سلام و عرض ادب به هم گروهی های عزیز
با سمینار "شناخت شیرهای اطمینان و کاربردهای آنها " درخدمت شما هستم
وسایل اطمینان ایمنی فشار و خلاء ، عموماً جهت خاتمه دادن به افزایش فشار غیر معمول داخلی و خارجی بالاتر از فشار طراحی از پیش تعیین شده در دیگ بخار، مخزن تحت فشار و لوله کشی و خط لوله مربوطه و تجهیزات بکار می 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 شیر اطمینان   Safety Valve
2-2 شیر  آزاد کننده   Relief Valve
2-3 شیر اطمینان-آزاد کننده  Safety Relief Valve
2-3-1 شیر اطمینان-آزاد کننده با بارگذاری مستقیم  Direct loaded safety relief valve
2-3-2 شیر اطمینان-آزاد کننده با بارگذاری پایلوتی  Pilot operated safety relief valve
2-3-3  شیر اطمینان-آزاد کننده متعادل فانوسی   Balanced bellows safety relief valve
2-3-4 شیر اطمینان – آزاد کننده معمولی  Conventional safety relief valve
2-4صفحه گسیختگی  Rupture Disc
2-5 شیر اطمینان خلاء Vacuum  Relief  Valve


شیر اطمینان  Safety Valve
    شیر اطمینان یک وسیله فشار شکن خودکار  است که توسط فشار استاتیکی بالا دستی خود عمل کرده و با باز شدن کامل و سریع یا تخلیه ناگهانی شناخته می شود. این شیر جهت سرویس های بخار یا گاز(سیالات تراکم پذیر) بکار می رود.


شیر  آزاد کننده  Relief Valve
   شیر آزاد کننده یک وسیله فشار شکن خودکار است که توسط فشار استاتیکی بالا دستی خود عمل میکند، این شیر به نسبت افزایش در فشار بالاتر از فشار تنظیمی، باز می شود . اصولاً برای سرویس های مایعات بکار می 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.

شیر اطمینان-آزاد کننده با بارگذاری پایلوتی
 (indirect loaded safety relief valve) Pilot operated safety relief valve

شیری است که توسط سیال تخلیه شده از یک شیر کمکی(شیر پایلوتی) که خود یک شیر فشار مستقیم است، راه اندازی و کنترل می 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.)


شیر اطمینان- آزاد کننده پایلوتی در موارد زیر استفاده می شود:
الف) وقتی فشار موجود در خروجی و فشار متغیر فوق العاده وارده از 50 درصد فشار تنظیمی تجاوز نکند.
ب) برای تجهیزاتی که بین 90 و 95 درصد فشار تنظیمی عمل می کنند.
ج) وقتی افت فشار به ورودی شیر اطمینان آزاد کننده بیشتر از 3 درصد فشار تنظیمی باشد (در این صورت می شود از نوع پیکاپ کنترل فشار از راه دور استفاده نمود.)
د) جایی که اندازه شیر بنحوی بزرگ است که یک شیر اطمینان آزاد کننده مستقیم مناسب نخواهد بود.


شیر اطمینان-آزاد کننده متعادل فانوسی
Balanced bellows safety relief valve
شیر اطمینان –آزاد کننده ای است شامل یک فانوس که دارای سطح موثری معادل نشیمنگاه شیر  ( به منظور حذف اثر فشار موجود در خروجی جهت تنظیم فشار شیر) که به طور مؤثر از ورود سیال خروجی به داخل درپوش شیر جلوگیری می کند.این شیر تاثیر فشار برگشت را به حداقل می رساند و از فرسایش زودهنگام فنر می کاهد.
شیر ایمنی فانوسی متعادل باید تحت شرایط ذیل تهیه و تدارک شود:
الف) شیر اطمینان فشار متعادل باید در جائیکه فشار موجود در خروجی برای شیر اطمینان فشار معمولی خیلی بالاست استفاده شود.
ب) وقتی فشار موجود در خروجی و فشار فوق العاده وارده متغیر از 50 درصد فشار تنظیمی تجاوز نکند چنانچه فشار موجود در خروجی با اندازه شیر اطمینان -ایمنی هماهنگ شود.
ج) وقتی جریان سیال خورنده باشد

 

-شیر اطمینان – آزاد کننده معمولی Conventional safety relief valve

یک شیر از نوع بارگذاری مستقیم است که فشار تنظیمی آن متأثر از تغییرات فشار موجود در خروجی فوق العاده وارده می باشد.
باید تحت شرایط ذیل تهیه و تدارک شود:
الف) وقتی فشار موجود در خروجی و فشار متغیر فوق العاده وارده از 10 درصد فشار تنظیمی تجاوز نکند.
ب) وقتی فشار فوق العاده وارده موجود در خروجی ثابت باشد.

Rupture Disc

 یک صفحه نازک از مواد با ضخامت کنترل شده که وقتی فشار از پیش تعیین شده به زیر صفحه اعمال گردد، پاره می شود بنابراین از افزایش فشار ایمن از پیش تعیین شده در مخزن جلوگیری و از آن محافظت می نماید

استفاده از Rupture disc در موارد زیر پیشنهاد می شوند:
در خدماتی که عمل یک شیر اطمینان فشار ممکن است توسط خوردگی یا محصولات خوردگی یا بوسیله رسوب موادی که ممکن است مانع بالا آمدن و باز شدن شیر هنگام کار شود تحت تأثیر قرار گیرد. صفحه گسیختگی می تواند بجای یا بهمراه یک شیراطمینان فشار استفاده شود.
با مواد بشدت سمی یا مواد دیگر جائیکه نشستی قابل تحمل باشد از شیراطمینان فشار قابل تحمل نمیباشد. صفحه گسیختگی باید بالا دست هر شیر اطمینان فشار قرار گیرد.
برای تنظیم فشار مثبت کم و جائیکه شیرهای اطمینان فشار متمایل به نشتی می باشد یک صفحه
گسیختگی می تواند بجای شیر مورد استفاده قرار گیرد.
برای تخلیه یک فشار اضافی بوجود آمده که برای شیرهای اطمینان فشار معمولی خیلی سریع باشد

شیر اطمینان خلاء Vacuum  Relief  Valve
   شیرهای اطمینان خلاء بطور معمول روی مخازن ذخیره نصب میشوند و معمولاً از نوع بارگذاری وزنه ای یا از نوع شیر کمکی خواهد بود. یکی از مراجع با شرح کامل و تعیین اندازه شیرهای اطمینان خلاء بر اساس استاندارد  (2000 API هواگیری اتمسفریک و مخازن ذخیره فشار پایین سرمایشی و غیر سرمایشی) می 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