شیر اطمینان

شیر اطمینان

شیر اطمینان

  • ۸ آذر ۱۴۰۰

زمانی که فشار داخل تجهیزات مختلف مانند دیگ‌های بخار یا لوله‌های فشار از یک مقدار مشخص بالاتر رود، ممکن است منجر به بروز آسیب و خرابی در تجهیزات شود. به منظور جلوگیری از این حوادث و محافظت از تجهیزات و خطوط لوله‌کشی، دستگاه‌های کاهش فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین دلیل دستگاه‌های کاهش فشار به عنوان آخرین خط دفاعی برای تجهیزات تحت فشار شناخته می‌شوند.

معمولا حوادث هنگامی رخ می‌دهند که دستگاه یا شیر اطمینان فشار قادر به انجام عملکردی که برای آن طراحی شده است، نباشد. با این وجود، دستگاه‌های کاهش فشار اغلب در صنایعی که برای حفاظت از آن‌ها طراحی شده‌اند، نادیده گرفته می‌شوند.


انواع دستگاه‌ها و شیرهای اطمینان فشار

یک دستگاه یا شیر اطمینان فشار با فشار ورودی ایستا به کار می‌افتد. این شیرآلات صنعتی به منظور جلوگیری از افزایش فشار سیال داخل سیستم، زمانی که فشار به حد مشخصی می‌رسد، باز می‌شوند تا از بروز حوادث پیشگیری نمایند.

در واقع هدف اولیه و اصلی شیر اطمینان رفع فشار اضافی و جلوگیری از جریان شدید سیالات در سیستم است. هدف ثانویه شیر اطمینان، به حداقل رساندن خسارات به سایر اجزای سیستم است.

برخی از مزایای شیر اطمینان فشار عبارتند از:

  • از نظر کیفیت و عملکرد بسیار قابل اطمینان هستند.
  • تنوع زیادی داشته و می‌توانند برای بسیاری از خدمات مورد استفاده قرار گیرند.

شیرهای اطمینان فشار معایبی نیز دارند. برخی از این معایب عبارتند از:

  • فشار کاهشی (Relieving Pressure) تحت تاثیر فشار بک (Back Pressure) است (فشاری که در خروجی شیر اطمینان ایمنی وجود دارد).
  • اگر فشار بک بیش از حد زیاد باشد، شیر اطمینان فشار در معرض شکستگی و خرابی قرار می‌گیرد.

انواع مختلفی از شیر اطمینان فشار وجود دارد که طرح و ساخت آن‌ها با توجه به کاربردشان متفاوت است. به طور کلی شیرهای اطمینان فشار به این ترتیب دسته‌بندی می‌شوند: شیرهای اطمینان ایمنی (Safety Relief Valve)، شیرهای اطمینان (Relief Valve) و شیرهای ایمنی (Safety Valve).

یک شیر اطمینان ایمنی، بسته به کاربرد آن، می‌تواند به جای یک شیر اطمینان یا یک شیر ایمنی مورد استفاده قرار گیرد. شیرهای اطمینان ایمنی به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

  1. شیر اطمینان ایمنی معمولی
  2. شیر بیلوز بالانس شده (Balanced Bellows)
  3. شیر اطمینان ایمنی پیلوت (Pilot Operated)
  4. شیر اطمینان ایمنی قدرتی (Power Actuated)
  5. شیر اطمینان ایمنی دما و فشار (Temperature and Pressure Actuated)

 شیرهای اطمینان ایمنی معمولی

شیر اطمینان ایمنی معمولی در مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرد که فشار بک یا متغیر بیش از حد در سیستم وجود نداشته باشد. مشخصات عملیاتی این شیرها تحث تاثیر فشار بک بر روی شیر تغییر می‌کند.

شکل زیر یک شیر اطمینان ایمنی معمولی را نشان می‌دهد.

 

عناصر اولیه این نوع از شیرها عبارتند از:

  • یک نازل ورودی متصل به لوله یا سیستم مورد حفاظت
  • یک دیسک متحرک که جریان را از طریق نازل کنترل می‌کند
  • یک فنر که موقعیت دیسک را کنترل می‌کند

اصل کار یک شیر اطمینان ایمنی معمولی بر اساس تعادل نیرو است. در این شیر، بار فنر به منظور تعادل با نیرویی که مایع ورودی بر روی دیسک اعمال می‌کند از پیش تعیین می‌شود.

شیرهای اطمینان ایمنی بیلوز بالانس شده

شیر اطمینان ایمنی Balanced Bellows نوعی شیر اطمینان فشار فنری است که به منظور به حداقل رساندن اثر فشار بک بر روی شیر از یک بیلوز استفاده می‌کند. در شکل زیر تصویر یک شیر بیلوز بالانس شده را مشاهده می‌کنید.

 

هنگامی که فشار بک متغیر باشد و از ۱۰ درصد فشار تعیین شده بیشتر باشد، توصیه می‌شود از این نوع از شیرآلات صنعتی استفاده گردد.

مزایای شیرهای بیلوز بالانس شده عبارتند از:

  • فشار کاهشی تحت تاثیر فشار بک نیست.
  • این شیرها می‌توانند فشارهای بک بالاتر را تحمل کنند.
  • این شیرها از فنر در برابر خوردگی محافظت می‌کنند.
  • این شیرها از قابلیت‌های شیمیایی و کار در دماهای بالا برخوردارند.

شیرهای اطمینان Pilot Operated

شیرآلات صنعتی Pilot Operated نوعی از شیرهای اطمینان فشار است که در آن دستگاه اطمینان اصلی از طریق یک کاهش فشار کمکی کنترل می‌شود. تفاوت اصلی بین این شیر و شیر فشار فنری این است که شیر Pilot Operated به جای فنر از فشار فرآیند برای بسته نگه داشتن شیر استفاده می‌کند.

شکل زیر یک شیر Pilot Operated را نمایش می‌دهد.

 

مزایای شیرهای اطمینان Pilot Operated

  • فشار ست شیر تحت تاثیر فشار بک نیست.
  • برای اندازه‌های بزرگتر این شیرها هزینه نسبتا کمتری نیاز خواهد بود.
  • حساسیت شیر نسبت به شکستگی کمتر است.

شیرهای اطمینان ایمنی Power Actuated

شیرهای اطمینان Power Actuated شیرهایی هستند که در آن‌ها دستگاه اطمینان اصلی به یک منبع انرژی خارجی نیاز داشته باشد و با آن کنترل شود. حرکت شیر برای باز و بسته شدن به طور کامل توسط یک منبع انرژی مانند برق، بخار یا آب کنترل می‌شود.

شیرهای اطمینان T&P

شیرهای اطمینان ایمنی T&P نیز نوعی از شیرهای اطمینان فشار هستند که ممکن است در اثر دما یا فشار ورودی فعال شوند. چنین شیرهایی معمولا برای اهداف دوگانه طراحی می‌شوند:

  1. جلوگیری از بالا رفتن دمای درون لوله از یک حد مشخص
  2. جلوگیری از بالا رفتن فشار درون لوله از یک حد مشخص