ประเภทของถังแรงดันมีอะไรบ้าง? คู่มือฉบับสมบูรณ์

ตอบคำถามหลัก:ประเภทของถังแรงดันมีอะไรบ้าง? ถังแรงดัน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าภาชนะรับแรงดัน เป็นภาชนะปิดแบบหนักที่ออกแบบมาเพื่อบรรจุก๊าซ ไอระเหย หรือของเหลวที่ความดันแตกต่างจากสภาวะบรรยากาศโดยรอบอย่างมาก โดยแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามเกณฑ์วิศวกรรมหลักสามประการ:การวางแนวทางเรขาคณิต (แนวตั้ง แนวนอน หรือทรงกลม), วัสดุก่อสร้าง (โลหะทั้งหมด ประเภท 1 จนถึงหุ้มด้วยวัสดุผสมเต็มรูปแบบ ประเภท 4) และ การใช้งานตามหน้าที่ (ถังเก็บสำรอง ถังปฏิกรณ์กระบวนการ และถังขยายตัวจากความร้อน) เนื่องจากทรัพย์สินเหล่านี้จัดการกับของไหลพลังงานสูงภายใต้ความเค้นเชิงกลที่รุนแรง การออกแบบและการผลิตจึงอยู่ภายใต้กฎระเบียบที่เข้มงวดของรหัสวิศวกรรมระดับโลก เช่น ASME Boiler and Pressure Vessel Code

รูปร่างทางกายภาพของถังแรงดันเป็นตัวกำหนดพื้นที่ใช้งานภายในอาคาร พลศาสตร์ของของไหลภายใน และการกระจายความเค้น:

• ถังแรงดันแนวตั้ง:

  • มีลักษณะเด่นคืออัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูง ถังแนวตั้งใช้พื้นที่ในโรงงานน้อยที่สุด

  • นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกระบวนการที่ระบายด้วยแรงโน้มถ่วง คอลัมน์กลั่นหลายขั้นตอน และขั้นตอนการแยกของเหลว-ก๊าซที่พื้นที่จำกัด

• ถังแรงดันแนวนอน:

  • ติดตั้งในแนวนอนและยึดอย่างแน่นหนาบนฐานรองเหล็กโครงสร้าง ถังเหล่านี้ให้ความมั่นคงเป็นพิเศษสำหรับปริมาณของเหลวขนาดใหญ่

  • มีการใช้งานอย่างแพร่หลายเป็นถังแฟลช ถังบัฟเฟอร์ และภาชนะแยกเฟสในโรงงานแปรรูปน้ำมันและก๊าซ

• ถังแรงดันทรงกลม:

  • มีรูปทรงเรขาคณิตแบบสมมาตรสองเท่า ทรงกลมกระจายแรงดันภายในอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง

  • เนื่องจากทรงกลมต้องการความหนาผนังเพียงครึ่งหนึ่งของทรงกระบอกสำหรับปริมาตรและพิกัดแรงดันที่เท่ากัน จึงเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการจัดเก็บก๊าซเหลวปริมาณมาก เช่น LPG, LNG และแอมโมเนียปราศจากน้ำ

ถังแรงดันยังถูกจำแนกออกเป็นสี่ประเภทโครงสร้างที่แตกต่างกันตามชั้นภายในและโปรไฟล์การเสริมแรงภายนอก:

• ประเภท 1 (ถังโลหะทั้งหมด): สร้างขึ้นทั้งหมดจากวัสดุโลหะผนังหนา (เช่น เหล็กคาร์บอน เหล็กอัลลอย หรืออลูมิเนียม) ที่ออกแบบมาเพื่อรับแรงดันภายใน 100% ได้ด้วยตนเอง

• ประเภท 2 (ถังหุ้มด้วยแถบ): มีชั้นโลหะที่บางลงซึ่งเสริมแรงด้วยแถบวัสดุผสมใยความแข็งแรงสูงที่พันรอบเฉพาะส่วนเส้นรอบวงของทรงกระบอกเพื่อจัดการกับแรงเค้นตามแนวเส้นรอบวง

• ประเภท 3 (ถังบุโลหะหุ้มเต็มรูปแบบ): ใช้ชั้นโลหะ (อลูมิเนียมหรือเหล็ก) ที่หุ้มทั่วทั้งตัวถังทรงกระบอกและฝาปิดปลายโดมด้วยวัสดุผสมคาร์บอนหรืออะรามิดไฟเบอร์

• ประเภท 4 (ถังบุโพลิเมอร์หุ้มเต็มรูปแบบ): สร้างด้วยชั้นโพลิเมอร์ที่ไม่ใช่โลหะน้ำหนักเบาที่หุ้มด้วยวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์โครงสร้างเต็มรูปแบบ ทำให้ได้โปรไฟล์น้ำหนักเบาพิเศษสำหรับการจัดเก็บก๊าซพลังงานสะอาดแรงดันสูงและการจัดเก็บก๊าซเคลื่อนที่

ขึ้นอยู่กับบทบาทที่พวกเขามีในกระบวนการอุตสาหกรรม ถังแรงดันมีหน้าที่ปฏิบัติการเฉพาะ:

• ถังเก็บและถังบัฟเฟอร์:เก็บปริมาณสำรองของก๊าซอัด วัตถุดิบเคมี หรือผลิตภัณฑ์ของเหลวภายใต้แรงดันที่เสถียรเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดของโรงงาน

• ถังปฏิกรณ์กระบวนการ:ภาชนะบรรจุแบบหนักที่เกิดการสังเคราะห์ทางเคมี การแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา หรือการเกิดพอลิเมอไรเซชันภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงพร้อมกัน

• ถังลมสำรองแบบนิวแมติก:ถังเก็บอากาศอัดที่สะสมการปล่อยจากเครื่องอัดอากาศอุตสาหกรรม ลดแรงดันที่กระเพื่อมและดักจับความชื้นที่ควบแน่น

• ถังขยายตัวจากความร้อน:ภาชนะแรงดันระบบท่อและระบบ HVAC แบบวงจรปิดที่ออกแบบมาเพื่อดูดซับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของน้ำที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ถาม: ถังแรงดันประเภทใดที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม?

ตอบ: ถังแรงดันทรงกระบอก (กำหนดค่าทั้งแนวตั้งหรือแนวนอน) เป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างต้นทุนการผลิต ความแข็งแรงของโครงสร้าง และประสิทธิภาพเชิงพื้นที่ของโรงงาน

ถาม: เหตุใดถังทรงกลมจึงใช้สำหรับการจัดเก็บก๊าซปริมาณมาก?

ตอบ: ถังทรงกลมกระจายแรงดันภายในอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งรูปทรงโดยไม่มีจุดที่ความเค้นอ่อนแอ ทำให้สามารถใช้ผนังที่มีความหนาเพียงครึ่งหนึ่งของทรงกระบอกขนาดเดียวกัน ทำให้เหมาะสำหรับการจัดเก็บปริมาณมากแรงดันสูง

ถาม: ความแตกต่างระหว่างถังแรงดันประเภท 1 และประเภท 4 คืออะไร?

ตอบ: ถังประเภท 1 สร้างขึ้นทั้งหมดจากโลหะหนัก (เหล็กหรืออลูมิเนียม) ในขณะที่ถังประเภท 4 ใช้ชั้นโพลิเมอร์น้ำหนักเบาที่หุ้มด้วยวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ความแข็งแรงสูงเต็มรูปแบบ ซึ่งช่วยลดน้ำหนักโดยรวมได้อย่างมาก

ถาม: ที่ความดันเท่าใดที่ภาชนะจึงจะถูกจัดประเภทเป็นถังแรงดันอย่างเป็นทางการ?

ตอบ: ภายใต้กรอบความปลอดภัยอุตสาหกรรมมาตรฐาน เช่น ASME BPVC ภาชนะปิดที่ทำงานที่ความดันภายในหรือภายนอกเกิน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเกจ (psig) จะถูกจัดประเภทและควบคุมตามกฎหมายว่าเป็นภาชนะรับแรงดัน