بخشی از مقاله
چکیده :
استفاده از گاز طبیعی فشرده - CNG - به عنوان سوخت جایگزین در جهان از اوایل سال 1940 بر روی خودروها مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر نیز بیش از 5 میلیون خودرو گازسوز در سراسر جهان در حال تردداند. به منظور استفاده از سوخت CNG از مخازن با قابلیت تحمل فشارهای بالا استفاده می شود که میبایست این مخازن الزامات ایمنی را برآورده سازند. در این خصوص استانداردهای متعددی در مناطق مختلف از جمله - NZS 5454نیوزیلند- - 1989، CSA B51- - 1995کانادا- - 1995، - NGV2-2000امریکا- - 2000، - ISO 11439,ISO 19078اتحادیه اروپا و آسیا-2000 و - 2006، - ECE R110اتحادیه اروپا، برزیل،آرژانتین - 2000،5FMVSS 304 - امریکا - تاکنون تدوین گردیده است.
نکته مهمی که در استانداردهای فوق به چشم می خورد عدم هماهنگی این استانداردها در خصوص آزمون هایی است که می بایست جهت تایید طراحی و ساخت انجام شود همچنین در این استانداردها نظر صریح و مشخصی در مورد بازرسیهای حین کارکرد مخازن اعلام نشده است.
با توجه به شروع بازرسی مخازن خودروهای گاز سوز در کشورمان و نیز اهمیت این بازرسی از دیدگاه ایمنی در این مقاله به بررسی دقیق تر موارد مرتبط در این استانداردها پرداخته شده است و از دستاوردهای این تحقیق، شناسایی نقاط ضعف استانداردها و ارائه پیشنهاداتی جهت رفع آنهاست.
-1 مقدمه :
استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت جایگزین از اوایل سال 1381 در ایران بر روی خودروهای عمومی مورد استفاده قرار گرفته است. هم اکنون بیش از 7 سال از زمان گازسوز کردن اتوبوسها و بیش از 5 سال از زمان گازسوز کردن تاکسیها میگذرد به طوری که پیش بینی میشود بیش از یک میلیون و سیصد و چهل و هفت هزار خودرو گاز سوز در کشور در حال تردد است و هر ساله با توجه به سیاست دولت به تعداد آن افزوده میشود. جهت اطمینان از مخازن فشار بالای کارآمد و ایمن استفاده شده در خودروها داشتن استانداردهای ایمنی مناسب مخزن بسیار مهم است.
در ابتدا مخازن فشار بالای مورد استفاده در خودروها بر اساس استانداردهای مخازن صنعتی ساخته و تست میشد که باعث میشد، این مخازن بسیار سنگین شوند. با دستیابی به آلیاژهای جدید فولاد و آلومینیوم استحکام بالا و بالا رفتن تکنولوژی مخازن کامپوزیتی، بازرسان و تامین کنندگان مخازن را بر آن داشت تا استانداردهای جدیدی را منطبق بر مواد جدید جهت دستیابی به مخازن سبکتر و با استحکام و ایمنی بالاتر برای استفاده در خودروهای گازسوز تدوین و مورد استفاده قرار دهند.
لذا تعدادی از استانداردهای بین المللی و ملی جهت مشخص کردن الزامات طراحی، تست، راهنماییهای بازرسی، روش استفاده و همچنین تعمیر مخازن خودروهای گازسوز انتشار یافت. مخازنی که روی خودروهای گاز سوز مورد استفاده قرار میگیرد میبایست سبک بوده و دارای شرایط ایمنی مورد انتظار برای دیگر مخازن تحت فشار باشد. در استانداردهای طراحی مخازن خودروهای گازسوز از قبیل ISO 11439، ECE R110 و NGV2-2000 معیارهای مذکور توسط موارد زیر تحصیل میشود:
-1 مشخص کردن شرایط کاری مخزن
-2 برآورد عمر خستگی با انجام مجموعه تست های طراحی
-3 لزوم انجام تستهای مخرب روی مخزن - مخازن - گرفته شده از هر سری تولید مخازن
-4 لزوم انجام تستهای غیر مخرب و بازرسی از تمامی مخازن تولیدی
-5 نیاز به تولید کنندههایی با داشتن سیستم کیفیت جامع
-6 نیاز به بازرسیهای دورهای مطابق راهنماییها و دستورالعمل تولید کننده مخزن
-7 نیاز به تعیین عمر کاری ایمن مخازن تولیدی توسط سازندهها به عنوان قسمتی از طراحیشان مخازن طراحی شده میبایست الزامات این استانداردها را رعایت کند:
الف - مخزن عمر خستگی بیشتر از عمر کاری مشخص شده برای مخزن باشد.
ب - واماندگی مخزن تحت فشار تناوبی - سیکل فشار - بایستی بصورت نشتی باشد نه از هم گسیختگی ج - هنگامیکه مخزن در معرض آزمایشهای ترکیدن هیدرواستاتیکی قرار میگیرد، میبایست فاکتور نسبت تنش از مقدار مشخص شده - بسته به نوع مخزن و مواد استفاده شده در آن - بیشتر باشد.
-2 استانداردهای طراحی مخازن خودروی گازسوز
اکثر کشورها در اواخر سال 1970 استانداردهای مخازن صنعتی را جهت تأیید مخازن خودروهای گازسوز بکار میبردند. در حالیکه این استانداردها توانایی لازم جهت تأمین ایمنی و اطمینان عملکرد بهینه را جهت تولید نداشتند. در آن زمان آیین نامه جدیدی در ایتالیا برای مخزن فولادی با مشخصات وزن کم و استحکام بالا معرفی شد که کاملاً موفقیت آمیز بود، بطوریکه بیش از صدها هزار از مخازن خودروهای گازسوز تولید شده بر اساس این استاندارد در حال حاضر در سراسر جهان استفاده میشود.
در آمریکای شمالی تبدیل حجم زیادی از خودروها به گاز سوز از سال 1980 میلادی و در سال 1982 نیز استفاده از مخازن کمرپیچ ساخته شده با آستر آلومینیوم و لایههای کامپوزیت با فایبر شیشه در خودروهای گازسوز شروع شد. سازندههای مخازن فولادی روند تکاملی جهت کاهش وزن را با استفاده از تقویت کنندههای کامپوزیتی شیشه و کربن دنبال نمودند که در ادامه به استانداردهای وضع شده در این زمینه پرداخته خواهد شد:
استاندارد : NZS 5454 اولین استاندارد مخازن که منحصراً جهت خودروهای گازسوز بکار میرفت در سال 1989 میلادی در کشور نیوزیلند منتشر شد. اصل استاندارد در خصوص مخازن فولادی بود ولی اجازه تأیید و استفاده از مخازن کمرپیچ کامپوزیتی را برای اولین بار میداد.
استاندارد : CSA B51-1995 کانادا این استاندارد را در سال 1991 با عنوان - - الزامات سیستمهای لوله کشی جایگاه سوخت گیری CNG و مخازن - - CNG منتشر کرد. این استاندارد منطبق بر تعدادی از اصول استاندارد NZS 5454 می-باشد اما صریحاً برای اولین بار استفاده از مخازن تمام کامپوزیتی کمرپیچ را جهت استفاده در خودروهای گازسوز مجاز شمرده است. در سال 1994 بعد از خرابی مخازن کامپوزیتی در خودروهای گازسوز، این استاندارد بر اساس استاندارد NGV2-1992 اصلاح شده و تحت عنوان CSA B51-95 دوباره منتشر گردید.
استاندارد :NGV2-2000 در سال 1992 آمریکا استاندارد ANSI/NGV2 را تحت عنوان - - استاندارد ملی آمریکا، الزامات اولیه مخازن سوخت خودروهای دوگانه سوز - - منتشر کرد. این یک استاندارد اختیاری بود که توسط شرکتهای صنعتی هنگامیکه به دستورالعمل مخازن خودروهای گازسوز دسترسی نداشتند، مورد استفاده قرار میگرفت. این استاندارد ابتدا بر اساس استانداردهای صنعتی DOT برای فولاد و آلومینیوم و استانداردهای DOT FRP برای طراحیهای کامپوزیتی طرح ریزی شد و اولین استانداردی بود که علاوه بر تعریف شرایط در حین کار مخازن خودروهای گازسوز و تعریف تستهای عملکردی مناسب، به طور مشخص شرایط تست مخازن نوع 4 - کامپوزیتی با آستر پلاستیکی - را معرفی کرد.
این استاندارد در سال - NGV2-1998 - 1998 و همچنین - NGV2-2000 - 2000 بازنگری شد. شرکتهایی که می-خواهند نشان دهند که مخازن تولیدیشان جهت استفاده بر روی خودروهای گازسوز مناسب میباشد از این استاندارد به عنوان دستورالعمل معتبر برای تمامی ایالات متحده امریکا استفاده می کنند. تعدادی از اصول NGV2 در پیش نویس استاندارد ISO 11439 استفاده شده است. وزارت اقتصاد، صنایع و بازرگانی ژاپن در مارس 1998 دستورالعملی که الزامات آن شبیه NGV2-1998 بود را وضع کرد. کانادا نیز در حال حاضر استاندارد NGV2-2000 را برای مخازن خودروهای گازسوز تایید میکند.
استاندارد : ISO 1143 در سال 1987،ISO یک گروه کاری را جهت تدوین یک استاندارد ایمنی طراحی برای مخازن خودروهای گازسوز پایه ریزی کرد. اما این کار تا سال 2000 طول کشید تا اینکه استاندارد ISO 11439 رسماً با عنوان - - مخازن گاز- مخازن تحت فشار بالا برای ذخیره گاز طبیعی به عنوان سوخت بر روی خودرو - - انتشار یافت.
ISO 11439 از استاندارد NGV2 به عنوان نقطه شروع خود استفاده کرد. اما اصلاح آن به اتفاق آراء جهت اعمال نقطه نظرات صنایع اروپا و آسیا پذیرفته شد. این استاندارد شامل تستهایی برای تأیید نوع و مجموعه مخازن خودروهای گازسوز می باشد و همچنین دارای راهنمایی جهت طراحی مخزن، شرایط در حین کار، محافظت محیط خارجی و خلاصه ای از تستهای مهم می باشد که در ادامه مقاله ارائه شده است. مدارک کامل این استاندارد اولین بار در سپتامبر سال 2000 انتشار یافت.
استاندارد :ECE R110 این دستورالعمل در سال 2000 توسط سازمان ملل متحد انتشار یافت تا شرایط متحدالشکل در خصوص تأیید - - اجزاء کیت خودروهای گازسوز - - را تعریف نماید. همانطوریکه از عنوان آن پیداست این مدارک کلیه قطعات و اجزاء سیستم گازسوز را از جمله مخازن در بر میگیرد. تعدادی تفاوت بین R110 و نسخه نهایی ISO 11439 وجود دارد. اما تفاوتهایشان قابل توجه نیست مقایسهای بین دو مدرک توسط ISO انجام شد و در قالب ISO TC58/SC3 شماره N1036 انتشار یافته است.
