مقدمة عن حدود البطارية للمهندسين

بصفتك طالب هندسة أو مهندسًا ، فأنت تعلم أن المصافي والمصانع الكيميائية لديها الكثير من العمليات والأنظمة المهمة التي تجعلها تعمل.

من أهمها حدود البطارية.

هذه منطقة تتضمن وحدة معالجة أو مجموعة من الوحدات ، بالإضافة إلى المرافق والخدمات المصاحبة لها.

في عالم اليوم سريع الخطى ، حيث تتزايد الحاجة إلى الطاقة ، أصبح من المهم أكثر فأكثر أن تكون قادرًا على إدارة حدود البطارية وتحسينها.

ستخبرك هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول حدود البطارية وأهميتها في عالم الهندسة ، من العوامل التي تؤثر على أداء البطارية إلى طرق تخزين المزيد من الطاقة.

لذلك دعونا نتعمق في معرفة المزيد عن العالم المثير لحدود البطارية.

مقدمة عن حدود البطارية

تعريف رسمي:

منطقة في مصفاة أو مصنع كيميائي تشمل وحدة معالجة أو مجموعة من الوحدات إلى جانب المرافق والخدمات ذات الصلة.

تعد حدود البطارية جزءًا مهمًا من كيفية تصميم المصافي والمصانع الكيماوية والمصانع الأخرى وبناؤها وتشغيلها وصيانتها والحفاظ عليها بأمان.

في هذه المقالة ، سنتحدث عن حدود البطارية ، وكيف تعمل في مجالات مختلفة ، وسبب أهميتها في الهندسة.

ما هي حدود البطارية؟

حدود البطارية هي الخطوط الواضحة بين مجالين من مجالات المسؤولية.

يمكن أن تكون هذه الخطوط مادية ، مثل حافة الأنبوب ، أو يمكن أن تكون في وقت معين في الماضي أو المستقبل.

في سياق المصافي والمصانع ، تصف حدود البطارية المنطقة المحيطة مباشرة بوحدة معالجة أو مصفاة ، والتي تشمل جميع أجزاء الوحدة أو المصنع.

غالبًا ما يتم تعيين حدود البطارية بواسطة الطرق المحيطة بالمنطقة التي تتم فيها عملية التصنيع هذه.

تحتوي هذه المنطقة على معدات للعملية وقد تحتوي أيضًا على خزانات للعملية.

حدود البطارية في الهندسة

تعد حدود البطارية جزءًا مهمًا جدًا من كيفية تصميم النباتات وبنائها وتشغيلها وصيانتها والحفاظ عليها بأمان.

من خلال تقسيم المصنع إلى عدة وحدات ، يتم تسهيل أعمال التصميم ويمكن استخدام تراخيص مختلفة من شركات مختلفة في نفس الوقت.

تشمل التكاليف الخارجية ، التي تسمى أيضًا "استثمارات OSBL" ، تكاليف تحسين الفناء وبناء مرافق إضافية.

تحسين الساحة هو تكلفة إضافة منشأة جديدة في حدود البطارية.

تعد حدود البطارية مهمة عند التخطيط وبناء المصانع التي يمكنها التعامل مع العمليات المعقدة بأمان.

إنها تسمح بالعزل أثناء الصيانة وحالات الطوارئ ، مع التأكد من إمكانية قطع الخطوط الخطرة وإمدادات المرافق أو فصلها عن حد البطارية لمنع الضرر من الانتشار إلى بقية المصنع.

باختصار ، تحدد حدود البطارية المنطقة المحيطة بوحدة معالجة أو مصفاة تشمل جميع أجزاء الوحدة أو المصنع.

عادة ما تكون محاطة بالطرق وتحتوي على معدات معالجة وقد تحتوي أيضًا على خزان يتم استخدامه في العملية.

تعمل حدود البطارية على تسهيل عمل التصميم من خلال تقسيم المصانع إلى وحدات متعددة مرتبطة معًا بأنابيب OSBL والخنادق والطرق.

إنها مهمة للتخطيط والبناء والتشغيل والمواكبة والتأكد من سلامة النباتات.

مقدمة عن حدود البطارية: العالم المذهل للبطاريات المحدودة

ما زال من الصعب فهمها؟ اسمحوا لي أن أغير وجهة النظر قليلاً:

هل سئمت العمل في مجال يدفع دائمًا حدود التكنولوجيا والأفكار الجديدة؟ هل تتمنى أحيانًا الأيام التي يمكنك فيها إدخال بطارية AA في جهاز التحكم عن بُعد؟ أنت محظوظ إذن! اليوم ، سنأخذ استراحة من عالم الأدوات الرائعة والآلات المعقدة للتحدث عن حدود البطارية ، وهو أمر مثير للاهتمام بشكل مدهش.

لذا ، اجلس ، ارفع قدميك ، واستعد للتعرف على عالم مثير ... انتظر ... البطاريات التي لديها قدر محدود من الطاقة.

حسنًا ، كانت هذه مجرد مزحة لتبدو وكأنها إعلان تلفزيوني.

الآن دعنا نعود إلى الشرح.

الوحدات والخدمات ضمن حدود البطارية

حدود البطارية الداخلية (ISBL)

تشير حدود البطارية الداخلية (ISBL) إلى جميع المعدات والأجزاء التي تعمل في تيار التغذية الرئيسي للعملية.

يتضمن ذلك وحدات المعالجة مثل المضخات والضواغط والمبادلات الحرارية والمفاعلات وأعمدة التقطير والمزيد.

يعمل الحد الأقصى للبطارية على تسهيل عمل التصميم من خلال تقسيم قطعة الأرض بأكملها إلى عدة مناطق (تسمى "الوحدات").

تشتمل كل وحدة على جميع أجزاء الوحدة أو المصنع ، مثل المعدات والأنابيب والصمامات.

حدود البطارية الخارجية (OSBL)

عادةً ما يتم تضمين UA & amp؛ O ، والتي تعني المرافق ، والملحقات ، والمواقع الخارجية ، في تكاليف حدود البطارية الخارجية.

UA & amp؛ O هو مصطلح يشير إلى الأشياء التي لا تقع ضمن حدود البطارية.

وهذا يشمل أشياء مثل توليد الطاقة الكهربائية وأنظمة الإمداد ، وصنع البخار ومياه التبريد ، وتوريد وإعادة تدوير مياه العمليات.

المنشآت غير الصناعية ضمن حدود البطارية

يمكن أيضًا أن تخضع المرافق غير الصناعية مثل مراكز الاتصالات ، والمحاكم ، والمساكن ، والفنادق ، والمجمعات السكنية الكبيرة ، والسفارات ، ومباني المكاتب ، والمستشفيات ، والمختبرات ، ومرافق الصيانة ، ودور السينما ، ومواقف السيارات ، ومراكز اللياقة البدنية ، والسجون ، والمطاعم ، ومباني البيع بالتجزئة لحدود البطارية.

في معظم الأحيان ، يتم احتساب هذه المرافق ضمن حدود البطارية عندما تكون في نفس قطعة الأرض مثل المنشآت الصناعية وتستخدم نفس المرافق والخدمات والبنية التحتية.

الغرض من حدود البطارية وفوائدها

الغرض من حدود البطارية

الهدف من حدود البطارية هو تسهيل أعمال التصميم من خلال تقسيم قطعة الأرض بأكملها إلى عدة مناطق أو وحدات متصلة بواسطة رفوف أنابيب وخنادق وطرق OSBL.

تساعد حدود البطارية في التأكد من إمكانية استخدام التراخيص لتقنيات مختلفة من شركات مختلفة في نفس الوقت.

هذا يجعل عمل التصميم أسهل ، مما يتيح لفريق التصميم التركيز على ما تحتاجه كل وحدة والتأكد من أن كل وحدة يمكن أن تعمل بمفردها.

من خلال القيام بذلك ، يمكن تحسين سلامة وكفاءة وصيانة المبنى بأكمله.

فوائد حدود البطارية

تعد حدود البطارية جزءًا مهمًا من التأكد من أن المصافي والمصانع الكيماوية أماكن آمنة للعمل.

سمحوا لفريق الصيانة بفصل وحدة أو خط عن حد البطارية حتى يتمكنوا من العمل على الوحدة أو الخطوط بأمان.

في المصنع ، في حالة وجود حالة طوارئ ، يمكن قطع الخطوط الخطرة وإمدادات المرافق أو فصلها عن حد البطارية لمنع الضرر من الانتشار إلى بقية المصنع.

هناك أيضًا عدد من المزايا الأخرى لحدود البطارية ، مثل:

• سهولة الصيانة: تجعل حدود البطارية من السهل العناية بالمعدات والخطوط ، وبالتالي تكون الوحدات دائمًا في حالة جيدة.
• تصميم فعال: تجعل حدود البطارية عملية التصميم أسهل ، مما يساعد على خفض التكلفة الإجمالية لتصميم وبناء المصنع.
• إدارة السلامة والمخاطر: "تسمح حدود البطارية للمحطة بالعمل بأمان وتساعد على منع الحوادث من خلال تسهيل إغلاق الخطوط الخطرة وإمدادات المرافق.
• تحسين العمليات: "تسمح حدود البطارية بتحسين العمليات المختلفة ، مما يساعد على جعل المنشأة بأكملها أكثر كفاءة.

العوامل التي تؤثر على أداء البطارية

العوامل المؤثرة في السعة وتخزين الطاقة

هناك عدة أشياء تحد من قدرة البطارية وكمية الطاقة التي يمكن تخزينها.

• المواد النشطة المتوفرة: "يحد حجم ووزن البطارية من كمية المواد الفعالة التي يمكن استخدامها فيها.
• الاستقرار الكهروكيميائي للمواد ": نطاق الفولتية التي يمكن استخدامها في البطارية محدود بالاستقرار الكهروكيميائي للمواد ، مما يحد أيضًا من كمية الطاقة التي يمكن تخزينها.
• المساحة المتوفرة: يمكن أن تحد المساحة المتاحة لتخزين المواد النشطة من مقدار الطاقة التي يمكن تخزينها في بطارية ذات حجم أو وزن معين.

العوامل المؤثرة في العمر

تؤثر عدة أشياء على مدة بقاء البطارية ، مثل:

• أنماط الاستخدام: تعتبر طريقة استخدام السيارة أحد الأشياء التي تؤثر على مدى سرعة عمر البطارية.
• درجة الحرارة: "يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع اهتراء كل جزء من أجزاء البطارية تقريبًا وتشكل مخاطر كبيرة على السلامة ، مثل الحريق أو الانفجار.
• معدلات الشحن: يمكن أن يؤدي نظام الشحن الذي لا يعمل بشكل صحيح أو الذي ينقص أو يزيد شحن البطارية باستمرار إلى تسريع تقادمها.
• الصيانة: الصيانة المناسبة أمر لا بد منه إذا كنت تريد أن تدوم البطارية لأطول فترة ممكنة.

العوامل المؤثرة في أسعار الشحن

هناك عدة أشياء تحد من سرعة شحن البطارية ، مثل:

• درجة الحرارة: في درجات حرارة منخفضة جدًا أو عالية جدًا ، يسوء أداء الشحن.
• معدل الشحن الموصى به: يقترح المصنعون الشحن عند 0.8 درجة مئوية أو أقل لإطالة عمر البطارية.
• الظروف السائدة: يمكن أن يتسبب تيار التسرب في استمرار شحن البطارية ، مما يضع ضغطًا على البطارية.
• حدود جهد الخلية: "أثناء الشحن السريع ، لا ينبغي تجاوز الحد الأقصى لجهد الخلية من أجل الحفاظ على البطارية من التلف.
• تتلاشى السعة: بمرور الوقت ، تفقد بطارية الليثيوم أيون قدرتها على تحمل الشحن لأنها استخدمت كثيرًا أو تعرضت لدرجات حرارة عالية.

العوامل المؤثرة في كثافة الطاقة

هناك عدة أشياء تحد من كمية الطاقة التي يمكن للبطارية الاحتفاظ بها.

• نوع البطارية: يختلف مقدار الطاقة في كل نوع من أنواع البطاريات.
• المساحة المتوفرة: يمكن تحديد كثافة الطاقة للبطارية بمقدار المساحة المتاحة لتخزين المواد النشطة.
• المواد النشطة المتوفرة: "يحد حجم ووزن البطارية من كمية المواد الفعالة التي يمكن استخدامها فيها.

زيادة حدود البطارية وحدود الشحن

زيادة كثافة الطاقة

البطاريات هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتخزين الطاقة ، ولكن لها حدود عندما يتعلق الأمر بكمية الطاقة التي يمكنها الاحتفاظ بها.

يبحث الباحثون في مواد وعمليات كيميائية جديدة يمكنها تحسين كثافة الطاقة في البطارية بحيث يمكنها تخزين المزيد من الطاقة.

يعد تطوير بطاريات الحالة الصلبة مع أنودات من معدن الليثيوم تقنية واعدة.

يمكن أن تحتوي هذه البطاريات على ضعف الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون العادية.

بطاريات التدفق هي خيار آخر.

يقومون بتخزين وإطلاق الطاقة باستخدام تفاعلات كيميائية بين محلولين إلكتروليت.

يتم أيضًا تصنيع أنظمة هجينة تجمع بين البطاريات وطرق أخرى لتخزين الطاقة ، مثل المكثفات أو تخزين الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل.

تحسين الاستخدام والصيانة

لجعل البطاريات تدوم لفترة أطول ، من الأفضل استخدامها والعناية بها بأفضل طريقة ممكنة.

يمكن استخدام أنظمة إدارة البطارية لتتبع والتحكم في كيفية شحن البطاريات وتفريغها للتأكد من استخدامها بأكثر الطرق أمانًا وأفضل طريقة ممكنة.

تُجرى الأبحاث أيضًا لجعل البطاريات تدوم لفترة أطول وتدوم بشكل أفضل عن طريق إصلاح مشكلات مثل تآكل القطب الكهربائي وفقدان السعة بمرور الوقت.

حدود شحن البطارية

يمكن إعداد الهاتف أو الكمبيوتر المحمول ، على سبيل المثال ، بعدة طرق مختلفة لتحديد مقدار الشحن.

تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في إعداد إعدادات BIOS أو UEFI للجهاز.

خيار آخر هو استخدام تطبيق خاص بالعلامة التجارية ، مثل MyASUS لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ASUS.

تحتوي بعض الأجهزة أيضًا على ميزات مدمجة تتيح للمستخدمين تحسين شحن البطارية.

على سبيل المثال ، يحتوي تطبيق Surface لأجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تعمل بنظام Windows على ميزة تسمى Smart Charging ، وتحتوي هواتف Motorola على خيار يسمى الشحن المحسن في إعدادات البطارية.

ولكن من المهم أن تتذكر أنه لا تحتوي جميع الأجهزة على ميزات أو تطبيقات مدمجة تتيح لك وضع قيود على مقدار البطارية التي يمكن استخدامها.

قد لا تسمح لك بعض الأجهزة ، مثل الهواتف الذكية ، بتعيين حدود البطارية من خلال إعدادات BIOS أو UEFI.

لذلك ، من المهم التحقق من دليل مستخدم الجهاز أو الاتصال بالشركة المصنعة لمعرفة كيفية تعيين حدود البطارية.

يمكنك تعيين حد للبطارية على جهاز كمبيوتر محمول باتباع إرشادات الشركة المصنعة أو باستخدام تطبيقات الطرف الثالث من متجر Google Play.

من الأفضل إبقاء البطارية مشحونة بنسبة تتراوح بين 25٪ و 85٪ بحيث تدوم لفترة أطول ولا تتعرض للتوتر الشديد في أي من الطرفين.

حدود البطارية ISBL و OSBL

نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة المنطوقة. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.

خاتمة

في الختام ، تعد حدود البطارية جزءًا مهمًا من أي مصفاة أو مصنع كيميائي ، ويحتاج أي مهندس إلى معرفة ماهيتها ، وكيفية قياسها ، وما الغرض من استخدامها.

مع استمرار تفاقم مشاكل الطاقة في العالم ، ستزداد أهمية تحسين حدود البطارية لجعلها أكثر كفاءة وتخزين المزيد من الطاقة.

ولكن بعيدًا عن الجانب التقني ، هناك فرصة للنظر في حدود البطارية من وجهة نظر أوسع.

من خلال التفكير في كيفية تأثير استخدام الطاقة على البيئة وكيف يمكن لحدود البطارية أن تساعد في تقليل بصمتنا الكربونية ، يمكننا دفع حدود الابتكار واتخاذ خطوات حقيقية نحو مستقبل أكثر استدامة.

لذلك دعونا نستمر في النظر إلى العالم المثير لحدود البطارية ، ليس فقط لقيمتها التقنية ولكن أيضًا لكيفية المساعدة في جعل العالم مكانًا أفضل.

الروابط والمراجع

مبادئ تصميم الهندسة الكيميائية وممارساتها واقتصاديات تصميم المصنع والعمليات

كتيب وزارة الطاقة حول إدارة سلامة العمليات للمواد الكيميائية شديدة الخطورة