آشنایی با شیرهای اطمینان یا شیر ایمنی فشار
Pressure relief valve
شیر اطمینان یا شیر ایمنی فشار برای محافظت از مخازن تحت فشار حاوی مایعات بر روی آن ها نصب می شوند و با رسیدن فشار بالادست به فشار مقرر متناسب با مقدار فشار بالادست باز می شوند. در صورتیکه ابزارهای کنترل کننده سیستم های تحت فشار دچار مشکل شوند و فشار سیستم از حد مجاز بیشتر شود، موجب آسیب تجهیز یا ترکیدن آن و خسارات جانی و مالی می شود. هدف اصلی از نصب شیر ایمنی فشار، تخلیه سیال از مخزن تحت فشار و جلوگیری از حوادث ذکر شده می باشد.
امروزه سیستم های الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی بسیاری برای کنترل متغیرهایی مانند فشار، دما ودبی وجود دارند. هریک از این سیستم ها برای کارکردن به یک منبع انرژی مانند برق یا هوای فشرده نیاز دارند. شیر اطمینان یا شیر ایمنی فشار باید قادر به کارکردن در هرزمان خصوصاً در مدت زمان قطع برق هنگامی که کنترل سیستم از کار می افتد، باشد. بنابراین، تنها منبع انرژی برای شیر فشارشکن، سیال فرآیند است.
اگر فشار در یک سیستم یا مخزن به سطح خطرناکی افزایش یابد،شیر اطمینان یا شیر ایمنی فشار ممکن است تنها وسیله باقیمانده برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار باشد. از آن جا که قابلیت اطمینان ارتباط مستقیمی با پیچیدگی دستگاه دارد، بسیار مهم است که طراحی شیر فشارشکن تا حد امکان ساده باشد.
شیر ایمنی فشار باید در یک فشار از پیش تنظیم شده(predetermined set pressure) باز شود، سیال را در یک نرخ جریان مشخص عبور دهد و هنگامی که فشار سیستم به سطح امن برگردد بسته شود.
شیرهای اطمینان باید با موادی سازگار با بسیاری از سیالات فرآیند از هوا و آب گرفته تا خورنده ترین محیط ها طراحی شوند. آنها همچنین باید به گونه ای طراحی شوند که به طور مداوم و پایدار برای انواع سیالات و فازها کارکنند.
شیر اطمینان از نوع spring loaded
این نوع شیر برای رفع نیاز به یک وسیله ساده و قابل اعتماد ایجاد شده تا حفاظت در برابر افزایش فشار بیش ازحد را تامین کند. شیر از یک ورودی یا نازل که بر روی سیستم تحت فشار نصب شده، یک دیسک در مقابل نازل برای جلوگیری از عبور جریان در شرایط عملیاتی نرمال، یک فنر برای بسته نگه داشتن دیسک و یک بدنه برای نگه داشتن اجزای شیر درکنارهم تشکیل شده است. نیروی فنر برای میزان فشاری که در آن شیر باز خواهد شد قابل تنظیم می باشد.
زمانی که فشار درون سیستم شروع به بالا رفتن کند، اگر نیروی حاصل از فشار سیال از نیروی فنر بیشتر شود دیسک بالا می رود و سیال تخیله شده و فشار کاهش می یابد. بیشتر شیرهای ایمنی فشار، دارای یک محفظه کنترل ثانویه یا یک محفظه نگهدارنده برای تقویت نیروی وارد به فنر هستند. با شروع بلند شدن دیسک، سیال وارد محفظه کنترل می شود تا مساحت بیشتری از دیسک را در معرض فشار سیستم قرار دهد. این امر باعث تغییر تدریجی نیرو می شود که افزایش نیروی فنر را جبران می کند و باعث می شود شیر با سرعت زیاد باز شود.
همان زمان، جهت جریان سیال معکوس می شود و تأثیر مومنتوم ناشی از تغییر جهت جریان، بالارفتن فنر را تقویت می کند. این اثرات با هم ترکیب می شوند تا شیر در وضعیت کاملا باز قرار گیرد و حداکثر ظرفیت تخلیه خود را داشته باشد. در این حالت از آنجا که سطح بزرگتر دیسک در معرض فشار سیستم است تا زمانی که فشار سیستم تا مقدار کمتراز فشار تنظیم شده کاهش نیابد، شیر بسته نمی شود.
طراحی محفظه کنترل مشخص می کند که نقطه بسته شدن در کجا رخ خواهد داد.اختلاف بین فشار تنظیم شده و فشار نقطه بسته شدن، پایین ترین فشار (blowdown) خوانده می شود و معمولاً به عنوان درصد فشار تنظیم شده بیان می شود.
Balanced bellows & Balanced piston valves
هنگامی که فشار انتهایی(فشار در قسمت تخلیه شیر) متغیر باشد، این نوع شیر توصیه می شود. در این نوع شیرها پیستون یا بلوز (Bellows) باید سطحی برابر با سطح نشیمنگاه دیسک روی نازل را در طرف دیگر اشغال کند تا اثرات فشار انتهایی خنثی شود.
انواع دیگر شیرایمنی فشار
Safety valve
این شیرها برای حفاظت از تاسیسات تحت فشار حاوی گاز نصب می شوند که با استفاده از فشار استاتیک ورودی عمل می کنند و با بازشدن سریع یا عمل کردن ضربه ای سیال را تخلیه می کنند و باعث کاهش فشار تا رسیدن به فشار مجاز می شوند.
در این شیر دیسک تنها به فاصله کوچکی از نشمین گاه بلند می شود و سطح مقطع تخلیه سیال یا ظرفیت شیر از موقعیت داخلی دیسک تعیین می شود. این نوع شیر ظرفیت کمتری نسبت به FULL-LIFT دارد.
در این نوع شیر سطح مقطع تخلیه سیال با سطح نازل ورودی برابر خواهد بود و ظرفیت شیر از روی سطح نازل ورودی تعیین می شود.
Safety Relief valve
با بازشدن سریع یا عمل کردن ضربه ای یا با بازکردن متناسب با افزایش فشار بیشتر از فشارعلمیاتی مجاز بسته به کاربرد عمل می کند و برای هر دو سیال مایع یا تراکم پذیر مورد استفاده قرار گیرد.
Pilot Operated Pressure Relief Valve
در این نوع شیر،برای باز و بسته کردن دریچه شیر به جای نیروی فنر از نیروی فشار خود سیال توسط یک شیر پیلوتی که در قسمت فوقانی شیر ایمنی نصب شده است، استفاده می شود.
Power Actuated Safety Relief Valve
این شیر با یک تجهیز دیگر که نیازمند یک منبع خارجی انرژی می باشد ترکیب شده و به وسیله آن کنترل می شود. زمانی که فشار سیال به فشار مقرر برسد، یک نیروی خارجی به بسته شدن شیر کمک می کند.
Temperature Actuated Pressure Relief Valve
این شیر بر روی تجهیزاتی که افزایش دمای داخلی یا خارجی باعث افزایش فشار می شود نصب می گردد.
Vacuum Relief Valve
شیر ایمنی خلأ برای جلوگیری از ایجاد خلأ در داخل مخازن و لوله ها بر روی آن ها به صورت عمودی نصب می شود. این شیر باید تا حدامکان نزدیک به مخزن یا مستقیما بر روی نازل مخزن تحت فشار یا بر روی اتصالی کوتاه که جریان مستقیم و بدون مانع بین مخزن و شیر را فراهم کند نصب شود. نصب شیر ایمنی خلأ در موقعیتی غیر از موقعیت های توصیه شده، اثر منفی بر عملکرد آن خواهد گذاشت. شیر هرگز نباید بر روی اتصالی نصب شود که قطر داخلی آن کمتر از اتصال ورودی شیر باشد.
همراهان عزیز میراب آرین شما میتوانید پادکست آموزشی شیراطمینان را در MirabsanatarianPodcast01 بشنوید :