آشنایی با شیر اطمینان (Safety Valve)
شیر اطمینان یا شیر ایمنی (Safety Valve) به نوعی از شیرهای صنعتی اطلاق میشود که در راستای کنترل فشار حداکثری در یک مدار (غالبا در دیگ بخار یا مخزن های تحت فشار) کاربرد دارد. در واقع محور فعالیت شیر اطمینان ها کنترل و حفاظت از زیرساخت ها و بسترهای تاسیساتی (پمپ ها و اجزا سیستم) است.
کاربرد شیر اطمینان (SAFETY vALVE)
این شیرها معمولا با اسامی از قبیل شیر اطمینان فشار (pressure relief valve)، شیر ایمنی فشار (pressure safety valve) ، یا همان شیر اطمینان (relief valve) شناخته میشوند. این شیرها با یک فنر بسته شده اند و با بالا رفتن فشار و رسیدن به حداکثر توان تعیین شده شیر به صورت خودکار وارد عمل شده و برای کنترل فشار، دریچه باز شده و تخلیه محتویات مخزن انجام میگیرد و مانع از خروج بیش از اندازه سیال بعد از پایین آمدن مقدار فشار و ایجاد حالت امن و فشار ایمن مورد نیاز سیستم میشود.
غالبا سیفتی ولو ها نزدیک خروجی پمپ در اتصالات قرار میگیرند و در اتصالاتی که سیستم تولید بخار دارند روی بویلر نصب میشوند و در مدارهای هیدرولیکی نیز کاربرد دارند. با تعیین ابعاد مساحت مورد نیاز و ابعاد حجم خروجی سیال از شیر اطمینان قابل کنترل استفاده می شود که ابعاد نازل خروجی اندازه گیری شده و فرآیند ایمن سازی شکل میگیرد.
شیر های ایمنی در سیستم هایی که دارای تجهیزات تحت فشار هستند یا مخازن کاربرد محافظتی دارند و شیوه انتخاب این شیر ها در مواردی که سیستم علاوه بر فشار و نیاز به کنترل تعادل، در معرض احتمال آتشسوزی و خطر احتراق هم باشد، وظیفه شیر اطمینان نیز علاوه بر باز شدن دریچه های فشار در حدود تعیین شده، باید توانایی تخلیه اضافات سیال داخل مخزن که بخاطر دمای بسیار بالا حالت آن تغییر کرده را به بیرون منتقل کند.
دیگر کاربرد شیرهای اطمینان به عنوان مانعی برای جلوگیری از افزایش ناگهانی فشار در موتورخانه های مخازن ضد انفجار است که در این مخازن نباید فشار مخزن، از بیست درصد حد تعیین شده در طراحی سیستم بالاتر برود.
در مجموع شیرهای اطمینان در انواع سیالاتی همچون بخار، گاز، فشرده سازی انواع گاز، صنایع آرایشی و بهداشتی، پتروشیمی ، صنعت غذا و دارو و… کاربرد چشمگیر و مهمی دارد که حدود فشار شیر را در نهایت طبق ظرفیت تحمل سیستم، دستگاه ها و لوله کشی، دیگر تجهیزات، ایمنی افراد و حتی محصول تولید شده تعیین میکند.
تنظیم فشار شیر اطمینان (SAFETY VALVE):
بعضی از این شیرها دارای ضربه گیرهایی جهت پرهیز از نوسانات سریع سوپاپ می باشند که مناسب عملکرد های تناوبی در مدار هستند و اگر نوع شیر به کاربرده شده مناسب فعالیت مدار نباشد باعث ایجاد موج های برگشتی ضربه ای و آسیب به سوپاپ در مدار هیدرولیک میشود.
تنظیم صحیح نقطه فشار جهت باز شدن دریچه شیر بسیار حائز اهمیت است. زیرا اطمینان از سلامت شیر اطمینان و فشار وارده علاوه بر دلایل ذکر شده مانع از ایجاد آسیب به شیر اطمینان هم میشود. این نقطه باید کمتر از محدوده فشار جهت عملکرد ایمن باشد زیرا بالا بودن نقطه فشار باعث احتمال فرسایش و کمتر شدن دفعات باز شدن دریچه می شود، همچنین احتمال تغییرات در فشار مدار مسئله مهم دیگری است که باید در نظر گرفت.
نکات لازم در انتخاب شیر اطمینان
باید دقت شود تا دریچه اطمینان طوری انتخاب شود که زمانی که تعادل در فشار مخزن بهم می خورد با باز شدن شیر اطمینان مقدار اضافی گاز یا مایع خارج شود . در سیستم گرمایشی بهم خوردن تعادل در شرایط کاری گاها موجب ایجاد خطرات آتش سوزی و یا انفجار نیز می شود ، بنابراین باید شیر های اطمینان به گونه ای انتخاب شوند که علاوه بر اینکه در فشار معینی باز می شوند قابلیت آن را داشته باشند که مقدار زیادی مایع یا گاز تغییر حالت داده در اثر حرارت را به خارج منتقل نماید.
چگونگی طراحی شیر اطمینان
شیرهای اطمینان در فشاری حدود 10 درصد بیش از فشاری که مخزن باید نگه داری کند ، در حدود بالاترین فشاری که مخزن قادر به تحمل آن می باشد طراحی می شوند .
فشار مخزن در مخازن ضد انفجار نباید از 20 درصد فشار طراحی بالاتر رود .
جلوگیری از ازدیاد فشار ناگهانی در موتور خانه ها ، کارخانه ها ، سیستم های صنعتی که با سیالاتی از قبیل گاز و بخار ، آب یا هوای فشرده سر و کار دارند ، از وظایف شیر های اطمینان به شمار می رود . در این نوع کاربرد ها به دلایل فشار قابل تحمل تجهیزات ، لوله ها و دستگاه ها و محصولات تولیدی و همچنین مسائل مربوط با حفظ ایمنی افراد ، محدودیت فشار وجود دارد .
محدوده فشار کار کرد امن اصطلاحا (Safe perating limits for pressure) و يا SOL/P نامیده می شود .
نحوه باز شدن شیر های اطمینان
نحوه باز شدن شیر اطمینان و مشخصات کاری آن ها با نحوه طراحی قطعات داخلی شیر ارتباط مستقیمی دارد.
گاها طراحی آن ها به گونه ای می باشد که پس از ازدیاد فشار و شروع باز شدن شیر اطمینان، این عمل به دلیل خاصیت (POP Action) تا زمانی که شیر کاملا باز شود به سرعت تشدید می یابد.
عملیات ایمن سازی در شیر های اطمینان به وسیله ی آزاد کردن مقداری از سیال انجام می شود.
شیر فشار کجا نصب می شود ؟
شیر های اطمینان معمولا در جاهایی نصب می شوند که حداکثر فشار کاری وجود داشته باشد . در سیستم های تولید بخار برای جلوگیری از افزایش فشار، شیر اطمینان لسر بر روی بویلر ها نصب می شوند .
انواع شیرهای اطمینان
· شیر اطمینان پایلوت دار
این شیر ها که به سیستم حفاظتی متصل می باشند به طور اتوماتیک فشار خط را از راه دور کنترل می کند .
· شیر اطمینان وکیوم
این شیر در مواقعی که تفاوت فشار بین خطوط و فشار اتمسفری محیط پایین می باشد ، موجب تخلیه فشار استاتیک روی گاز به طور اتوماتیک می شود .
· شیر اطمینان برنجی
شیر اطمینان برنجی بیشتر برای لوله کشی تاسیسات ساختمان به کار برده می شود و سفتی ولو برنجی از سایز 8.3 اینچ 2 اینچ با نوع اتصال دهنده برای سیال های آب به کار برده می شود .
شیر های اطمینان از لحاظ جنس
· شیر اطمینان برنزی
این شیر ها تا سایز 3 اینچ تولید می شوند و اتصال آن ها دنده ای می باشد و دارای دو نوع اهرمی و ساده می باشند . از آن ها برای مصارف آب گرم تا 180 درجه سانتی گراد و همچنین بخار و روغن داغ تا دمای 180 درجه سانتی گراد استفاده می شود .
· شیر اطمینان چدنی
این شیر ها که دارای دو نوع اتصال فلنجی و دنده ای می باشند بیشتر برای سیال های آب و فشار های پایین به کار برده می شوند.
· شیر اطمینان فولادی
این نوع شیر ها معمولا از فشار 6 بار به بالا تولید می شوند و به دو نوع اتصال فلنجی و دنده ای وجود دارند . برای خطوط انتقال انرژی در کلاس های 150 ، 300 ، 600 ، 900 به کار برده می شوند . در این شیر ها جنس تریم همانند فنر از جنس استیل یا جنس مطابق با نوع سیال و فشار و درجه حرارت می باشد.
· شیر اطمینان استیل
جنس بدنه این شیر ها از استیل می باشد و از آن ها در صنایع غذایی ، دارویی و شیمیایی استفاده می شود.
شیر اطمینان از لحاظ نوع اتصال
· شیر اطمینان فلنجی
این شیر ها در نوع فولادی و چدنی می باشند که برای اتصال به خطوط انتقال انرژی به کار برده می شوند. کلاس اتصال فلنج ها یا مطابق استاندارد ASME B16.5 یا مطابق استاندارد DIN بر حسب PN می باشد. این شیرها دارای یک ورودی و یک خروجی می باشند که امکان دارد سایز لوله ورودی با سایز لوله خروجی و همچنین کلاس کاری آن ها با هم متفاوت باشد. معمولا سایز فشار ورودی و کلاس فلنج ورودی بالاتر می باشد و با کاهش فشار به لوله با فشار پایین تر انتقال داده می شوند.
· شیر اطمینان دنده ای
این نوع شیر ها که نوع اتصال شیر به لوله به روش باز و بسته شدن رزوه انجام می شود، در جنس های مختلف تولید می شوند و مناسب برای سایزهای پایین می باشند.