جهت سفارش مطالعات بازار و طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت سال 1400 با نرم افزار کامفار به صورت فایل  word و pdf ، جهت اخذ جواز تاسیس و وام و تسهیلات بانکی ، این مقاله را مطالعه نموده و سپس با ما تماس بگیرید ضمنا میتوانید فایل طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت را که آرشیوی و مربوط به سالهای گذشته میباشد ، صرفا جهت مطالعه از انتهای همین صفحه دریافت نمایید.

گاز طبیعی به صورت گاز و یا مایعات حاوی گاز از چاه استخراج می شود . گاز طبیعی بطور عمده از متان (CH4 ) تشكیل شده و دارای مقادیری اتان ، پروپان ، بوتان و پنتان است . كاربرد محصول مد نظر در موتورسیكلت ها می باشد .

---

نکاتی درباره محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

گاز طبیعی به صورت گاز و یا مایعات حاوی گاز از چاه استخراج می شود . گاز طبیعی بطور عمده از متان (CH4 ) تشكیل شده و دارای مقادیری اتان ، پروپان ، بوتان و پنتان است . متان بی رنگ و بی بو است و با شعله ای روشن می سوزد .

لازم بذكر است كه در اغلب موارد گاز طبیعی با مقدار رطوبت همراه بوده كه این مقدار در منابع مختلف استخراج گاز طبیعی متفاوت می باشد . به همین دلیل در ایستگاه های عرضه گاز طبیعی از دستگاه های خشك كن استفاده می شود .

انواع گازهای طبیعی

در اینجا با توجه به روند گازسوز شدن خودروها در سطح جهان به تشریح انواع هیدروكربورهای گاز طبیعی می پردازیم ، كه به عنوان سوخت در خودروها استفاده می شوند .

گاز طبیعی مایع (LNG) :

این نوع گاز طبیعی كه به طور عمده از متان تشكیل شده و در دمای 161- درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر به مایع تبدیل می شود ، گازی است با سوخت پاك ، ارزان و فراوان و تا ده ها سال آینده بخشی از سوخت خودروها را تأمین می كند .

مشكل اصلی این سوخت ، شیوه ذخیره سازی آن در خودرو است . در حال حاضر فناوری ذخیره سازی در دمای پایین هنوز تا تكامل و دستیابی به جنبه های اقتصادی لازم ، زمان بیشتری نیاز دارد . به همین دلیل تعداد خودروهای با سوخت LNG ، در سطح دنیا محدود است .

گاز مایع (LPG) :

این گاز مایع از پروپان و بوتان تشكیل شده و همان گازی است كه در سیلندر نگهداری شده و در منازل ، استفاده می شود . LPG از نظر فناوری مورد نیاز برای سوخت در خودرو كاملاً بدون مشكل است و فناوری آن با قیمت مناسب قابل دستیابی است .

علاوه براین گاز LPG مزایای زیست محیطی بسیار چشمگیری دارد ، اما به رغم مزایای زیست محیطی و تكامل تكنولوژیك ، محدودیت عرضه این سوخت در جهان و نیازمندی به تأسیسات زیربنایی خاص برای سوخت گیری ، آینده به كارگیری LPG را در سطح دنیا محدود می كند .

گاز طبیعی فشرده (CNG) :

در این سیستم ، گاز طبیعی به شكل فشرده شده و با فشار بالا در حدود 220 اتمسفر ذخیره می شود .

فشار بالای ذخیره سازی ایجاب می كند كه شكل مخزن به صورت استوانه ای باشد . شكل استوانه ای مخزن گاز، احتمال قرار دادن آن را در محل باك بنزین غیر ممكن می سازد . بنابراین در مورد خودروهای سواری معمولاً فضای در دسترس برای این منظور، محدود به بخشی از فضای صندوق عقب خودرو است .

به طور معمول بیشترین حجمی كه برای مخزن گاز با توجه به محدودیت در یك خودروی سواری 4 درب ( سدان ) می توان دست یافت در نمونه های ساخته شده حدود 80 لیتر است . با چنین حجمی بیشترین مسافت طی شده توسط خودرو می تواند حدود 250 كیلومتر باشد .

در حمل و نقل عمومی ، مانند اتوبوس های شهری ، سوخت CNG می تواند سوخت بسیار مناسبی باشد . برای مثال در اتوبوس ها می توان از سقف آنها به عنوان مخزن گاز طبیعی فشرده شده استفاده كرد . در این صورت ، مشكل محدودیت مسافت طی شده وجود نخواهد داشت . این امر موجب شده كه در سالهای اخیر بكارگیری سوخت CNG در اتوبوس های شهری كه از موتور دیزل بهره می گیرند به طور قابل توجهی رشد كند

ویژگیهای فیزیكی گاز طبیعی فشرده

گاز طبیعی فشرده ( Compressed Natural Gas یا CNG ) یكی از سوخت های جایگزین بنزین و نفت گاز است كه بطور عمده از متان (4 CH ) تشكیل شده است به دلیل صرفه جوئی اقتصادی ، فراوانی داخلی ، برخورداری از شبكه لوله كشی گاز در اكثر نقاط كشور ، تولید آلایندها و گاز گلخانه ای كمتر نسبت به سایر سوخت ها ، در كشور ما CNG نسبت به سایر سوخت های جایگزین از قبیل LPG ، اتانول و متانول و بیو دیزل و هیدروژن و ... ارجعیت داشته و CNG را یكی از مناسب ترین و در دسترس ترین جانشین های بنزین بشمار آورده است ، به نحوی كه در صورت گسترش مصرف گاز طبیعی بعنوان سوخت خودرو ، كشور از واردات بنزین بی نیاز می گردد .

انواع مخازن CNG

مخازن CNG به چهار دسته كلی تقسیم می شوند :

مخازن CNG-I
مخازن II CNG-
مخازن CNG-III
مخازن CNG-IV

1 – مخازن CNG-I

این مخازن بدون درز و از جنس فولاد یا آلومینیوم می باشند . گر چه نوع آلیاژ مورد استفاده و همچنین تنش های طراحی این گونه مخازن در استاندارد مشخص نگردیده است ولیكن این گونه مخازن فولادی یا آلومینیومی باید آزمون های كارایی را بگذرانند .

آزمون ها به دلیل اطمینان از چقرمگی و مقاومت در برابر تنش ، خوردگی و ترك در جنس به كار رفته ، صورت می گیرند . همچنین آزمون های سختی و فشار هیدرواستاتیك جهت اطمینان از استحكام مخزن نیز انجام می گیرند .

2 - مخازن CNG-II

این نوع مخازن دارای یك لایه آستری از جنس فولاد یا آلومینیوم بدوندرز است و قسمت استوانه ای این آستری ، توسط الیاف شیشه ، آرامید ، كربن یا مخلوطی از آن ها كه آغشته به رزین است به صورت محیطی پیچیده شده است . ساختار كامپوزیتی این مخازن ، این امكان را به وجود می آورد ، كه بتوان از ضخامت قسمت فلزی كاست و درنتیجه مخزن سبك تری به دست آورد .

این مخازن در جهت شعاعی ( به جز دو قسمت ابتدایی و انتهایی ) تقویت شده اند . مبنای طراحی این نوع مخازن بر توانایی آستر فولادی یا آلومینیومی در تحمل فشار بالا می باشد . در مورد این نوع مخازن CNG این نكته شایان توجه است ، كه فشار اضافی و دمای بالاتر باعث از بین رفتن كیفیت پوشش كامپوزیت نخواهد شد .

این نوع مخازن از الیاف پیچی پیوسته ساخته می شوند ، كه برای ساخت آنها از آسترهای فولادی یا آلومینیومی استفاده می گردد و به آنها مخازن پیچش محیطی گفته می شود . این مخازن از سال 1980 میلادی ساخته می شوند و مبنای طراحی آنها توانایی آسترهای فولادی در تحمل بیشینه فشار پرشدن مخزن می باشد . این امر به طراحان اجازه استفاده از آسترهایی با تحمل تنش بیشتر از حد معمول را می دهد .

3 - مخازن CNG-III

این مخازن دارای یك لایه آستری از جنس فولاد یا آلومینیوم بدون درز بوده و تمام این لایه داخلی توسط الیاف شیشه ، آرامید ، كربن یا مخلوطی از آنها كه آغشته به رزین است در راستای محیطی و محوری پیچیده شده و این ساختار كامپوزیتی كه به مخزن داده می شود ، این امكان را به وجود می آورد ، كه بتوان از ضخامت قسمت فلزی كاست و درنتیجه مخزن سبك تری را نسبت به مخازن نوع اول و دوم به دست آورد . این مخازن با الیاف كامپوزیت در جهت محیطی و محوری تقویت شده اند .

این گونه مخازن از اواسط دهه 70 میلادی برای ذخیره گاز اكسیژن در مصارف پزشكی استفاده می شوند . تقویت این مخازن با الیاف كامپوزیت در دو جهت ، قابلیت تحمل فشار را نسبتبه مخازن نوع دوم ، افزایش می دهد .

4 - مخازن CNG-IV

این نوع مخازن دارای یك آستری از جنس پلیمر بدون درز هستند و تمام این لایه داخلی توسط الیاف شیشه ، آرامید ، كربن یا مخلوطی از آنها كه آغشته به رزین است پیچیده شده و این ساختار تمام كامپوزیت از سبك ترین انواع مخازن CNG می باشد .

این مخازن با الیاف كامپوزیت در جهات شعاعی و محوری تقویت شده اند . این گونه مخازن قابلیت تولید در ابعاد بزرگتر و با قطر بیشتر را دارند . مخازن نوع 4 دارای كمترین وزن می باشند كه حتی با سیستم سوخت بنزینی قابل مقایسه هستند . اشكال عمده این مخازن ایجاد نشتی به مرور زمان در محل اتصال نافی فلزی و آستر پلیمری می باشد .

همچنین به علت عدم انتقال حرارت مناسب آستری پلاستیكی، حین سوخت گیری سریع در این مخازن افزایش دمای نسبتاً بیشتری ایجاد می شود. از جمله مزایای این نوع مخازن احتمال كم تركیدگی مخزن در حوادث می باشد .

این مخازن بسیار شبیه مخازن نوع سوم هستند و تنها از لحاظ نوع و جنس آسترها تفاوت دارند . این نوع از مخازن برای كاربرد در خودروهای گازسوز بسیار مناسب هستند و پتانسیل طراحی و ساخت برای عمرهای طولانی را دارا می باشند .

آزمون های خستگی انجام شده روی تعداد زیادی از این مخازن ، عمر این مخازن را بیش از 100000 سیكل سوختگیری نشان داده اند كه در مقایسه با سایر مخازن بالاتر است .

---

استاندارد های قابل توجه ، جهت اجرای طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

این كالا دارای استاندارد داخلی 1-5636 و استاندارد بین المللی ISO 15500-1:2000 Road Vehicles & CNG fuel system components و NZS5454 ، ECER110 ، ISO11439 می باشد .

کشور های عمده تولید کننده و مصرف کننده محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت :

كشورهای عمده تولید كننده این مخازن ، چین و آلمان و كشورهای مصرف كننده این محصول ، كشورهای دارای ذخائر گازی عظیم نظیر كشورهای حوزه خلیج فارس و كشورهای آمریكای جنوبی می باشند .

---

شرایط واردات و صادرات محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

• شرایط واردات

در زمینه واردات این محصول شرایط خاصی وجو د نداشته و واردكنندگان با پرداخت حقوق ورودی برابر با 40% قیمت كالای وارداتی می توانند نسبت به واردات آن اقدام نمایند .

• شرایط صادرات

صادرات این كالا محدودیت صادراتی نداشته و صادركنندگان عمده می توانند از مشوق های صادراتی استفاده نمایند .

---

اهمیت استراتژیک محصول مورد بررسی در طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

با توجه به بحث كاهش آلودگی هوای شهرها ، استفاده از وسائل نقلیه گازسوز در كاهش آلودگی و ابتلاء افراد به بیماری های قلبی ، تنفسی و ... می تواند بسیار موثر باشد . گاز CNG ، گازی به مراتب تمیزتر نسبت به سوخت بنزین از نظر آلاینده های خروجی اگزوز بوده و از این نظر گازی سالمتر بوده و میزان آلاینده های خروجی اگزوز اندازه گیری شده .

مقایسه سالمتر بودن گاز CNG نسبت به بنزین از این دیدگاه حائز اهمیت است ، كه به واسطه حوادث مرگبار به وجود آمده ناشی از آلودگی ، جان انسان های زیادی گرفته شده كه می توان به عنوان نمونه از حادثه دره میوز بلژیك در سال 1930 نام برد كه به واسطه تجمع آلودگی های ناشی ازكارخانه جات در یك روز 60 نفر بواسطه آلودگی ناشی از مه شدید كه این شهر را در بر گرفته بود جان خود را از دست داده و یا در سال 1952 در شهر لندن تجمع آلودگی های واقع شده بر روی شهر لندن باعث از دست رفتن جان 4000 نفر گردید ، اشاره نمود و همین عوامل باعث شد تا توجه جهانی به سمت حفاظت از محیط زیست و مسائل ناشی از ان جلب شده و پیمان های متعدد جهانی در رابطه با آلودگی هوا و حفاظت از محیط زیست بسته و مقررات خاصی در رابطه با انتشار آلاینده ها به خصوص در زمینه خودروها وضع گردد .

• مقایسه از نظر اقتصادی

كشور ما در آینده نزدیك دیگر یك كشور نفت خیز نبوده ، اما میزان ذخایر گاز طبیعی در كشور حدود 25 تریلیون متر مكعب بوده كه برای مصرف 250 ساله است و از این نظر مقام دوم ذخایر گازی دنیا را دارا بوده و چون این گاز به راحتی قابل پمپاژ كردن است ، بنابراین خیلی سریع در اختیار مصرف كننده قرار می گیرد و احتیاج به هزینه حمل و نقل بالایی ندارد .

وجود شبكه عظیم خط لوله گاز طبیعی در اقصی نقاط ایران وجود این گاز را در همه جا در دسترس قرار داده است ، بنابراین هزینه حمل و نقل این گاز نیز بشدت كاهش یافته است . همچنین مقایسه قیمت های میانگین CNG و بنزین در بازارهای جهانی نشان می دهد ، كه قیمت یك لیتر بنزین 47 سنت و قیمت معادل گاز CNG این مقدار سوخت بنزین 10 سنت بوده كه به وضوح نشانی ارزانی سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین می باشد .

• مقایسه از نظر فنی و موتوری

در خودروی گازسوز به علت كاهش قابل ملاحظه رسوبات كربن در محفظه احتراق ، ورودی سوپاپ ها ، سرپیستون ها و شیارجای رینگ ها ، امكان گریپاژ كردن قطعات بمراتب كاهش و عمر مفید موتور گازسوز نسبت به موتور بنزین سوز افزایش می یابد ، كه در نتیجه باعث كاهش هزینه تعمیرات موتوری به میزان قابل توجهی می گردد .

همچنین به علت همین كاهش قابل ملاحظه رسوبات كربن و آلاینده های خروجی ، روغن موتور و فیلتر ان نسبت به سوخت بنزین تمیزتر باقی مانده و زمان تعویض انها و در نتیجه هزینه عملیاتی موتور گاز سوز نیز كاهش می یابد .

راندمان موتور ، تابعی از عوامل موتور است كه مهمترین آن ضریب تراكم موتور است . سوخت دیزل ( گازوئیل ) در یك موتور احتراقی تراكمی دارای ضریب تراكم 14 به 1 است . ودارای بالاترین راندمان 40 درصد به عنوان حد بالائی بازده است . بالاترین بازده بعدی برای سوخت CNG است كه با ضریب تراكم 12 به 1 دارای راندمان حدود 35 درصد است .

موتورهای بنزینی وسوخت LPG دارای ضریب تراكم بیشینه 9 به 1 دارای راندمانی در حدود 30 درصد هستند . مقادیر راندمان های مذكور حدود بالائی آنها بوده در بار كامل می باشند . در بسیاری از كشورها CNG دارای بهترین ارزش و آنگاه گازوئیل و بعد LNG و در نهایت بنزین است .

چنانچه یك موتور بنزینی به سوخت CNG تبدیل شده باشد ، به بالاترین بازده فوق الذكر دست نخواهد یافت . زیرا ضریب تراكم در سطح مورد نیاز برای سوخت بنزین ثابت باقی می ماند . بنابراین دستیابی به بالاترین راندمان فقط درخودروهای OEM ( خودروهای با موتورهای اصلی سوخت CNG ) امكان پذیر است .

مسائل ایمنی در خصوص سوخت های گازی عموماً خطر آتش سوزی در شرایط عادی كاركرد در واقع بسیار كم است . گاز CNG از هوا سبك تر است و در فضا پراكنده می شود . بخار LPG از هوا سنگین تر است و به تشكیل حوضچه در نزدیكی زمین تمایل دارد .
كاهش كوبش موتور ، دلایل : نخستین علت كاركرد موتور در شرایط جوی با درجه حرارت بالا می باشد . علل دیگر عبارتند از :

زمان بندی نادرست احتراق ، تغییرات آنالیز وتركیب شیمیائی گاز ، لذا در خودروهای گاز سوز كه گاز طبیعی با درصد بالای متان مقاومت بسیار خوبی در مقابل كوبش موتور دارد .

• پیمایشی خودرو

برای به كارگیری گاز طبیعی به عنوان سوخت خودرو باید ان را در یك جایگاه سوختگیری تا فشار 200 تا 220 بار متراكم نموده كه در چنین فشاری دانسیته انرژی حجمی گاز طبیعی یك چهارم بنزین بوده و در نتیجه یك خودرو تجهیز شده به سوخت گاز طبیعی فشرده با حجم مخزن گازمعادل با حجم مخزن بنزین خودرو چهار برابر یك خودرو بنزینی برای همان مسافت نیاز به مراجعه به جایگاه سوختگیری دارد و می توان نتیجه گرفت ، كه برد عملیاتی خودروهای با سوخت بنزین به مراتب بیشتر از خودروی با سوخت گاز طبیعی فشرده شده می باشد .

• همچنین :

o گاز طبیعی سوختی با احتراق بهینه ، پاكیزه وتمیز است كه سبب افزایش عمر موتوروكاهش تعمیرات آن می گردد . تعویض شمع در موتورهای بنزینی تا 32000 كیلومتر و در گاز سوز تا 120000 كیلومتر دوام دارد .

o این سوخت قابل انتقال ومكش از مخزن اتومبیل نمی باشد و احتمال سرقت سوخت كاهش می یابد . كما اینكه در صورت بالارفتن قیمت سوخت معضل سرقت سوخت نیز اضافه می گردد .

o زمان سوخت گیری سریع بین 5 تا 6 دقیقه و آهسته آن 5 تا 8 ساعت زمان می برد .

o در صورت احتراق گاز طبیعی (CNG) ، گاز منو اكسید كربن در حدود 70درصد و مواد آلاینده گازی غیر متانی 89 درصد واكسید نیتروژن 87 درصد كمتر است .

o از نظر ایمنی ، گاز طبیعی ایمن تر است . زیرا گاز طبیعی برخلاف بنزین در زمان وقوع حوادث و تصادفات در هوا نشر وپراكنده می گردد . اما حوضچه های بنزین بر روی زمین ایجاد خطر آتش سوزی می كنند . از طرفی كپسول های ذخیره گاز مورد استفاده بسیار مستحكم تراز تانك های سوخت بنزینی می باشند . طراحی این كپسول ها منوط به اجرای شدیدترین آزمون های ایمنی نظیر حرارت وفشارهای بسیار زیاد ، تیراندازی وبرخوردهای شدید است .

---

فرایند اجرای طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

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

پس از پایان تمامی مراحل عملیات حرارتی و كاهش درجه حرارت مخازن تا دمای محیط، كلیه آنها بایستی تحت ازمون های غیر مخرب (NDE) قرار گیرند . این آزمون های كیفی شامل تست اولتراسونیك ، تست سختی سنجی و آزمون تعیین حجم می باشند . در ادامه عملیات ماشین كاری بر روی مخازن انجام می شود .

بازرسی عیوب ظاهری مخازن مرحله دیگری است كه پس از تایید این مرحله عملیات رنگ كاری بر روی مخازن انجام می شود . لاینرهای مخازن نوع دو، سه و چهار توسط پوسته ای كامپوزیتی پوشش داده می شوند . این پوسته بایستی طوری طراحی و ساخته شود كه 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 . كامپوزیت های مورد استفاده از مخازن CNG عموما از الیاف شیشه ، كربن یا آرمید با رزین اپوكسی و یا رزین ایزوفتالیك پلی استر می باشند .

درمرحله پیچش الیاف كنترل هائی چون ویسكوزیته رزین ، میزان رزین برای الیاف و كنترل زاویه لایه گذاری الیاف انجام می شود . پس از پخت رزین در دمای مشخص و كسب نتایج اطمینان بخش در خصوص كیفیت مخازن و در ادامه فرایند تولید مخازن برای آماده سازی مواضع نصب شیرآلات به بخش ماشین كاری منتقل و تحت عملیات تراشكاری و حدیده قرار می گیرند .

انواع مخازن :

مخازن CNGV در چهار نوع ساخته می شوند :

• مخازن نوع اول – فولادی CNG1

این مخازن از فولاد كروم - مولیبدن یا فولاد كربن - منگنز ساخته می شوند طبق استاندارد های موجود این مخازن باید در فرایندی بدون استفاده از جوش و به صورت بدون درز ساخته شوند بنا به فشار كاری 200 بار این مخازن باید توان تحمل تا 450 بار را داشته باشند فشار تركیدن 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 1/1-9/0 كیلوگرم وزن دارند .

فناوری تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع یك (CNG-1)

عمده ترین قیمت ساخت مخازن فولادی CNG یك مربوط به فرایند شكل دهی آنهاست . مخازن فولادی را می توان بسته به شكل مواد اولیه ، به چندین روش تولید كرد .

شكل مواد اولیه میتواند به صورت ورق ، لوله و یا شمشال (Billet) باشد . گفتنی است كه فرایند تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع یك ، دقیقاً مشابه كپسول های تحت فشاراكسیژن ، ازت و دیگر گازهاست و تنها تفاوت آنها درمواد اولیه و آزمون های ساخت این مخازن است . در اینجا ، فرایند تولید یك مخزن فولادی كه 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 یك و آستری مخازن نوع دو اكثراً از جنس فولاد های AISI4130 و 4140 است كه قابلیت انجام عملیات حرارتی را دارند . ورق های تولیدی كارخانه ها در ابعاد مختلف تولید می شوند كه سازنده باید با توجه به ابعاد مخزن تولیدی و براساس محاسبه كمترین دور ریز، ابعاد اولیه ورق را انتخاب كند .

سپس به منظور بررسی ضخامت اولیه ورق ، با استفاده از دستگاه آلتراسونیك ضخامتهای نقاط مختلف ورق بررسی شده كه دامنه تغییرات ضخامت باید در محدوده استاندارد های ساخت مخزن باشد . بعد از اینكه ورق های مناسب انتخاب شد این ورقها باید با استفاده از روشهایی كه كمترین تنشهای فشاری و یا تركهای احتمالی را به وجود می آورند به صورت دایره ای و با قطرهای متناسب برشكاری شوند .

در اینجا ورق بریده شده برای انجام عملیات كشش سرد آماده است و تنها به منظور جلوگیری از بروز چین خوردگی و پارگی ورق باید قبل از عملیات كشش عمیق ، ورق های آماده شده در داخل یك مخزن روغن قرارگرفته و به صورت كامل روغنكاری شوند .

برای تبدیل صفحه به حالت لیوانی شكل بسته به طول و قطر مخزن تولیدی ، نیاز به چند مرحله عملیات كشش عمیق است كه در انتهای هر مرحله باید عملیات آنیلینگ به منظور نرم كردن ورق و بهبود عملیات كشش عمیق انجام شده و مجددا برای انجام مرحله بعدی كشش ، یك بار دیگرعملیات روغنكاری تكرار شود .

بعد از عملیات كشش عمیق ، جهت یكنواخت كردن ضخامت ، قسمت استوانه ای شكل تحت عملیات فلوفرمینگ قرار میگیرد و سپس جهت كنترل یكنواختی ضخامت ، با استفاده از دستگاه های كنترل كیفی ( آلتراسونیك ) بازرسی لازم بر روی این قسمت انجام می پذیرد . در این مرحله ، با استفاده ازدستگاه فرم دهی گلویی (Necking) ، انتهای باز پوسته لیوانی شكل را فرم داده و سپس با استفاده از دستگاه های مخصوص ، عملیات ماشینكاری و سوراخكاری بر روی سر مخزن صورت می پذیرد تامحل بسته شدن شیر مخزن آماده شود .

پس از اتمام مراحل شكل دهی و ماشینكاری ، جهت بالا بردن استحكام مخازن ، افزایش سختی و مقاومت به ضربه ، عملیات سریع سرد كردن (quench) و بازپخت (tempering) بر روی مخازن انجام می شود .

با توجه به عملیات حرارتی انجام شده بر روی مخازن ، یك لایه اكسید بر روی سطوح داخل و خارج مخازن ایجاد می شود كه باید با استفاده از روش ساچمه زنی (shot-blasting) تمیزكاری انجام شود . همچنین جهت كنترل كردن سختی سطحی مخازن ، همگی مخازن تحت آزمون سختی سنجی سطحی قرار میگیرند .

در ادامه ، ضمن تمیزكاری رزوه های سر مخزن ، تمامی مخازن از نظر عدم وجود عیوب ، مورد بازرسی چشمی و آزمون های آلتراسونیك قرار میگیرند . در انتهای فرایند تولید مشخصات مخزن شامل نوع مخزن ، شماره سریال ، فشار كاری و تركیدگی بر روی كلیه مخازن حك می شود .

به منظور مشخص كردن انبساط حجمی مخازن ، آنها را تحت آزمون فشار هیدرواستاتیك قرار داده تا مشخص شود كه مقدار انبساط حجمی مخزن در حد مجاز است . قبل از بسته بندی و ارسال مخازن ، جهت جلوگیری از اكسیداسیون سطوح ، عملیات رنگزنی بر روی سطوح خارجی انجام میگیرد و سطوح داخلی نیز توسط روغن مخصوص پوشش داده می شود .

تولید مخزن از ماده اولیه لوله

در این روش ، ابتدا یك لوله فولادی بدون درز كه قابلیت پذیرش عملیات اسپینینگ گرم و عملیات حرارتی مناسب ( كوینچینگ – تمپرینگ ) جهت بهبود خواص استحكامی و ضربه پذیری را داشته باشد ، انتخاب كرده و سپس به منظور پی بردن به عیوبی از قبیل حفره ، ترك و... كه حاصل فرایند ساخت لوله است ، آن را مورد بررسی قرار می دهند .

پس از تایید این قسمتها ، لوله را با توجه به حجم آبی مخزن تمام شده برش داده و وزن می كنند . در ادامه ، با استفاده از روش های مناسب ضخامت جداره لوله مورد آزمون قرار گرفته و لوله جهت انجام عملیات شكل دهی گلویی آماده می شود .

به این منظور لوله در یك كوره القایی تا دمای مناسب جهت شكل دهی ( دمای فورج ) گرم شده و سپس بسرعت تحت عملیات شكل دهی قرارمی گیرد .

در این روش ساخت ، می توان یك انتهای مخزن را توسط روش اسپینینگ و بدون استفاده از اضافه كردن فلز مسدود كرد كه مهمترین عامل این فرایند ، اتصال كامل مواد در قسمت عدسی است . همچنین می توان مخزن را به صورت دو سر گلویی تولید كرد كه با توجه به لو له ای بودن ماده اولیه نیاز به عملیات كمتری است .

در انتهای عملیات حرارتی ، جهت از بین بردن لایه های اكسید شده كه 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 ، تراشكاری ، رزوه كاری ، تست های غیرمخرب و غیره مشابه تولید مخزن از ماده اولیه ورق است .

تولید مخزن از ماده اولیه شمشال (Billet)

در این روش ، ابتدا یك شمشال فولادی بدون درز از جنس كه قابلیت پذیرش عملیات فورجینگ ، اسپینینگ گرم و عملیات حرارتی مناسب ( كوینچینگ - تمپرینگ ) جهت بهبود خواص استحكامی و ضربه پذیری را داشته باشد ، انتخاب كرده و سپس با استفاده از عملیات فورجینگ آن را به شكل لیوان درآورده و در ادامه فرایند تولید ، با به كارگیری مراحل گفته شده در بخش های پیشین مخزن را تولید می كنند .

اخیراً در بعضی از كارخانه های سازنده این مخازن ( از جمله شركت Faber ) تحقیقاتی در مورد كاهش وزن حجمی فولادهای به كاررفته برای ساخت این نوع مخازن انجام شده است كه در صورت به نتیجه رسیدن ، می تواند وزن آنها را تا حد زیادی كاهش دهد .

• مخازن نوع دوم - كمر پیچ CNG2

این مخازن از یك لایه داخلی فولادی یا آلومینیومی بدون درز كه قسمت استوانه ای آن با مواد مركب تقویت شده ساخته می شود بنا به محاسبات مكانیكی دو انتهای مخزن به علت شكل كروی آنها تحمل تنش بیشتری را نسبت به قسمت استوانه ای مخازن دارند ولی در فرآیند تولید در حال حاضر نمی توان ضخامت كمتری را در آن ایجاد كرد و به این ترتیب محاسبات طراحی بر اساس قسمت نازكتر مخازن انجام می شود در مخازن نوع دوم از ضخامت كمتری برای ساخت مخزن استفاده شده و قسمت استوانه ای آن برای رسیدن به سطح تحمل تنش و فشار مورد نظر با مواد مركب كه بسیار سبكتر از فولادند تقویت شده و به این ترتیب مخازن سبكتری تولید می شود این مخازن به ازای هر لیتر ظرفیت آبی 7/0 - 65/0 كیلوگرم وزن دارند .

فناوری تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع دو (CNG-2)

قسمت آستری این مخازن كه از جنس فولاد است دقیقا طبق روش گفته شده در بخش قبلی تولید می شود و با توجه به اینكه در نهایت ، قسمت استوانه ای این آستری ها توسط پیچش الیاف (Filament Winding) ، تقویت شده و بخشی از فشار داخلی را تحمل می كنند .

بنابراین ضخامتدیواره این آستری ها كاهش یافته و این امر باعث به وجودآمدن تفاوت هایی در طراحی ، مراحل تولید و انجام بعضی از آزمون های ساخت آنها می شود .

یكی از دلایل محدود شدن استفاده از خودروهای گازطبیعی سوز در كشورهایی كه منابع عظیم گازطبیعی دارند ، عدم وجود مخازن گازطبیعی فشرده با صرفه اقتصادی به منظور تولید اقتصادی است كه به این منظور، تولید اقتصادی مخازن نوع 1 و نوع 2 توسط شركت های مختلف از جمله فابر (faber) صورت گرفته است .

پیچش الیاف

یكی از مهمترین مسائل در ساخت مخازن كامپوزیتی مربوط به عملیات تقویت سطوح آستری توسط پیچش الیاف آغشته به رزین است . این الیاف معمولاً از جنس شیشه (Fiberglass) ، كربن (Carbon Fiber) ، آرامید (Aramid) و یا پیوندی (Hybrid) است . پیچش الیاف یكی از روش های شناخته شد ه ای است كه از سال ها قبل در صنایع كامپوزیت مورداستفاده فراوانی داشته است .

در این روش ، رشته های پیوسته الیاف به دور یك قالب پیچیده شده و نقش یك پوسته مقاوم در برابر فشار را ایفا میكند این فناوری بهترین روش برای تولید لوله ها و مخازن تحت فشار است . در این تكنولوژی ، برحسب نیاز و با درنظر گرفتن هزینه ها و یا عملكرد مورد انتظار، می توان از تركیبات مختلف رزین و الیاف استفاده كرد .

در حالت كلی ، الیاف شیشه دارای قیمت و نیز سطح كیفیت پایینتر والیاف كربنی دارای عملكرد بهتر و قیمت بالاتری هستند . این صنعت توجه ویژ ه ای به كاهش قیمت و وزن محصولات داشته و به همین علت معمولاً در صنایع هوایی و ساخت مخازن سوخت موشك ها كاربرد فراوانی دارد .

طراحی و آنالیز

هنگام استفاده از مواد كامپوزیتی برای تقویت مخازن تحت فشار گازطبیعی فشرده ، طراحیها براساس آنالیز تركیب تنش و كرنشهای به وجود آمده بر روی الیاف و پوسته فلزی انجام می شود و با استفاده از نرما فزاری كامپیوتری ، نتایج به دست آمده از این آنالیزها ، به عنوان اساس طراحی این نوع مخازن در نظر گرفته می شود .

برای نیل به این منظور، طول عمر مطمئن مخزن در سیكلهای خستگی و مقادیر تنش های ناشی از بار هایی كه در حین كاركرد 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 آنها در برابر تركیدن استفاده می شود .

در مخازن نوع دو، این محاسبات به گونه ای صورت می گیرد كه آستری به تنهایی بتواند فشارهایی ، نزدیك به فشار تست مخزن را تحمل كند و بخش كامپوزیتی فقط به عنوان محافظت از آستری در برابر فشار هایی در حد فشار تركیدن عمل می كند .

روش پیچش الیاف

معمولاً پیچش الیاف به یكی از سه روش طولی (Polar) ، ضربدری (Helical) و محیطی (Hoop) انجام می شود كه بسته به شكل مخزن و جهت بارهایی كه الیاف باید تحمل كنند انتخاب می شوند كه شكل مخزن و جهت بار هایی كه الیاف باید تحمل كنند ، انتخاب میشوند . در مخازن نوع دو الیاف به صورت محیطی پیچیده می شوند و فقط در برابر بار های محیطی از خود مقاومت نشان می دهند .

تأثیر رزین ها به عنوان زمینه الیاف پیچیده

یكی از عوامل بحرانی در مخازن تحت فشار كامپوزیتی ، مسئله مقاومت آنها در برابر تركیدن 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 كرده و باعث می شوند كه نیروی وارده از قسمت های پاره شده به اطراف منتقل شود .

بنابراین بسیار مهم است كه هنگام استفاده از رزین ها به عنوان زمینه الیاف ، خصوصیات رزین با استحكام الیاف همخوانی داشته باشد . در سال های اخیر، برای بهبود خواص مخازن نوع دو با الیاف شیشه ، از الیاف ضد اسید استفاده می شود تا بدون اینكه افزایش قیمتی در مخزن ایجاد شود ، مقاومت این مواد را در برابر اسیدها افزایش دهند .

• مخازن نوع سوم - تمام پیچ CNG3

برای كاهش وزن مخازن لایه داخلی از فولاد و آلومینیوم با ضخامت كمتری ساخته شده و تمام سطح با مواد مركب عمدتا رزینهای اپوكسی و الیاف كربن تقویت می شود لایه داخلی این مخازن عمدتا از جنس آلومینیوم است كه سبكتر از فولاد می باشد .

فناوری تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع سه (CNG-3)

این مخازن اغلب از آستری جداره نازك آلومینیمی ساخته می شوند كه 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 كامپوزیتی تحمل می شود .

همچنین با توجه به اینكه لایه كامپوزیتی 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 . آستری این مخازن می تواند از ورق یا لوله تهیه شود . مراحل تولید آستری از ورق مشابه حالت بیان شده در تولید مخازن نوع یك است .

بعد از تولید آستری از ورق ، عملیات پیچش الیاف روی آن صورت می گیرد . برای تولید آستری از لوله، ابتدا لوله آلومینیمی توسط اكستروژن داغ آلومینیم تهیه می شود و سپس مراحل دیگر مانند تولید مخازن نوع یك از لوله است . استفاده از پیچش الیاف پیوندی (hybrid) باعث ایجاد استحكام كششی بیشتر در الیاف شیشه و نشت قبل از شكست (LBB) در مخزن می شود .

در این حالت برای ایجاد بهترین خواص در مخزن باید ضخامت دیواره مخزن ، زوایای پیچش الیاف و صلبیت لایه كامپوزیتی بهینه باشد و مخزن تحت پیش تنش ( اتوفرتاژ ) قرار گیرد . در صورتی كه از پیش تنش نامناسب استفاده شود ، تنش باقیمانده می تواند باعث كاهش تنشهای مجاز كاری و عمركاری مخزن شود .

برای ایجاد حالت ایده آل ، باید ابعاد مخزن ، ضخامت دیواره مخزن ، زوایای پیچش الیاف و فشار اتوفرتاژ را با توجه به شرایط كاری و جنس مخزن تعیین كرد . در مخزن نوع یك ، به پوشش محافظ نیاز است تا خوردگی خارج مخزن برعمركاری آن تأثیر نگذارد . مخازن نوع 2 در مقابل نفوذ رطوبت از طریق ترك های بین لایه كامپوزیت محیطی و خوردگی سطح آستر حساس هستند .

به همین دلیل ، قسمت بیرونی آستری باید پوشش داده شود . در مخازن نوع 3 و 4 كه 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 ترك خوردن زمینه و نفوذ رطوبت در سطح آستری فلزی می شود ، اما استفاده از پوشش برای جلوگیری از ضربه و سایش ، درنهایت باعث افزایش كارایی لایه كامپوزیتی می شود . صنایع دایناتك (Dynetek) سازنده مخازن نوع 3 با الیاف كربن و آستر آلومینیمی نازك ( با قطر 406 میلی متر ) به دنبال طراحی مخزن نوع 3 برای كاهش هزینه تولید ، افزایش عمر كاری 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 كاهش دهد . استفاده از ماده اولیه ورق امكان تولید مخازن با قطر520 میلی متر را ایجاد میكند . افزایش قطر مخزن باعث افزایش بازده حجمی ذخیره مخزن و كاهش هزینه تولید مخازن می شود .

با استفاده از اصلاح عملیات حرارتی آستری آلومینیمی مخزن ، استحكام آستری و مقاومت در برابر خستگی آن افزوده شده است . استفاده از الیاف كربن با استحكام بالاتر باعث 50 درصد افزایش فشار تركیدن و 200 درصد افزایش عمرسیكلی مخزن می شود . با بهینهسازی انحنای آستری ، نحوه پیچش الیاف و استفاده از آستری استحكام بالا و الیاف كربن مستحكم تر باعث افزایش 100 درصدی عمر سیكلی مخازن بعد از آزمون انداختن مخازن، می شود . در این طراحی جدید وزن واحد حجم مخازن نوع 3از مخازن نوع 4 هم كمتر شده است .

• مخازن نوع چهارم - تمام مركب CNG4

این مخازن شبیه مخازن نوع سوم هستند با این تفاوت كه لایه داخلی این مخازن نیز از مواد پلیمری ساخته می شود در ساخت این مخازن از تكنو لوژی بسیار بالائی كه عمدتا در ساخت سازه های فضائی به كار می رود استفاده شده است محل نصب شیر و پورتهای خروجی از جنس آلومینیوم است كه با روش خاصی به لایه داخلی متصل می شود به دلیل اختلاف ضریب انبساطی حجمی آلومینیوم و مواد پلیمری در اثرتغییرات دمایی و فشار داخل مخزن ممكن است این دو ماده از هم جدا شوند و مخزن دچار نشتی گردد ایمن سازی مخزن در برابر این پدیده یكی از پیچیدگی های ساخت این مخازن است این مخازن به ازای هر لیتر ظرفیت آبی 35/0 كیلوگرم وزن دارد سازندگان این نوع مخازن در دنیا بسیار محدودند .

فناوری تولید مخازن گازطبیعی فشرده نوع 4 (CNG-4)

این مخازن از یك آستر پلیمری كه بهطور كامل توسط كامپوزیت شامل رزین و الیاف پیوسته از جنس فایبركربن 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 . تولید مناسب آستری پلی اتیلن سنگین به طراحی نافی مخزن بستگی دارد .

طراحی مناسب نافی ، میتواند از نشتی گاز ناشی ازجدا شدن نافی و آستری به دلیل فشار های سیكلی جلوگیری كند . برای جلوگیری از جداشدن پلی اتیلن و نافی فلزی كه ممكن است بر اثر چرخیدن مخزن به وجود آید ، حفرهای به قطر 3 میلی متر، طول 15 میلیمتر و عرض 5/7 میلی متر به طور متقارن در انتهای نافی فلزی ایجاد می شود . برای تولید آستری پلی اتیلن ، از روش قالبگیری 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 شكل نیمه استوانه درآیند . این عمل برای انتهای دیگر مخزن هم تكرار می شود .

سپس قالب به صورت افقی قرار می گیرد و حرارت داده می شود تا گلوله های پلی اتیلن به شكل استوانه درآیند . در سالهای اخیر از سیستم ذخیره سوخت مخافظت شده (integrated storage system) برای ذخیره گازطبیعی فشرده ، در مخازن نوع 4 استفاده می شود . این سیستم شامل چند مخزن تحت فشار تمام كامپوزیتی با پیچش الیاف پیوندی (hybrid) است كه در اسفنج و داخل پوسته فایبرگلاس قراردارند و ظاهر آنها مانند مخزن بنزین است .

تمام شیرها ، لوله ها و تجهیزات ایمنی ، در قسمتی قرار می گیرند كه از لحاظ برخورد های فیزیكی ایمن هستند . استفاده از این سیستم باعث كاهش هزینه ، وزن و پیچیدگی ذخیره گازطبیعی فشرده می شود و ایمنی در برابر تصادف را افزایش می دهد .

یكی از دیگر روشهای تولید مخازن نوع 4 ، فناوری شركت Thiokol Propulsion ATK امریكا در تولید مخازن نوع 4 با بازده حجمی بالا (conformable) است كه باعث كاهش وزن مخازن گازطبیعی فشرده ( با فشار كاری 250 بار) و همچنین50 درصد افزایش ذخیره گاز در حجم ثابت خودرو در مقایسه با مخازن معمولی می شود .

این مخازن ، دوقلو بوده و در آنها برای ایجاد فشاركاری مورد نظر، از لایه قالبگیری چرخشی استفاده می شود . در فناوری جدیدتر تولید مخازن نوع 4 شركت Quantum كه بخشی از شركت امریكایی IMPCO است با همكاری شركت ATK Thiokol Propulsion اقدام به تولید مخازن نوع 4 با بازده حجمی بالا و فشار كاری 350 بار كرده اند كه برای ذخیره هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد .

آستری یكپارچه این مخازن از جنس پلی اتیلن فوق سنگین است كه در مقابل نفوذ گاز مقاوم بوده و توسط چندین لایه كامپوزیتی كربن - اپوكسی و یك لایه محافظ خارجی اتصال قسمت های استوانه ای با استفاده از شبكه تقویت كننده داخلی است . هر سلول توسط پیچش الیاف محیطی و ضربدری پیچیده می شود .

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

این شركت از پیچش الیاف پیش فعال شده (prepreg) استفاده می كند كه نسبت به پیچش الیاف خیس سریعتر و با اتلاف انرژی كمتری پیچیده می شود . آستری مورداستفاده دارای نرخ نفوذ گاز g/scc/1/hr 2/1 است كه از مقدار نرخ نفوذ گاز استاندارد (g/scc/1/hr0/2) كمتر است .

---

ماشین آلات مورد نیاز ، جهت اجرای طرح توجیهی تولید مخزن سی ان جی ( CNG ) موتورسیکلت

---

• machines spinning
• heat treatment line
• Ultrasonic test line
• Neck Threading, Neck miling,Neck drilling, Neck cutting
• Painting coating line
• Saws
• Dryer
• Conveyors
• External blasting machine
• Internal blasting machine
• Hydrostatic test&Auto frottage\machine
• Pneumatic test
• Cycle test&Burst machine
• Magnetic test
• Laboratory
• Marking machine, Weighing machine
• Filament winding machine creels&Resine bath
• Curing oven
• Crane ton

:: دانلود طرح توجیهی تیپ احداث کارخانه تولید مخزن سی ان جی موتور سیکلت