طرح توجیهی مخزن سی ان جی ⭐️ 0 تا 100 تولید کپسول گاز CNG

جهت نگارش مطالعات بازار و طرح توجیهی مخزن سوخت CNG با اطلاعات کاملاً به روز ، با فرمت DOC و PDF و با گزارش گیری نرم افزار کامفار ، جهت اخذ مجوز یا ارائه به بانک ، این صفحه را مطالعه نموده و سپس با ما تماس بگیرید . ضمنا میتوانید فایل pdf طرح توجیهی تولید کپسول گاز CNG ( مخزن سی ان جی ) را که در سال های قبل نگارش شده است را صرفا جهت مطالعه از انتهای صفحه دانلود نمایید.

---

✔️ معرفی طرح توجیهی تولید کپسول گاز CNG ( مخزن سی ان جی )

---

✳️ محصول مورد بررسی در طرح توجیهی مخزن سوخت CNG چیست و چه کاربردی دارد ؟

کپسول گاز CNG با کد آیسیک 28121176 ، در واقع مخزن ذخیره سوخت CNG میباشد که در وسائل نقلیه به کار گرفته میشود. کالای جایگزین مخزن CNG ، مخزن بنزین سوز می باشد.

مزایای استفاده از CNG نسبت به بنزین :

• به مراتب ارزان بودن سوخت CNG
• آلودگی کمتر محیط زیست
• افزایش عمر مفید خودرو

محصول مورد بررسی در این طرح توجیهی مخزن CNG موتورسیکلت بوده شماره تعرفه گمرکی آن 87141990 میباشد.

✳️ طرح توجیهی تولید مخازن گاز CNG چه اطلاعاتی به ما می دهد ؟

طرح توجیهی تولید مخزن سوخت CNG ، در واقع براوردی از وضعیت مالی کسب و کار، پس از بهره برداری میباشد و شاخص های مالی کسب و کار تولید مخزن سوخت CNG را براورد میکند.

هدف از نوشتن طرح توجیهی تولید مخزن سوخت CNG ، رسیدن به اثبات توجیه اقتصادی کسب و کار بوده و کاربرد آن معمولا برای اخذ مجوز و وام بانکی میباشد.

البته با توجه به اینکه طرح توجیهی تولید مخزن گاز CNG ، به براورد هزینه های راه اندازی کسب و کار ، هزینه های تولید و عملیات ، سرمایه در گردش و درامدها و بسیاری از موارد دیگر میپردازد ، میتواند منبع اطلاعاتی خوبی برای کمک به فرایند تصمیم گیری سرمایه گذاران باشد.

---

✔️ چرا مخازن CNG به وجود آمدند و چرا اجرای طرح توجیهی مخازن CNG میتواند منطقی باشد؟

---

✳️ مخازن CNG چگونه به وجود آمدند ؟

با توجه به اینکه چگالی انرژی گاز طبیعی در دما و فشار محیط ، تقریباً یک هزارم بنزین است ، نمی توان از آن در فشار محیط به عنوان سوخت جایگزین استفاده کرد زیرا در این حالت ، به فضای بسیار زیادی برای ذخیره سازی این گاز نیاز است.

به همین علت ، در حال حاضر با توجه به محدودیت حجم وسائط نقلیه و لزوم کاهش فضای مورد نیاز جایگاه های سوخت گیری گازطبیعی ، سه روش برای ذخیره گاز طبیعی موجود است.

بهترین این روش ها ، روشی است که با صرف حداقل هزینه ، فضا و وزن ممکن مقادیر بیشتری از این گاز را با ایمنی بیشتر ذخیره کند. این روش ها عبارت اند از : فشرده کردن گاز طبیعی (CNG) ، مایع کردن گاز طبیعی (LNG) و جذب کردن گاز طبیعی (ANG).

مخازن ذخیره گاز طبیعی فشرده ، رایج ترین روش ذخیره گاز طبیعی در خودرو به شمار می رود. این مخازن ، اغلب استوانه ای شکل هستند و معمولاً در صنعت گازطبیعی فشرده به صورت یکپارچه ، بدون استفاده از جوشکاری تولید می شوند.

این چهار نوع مخازن ذخیره گاز طبیعی فشرده گ که عبارت ند از :

مخازن نوع یک (CNG-1) ، مخازن نوع دو (CNG-2) ، مخازن نوع سه (CNG-3) و مخازن نوع چهار (CNG-4).

در حال حاضر ، تحقیقات متعددی در زمینه بهینه سازی روش های تولید و مشخصات این مخازن درحال انجام است که می توان به ساخت مخازن با بازده حجمی بالا (conformable cylinder) با استفاده از روش تولید مخازن نوع سه و چهار [4 ، 3 ، 2] و مخازن با قطر بزرگ (Large diameter) با استفاده از روش تولید مخازن گاز طبیعی فشرده اشاره کرد.

در ایران ، با توجه به ذخایر گسترده گاز طبیعی و امکان دسترسی به آن در سراسر کشور ، استفاده از این گاز به عنوان سوخت خودروها ، دارای اولویت اول در مقایسه با دیگر سوخت های جایگزین است.

---

✔️ بخشی از دانش فنی طرح توجیهی تولید مخزن گاز CNG !

---

✳️ مواد اولیه مورد نیاز طرح صنعت تولید مخزن گاز CNG  با ظرفیت تولید سالیانه 2000000 عدد !

• لوله تیپ 2 : 357000 کیلو گرم در سال
• لوله تیپ 1 : 703800 کیلو گرم در سال
• فایبر گلاس و رزین : 76220 کیلو گرم در سال
• اپوکسی و رنگ : 14300 کیلو گرم در سال

✳️ ماشین آلات و تجهیزات و تآسیسات مورد نیاز طرح صنعت تولید مخزن گاز CNG  با ظرفیت تولید سالیانه 2000000 عدد !

ماشین آلات خط تولید مخزن گاز CNG :

• Machines spinning : 2 عدد
• Hear treatment line : 1 عدد
• Ultrasonix test line : 2 عدد
• Hardness Testing : 1 عدد
• Neck Threading, Neck miling , Neck drilling , Neck cutting : 1 عدد
• Painting ciating line : 1 عدد
• Saws : 2 عدد
• Dryer : 1 عدد
• Conveyors : 1 عدد
• External blasting machine : 1 عدد
• Internal blasting machine : 1 عدد
• Hydrostatic test&Auto frottage/machine : 3 عدد
• Pneumatic test : 1 عدد
• Cycle test&Burst machine : 1 عدد
• Magnetic test : 1 عدد
• Labiratory : 1 عدد
• Marking machine, Weighing machine : 1 عدد
• Filament winding machine creels&Resine bath : 1 عدد
• Curing oven : 1 عدد
• Crane ton : 2 عدد
• Tools : 1 عدد

ماشین آلات حمل و نقل کارخانه تولید مخزن گاز CNG :

• لیفتراک برقی 4 تنی : 2 دستگاه
• جک پالت مکانیکی 2 تنی : 3 دستگاه

تجهیزات مورد نیاز کارخانه تولید مخزن گاز CNG در تأسیسات :

• تأسیسات گرمایش ‌و سرمایش : «شامل : بویلر ، تجهیزات موتور خانه ، سیستم تبرید و لوله کشی»
• تأسیسات برق رسانی : «شامل : کنتور 2000 کیلووات»
• تأسیسات برق رسانی : «شامل : تابلو برق ، سیم کشی و...»
• تأسیسات آبرسانی : «شامل : کنتور 2.1 اینچ»
• تأسیسات سوخت رسانی : «شامل : کنتور گاز و لوله کشی مربوطه»
• تأسیسات هوای فشرده 3×3 مدل اسکرو 6
• تأسیسات تولید اکسیژن
• سانترال

✳️ زمین و محوطه سازی و ساختمان های کارخانه تولید مخزن گازCNG با ظرفیت تولید سالیانه 2000000 عدد !

• زمین : 5000 متر مربع
• ساختمان اداری : 120 متر مربع
• سالن تولید : 1500 متر مربع
• انبار مواد اولیه : 200 متر مربع
• انبار محصول : 200 متر مربع
• آشپزخانه : 0
• رخت کن و نماز خانه : 0
• سرویس ها : 30 متر مربع
• ساختمان نگهبانی : 50 متر مربع

✳️ میزان پرسنل و آب و انرژی مورد نیاز طرح صنعت تولید مخزن گازCNG  با ظرفیت تولید سالیانه 2000000 عدد !

• آب مصرفی : 5001 متر مکعب در سال
• برق مصرفی : 4800000 کیلو وات در سال
• مازوت : 0
• گاز : 750000 متر مکعب در سال
• بنزین : 0
• گازوئیل : 0

✳️ اشتغال زایی کارخانه تولید مخزن گازCNG با ظرفیت تولید 2000000 عدد در سال :

کارکنان بخش اداری کارخانه تولید مخزن گاز CNG :

• حسابدار : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارمند امور مالی : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارمند اداری : 1 نفر ، «فوق دیپلم»
• کارمند خدماتی : 1 نفر ، «سیکل»
• کارمند فروش : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارمند بازرگانی : 1 نفر ، «دیپلم»
• تدارکات : 1 نفر ، «دیپلم»
• کارشناس برنامه ریزی : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارشناس طراحی و محصول : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارمند طراحی و محصول : 1 نفر ، «فوق دیپلم»
• کارشناس سیستم ها : 1 نفر ، «لیسانس»
• کارمند برنامه ریزی : 1 نفر ، «فوق دیپلم»

کارکنان بخش تولید کارخانه تولید مخزن گاز CNG :

• کارشناس آزمایشگاه : 1 ، «لیسانس»
• سرپرست شیفت : 2 نفر ، «لیسانس»
• پرسنل کنترل کیفیت : 2 نفر ، «فوق دیپلم»
• پرسنل تعمیرات : 2 نفر ، «فوق دیپلم»
• سرپرست انبار : 1 نفر ، «لیسانس»
• انباردار : 1 نفر ، «فوق دیپلم»
• کارگر انبار و بسته بندی : 1 نفر ، «سیکل»
• کارگر ساده : 27 نفر ، «ابتدائی»

جمع : 49 نفر

---

✔️ بررسی روش تولید مخازن گاز CNG !

---

✳️ فرایند تولید مخزن گاز CNG :

مراحل تولید مخازن نوع یک شامل فرایندهای آماده سازی مواد اولیه ، شکل دهی چرخشی اول ، شکل دهی چرخشی دوم ، شکل دهی نهایی و بهبود خواص مواد و فرایند عملیات حرارتی می باشند.

پس از پایان تمامی مراحل عملیات حرارتی و کاهش درجه حرارت مخازن تا دمای محیط ، کلیه آن ها بایستی تحت آزمون های غیر مخرب (NDE) قرار گیرند. این آزمون های کیفی شامل تست اولتراسونیک ، تست سختی سنجی و آزمون تعیین حجم می باشند.

در ادامه عملیات ماشین کاری بر روی مخازن انجام می شود بازرسی عیوب ظاهری مخازن مرحله دیگری است که پس از تایید این مرحله عملیات رنگ کاری بر روی مخازن انجام می شود.

لاینرهای مخازن نوع دو ، سه و چهار توسط پوسته ای کامپوزیتی پوشش داده می شوند. این پوسته بایستی طوری طراحی و ساخته شود که در بارگذاری های ثابت و متغیر قابلیت اعماد بالایی داشته باشد.

برای حصول این قابلیت به محاسبه نسبت تنش در پوسته در مرحله طراحی و آزمون های اولیه توجه شده و سپس تقویت بانر در مراحل تولید در نظر گرفته می شود.

کامپوزیت های مورد استفاده از مخازن CNG عموما از الیاف شیشه ، کربن یا آرمید با رزین اپوکسی و یا رزین ایزوفتالیک پلی استر می باشند.

در مرحله پیچش الیاف کنترل هایی چون ویسکوزیته رزین ، میزان رزین برای الیاف و کنترل زاویه لایه گذاری الیاف انجام می شود.

پس از پخت رزین در دمای مشخص و کسب نتایج اطمینان بخش در خصوص کیفیت مخازن و در ادامه فرایند تولید مخازن برای آماده سازی مواضع نصب شیر آلات به بخش ماشین کاری منتقل و تحت عملیات تراشکاری و حدیده قرار می گیرند.

✳️ فناوری تولید مخازن گاز طبیعی فشرده نوع یک (CNG-1) :

عمده ترین قیمت ساخت مخازن فولادی CNG یک مربوط به فرایند شکل دهی آن ها است. مخازن فولادی را می توان بسته به شکل مواد اولیه ، به چندین روش تولید کرد. شکل مواد اولیه می تواند به صورت ورق ، لوله و یا شمشال (Billet) باشد.

گفتنی است که فرایند تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع یک ، دقیقاً مشابه کپسول های تحت فشار اکسیژن ، ازت و دیگر گازها است و تنها تفاوت آن ها در مواد اولیه و آزمون های ساخت این مخازن است. در اینجا ، فرایند تولید یک مخزن فولادی که با استفاده از مواد اولیه مختلف ساخته می شود توضیح داده می شود.

تولید مخزن از ماده اولیه ورق :

اولین مرحله تولید مخزن از این روش ، انتخاب ورق است ساختار مخازن نوع یک و آستری مخازن نوع دو اکثراً از جنس فولادهای AISI4130 و 4140 است که قابلیت انجام عملیات حرارتی را دارند.

ورق های تولیدی کارخانه ها در ابعاد مختلف تولید می شوند که سازنده باید با توجه به ابعاد مخزن تولیدی و بر اساس محاسبه کم ترین دور ریز ، ابعاد اولیه ورق را انتخاب کند.

سپس به منظور بررسی ضخامت اولیه ورق ، با استفاده از دستگاه آلتراسونیک ضخامت های نقاط مختلف ورق بررسی شده که دامنه تغییرات ضخامت باید در محدوده استانداردهای ساخت مخزن باشد.

بعد از اینکه ورق های مناسب انتخاب شد این ورق ها باید با استفاده از روش هایی که کم ترین تنش های فشاری و یا ترک های احتمالی را به وجود می آورند به صورت دایره ای و با قطرهای متناسب برش کاری شوند.

در اینجا ورق بریده شده برای انجام عملیات کشش سرد آماده است و تنها به منظور جلوگیری از بروز چین خوردگی و پارگی ورق باید قبل از عملیات کشش عمیق ، ورق های آماده شده در داخل یک مخزن روغن قرار گرفته و به صورت کامل روغن کاری شوند.

برای تبدیل صفحه به حالت لیوانی شکل بسته به طول و قطر مخزن تولیدی ، نیاز به چند مرحله عملیات کشش عمیق است که در انتهای هر مرحله باید عملیات آنیلینگ به منظور نرم کردن ورق و بهبود عملیات کشش عمیق انجام شده و مجددا برای انجام مرحله بعدی کشش ، یک بار دیگر عملیات روغن کاری تکرار شود.

بعد از عملیات کشش عمیق ، جهت یکنواخت کردن ضخامت ، قسمت استوانه ای شکل تحت عملیات فلوفرمینگ قرار می گیرد و سپس جهت کنترل یکنواختی ضخامت ، با استفاده از دستگاه های کنترل کیفی (آلتراسونیک) بازرسی لازم بر روی این قسمت انجام می پذیرد.

در این مرحله ، با استفاده از دستگاه فرم دهی گلویی (Necking) ، انتهای باز پوسته لیوانی شکل را فرم داده و سپس با استفاده از دستگاه های مخصوص ، عملیات ماشین کاری و سوراخ کاری بر روی سر مخزن صورت می پذیرد تا محل بسته شدن شیر مخزن آماده شود.

پس از اتمام مراحل شکل دهی و ماشین کاری ، جهت بالا بردن استحکام مخازن ، افزایش سختی و مقاومت به ضربه ، عملیات سریع سرد کردن (quench) و بازپخت (tempering) بر روی مخازن انجام می شود.

با توجه به عملیات حرارتی انجام شده بر روی مخازن ، یک لایه اکسید بر روی سطوح داخل و خارج مخازن ایجاد می شود که باید با استفاده از روش ساچمه زنی (shot-blasting) تمیزکاری انجام شود.

همچنین جهت کنترل کردن سختی  سطحی مخازن ، همگی مخازن تحت آزمون سختی سنجی سطحی قرار می گیرند. در ادامه، ضمن در تمیز کاری رزوه های سر مخزن ، تمامی مخازن از نظر عدم وجود عیوب ، مورد بازرسی چشمی و آزمون های آلتراسونیک قرار می گیرند.

در انتهای فرایند تولید مشخصات مخزن شامل نوع مخزن ، شماره سریال ، فشار کاری و ترکیدگی بر روی کلیه مخازن حک می شود.

به منظور مشخص کردن انبساط حجمی مخازن ، آن ها را تحت آزمون فشار هیدرو استاتیک قرار داده تا مشخص شود که مقدار انبساط حجمی مخزن در حد مجاز است. قبل از بسته بندی و ارسال مخازن ، جهت جلوگیری از اکسیداسیون سطوح ، عملیات رنگ زنی بر روی سطوح خارجی انجام می گیرد و سطوح داخلی نیز توسط روغن مخصوص پوشش داده می شود.

تولید مخزن از ماده اولیه لوله :

در این روش ، ابتدا یک لوله فولادی بدون درز از جنس فولادهای گفته شده در بخش قبلی که قابلیت پذیرش عملیات اسپینینگ گرم و عملیات حرارتی مناسب (کوینچینگ - تمپرینگ) جهت بهبود خواص استحکامی و ضربه پذیری را داشته باشد ، انتخاب کرده و سپس به منظور پی بردن به عیوبی از قبیل حفره ، ترک و... که حاصل فرایند ساخت لوله است ، آن را مورد بررسی قرار می دهند. پس از تایید این قسمت ها ، لوله را با توجه به حجم آبی مخزن تمام شده برش داده و وزن می کنند.

در ادامه ، با استفاده از روش های مناسب ضخامت جداره لوله مورد آزمون قرار گرفته و لوله جهت انجام عملیات شکل دهی گلویی آماده می شود.

به این منظور لوله در یک کوره القایی تا دمای مناسب جهت شکل دهی (دمای فورج) گرم شده و سپس به سرعت تحت عملیات شکل دهی قرار می گیرد. در این روش ساخت ، می توان یک انتهای مخزن را توسط روش اسپینینگ و بدون استفاده از اضافه کردن فلز مسدود کرد که مهم ترین عامل این فرایند ، اتصال کامل مواد در قسمت عدسی است.

همچنین می توان مخزن را به صورت دو سر گلویی تولید کرد که با توجه به لوله ای بودن ماده اولیه نیاز به عملیات کمتری است.

در انتهای عملیات حرارتی ، جهت از بین بردن لایه های اکسید شده که بر روی سطوح مخزن به وجود می آید ، باید مخزن را تحت عملیات مناسب از قبیل شن زنی و ساچمه زنی قرار داد.

بقیه عملیات مربوط به فرایند تولید نظیر سختی سنجی ، تراش کاری ، رزوه کاری ، تست های غیر مخرب و غیره مشابه تولید مخزن از ماده اولیه ورق است.

تولید مخزن از ماده اولیه شمشال (Billet) :

در این روش ، ابتدا یک شمشال فولادی بدون درز از جنس فولادهای گفته شده در بخش قبلی که قابلیت پذیرش عملیات فورجینگ ، اسپینینگ گرم و عملیات حرارتی مناسب (کوینچینگ - تمپرینگ) جهت بهبود خواص استحکامی و ضربه پذیری را داشته باشد ، انتخاب کرده و سپس با استفاده از عملیات فورجینگ آن را به شکل لیوان درآورده و در ادامه فرایند تولید ، با به کارگیری مراحل گفته شده در بخش های پیشین مخزن را تولید می کنند.

اخیراً در بعضی از کارخانه های سازنده این مخازن از (جمله شرکت Faber) تحقیقاتی در مورد کاهش وزن حجمی فولادهای به کار رفته برای ساخت این نوع مخازن انجام شده است که در صورت به نتیجه رسیدن ، می تواند وزن آن ها را تا حد زیادی کاهش دهد.

✳️ فناوری تولید مخازن گاز طبیعی فشرده نوع دو (CNG-2) :

قسمت آستری این مخازن که از جنس فولاد است دقیقا طبق روش گفته شده در بخش قبلی تولید می شود و با توجه به اینکه در نهایت ، قسمت استوانه ای این آستری ها توسط پیچش الیاف

(Filament Winding) ، تقویت شده و بخشی از فشار داخلی را تحمل می کنند. بنابراین ضخامت دیواره این آستری ها کاهش یافته و این امر باعث به وجود آمدن تفاوت هایی در طراحی ، مراحل تولید و انجام بعضی از آزمون های ساخت آن ها می شود.

یکی از دلایل محدود شدن استفاده از خودروهای گاز طبیعی سوز در کشورهایی که منابع عظیم گاز طبیعی دارند. عدم وجود مخازن گاز طبیعی فشرده با صرفه اقتصادی به منظور تولید اقتصادی است که به این منظور ، تولید اقتصادی مخازن نوع 1 و نوع 2 توسط شرکت های مختلف از جمله فابر (faber) صورت گرفته است.

پیچش الیاف :

یکی از مهم ترین مسائل در ساخت مخازن کامپوزیتی مربوط به عملیات تقویت سطوح آستری توسط پیچش الیاف آغشته به رزین است این الیاف معمولاً از جنس شیشه (Fiberglass) ، کربن (Carbon Fiber) ، آرامید (Aramid) و یا پیوندی (Hybrid) است.

پیچش الیاف یکی از روش های شناخته شده ای است که از سال ها قبل در صنایع کامپوزیت مورد استفاده فراوانی داشته است. در این روش ، رشته های پیوسته الیاف به دور یک قالب پیچیده شده و نقش یک پوسته مقاوم در برابر فشار را ایفا می کند.

نحوه پیچش الیاف در شکل 9 مشاهده می شود. این فناوری بهترین روش برای تولید لوله ها و مخازن تحت فشار است. در این تکنولوژی ، برحسب نیاز و با در نظر گرفتن هزینه ها و یا عملکرد مورد انتظار ، می توان از ترکیبات مختلف رزین و الیاف استفاده کرد.

در حالت کلی ، الیاف شیشه دارای قیمت و نیز سطح کیفیت پایین تر و الیاف کربنی دارای عملکرد بهتر و قیمت بالاتری هستند. این صنعت توجه ویژه ای به کاهش قیمت و وزن محصولات داشته و به همین علت معمولاً در صنایع هوایی و ساخت مخازن سوخت موشک ها کاربرد فراوانی دارد.

اولین بار در 1970 مخازن تحت فشار که توسط مواد کامپوزیتی تقویت شده بودند ، توسط اداره ملی هوا و فضا آمریکا برای مقاصد فضایی به کار گرفته شد و توسعه پیدا کرد.

طراحی و آنالیز :

هنگام استفاده از مواد کامپوزیتی برای تقویت مخازن تحت فشار گاز طبیعی فشرده ، طراحی ها بر اساس آنالیز ترکیب تنش و کرنش های به وجود آمده بر روی الیاف و پوسته فلزی انجام می شود و با استفاده از نرم افزاری کامپیوتری ، نتایج به دست آمده از این آنالیزها ، به عنوان اساس طراحی این نوع مخازن در نظر گرفته می شود.

شکل 10 ، نشان دهنده نمونه ای از مخزن تحت فشار تقویت شده توسط الیاف است. برای نیل به این منظور ، طول عمر مطمئن مخزن در سیکل های خستگی و مقادیر تنش های ناشی از بارهایی که در حین کارکرد مخزن به آن اعمال می شود ، برای آستری و الیاف مشخص شده و این مقادیر برای به دست آوردن ضخامت های مواد مخازن و مقاومت آن ها در برابر ترکیدن استفاده می شود.

در مخازن نوع دو ، این محاسبات به گونه ای صورت می گیرد که آستری به تنهایی بتواند فشارهایی ، نزدیک به فشار تست مخزن را تحمل کند و بخش کامپوزیتی فقط به عنوان محافظت از آستری در برابر فشارهایی در حد فشار ترکیدن عمل می کند.

روش پیچش الیاف :

معمولاً پیچش الیاف به یکی از سه روش طولی (Polar) ، ضربدری (Helical) و محیطی (Hoop) انجام می شود که بسته به شکل مخزن و جهت بارهایی که الیاف باید تحمل کنند ، انتخاب می شوند که شکل مخزن و جهت بارهایی که الیاف باید تحمل کنند ، انتخاب می شوند.

شکل 11 این روش ها را به صورت شماتیک نمایش می دهد. در مخازن نوع دو الیاف به صورت محیطی پیچیده می شوند و فقط در برابر بارهای محیطی از خود مقاومت نشان می دهند.

تأثیر رزین ها به عنوان زمینه الیاف پیچیده :

یکی از عوامل بحرانی در مخازن تحت فشار کامپوزیتی ، مسئله مقاومت آن ها در برابر ترکیدن است. چنین اتفاقی در این مخازن ، ابتدا به علت پاره شدن الیاف اتفاق می افتد.

در شروع پارگی ، مواد زمینه ای اضافه شده به الیاف ، نقش مهمی را ایفا کرده و باعث می شوند که نیروی وارده از قسمت های پاره شده به اطراف منتقل شود. بنابراین بسیار مهم است که هنگام استفاده از رزین ها به عنوان زمینه الیاف ، خصوصیات رزین با استحکام الیاف هم خوانی داشته باشد.

در سال های اخیر ، برای بهبود خواص مخازن نوع دو با الیاف شیشه ، از الیاف ضد اسید استفاده می شود تا بدون اینکه افزایش قیمتی در مخزن ایجاد شود ، مقاومت این مواد را در برابر اسیدها افزایش دهند.

✳️ فناوری تولید مخازن گاز طبیعی فشرده نوع سه (CNG-3) :

این مخازن اغلب از آستری جداره نازک آلومینیمی ساخته می شوند که با استفاده از الیاف آغشته به رزین تقویت شده اند در این مخازن ، بخش عمده بارهای وارده به جداره مخزن ناشی از فشار داخلی ، توسط لایه کامپوزیتی تحمل می شود.

همچنین با توجه به اینکه لایه کامپوزیتی باید در برابر تمامی بارهای محیطی و محوری مقاومت داشته باشد ، الیاف به روش ضربدری یا طولی در تمام سطح مخزن (Wrapped fully) پیچیده می شوند که در شکل 11 قابل مشاهده است.

آستری این مخازن می تواند از ورق یا لوله تهیه شود مراحل تولید آستری از ورق مشابه حالت بیان شده در تولید مخازن نوع یک است.

بعد از تولید آستری از ورق ، عملیات پیچش الیاف روی آن صورت می گیرد که به طور شماتیک در شکل 12 مشاهده می شود. برای تولید آستری از لوله ، ابتدا لوله آلومینیمی توسط اکستروژن داغ آلومینیم تهیه می شود و سپس مراحل دیگر مانند تولید مخازن نوع یک از لوله است. استفاده از پیچش الیاف پیوندی (hybrid) باعث ایجاد استحکام کششی بیشتر در الیاف شیشه و نشت قبل از شکست (LBB) در مخزن می شود.

در این حالت برای ایجاد بهترین خواص در مخزن باید ضخامت دیواره مخزن ، زوایای پیچش الیاف و صلبیت لایه کامپوزیتی بهینه باشد و مخزن تحت پیش تنش (اتوفرتاژ) قرار گیرد.

در صورتی که از پیش تنش نامناسب استفاده شود ، تنش باقی مانده می تواند باعث کاهش تنش های مجاز کاری و عمر کاری مخزن شود. برای ایجاد حالت ایده آل ، باید ابعاد مخزن ، ضخامت دیواره مخزن ، زوایای پیچش الیاف و فشار اتوفرتاژ را با توجه به شرایط کاری و جنس مخزن تعیین کرد.

در مخزن نوع یک ، به پوشش محافظ نیاز است تا خوردگی خارج مخزن بر عمر کاری آن تأثیر نگذارد. مخازن نوع 2 در مقابل نفوذ رطوبت از طریق ترک های بین لایه کامپوزیت محیطی و خوردگی سطح آستر حساس هستند. به همین دلیل ، قسمت بیرونی آستری باید پوشش داده شود.

در مخازن نوع 3 و 4 که از الیاف مقاوم به تأثیرات محیطی استفاده می شود ، پوشش محافظ برای جلوگیری از خوردگی ضروری است. پیچش الیاف به صورت محیطی و ضربدری در تمام محیط مخزن باعث جلوگیری از ترک خوردن زمینه و نفوذ رطوبت در سطح آستری فلزی می شود ، اما استفاده از پوشش برای جلوگیری از ضربه و سایش ، در نهایت باعث افزایش کارایی لایه کامپوزیتی می شود.

صنایع دایناتک (Dynetek) سازنده مخازن نوع 3 با الیاف کربن و آستر آلومینیمی نازک (با قطر 406 میلی متر) به دنبال طراحی مخزن نوع 3 برای کاهش هزینه تولید ، افزایش عمر کاری و مقاومت به ضربه این مخازن بوده است این سازنده با تولید مخزن توسط ورق آلومینیمی AA6061 به جای استفاده از لوله آلومینیمی بدون درز ، توانسته است هزینه تولید را کاهش دهد.

استفاده از ماده اولیه ورق امکان تولید مخازن با قطر 520 میلی متر را ایجاد می کند. افزایش قطر مخزن باعث افزایش بازده حجمی ذخیره مخزن و کاهش هزینه تولید مخازن می شود. با استفاده از اصلاح عملیات حرارتی آستری آلومینیمی مخزن ، استحکام آستری و مقاومت در برابر خستگی آن افزوده شده است.

استفاده از الیاف کربن با استحکام بالاتر باعث 50 درصد افزایش فشار ترکیدن و 200 درصد افزایش عمر سیکلی مخزن می شود. با بهینه سازی انحنای آستری ، نحوه پیچش الیاف و استفاده از آستری استحکام بالا و الیاف کربن مستحکم تر باعث افزایش 100 درصدی عمر سیکلی مخازن بعد از آزمون انداختن مخازن ، می شود. در این طراحی جدید وزن واحد حجم مخازن نوع 3 از مخازن نوع 4 هم کمتر شده است.

✳️ فناوری تولید مخازن گاز طبیعی فشرده نوع 4 (CNG-4) :

این مخازن از یک آستر پلیمری که به طور کامل توسط کامپوزیت شامل رزین و الیاف پیوسته از جنس فایبر کربن یا فایبرگلاس پیچیده شده است ، ساخته می شوند. آستری این مخازن از جنس پلی اتیلن سنگین (HDPE) و نافی آن End Nozzle Metal فلزی است.

تصویر شماتیک این مخازن در شکل 13 مشاهده می شود. تولید مناسب آستری پلیاتیلن سنگین به طراحی نافی مخزن بستگی دارد.

طراحی مناسب نافی ، می تواند از نشتی گاز ناشی از جدا شدن نافی و آستری به دلیل فشارهای سیکلی جلوگیری کند. تصویر یک نمونه نافی این مخازن در شکل 14 مشاهده می شود.

خط ضخیم ، نشان دهنده منطقه اتصال بین پلی اتیلن سنگین و نافی فلزی است. منطقه ای که دور آن بیضی کشیده شده است. نشانگر شکافی است که در حین تولید آستری سنگین ، با پلی اتیلن پر می شود.

همچنین به منظور نشت بندی بهتر ، به این منطقه چسب اضافه می شود تا هنگامی که مخزن مورد استفاده قرار می گیرد ، فشار داخلی باعث فشرده شدن چسب و پلی اتیلن سنگین به نافی فلزی شده و از نشتی گاز به طور موثری جلوگیری کند.

برای جلوگیری از جدا شدن پلی اتیلن و نافی فلزی که ممکن است بر اثر چرخیدن مخزن به وجود آید ، حفره ای به قطر 3 میلی متر طول 15 میلی متر و عرض 7.5 میلی متر ، به طور متقارن در انتهای نافی فلزی ایجاد می شود که در شکل 15 قابل مشاهده است.

برای تولید آستری پلی اتیلن ، از روش قالب گیری چرخشی (rotational molding) استفاده می شود. قالب با زاویه 45 درجه به چرخش درآمده و حرارت داده می شود تا گلوله های پلی اتیلن ذوب شده ، در قالب چرخنده به شکل نیمه استوانه در آیند.

این عمل برای انتهای دیگر مخزن هم تکرار می شود. سپس قالب به صورت افقی قرار می گیرد و حرارت داده می شود تا گلوله های پلی اتیلن به شکل استوانه در آیند.

در سال های اخیر از سیستم ذخیره سوخت مخافظت شده (integrated storage system) برای ذخیره گاز طبیعی فشرده ، در مخازن نوع 4 استفاده می شود.

این سیستم شامل چند مخزن تحت فشار تمام کامپوزیتی با پیچش الیاف پیوندی (hybrid) است که در اسفنج و داخل پوسته فایبرگلاس قرار دارند و ظاهر آن ها مانند مخزن بنزین است.

تمام شیرها ، لوله ها و تجهیزات ایمنی ، در قسمتی قرار می گیرند که از لحاظ برخوردهای فیزیکی ایمن هستند. استفاده از این سیستم باعث کاهش هزینه ، وزن و پیچیدگی ذخیره گاز طبیعی فشرده می شود و ایمنی در برابر تصادف را افزایش می دهد.

یکی از دیگر روش های تولید مخازن نوع 4 ، فناوری شرکت Thiokol Propulsion ATK آمریکا در تولید مخازن نوع 4 با بازده حجمی بالا conformable است که باعث کاهش وزن مخازن گاز طبیعی فشرده ( با فشار کاری 250 بار ) و همچنین 50 درصد افزایش ذخیره گاز در حجم ثابت خودرو در مقایسه با مخازن معمولی می شود. این مخازن ، دوقلو بوده و در آن ها برای ایجاد فشار کاری مورد نظر ، از لایه قالب گیری چرخشی استفاده می شود. شکل 4 نشان دهنده تصویر شماتیک این مخازن است.

در فناوری جدید تر تولید مخازن نوع 4 شرکت Quantum که بخشی از شرکت آمریکایی IMPCO است با همکاری شرکت AK Thiokol Propulsion اقدام به تولید مخازن نوع 4 با بازده حجمی بالا و فشار کاری 350 بار کرده اند که برای ذخیره هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد.

آستری یکپارچه این مخازن از جنس پلی اتیلن فوق سنگین است که در مقابل نفوذ گاز مقاوم بوده و توسط چندین لایه کامپوزیتی کربن - اپوکسی و یک لایه محافظ خارجی اتصال قسمت های استوانه ای با استفاده از شبکه تقویت کننده داخلی است. هر سلول توسط پیچش الیاف محیطی و ضربدری پیچیده می شود.

سپس سلول ها با استفاده از پیچش الیاف محیطی به هم متصل می شوند. توجه زیادی به طراحی شعاع انتقالی دیواره خارج منحنی و شبکه داخلی تخت صورت می گیرد رد تا تنش های اتصالی و انفصال ها حذف شوند.

این شرکت از پیچش الیاف پیش فعال شده (prepreg) استفاده می کند که نسبت به پیچش الیاف خیس سریع تر و با اتلاف انرژی کمتری پیچیده می شود. آستری مورد استفاده دارای نرخ نفوذ گاز 2/1 g/scc/1/hr است که از مقدار نرخ نفوذ گاز استاندارد (g/scc/1/hr0/2) کمتر است.

---

✔️ انواع مخازن CNG را بهتر بشناسیم !

---

✳️ مخازن CNG در چهار نوع ساخته می شوند :

مخازن CNG نوع اول – فولادی (CNG1) :

این مخازن از فولاد کروم - مولیبدن یا فولاد کربن - منگنز ساخته می شوند طبق استانداردهای موجود این مخازن باید در فرایندی بدون استفاده از جوش و به صورت بدون درز ساخته شوند بنا به فشار کاری 200 بار این مخازن باید توان تحمل تا 450 بار را داشته باشند فشار ترکیدن در مخازن CNG حداقل باید 450 بار باشد و به همین دلیل ضخامت بدنه این مخازن بالاست.

این مخازن سنگین بوده و به ازای هر لیترآب 1.10 - 0.9 کیلوگرم وزن دارند.

مخازن CNG نوع دوم - کمر پیچ (CNG2) :

این مخازن از یک لایه داخلی فولادی یا آلومینیومی بدون درز که قسمت استوانه ای آن با مواد مرکب تقویت شده ساخته می شود.

بنا به محاسبات مکانیکی دو انتهای مخزن به علت شکل کروی آن ها تحمل تنش بیشتری را نسبت به قسمت استوانه ای مخازن دارند ولی در فرآیند تولید در حال حاضر نمی توان ضخامت کمتری را در آن ایجاد کرد و به این ترتیب محاسبات طراحی بر اساس قسمت نازک تر مخازن انجام می شود.

در مخازن نوع دوم از ضخامت کمتری برای ساخت مخزن استفاده شده و قسمت استوانه ای آن برای رسیدن به سطح تحمل تنش و فشار مورد نظر با مواد مرکب که بسیار سبک تر از فولاد اند تقویت شده و به این ترتیب مخازن سبک تری تولید می شود این مخازن به ازای هر لیتر ظرفیت آبی 0.7 - 0.65 کیلوگرم وزن دارند.

مخازن CNG نوع سوم - تمام پیچ (CNG3) :

برای کاهش وزن مخازن لایه داخلی از فولاد و آلومینیوم با ضخامت کمتری ساخته شده و تمام سطح با مواد مرکب عمدتا رزین های اپوکسی و الیاف کربن تقویت می شود. لایه داخلی این مخازن عمدتا از جنس آلومینیوم است که سبک تر از فولاد می باشد.

مخازن CNG نوع چهارم - تمام مرکب (CNG4) :

این مخازن شبیه مخازن نوع سوم هستند با این تفاوت که لایه داخلی این مخازن نیز از مواد پلیمری ساخته می شود در ساخت این مخازن از تکنولوژی بسیار بالایی که عمدتا در ساخت سازه های فضایی به کار می رود استفاده شده است.

محل نصب شیر و پورت های خروجی از جنس آلومینیوم است که با روش خاصی به لایه داخلی متصل می شود به دلیل اختلاف ضریب انبساطی حجمی آلومینیوم و مواد پلیمری در اثر تغییرات دمایی و فشار داخل مخزن ممکن است این دو ماده از هم جدا شوند و مخزن دچار نشتی گردد ایمن سازی مخزن در برابر این پدیده یکی از پیچیدگی های ساخت این مخازن است این مخازن به ازای هر لیتر ظرفیت آبی 0.35 کیلوگرم وزن دارد سازندگان این نوع مخازن در دنیا بسیار محدود اند.

✳️ مشخصات انواع مخازن گاز طبیعی فشرده :

گاز طبیعی فشرده در دمای محیط و فشار بین 207 تا 250 بار در مخازن تحت فشار ذخیره می شود. در شکل های 5 و 6  ، تصویر شماتیک و محدوده وزنی مخازن گاز طبیعی فشرده نوع 1 ، 2 ، 3 و 4 مشاهده می شوند.

مخازن گازطبیعی فشرده باید حداکثر فشار کاری و بازگذاری سیکلی ناشی از پر و خالی شدن را بدون نشتی یا ترک خوردن ، تحمل کنند. به علاوه ، مخازن باید آزمون های آتش استاندارد را با موفقیت به انجام رسانند.

الزامات و شرح آزمون های تولید و کنترل کیفیت مخازن گاز طبیعی فشرده در استانداردهای مختلفی بیان شده است. همچنین مشخصات آلیاژهای آسترن مخازن نوع 1 ، 2  و 3 ، مشخصات آستری پلیمری مخازن نوع 4 ، مشخصات الیاف مورد استفاده و روش های طراحی و تولید این مخازن بستگی به استاندارد تولید آن ها دارد.

از جمله استانداردهای تولید این مخازن می توان به استانداردهای ECER110 , ISO11439 , NZS5454 و استاندارد ملی ایران (استاندارد مخازن تحت فشار بالا برای ذخیره گاز طبیعی به عنوان سوخت) اشاره کرد.

برای ساخت یک مخزن با طراحی جدید ، ابتدا مواد اولیه سازگار با گاز طبیعی فشرده انتخاب می شود و سپس نقشه آن با توجه به نوع مخزن ، جنس مخزن و فشار کاری آن با استفاده از یک نرم افزار اجزاء محدود مشخص می شود و بعد از ساخت نمونه اولیه و انجام آزمون های تأیید نوعی (type approval) و موفقیت در آن ها ، تولید انبوه مخزن انجام می شود. البته حین تولید نیز آزمون های ساخت روی تمام مخازن و آزمون های سری تولید بر روی هر سری (batch) از مخازن انجام می شوند.

در مقایسه فناوری های ذخیره گاز طبیعی فشرده استفاده از مخازن آلومینیمی در مقایسه با مخازن فولادی باعث کاهش وزن خودرو می شود.

مخازن نوع 4 دارای کم ترین وزن هستند که حتی با سیستم سوخت بنزین قابل مقایسه هستند اشکال عمده این مخازن ایجاد نشتی به مرور زمان در محل اتصال کلاهک فلزی و آستری پلیمری است همچنین به علت عدم انتقال حرارت مناسب آستری پلاستیکی ، حین سوخت گیری سریع در این مخازن افزایش دمای نسبتاً بیشتری ایجاد می شود. در این مخازن احتمال ترکیدن مخازن در حوادث کمتر است.

مقایسه نرخ ریسک نسبی مخازن گاز طبیعی فشرده :

• مخزن نوع یک (فولادی) : «نرخ ریسک نسبی : 32»
• مخزن نوع دو (فولادی) : «نرخ ریسک نسبی : 58»
• مخزن نوع دو (آلومینیوم) : «نرخ ریسک نسبی : 68»
• مخزن نوع سه (آلومینیوم / شیشه) : «نرخ ریسک نسبی : 97»
• مخزن نوع چهار (کربن) : «نرخ ریسک نسبی : 91»
• مخزن نوع چهار (هیبرید) : «نرخ ریسک نسبی : 83»

از دیگر مشخصه های مخازن ، بازده حجمی مخزن است که عبارت است از حجم داخلی مفید تقسیم بر حجم کل مخزن ، به طور معمول مخازنی که از مواد دارای مقاومت کششی بالایی ساخته می شوند ، بازده حجمی بیشتری نیز دارند زیرا این مواد با ضخامت کمتر می توانند فشار بالاتری را تحمل کنند.

مثلا ، مخزن نوع یک دارای بازده حجمی 90 درصد بوده و یک مخزن نوع 3 ، با الیاف شیشه دارای بازده 74 درصد است در جدول ، نمونه هایی از طرح های مختلف مخزن از نظر بازده حجمی با یکدیگر مقایسه شده است.

مقایسه بازده حجمی مخزن گاز طبیعی فشرده :

• مخزن نوع یک (فولادی) : «درصد راندمان حجمی : 91%»
• مخزن نوع دو (آلومینیومی) : «درصد راندمان حجمی : 78%»
• مخزن نوع یک (فولاد / شیشه) : «درصد راندمان حجمی : 85%»
• مخزن نوع دو (آلومینیوم / شیشه) : «درصد راندمان حجمی : 76%»
• مخزن نوع سه (آلومینیوم / شیشه) : «درصد راندمان حجمی : 74%»
• مخزن نوع سه (آلومینیوم / کربن) : «درصد راندمان حجمی : 84%»
• مخزن نوع چهار (کربن) : «درصد راندمان حجمی : 82%»
• مخزن نوع چهار (هیبرید) : «درصد راندمان حجمی : 77%»

با توجه به بالا بودن فشار گاز داخل مخازن ، مسئله ایمنی و حوادثی که در اثر رعایت نکردن موارد ایمنی ممکن است به  وقوع به پیوندد از اهمیت زیادی برخوردار است.

با توجه به گزارشات ثبت شده تعداد حوادث در مخازن CNG بسیار پایین بوده و این صنعت از نظر ایمنی دارای رکورد خوبی است اما به هر حال در صنعت NGV اتفاقاتی را نیز شاهد بوده ایم که در سال های اخیر در جهت رفع آن تلاش های زیادی صورت گرفته است.

مثلا در مخازن تمام فولادی به دلیل کم بودن عملیات حرارتی یا دیگر مشکلات حین تولید و یا فقدان وسیله آزاد کننده فشار (PRD) بر روی مخازن طی سال های گذشته حدود 10 حادثه به وقوع پیوسته است که با توجه به تعداد تولید این مخازن از 1974 تا کنون نرخ این حوادث حدود 7 در یک میلیون مورد (ppm) بوده است ، اما در اثر بهبود روش های تولید ، بازدیدهای حین تولید توسط امواج ماورای صوت (آلتراسونیک) و استفاده از وسایل آزاد کننده   فشار (PRD) مناسب در مخازن ،  این نرخ به شدت کاهش داشته است.

همچنین اتفاقات ثبت شده برای مخازن نوع دو از 1983 که در اثر ضربات فیزیکی ، صدمات شیمیایی و بیش از حد پر شدن مخازن به وقوع پیوسته است به حدود ppm20 می رسد که این حوادث در اثر استفاده از الیاف های شیشه که در برابر اسیدها مقاوم هستند ، کنترل فشار پرشدن در جایگاه های سوخت گیری و استفاده از بازدیدهای چشمی دورهای کاهش چشمگیری داشته است.

این حوادث برای مخازن نوع سه که بیشتر در اثر صدمات شیمیایی به وجود آمده و از 1992 سنجیده شده است در حدود ppm120 و برای مخازن نوع چهار که میزان تولید آن حدود 25 هزار واحد بوده است ppm40 است. نرخ ریسک استفاده از انواع مخازن را می توان در جدول 2 مشاهده کرد.

در حال حاضر تحقیقات فراوانی در زمینه بهینه سازی روش های تولید این مخازن در حال انجام است که می توان به ساخت نمونه های مخازن با بازده حجمی بالا Formable cylinder) با استفاده از روش تولید مخازن نوع سه و چهار {4 ، 3 ، 2} و مخازن با قطر بزرگ (Large diameter) با استفاده از روش تولید مخازن نوع سه {5} اشاره کرد.

✍️ جهت تهیه مطالعات بازار و طرح توجیهی تولید مخزن سوخت CNG ، با اطلاعات کاملا به روز با فرمت Word و PDF و با نرم افزار کامفار ، جهت اخذ جواز تاسیس یا وام و تسهیلات بانکی ،با ما تماس بگیرید .

---

📚 دانلود فایل های طرح توجیهی تیپ تولید مخزن سوخت CNG

---

👈 توجه : کلیه ی طرح های تیپ یا آماده ، صرفا کاربرد مطالعاتی و تحقیقاتی داشته و جهت اخذ مجوز و یا تسهیلات و وام بانکی مناسب نمیباشند . جهت تهیه طرح توجیهی با کاربرد اجرایی و بانکی با ما تماس بگیرید.