بررسي چالش ها و مشكالت موجود در و ارائه مدلي رياضي- CNGطرح ملي

تحليلي برای حل آنها

علی اصغر بیطرفان

عضو هیات علمی-کارشناس

ارشد

پژوهشكده مكانيك

سازمان پژوهشهاي علمي و

صنعتي ايران

اولين کنفرانس ملي اولين کنفرانس ملي CNGCNG و نمايشگاه صنايع و نمايشگاه صنايع

وابسته وابسته

استفاده از سوخت هاي جايگزين و ضرورت ملي توسعه زير ساختهاي

در كشورCNGصنعت (Alternative Fuels)سوخت جايگزين •

CNGجايگزيني سوخت •

در كشور با چالش ها و تنگناهايي CNGبا اين حال صنعت •مجموعه و فناوري توليد مخزنمواجه مي باشد كه مساله

و CNGهزينه توليد آن به همراه ساير بخشها ) نظير كيت جزء مهمترين اين مشكالت مي ايستگاههاي سوخت رساني (

.باشد

مشكالت زيست 11 محيطي

كمبود شديدي در منابع 22 انرژي

چالش ها ، تنگناها و مشكالت موجود در بحث توليد مخازن تحت فشار در

CNG طرح ملي1 فناوري توليد مخزن

2 هزينه توليد مخزن

مجموعه هزينه كيت و ايستگاه شارژ

جايگاه يا ايستگاه سوخت ) (رساني

3مخزن مورد

استفاده در ايران4و ...

فناوري توليد مخزنتوليد ماده اوليه مخزن•

ماده اوليه مخزن كه بايستي ويژگي هاي خاصي داشته باشد در حال حاضر

از طبق استانداردهاي جهاني عمدتاً ساخته مي شود34CrMo4 آلياژ

CNGمخازن

به دليل اهميت آن CNGيکي از واحدهاي مهم در صنعت • CNG مي باشد که بتوانند گاز CNGدر ايمني، مخازن

بار را ذخيره کرده و به 220فشرده شده با فشار حدود دفعات شارژ و دشارژ شوند.

نوع مي باشند.4اين مخازن داراي •(CNG-3مخازن نوع سوم – مخازن تمام فلزي )•

اين مخازن مانند نوع دوم بوده اما تمام مخزن الياف پيچي شده است.

(CNG-4مخازن نوع چهارم – مخازن تمام کامپوزيت )•اين نوع مخازن داراي يک اليه داخلي از جنس پليمر بدون

درز مي باشد و تمامي آن الياف پيچي مي شود. (CNG-1مخازن نوع اول- مخازن تمام فلزي )•اين نوع مخازن از جنس فوالد يا آلومينيوم هستند

(CNG-2مخازن نوع دوم- مخازن کمرپيچ )•اين نوع مخازن داراي يک اليه داخلي از جنس فوالد يا

آلومينيوم بدون درز هستند و قسمت استوانه اي آنها توسط الياف شيشه، آراميد، کربن يا مخلوطي از آنها که

آغشته به رزين است پيچيده شده است.

انواع مخازن

سیستم تغذیه سوخت خودرو با سوخت CNG

مخازن تمام فلزي()مخازن تمام فلزي( مخازن نوع اول مخازن نوع اول(

دوم دوم مخازن نوع مخازن نوع)با الينر فلزي و پيچش محيطي کامپوزيتي درناحيه استوانه اي ياکمر پيچ ( )با الينر فلزي و پيچش محيطي کامپوزيتي درناحيه استوانه اي ياکمر پيچ (

وعkازن نkوع مخkازن نkوممخkومسkزي سkkام فلkkازن تمkkزي)مخkkام فلkkازن تمkkش )مخkkپوش بkkا پوشkkش بkkا ( ( كامپوزيتيكامپوزيتي

مخازن تمام کامپوزيت()مخازن تمام کامپوزيت( مخازن نوع چهارم مخازن نوع چهارم(

مخازن تمام فلزي()مخازن تمام فلزي( مخازن نوع اول مخازن نوع اول(

دوم دوم مخازن نوع مخازن نوع)با الينر فلزي و پيچش محيطي کامپوزيتي درناحيه استوانه اي ياکمر پيچ ( )با الينر فلزي و پيچش محيطي کامپوزيتي درناحيه استوانه اي ياکمر پيچ (

وعkازن نkوع مخkازن نkوممخkومسkزي سkkام فلkkازن تمkkزي)مخkkام فلkkازن تمkkش )مخkkپوش بkkا پوشkkش بkkا ( ( كامپوزيتيكامپوزيتي

مخازن تمام کامپوزيت()مخازن تمام کامپوزيت( مخازن نوع چهارم مخازن نوع چهارم(

CNGفرآيندهاي توليد مخازن

روش توليد با استفاده از لوله

روش توليد با استفاده از بيلت

روش توليد با استفاده از ورق

Manufacture Procedure

تصميم گيري براي انتخاب روش

و CNG با توجه به روشهاي ساخت سيلندرهاي نوع اولروش موارد زير نيز با عنايت به مزايا و معايب استفاده از هر

: مي گردد پيشنهاد

چنانچه هدف توليد سيلندر در محدوده اقطار mm 200 > D باشد

استفاده مي شود. (Billet)از روش ساخت سيلندر با

سيلندر چنانچه هدف احداث كارخانه جهت توليدباشد، mm 400 >mm < D 200در محدوده با قطري

توصيه مي گردد ،(Plate)روش توليد با ورق هر چند که براي اقطار کمتر نيز قابل استفاده است.

در صورتيكه خواسته شود سيلندرهايي با قطري خارج ازمحدوده هاي

. ذکر شده توليد شود ، روش توليد با لوله توصيه مي شود

- پيكان1

- سمند2

RD- پيكان 3

- وانت پيكان4

- وانت نيسان5

405- پژو 6

- وانت مزدا7

- پرايد8

- پاترول9

- تويوتا لندكروز10

خودروهاي مورد نظر سازمان بهينه سازي مصرف سوخت كشور

جهت پروژه تبديل كارگاهي

Weight

( Kg )

Vol.

( Lit )Length (mm)

Dia.

( mm )نوع خودرو رديف

69 63 800 356 پيكان 1

115 100 1150 406 وانت پيكان 2

115 101 1000 406 405پژو 3

69 63 1020 356 RD 4 پژو

34 28 800 232 پرايد 5

140 130 1300 406 وانت نيسان 6

115 100 1050 406 پاترول 7

140 130 1300 406 وانت مزدا 8

115 101 1000 406 سمند 9

خودروهاي مورد نظر سازمان بهينه سازي مصرف سوخت كشور

جهت پروژه تبديل كارگاهي

فشار تحت مخازن از برشهایی و نما

مخزن ساخت فرآیند

فرآيند توليد مخازنCNG

از تجهيزات زير از تجهيزات زير CNG در فرآيند توليد مخازن در فرآيند توليد مخازن Cutting saw with feedingاستفاده مي شود. استفاده مي شود.

table

inside sand blasting

induction heating of the bottom end

hot forming of bottom end

form press for the bottle bottom

cutting unit

induction heating for bottle heat

hot forming of the bottle neck

storage unit

hardening and annealing furnace

in-line hardness testing

machining of the bottle neck

Test stands

Outside sand blasting

stamping unit

Valve mounting

Coating chamber

Workshop

Laboratory

•INDUSTRIAL PRODUCTS Pulleys/ Sheaves Conveyor Rollers Oil Filters Bearing Components•CONSUMER/ MEDICAL PRODUCTS Institutional Cookware Pots & Pans Musical Instruments Sterile Sample Containers•INDUSTRIAL / COMMERCIAL LIGHTING Lamp Shades Recessed Lighting Light Reflectors Lamp Posts

•AUTOMOTIVE/TRUCK Wheels Shock Absorbers Exhaust Converters Filter Bodies•AEROSPACE / AVIATION/DEFENSE Nose Cones Jet Engine Parts Inlet Nacelles Rocket/Missile Parts•PRESSURE VESSELS SCBA CNG Industrial Gas Tank Ends•HVAC/AIR CONDITIONING Venturis Ducting Reducers Flanges & Caps Fan Shrouds

فرآيند توليد مخازنCNG

نسبت به ساير فرآيند ها Spinning مزاياي فرآيند

انجام چندين فرآيند در يک مرحله شکل دهي

تغيير آسان و سريع پروفيل قطعه با استفاده از نرمافزار دستگاه

تغيير سريع پارامترهاي شکل دهي و در نهايت پايين آمدن قيمت طراحي

تلرانس هاي دقيق در تمامي قطعات توليدي

کاهش هزينه توليد و ابزار

کمترين حد تلفات مواد

Spinningانواع فرآيند

شکل دهي سرد* *

ورق بيشتر در شکل دهي قطعات ساخته شده از بکار مي رود.فلزي

شکل دهي داغ

بکار مي Billet و Plateبيشتر در شکل دهي قطعات ساخته شده از

.رود

Hot Spinning Procedure

Hot Spinning Procedure

SpinningSpinningفرآيند شکل دهي چرخشي مواد با استفاده از دستگاهي

شبيه تراش است.

1- Disc Blank

2. Spinning Roller

3. Mandrel

4. Clamping Plate

5. Blank Support Unit

6. Trimming Plate

7. Spindle

8. Cross Slide

9. Tailstock

فرآيند شکل دهي فرآيند شکل دهي CNGCNGمخازن مخازن بمنظور شکل دهي بمنظور شکل دهيCNGCNG در توليد مخازن در توليد مخازن

Hot SpinningHot Spinning سر و ته مخزن از فرآيند سر و ته مخزن از فرآينداستفاده مي شود. استفاده مي شود.

اجزاء تشکيل دهنده دستگاه : کوره القائي )ممکن است بصورت يک واحد مجزا از 1.

دستگاه باشد(

رول هاي انتقال مواد2.

بخش شکل دهي ) ماشين فرم(بخش شکل دهي ) ماشين فرم( 3.3.

پرس فرم 4.

مشعل يا جبران کننده تلفات حرارتي5.

رول هاي شکل دهي 6.

واحد کنترل 7.

فرآيند شکل دهي فرآيند شکل دهي CNGCNGمخازن مخازن

فرآيند شکل دهي فرآيند شکل دهي CNGCNGمخازن مخازن

متغیرهای تصمیم متغیرهای تصمیم گیریگیری

استحصال -1 قابل گاز میزانکشور -2 یه گاز واردات ظرفیت

گاز -3 استحصال هزینهگاز -4 انتقال به مربوط های هزینه

شارژ -5 های ایستگاه هزینهکیت -6 تولید های هزینه

کیت -7 واردات و تولید ظرفیتمخزن -8 واردات امکان

مخزن -9 واردات ظرفیتکشور -10 داخل در مخزن ساخت امکان

مخزن -11 ساخت هزینه

ادامهبرای -12 کشوری های موقیت انتخاب نحوه

سوز دوگانه سامانه کردن ای جزیرهیا -13 شخصی خودروهای تجهیز در انتخاب نحوه

عمومی ادواری -14 بازرسی خدمات انجام نحوه

در -15 خودروها کردن سوز دوگانه انتخاب نحوهگارگاه یا کارخانه

برداری -16 بهره خدمات ارائه در کشور ظرفیتشارژ های جایگاه از

به -17 رسانی سوخت در ها جایگاه ظرفیتخودروها

سوز -18 دوگانه سامانه از مردم استقبال میزانکشوری -19 کالن گیری تصمیم تاثیرات

آزمایشگاهی -20 و میدانی تحقیقات اثرات

ماتريس تصميم گيري در روشRFM

EF) EFFicreincy

Factor(

مقدار نهايي واحد متغيرهاي تصميم گيري

ضريب تصحيح

متغيرهاي تصميم گيري

رديف

123..

بر مبنای EAMنمودار ستونی تحليل Aمديريت ريسک برای متغير

اي از نمودار تصميم گيري نمونهسه متغيره

مساحت نواحي –مساحت نواحي مربوط به فاكتورهاي ممانعت كننده Δ =مربوط به عوامل جلو برنده

)( CSBSAS

S مقادير پذيرش = طول × عرض = (X)طول واحد متغير تصميم گيري ×

ضرايب وزنی تصميم گيری سه متغيره

گامهای الزم برای تحقيق در زمينه بهبود محصول

مطالعه و بررسي نظرات مصرف کنندگان

مطالعه و بررسي پيشنهادات ارائه شده براي بهبود محصول

تطبيق نظرات و پيشنهادات با محصول موجود

جلب نظر صاحبان صنعت براي انجام اصالحات يا تغييرات الزم

الزمتدوين روش کار براي

انجام تحقيقات

طراحي و ساخت نمونه جديد

بررسي نظرات مقايسه اي تعدادي از افراد صاحبنظر

توليد محدود محصول بهبود يافته و جمع آوري و بررسي نظرات

اختصاص بخشي از خط توليد به محصول جديد

تدوين دانش فني محصول بهبود يافته

منابع

هاي آماري ارائه شده در اين بخش از منابع اطالعاتي وب سايتهاي زير داده: ]1[•استخراج شده است:

•WWW.AFTAB.IR : اي تحت عنوان خودروهاي گاز سوز در برزيل خاور مقاله 19/2/1386ميانه و ايران مربوط به

هاي ‌وب سايت رسمي انجمن تحقيقي و ترويجي سوخت•: WWW.AFUEL.IRجايگزين

•WWW.NIGC.IR ,WWW.IFCO.IR•[2 :]Edgar C.Bain and Harold W. Faxfon , Alloying Elements in Steel, American Society

for Metals, 2nd Edifion , 1966, pp 110-131 .•[3 :]S.Rasoulzadeh, F. Tafreshi, K.J. Baker, “Predication of Simulated Red Hardness

effect and lt's Relation with Hot Creeping Strength of Cr-Mo Steels” , 4th International Conference on Engineering Design and Automation, Orland, Florida, USA, July 2000 .

، مركز تحقيقات خودرو، CNG ايستگاه سوخت رساني ، وحيد اصفهانيان: ]4[•سوخت و محيط زيست دانشگاه تهران و سازمان بهينه سازي مصرف سوخت

. 586-574 ، ص ص 1385كشور، چاپ اول، •[5 :]Jay Heizer and Barry Render, Production and Operations Management: Strategies

and Tactics (Quantitative Methods and Applied Statistics), Allyn & Bacon, 3rd Edition, 1993, pp 385-415 .

•[6 :]Waren H. Fiers, S.K. Landvin and R.B. Vancofner, “Random Estimation on Data Handling for Carrying Relations of DMM Structure Analyzing Method”, 3rd American

Economy Management and Services Conference, 1973 , pp 834-861 .•[7 :]Thomas R. Scavo and Byron Petraroja, “Adventures in Statistics”, Journal for

Research in Mathematics Education )JRME(, July 1996, pp 53-81.، روش تحقيق در علوم مهندسيعلي اصغر بيطرفان و غالمحسين لياقت، : ]8[•

دانشگاه تربيت مدرس و سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران، چاپ . 188-200 ، ص ص 1377اول ،

با تشکر