام سوخت گیری تضمین می‌کند.

• بازرسی داخلی/خارجی

یک بازرسی کامل داخلی و خارجی برای شناسایی هر گونه نقص قابل مشاهده، آسیب یا نشانه های سایش و پارگی انجام می‌شود. بازرس، سیلندر را از نظر هرگونه فرورفتگی، خراش یا سایر ناهنجاری‌هایی که ممکن است بر عملکرد آن تأثیر بگذارد، بررسی می‌کند. این بازرسی به اطمینان از یکپارچگی و ایمنی کلی سیلندر کمک می‌کند.

• تثبیت سیلندر بر روی خودرو/آبشار

اگر سیلندر تمام تست ها و بازرسی ها را پشت سر بگذارد، به طور ایمن بر روی خودرو یا سیستم آبشار ثابت می‌شود. تثبیت مناسب تضمین می کند که سیلندر ثابت می‌ماند و هیچ خطری در حین کار خودرو ایجاد نمی کند.

• ارائه گواهی تست سیلندر

پس از انجام موفقیت آمیز فرآیند آزمایش، گواهی آزمایش به صاحب سیلندر ارائه می شود. این گواهی به عنوان گواهی انطباق با استانداردهای آزمایش عمل می کند و برای سوخت گیری سیلندر در پمپ بنزین های مجاز مورد نیاز است. ضروری است که گواهی آزمایش را در مکانی امن نگه دارید و آن را برای ارجاع آسان به سیلندر بچسبانید.

برای اطمینان از ایمنی و انطباق خودروهای CNG، نهادهای نظارتی الزامات آزمایشی و فواصل زمانی خاصی را برای بازرسی سیلندر CNG تعیین کرده‌اند. درادامه، نگاهی دقیق‌تر به این استانداردها و دفعات بازرسی‌ها بر اساس GVWR (رده‌بندی وزن ناخالص خودرو) می‌اندازین.

سیلندرهای CNG باید از استانداردها و مقررات بین المللی مختلف برای اطمینان از ایمنی و عملکرد خود پیروی کنند. برخی از استانداردهای رایج برای آزمایش سیلندر CNG عبارتند از:

• استانداردهای EC/ECE (کمیسیون اقتصادی اروپا)
  • استانداردهای ANSI/CSA (موسسه استاندارد ملی آمریکا/انجمن استاندارد کانادا).
  • استانداردهای KHK (استانداردهای صنعتی ژاپن)
  • استانداردهای ISO (سازمان بین المللی استاندارد)
  • استانداردهای SAE (انجمن مهندسین خودرو)
  • استانداردهای EN (هنجار اروپایی)

رعایت این استانداردها برای تولیدکنندگان، تامین کنندگان و کاربران سیلندرهای CNG ضروری است تا از بالاترین سطح ایمنی و کیفیت اطمینان حاصل شود.

فواصل بازرسی که توسط FMVSS 304 US DOT تعریف شده است :

در ایالات متحده، استانداردهای فدرال ایمنی خودروهای موتوری (FMVSS) 304 وزارت حمل و نقل، فواصل بازرسی سیلندرهای CNG را بر اساس رتبه بندی وزن ناخالص وسیله نقلیه (GVWR) تعریف می کند.
برای وسایل نقلیه با GVWR کمتر از ۱۰۰۰۰ پوند، سیلندرهای CNG باید حداقل هر سه سال یا ۳۶۰۰۰ مایل، هر کدام زودتر بازرسی شوند. این بازرسی شامل یک بازرسی بصری دقیق از تمام قطعات پرفشار از جمله سیلندرها است.
برای وسایل نقلیه با GVWR 10000 پوند یا بیشتر، سیلندرهای CNG باید حداقل هر ۱۲ ماه یکبار بازرسی شوند. این بازرسی همچنین مستلزم بازرسی دقیق بصری تمام اجزای پرفشار از جمله سیلندرها است.
این فواصل بازرسی اطمینان حاصل می کند که سیلندرهای CNG به طور منظم برای هر گونه نقص بالقوه یا مسائلی که ممکن است ایمنی و عملکرد آنها را به خطر بیندازد بررسی می شوند.

صرفه جویی در هزینه و مقرون به صرفه بودن

یکی از مزایای اصلی استفاده از CNG مقرون به صرفه بودن آن در مقایسه با سوخت های سنتی مانند بنزین و گازوئیل است. قیمت‌های CNG عموماً پایین‌تر است و در نتیجه صرفه‌جویی قابل‌توجهی برای دارندگان وسایل نقلیه می‌شود. علاوه بر این، هزینه های تعمیر و نگهداری خودروهای CNG اغلب به دلیل طبیعت تمیزتر سوختن CNG، کمتر است، که باعث کاهش سایش و پارگی اجزای موتور می شود.

مزایای زیست محیطی
CNG در مقایسه با سوخت های فسیلی معمولی سوخت پاک تری در نظر گرفته می شود. هنگامی که CNG احتراق می شود، سطوح کمتری از آلاینده ها مانند مونوکسید کربن (CO)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ذرات معلق (PM) تولید می کند. این منجر به کاهش انتشار گازها و ذرات مضر می شود و به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات زیست محیطی کمک می کند.

کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی
به عنوان یک منبع تجدید پذیر و فراوان، گاز طبیعی مورد استفاده برای تولید CNG به کاهش وابستگی به ذخایر سوخت فسیلی محدود کمک می کند. افراد و کسب و کارها با تغییر به سمت خودروهای CNG یا بهسازی خودروهای موجود با کیت های CNG، می توانند به آینده ای پایدارتر و مستقل از انرژی کمک کنند.