َشیر اطمینان یا شیر ایمنی(safety valves)چیست؟

شیر اطمینان(safety valves)


مبین فولاد آسیا قصد دارد در این مقاله به بررسی شیر اطمینان یا شیر ایمنی بپردازد. شیر اطمینان نیز از کلیدی ترین ولوها در شیرآلات صنعتی است.انواع شیر اطمینان و اجزای شیر اطمینان را در این مقاله مختصرا توضیح خواهیم داد تا بتوانید شیر ایمنی مورد نظرتان را با  اطمینان کامل و با بهترین کیفیت و قیمت خریداری کنید.

تاریخچه شیر اطمینان یا شیر ایمنی

هر سیستم تحت فشار به وسایل ایمنی برای محافطت از افراد، به فرایندها و اموال نیاز دارد.به محض اینکه بشر توانست اب را بجوشاند تا بخار ایجاد کند،درواقع ضرورت وجود وسیله ایمنی نیز آشکار شد.تا ۲۰۰۰ سال پیش،چینی ها از دیگ هایی با درب های لولایی استفاده میکردند تا امکان تولید بخار به ظاهر ایمن تر را فراهم کنند.و بعدها در اوایل قرن چهاردهم،شیمیدانان در تلاش بودند تا از شاخه های مخروطی و بعدها از فنرهای فشرده استفاده کنند تا به عنوان وسیله ایمن در ظروف تحت فشار عمل کنند.

شیر اطمینان

در اوایل قرن نوزدهم،انفجارهای دیگ بخار در کشتی ها و لوکوموتیوها اغلب ناشی از نقص دستگاه های ایمنی بود که منجر به توسعه اولین شیر اطمینان ایمنی در دنیا شد. در سال ۱۸۴۸،چارلز رتچی محفظه انباشتگی را اختراع کرد که سطح فشرده سازی را در شیر اطمینان افزایش دهد و بتواند سرعت در یک حاشیه باریک بیش از حد فشار را باز کند.

امروزه در این نسل،اکثر کاربران بخار توسط مقررات بهداشتی و ایمنی محلی مجبور هستند تا این اطمینان را بدهند که کارخانه ها و فرایندهای انها دارای تجهیزات ایمنی و اقدامات احتیاطی است که از شرایط خطرناک جلوگیری کند.ینابراین متوجه کاربردی و کلیدی بودن شیر اطمینان شدیم که از جان و مال ما در برابر خطرات احتمالی محافظت میکند.

نوع اصلی شیرالات صنعتی که برای جلوگیری از فشار بیش از حد در کارخانه استفاده میشود،شیر اطمینان صنعتی است.دریچه شیر ایمنی با آزاد کردن حجمی از سیال از داخل کارخانه به هنگام رسیدن به حداکثر فشار از پیش تعیین شده عمل میکند و دراخر فشار اضافی که به وجود امده است را به روشی ایمن کاهش میدهد.

از انجایی که فعلا تا امروز شیر اطمینان تنها وسیله باقیمانده برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار در شرایط فشار بیش از حد میباشد،پس این مسئله مهم است که این دستگاه قادر به کار در همه زمانها و تحت همه شرایط ممکن باشد.این شیر های اطمینان باید درجاهایی نصب شوند که از حداکثر فشار کاری مجاز(MAWP) یک سیستم یا مخزن حاوی فشار بیشتر باشد.

در سیستم های بخار شیرایمنی معمولا برای حفاظت از فشار بیش از حد دیگ و سایر کاربردهای مانند کنترل های کاهش فشار پایین دست استفاده میشود.اگرچه وظیفه اصلی شیر اطمینان،ایمنی است اما دریجه های شیر ایمنی در عملیات فرایند نیز برای جلوگیری از آسیب محصول به دلیل فشار بیش از حد استفاده میشوند.

فشار اضافی میتواند درموقعیت های مختلف ایجاد شود،از جمله:
  • خرابی سیستم خنک کننده،این عمل اجازه میدهد بخار یا سیال منببسط شود.
  • عدم تعادل سیال،که ناشی از بسته شدن یا باز شدن ناخواسته شیرهای جداسازی در یک ظرف فرایند است.
  • شکست هوای فشرده،این شکست برای برق نیز صورت میگیرد و برای کنترل ابزار دقیق است.
  • افزایش فشار گذرا
  • قرار گرفتن در معرض اتش سوزی گیاهان؛که مراقبت های لازم بایدد صورت بگیرد.
  • خرابی لوله مبدل حرارتی
  • واکنش های گرمازا،غیرقابل کنترل در کارخانه های شیمیایی
  • تغیرات دمای محیط

عبارت شیر اطمینان یا شیر ایمنی اصطلاحات عمومی است برای توصیف انواع دستگاه های فشار شکن هستند که برای جلوگیری از افزایش فشار داخلی بیش از حد مایع طراحی شده اند.انواع شیر اطمینان برای کاربردهای مختلف و معیار های عملکرد در دسترس هستند.

علاوه بر این،امروزه طرح های مختلفی برای براورده کردن استانداردهای ملی متعددی که بر استفاده از شیرهای ایمنی حاکم است،موردنیاز است پس ما نیاز داریم به شیر اطمینان صنعتی و حتی شیر اطمینان استیل و… .

فهرستی از انواع شیر اطمینان براساس استانداردهای ملی را میتوانید در ادامه مشاهده کنید.

در اکثر استانداردهای ملی،تعاریف خاص و جداگانه ای برای انواع شیر اطمینان های مرتبط  یا شیر ایمنی ارائه شده است.چندین تفاوت قابل توجه بین اصطلاحات مورد استفاده در ایالت متحده و اروپا وجود دارد.یکی از قابل توجه ترین این تفاوت ها این است که دریچه ای که در اروپا به آن “سوپاپ ایمنی” گفته میشود و در ایالت متحده به ان دریچه “شیر اطمینان فشار” یا “شیر ایمنی فشار” نامیده میشود.

همچنین؛اصطلاح “سوپاپ ایمنی” در ایالات متحده امریکا به طور خاص به نوع تمام بالابر از شیر اطمینان مورد استفاده در اروپا اشاره دارد.

استاندارد” ASME/ANSI PTC 25.3″ قابل اجرا در ایالات متحده امریکا است و به شرح زیر است:

Safety valve :یک شیر اطمینان فشار فنری است که برای چه کاری استفاده میشود؟ برای کاهش فشار اضافی و بسته شدن مجدد و جلوگیری از جریان بیشتر سیال پس از بازیابی شرایط عادی طراحی شده است و کاربرد دارد. مشخصه این شیر ایمنی این است که یک عمل پاپ باز شدن سریع یا باز شدن به روشی است که معمولا متناسب با افزایش فشار بر فشار باز میشود.

بسته به طراحی صورت گرفته،تنظیم یا کاربر ، ممکن است برای سیالات تراکم پذیر یا غیرقابل تراکم استفاده شود.این یک اصطلاح کلی است که شامل شیر ایمنی،شیر اطمینان است.

Relief valve:یک شیر اطمینان کاهش فشار است که توسط فشار استاتیک ورودی فعال میشود و دارای یک بالابری تدریجی است که اصولا متناسب با افزایش فشار بیش از فشار باز است.

شیر های تسکین معمولا در کجا استفاده میشود؟در سیستم های مایع به خصوص برای ظرفیت های پایین تر و وظیقه انبساط حرارتی استفاده میشوند.همچینن انها میتوانند در سیستم های پمپاژ شده به عنوان دستگاه های بیش از حد فشار استفاده میشوند.

Safety relief valve : این نوع شیر،شیر کاهش فشار است که مشخصه آن باز شدن سریع یا پاپ کردن است؛یا باز کردن متناسب با افزایش فشار بر فشار باز،بسته به کاربردی که دارد و ممکن است برای مایع یا سیال قابل تراکم نیز استفاده شود.

به طورکلی،شیر اطمینام هانگام استفاده در یک سیستم گاز بسیار تراکم پذیر میشود و یه عنوان یک شیر ایمنی عمل میکند. اما هنگامی که در سیستم های مایع استفاده میشود،به تناسب فشار بسیاری و بیش از حد باز میشود به همان صورتی که دریچه کمکی باز میشود و مشاهده میکنیم.

استاندارد اروپایی “EN ISO 4126-1” به شرح زیر میباشد:

Safety valve : دریچه ای که به طور خودکار،بدون کمک هیچ انرژی غیر از سیال مربوطه،مقداری از سیال را تخلیه میکند تا از تجاوز  از فشار ایمن از پیش تعیین شده جلوگیری کند،و برای بسته شدن مجدد و جلوگیری ازادامه دادن آن طراحی شده است.جریان سیال پس از بازیابی شرایط فشار معمولی سرویس میشود.

نمونه های معمولی از شیر ایمنی مورد استفاده در سیستم های بخار در این شکل نشان داده شده است.

شیر اطمینان

اجزای شیر اطمینان


شیر اطمنیان پایه فنری که به آن استاندارد و یا قراردادی میگوییم،وسیله ای است که ساده و قابل اعتماده است و وظیفه آن این است که از فشار بیش از حد محافظت کند.

اجزای اصلی شیر اطمینان شامل یک بدنه شیر با الگوی زاویه راست با اتصال ورودی سوپاپ است که این سوپاپ بر روی سیستم حاوی فشار نصب میشود.اتصال خروجی ممکن است برای اتصال به یک سیستم تخلیه لوله دار پیچ یا فلنجی باشد.با این حال،در برخی از کاربردها،مانند سیستم های هوای فشرده،شیر اطمینان یک اتصال خروجی نخواهد داشت و سیال مستقیما به اتمسفر تخلیه میشود.

طراحی ورودی شیر (کانال نزدیک) میتواند از نوع نازل کامل یا نیمه نازل باشد.طراحی کامل نازل دارای کل مجرای ورودی است که این از یک قطعه تشکیل میشود.وروردی شیر ایمن یا کانال نزدیک تنها بخشی از شیر اطمینان است که رد طول عملکرد عادی در معرض سیال فرایند قرار میگیرد،به غیر از دیسک،مگر تحت شرایطی که شیر درحال تخلیه باشد.

شیر اطمینان

نازل های کامل معمولا در شیر های ایمنی که برای کابردهای فرایندی و فشار بالا طراحی شده اند،و مخصوصا زمانی که سیال خورنده است ،تعبیه میشود.برعکس،طراحی نیمه نازل شامل یک حلقه نشیمنگاهی است که در بدنه نصب شده است.

قسمت بالای ان شیر محل قرارگیری دریچه را تشکیل میدهد. درواقع مزیت این چیدمان این است که میتوان بدون اینکه کل ورودی را تعویض کند؛صندلی شیر را تنظیم کرد.  دیسک در برابر صندلی نازل(در شرایط کارکرد عادی) توسط فنر که در یک ارایش فنری باز یا بسته (کاپوت) نصب شده و در بالای بدنه قرار دارد.

دیسک های مورد استفاده در دریچه های ایمنی باز شدن سریع یا پاپ توسط یک غلاف،نگهدارنده دیسک یا محفظه غلاف احاطه شده اند که به تولید ویژگی باز شدن سریع کمک میکند.نیروی بسته شدن روی دیسک توسط یک فنر که اصولا از نوع فولاد کربنی ساخته شده است تامین میشود.

مقداری که فشرده سازی میشود معمولا با استفاده از تنظیم کننده فنر قابل تنظیم است تا فشاری را که در ان دیسک از روی صندلی برداشته میشود تغییر دهد.استانداردهایی که بر طراحی و استفاده از شیر اطمینان حاکم هستند،عموما فقط سه بعد مربوط به ظرفیت شیر اطمینان را تعریف میکنند:ناحیه جریان (سوراخ)، ناحیه پرده و ناحیه تخلیه (روزنه)، میباشد.

حال بیایید اشنایی مختصری با هر کدام از ابعاد شیر اطمینان داشته باشیم:

منطقه جریان :حداقل سطح مقطع بین ورودی و صندلی؛که در باریک ترین نقطه است.قطر ناحیه جریان با d نشان داده شده است.

ناحیه پرده:ناحیه دهانه تخیله استوانه یا مخروطی بین سطوح نشیمنگاهی که با بالا بردن دیسک بالای صندلی ایحاد میشود.قطر ناجیه پرده با بعد d1 نشان داده شدع است.

ناحیه تخلیه:این قسمت کوچک ترین بخش است یعنی کوچک تر از پرده و نواحی جریان است که جریان را از طریق شیر تعیین میکند.

عملکرد اساسی شیر اطمینان


هنگامی که فشار استاتیک ورودی از فشار تنظیم شده دریچه ایمنی بالاتر میرود،دیسک شروع به بلند شدن از روی صندلی خود میکند.با این جال به محض اینکه فنر شروع به فشرده شدن کند،اینجا نیروی فنر افزایش میابد.این به این معنی است که فشار باید قبل از انجام هرگونه بالابری بیشتر به افزایش خود ادامه دهد و برای اینکه جریان قابل توجهی از طریق شیر وجود داشته باشد به کارش ادامه میدهد.

افزایش فشار اضافی مورد نیاز قبل از تخلیه سوپاپ اطمینان در ظرفیت نامی خود، فشار بیش از حدد نامیده میشود.فشار بیش از حد مجاز به استانداردهایی که دنبال میشود و به کاربرد خاص بستگی دارد. برای سیالات تراکم پذیر،این مقدار معمولا بین ۳ تا ۱۰ درصد و برای مایعات بین ۱۰ تا ۲۵ درصد است.

به منظور دستیابی به باز شدن کامل از این فشار از حد کوچک،آرایش و چیدمان دیسک باید به طور ویژه طراحی شود تا باز شدن سریع را نیز فراهم کند.این کار معمولا با قرار دادن یک شی پارچه ای مانند دراطراف دیسک انجام میشود. حجم مجود در این شی به عنوان اتاق کنترل یا HUDDLING شناخته میشود.

به همان طوری که بالابر شروع میشود و مایع وارد کحفظه میشود،منطقه بزرگ تری از پوشش در معرض فشار سیال قرار میگیرد.و مقدار نیروی بالابر با حاصل ضرب فشار و ناحیه در معرض سیال متناسب است،نیروی باز شدن افزایش میابد.

شیر اطمینان

که این افزایش تدریجی نیروی باز شدن،افزایش نیروی فنر را نیز جبران میکند و باعث باز شدن سریع میشود. در همان زمان،روکش جهت جریان را نیز معکوس میکند که باعث میشود نیروی واکنشی فراهم شود و باعث افزایش بیشتر میشود.

این اثرات ترکیبی به شیر اجازه میدهد تا در یک درصد نسبتا کمی فاز بیش از حد به بالابر  طراحی شده خودش برسد.برای سیالات تراکم پذیر؛یک عامل کمک کننده اضافی،انبساط سریع است زیرا حجم سیال از ناحیه فشار کمتر افزایش میابد.این نقش مهمی در کحصول اطمینان از باز شدن کامل دریچه در محدوده فشار بیش از حد کوچک دارد. که برای مایعات این اثر متناسب تر هم است و متعقبا،فشار بیش از حد معمولا بیشتر است که حدودا ۲۵ درصد رایج است.

و هنگامی که شرایط عادی کار بازیابی شد،شیر دوباره بسته میشود,اما از انجایی که ناحیه بزرگ تر دیسک همچنان در معرض سیال است,شیر بسته نمیشود تا زمانی که فشار به زیر فشتر تنظیم شده اولیه نزول کند.

تفاوت این دو فشار  یعنی فشار تنظیم شده و فشار مجدد که معمولا به عنوان BOLD DOWN شناخته میشود و به عنوان درصدی  از فشار تنظیم شده مشخص میشود.برای سیالات تراکم پذیر،دمای ان کمتر از ۱۰ درصد و برای مایعات میتواند تا ۲۰ درصد نیز باشد.

طراحی روکش شیر اطمینان باید به گونه ای باشه که هم باز شدن سریع و هم دمش نسبتا  کوچک را ارائه دهد،به طوری که به محض رسیدن به یک موقعیت بالقوه خطرناک،هرگونه فشار اضافی برداشته شود.اما از تخلیه مقادیر بیش از حد سیال جلوگیری شود.

کدها و استانداردهای شیر اطمینان

استانداردهای مربوط به شیر ایمنی در سراسر جهان از نظر فرمت کاملا متفاوت است وبسیاری از بخش ها در کدهای مربوط به بویلرها یا مخازن حاوی فشار هستند.برخی از شیر اطمینان ها نیاز به راهنمایی در مورد ابعاد،اندازه دهانه و غیره دارد.

و دراخر

برای خرید یک شیر اطمینان،باید کیفیت بالایی داشته باشد تا بتوانید اطمینان حاصل کنید و از ان استفاده کنید.شرکت مبین فولاد آسیا در تلاش هست که در زمینه هایی چون شیرآلات صنعتی، ضایعات آهن ، فولاد و….به مشتریان عزیز بهترین خدمات را ارائه کند.

منبع:www.spiraxsarco.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.