سلام و عرض ادب به هم گروهی های عزیز
با سمینار "شناخت شیرهای اطمینان و کاربردهای آنها " درخدمت شما هستم
وسایل اطمينان ايمني فشار و خلاء ، عموماً جهت خاتمه دادن به افزايش فشار غير معمول داخلي و خارجي بالاتر از فشار طراحي از پيش تعيين شده در ديگ بخار، مخزن تحت فشار و لوله كشي و خط لوله مربوطه و تجهيزات بكار مي روند . این شیرها موجب تخلیه سیال از محل مازاد فشار به اتمسفر  ویا تخلیه به  سیستم لوله کشی یا مخزن دیگری با فشار کمتر می شوند.


انواع شیرهای اطمینان :
 
2-1 شير اطمینان   Safety Valve
2-2 شير  آزاد کننده   Relief Valve
2-3 شير اطمينان-آزاد کننده  Safety Relief Valve
2-3-1 شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري مستقيم  Direct loaded safety relief valve
2-3-2 شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري پایلوتی  Pilot operated safety relief valve
2-3-3  شير اطمينان-آزاد کننده متعادل فانوسي   Balanced bellows safety relief valve
2-3-4 شير اطمينان – آزاد کننده معمولی  Conventional safety relief valve
2-4صفحه گسيختگي  Rupture Disc
2-5 شير اطمينان خلاء Vacuum  Relief  Valve


شير اطمینان  Safety Valve
    شير اطمینان يك وسيله فشار شكن خودكار  است كه توسط فشار استاتيكي بالا دستي خود عمل كرده و با باز شدن كامل و سريع يا تخليه ناگهاني شناخته مي شود. اين شير جهت سرويس هاي بخار يا گاز(سیالات تراکم پذیر) بكار می رود.


شير  آزاد کننده  Relief Valve
   شير آزاد کننده يك وسيله فشار شكن خودكار است كه توسط فشار استاتيكي بالا دستي خود عمل ميكند، این شير به نسبت افزايش در فشار بالاتر از فشار تنظيمی، باز مي شود . اصولاً براي سرويس هاي مايعات بكار مي رود و می تواند فشار اضافی مایعات را در شرایط زیر آزاد نماید :
1-وقتی که نیاز به تخلیه با جریان کامل نمی باشد .
2- هنگامی که تخلیه حجم کمی از آنها موجب کاهش سریع فشار می شود.
این شیرها معمولا به صورت مداوم در حالت Overpressure عمل می کنند تا فشار سیستم را در حد نرمال تنظیم کنند.عمل کردن این شیرها هیچگاه بصورت ضربه ای  نمی باشد.

شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري پایلوتی
 (indirect loaded safety relief valve) Pilot operated safety relief valve

شيری است كه توسط سيال تخليه شده از يك شير كمكي(شير پايلوتي) كه خود يك شير فشار مستقيم است، راه اندازي و كنترل مي شود.
شیر اطمینان – آزاد کننده پایلوت دار شامل یک شیر اصلی که به وسیله یک دیسک که با پیستون یا دیافراگم  عمل می کند و یک پایلوت می باشد. در شرایط کار عادی پیلوت فشار سیستم  را به محفظه پیستون منتقل می کند. از آنجا که سطح مقطع پیستون بزرگتر از سطح نشیمن دیسک است ، دیسک بسته نگه داشته می شود.
 هنگامی که فشار به میزان تنظیم شده رسید ، پیلوت ، جریان سیال را به  محفظه پیستون می بندد   و همزمان محفظه پیستون را تخلیه می کند این امر باعث باز شدن دیسک می شود.

 


شیر های Pilot operated دارای امتیازاتی هستند :

با افزایش فشار سیستم ، نیروی بسته نگه دارنده دیسک افزایش می یابد این امر به فشار عملیاتی سیستم اجازه می دهد که بدون خطر افزایش نشتی در محل نشیمن شیر اصلی به اندازه پنج درصد از فشار تنظیمی افزایش یابد به طوری که در شرایط فشار مازاد کم بدون نیاز به باز شدن کامل شیر اصلی ، افزایش فشار کنترل می شود.
این امر هدر رفتن سیال و شوک وارده به سیستم را محدود می کند.
امتیاز بعدی کاهش هزینه شیرهای بزرگتر می باشد. فنر بزرگ و محفظه مرتبط  ، توسط یک  پایلوت کوچک جایگزین شده و این امر باعث  کاهش وزن و هزینه شیر می شود.
(شیرهای اطمینان پایلوت دار دارای فیلتر در ساختار خود هستند و به طور کلی برای خدمات نسبتا تمیز توصیه می شوند.)


شير اطمينان- آزاد کننده پایلوتی در موارد زير استفاده می شود:
الف) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار متغير فوق العاده وارده از 50 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند.
ب) براي تجهيزاتي كه بين 90 و 95 درصد فشار تنظيمي عمل مي كنند.
ج) وقتي افت فشار به ورودي شير اطمينان آزاد کننده بيشتر از 3 درصد فشار تنظيمي باشد (در اين صورت مي شود از نوع پيكاپ كنترل فشار از راه دور استفاده نمود.)
د) جايي كه اندازه شير بنحوي بزرگ است كه يك شير اطمينان آزاد کننده مستقيم مناسب نخواهد بود.


شير اطمينان-آزاد کننده متعادل فانوسي
Balanced bellows safety relief valve
شير اطمينان –آزاد کننده ای است شامل يك فانوس كه داراي سطح موثري معادل نشيمنگاه شير  ( به منظور حذف اثر فشار موجود در خروجي جهت تنظيم فشار شير) كه به طور مؤثر از ورود سيال خروجي به داخل درپوش شير جلوگيري مي كند.این شیر تاثیر فشار برگشت را به حداقل می رساند و از فرسایش زودهنگام فنر می کاهد.
شير ايمني فانوسي متعادل بايد تحت شرايط ذيل تهيه و تدارك شود:
الف) شير اطمينان فشار متعادل بايد در جائيكه فشار موجود در خروجي براي شير اطمينان فشار معمولي خيلي بالاست استفاده شود.
ب) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار فوق العاده وارده متغير از 50 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند چنانچه فشار موجود در خروجي با اندازه شير اطمينان -ايمني هماهنگ شود.
ج) وقتي جريان سيال خورنده باشد

 

-شير اطمينان – آزاد کننده معمولی Conventional safety relief valve

يك شير از نوع بارگذاري مستقيم است كه فشار تنظيمي آن متأثر از تغييرات فشار موجود در خروجي فوق العاده وارده مي باشد.
بايد تحت شرايط ذيل تهيه و تدارك شود:
الف) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار متغير فوق العاده وارده از 10 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند.
ب) وقتي فشار فوق العاده وارده موجود در خروجي ثابت باشد.

Rupture Disc

 يك صفحه نازك از مواد با ضخامت كنترل شده كه وقتي فشار از پيش تعيين شده به زير صفحه اعمال گردد، پاره مي شود بنابراين از افزايش فشار ايمن از پيش تعيين شده در مخزن جلوگيري و از آن محافظت مي نمايد

استفاده از Rupture disc در موارد زير پيشنهاد مي شوند:
در خدماتي كه عمل يك شير اطمينان فشار ممكن است توسط خوردگي يا محصولات خوردگي يا بوسيله رسوب موادي كه ممكن است مانع بالا آمدن و باز شدن شير هنگام كار شود تحت تأثير قرار گيرد. صفحه گسيختگي مي تواند بجاي يا بهمراه يك شيراطمينان فشار استفاده شود.
با مواد بشدت سمي يا مواد ديگر جائيكه نشستي قابل تحمل باشد از شيراطمينان فشار قابل تحمل نميباشد. صفحه گسيختگي بايد بالا دست هر شير اطمينان فشار قرار گيرد.
براي تنظيم فشار مثبت كم و جائيكه شيرهاي اطمينان فشار متمايل به نشتي مي باشد يك صفحه
گسيختگي مي تواند بجاي شير مورد استفاده قرار گيرد.
براي تخليه يك فشار اضافي بوجود آمده كه براي شيرهاي اطمينان فشار معمولي خيلي سريع باشد

شير اطمينان خلاء Vacuum  Relief  Valve
   شيرهاي اطمينان خلاء بطور معمول روي مخازن ذخيره نصب ميشوند و معمولاً از نوع بارگذاري وزنه اي يا از نوع شير کمكي خواهد بود. یکی از مراجع با شرح كامل و تعيين اندازه شيرهاي اطمينان خلاء بر اساس استاندارد  (2000 API هواگيري اتمسفريك و مخازن ذخيره فشار پايين سرمايشي و غير سرمايشي) مي باشد.


چند اصطلاح کاربردی در مورد شیرهای اطمینان


set point
    تنظیم مناسب نقطه عملکرد وباز شدن شیر اطمینان ، اولا بدلایل ایمنی وثانیا به منظور اطمینان از کارکرد شیر اطمینان با حداقل صدا وهمچنین ممانعت از صدمه به شیر اطمینان ضروری می باشد. این نقطه نباید بیشتر از SOL/P یا (محدوده فشار کارکرد ایمن تجهیزات) باشد واز طرفی تنظیم فشار آزاد سازی شیر اطمینان روی فشار کمتر از SOL/P هیچ مزیتی به همراه نخواهد داشت و تنها باعث افزایش احتمالی دفعات باز شدن شیر اطمینان و فرسوده شدن آن خواهدگشت.
    میزان تغییرات احتمالی در فشار سیستم به عنوان پارامتر دیگری است که باید در فشار تنظیم شیر اطمینان در نظر گرفته شود تا از بازشدن بی مورد شیر جلوگیری بعمل آید.درصورت نادیده انگاشتن این مورد ، شیر اطمینان دربسیاری از موارد در حالت نزدیک به بسته کار خواهد نمودکه به این پدیده Simmeringگفته می شود. این حالت در نتیجه نزدیک بودن بیش از اندازه فشار سیستم به نقطه تنظیم روی میدهد وعلاوه بر  ایجاد سروصدا ومسائل  جانبی ، باعث ایجاد صدمه به قسمت های داخلی شیر ودرنتیجه نشت دائمی آن خواهد شد.


Over pressure
فشاری است که شیر اطمینان در وضعیت کاملا باز قرار می گیرد وحداکثر ظرفیت تخلیه خود را دارا می باشد.واضح است که این فشار بالاتر از فشار نقطه تنظیم Set pressure می باشد ومقدار ان با توجه به کاربردها واستانداردهای مختلف ، متفاوت می باشد.استاندارد  BS 5500این مقدار اختلاف فشار را درمورد سیستمھای بخار وگاز برابر حداکثر ده درصد فشار تنظیمی شیر اطمینان در نظر می گیرد.
Blowdown
   مقدار اختلاف فشار پائین تر از نقطه تنظیم شیر اطمینان است که جهت بسته شدن کامل ومحکم شیر اطمینان پس از باز شدن وسپس برگشت سیستم به فشار عادی مورد احتیاج می باشد .
   میزان Blowdown نیز طبق استاندارد مذکور حداکثر حدود % 10 می باشد.

 

Shut-off Margin
 هنگامی که فشار کاری سیستم و نقطه تنظیم شیر اطمینان به هم نزدیک باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغییرات فشار احتمالی سیستم ، فشار اطمینانی نیز بعنوان گارانتی کردن و مطمئن شدن از بسته ماندن کامل شیر به فشار کاری سیتم اضافه می گردد که معمولا حدود 0.1 می باشد.
مراجع و کدها و استانداردهای موردنیاز در این مورد:
استانداردهای مرتبط :
Safety Valve   های متنوعی درصنعت متناسب با نوع کارکردشان وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفی از این Safety valve ها تعریف گردیده است.
ASME B31.1
Section  VIII &  I
API RP 520
API RP 521
IPS-G-ME-250(2)
API 527
API RP 576
با آرزوی ایرانی آباد و ایرانیانی سربلند
اتمام سمینار