سفتی ریلیف ولو لسر

شیر اطمینان فلنجی

شیر اطمینان یا Pressure Safety valve که به آن PSV نیز گفته میشود، از شیر های صنعتی به شمار می آید که به منظور تنظیم یا کاهش فشار در خطوط فرآیندی و مخازن تحت فشار به کار می رود. از دلایل عمده ی استفاده از شیرهای ایمنی، حفاظت از تجهیزات می باشد. با بالارفتن فشار، شیر اطمینان وارد عمل شده و میتواند فشار اضافی را تخلیه کرده و کاهش داده و از تجهیزات پایین دست محافظت شود. باید در نظر داشت که شیرهای اطمینان یا ایمنی قابلیت کنترل و یا تحلیل فشار داخل سیستم را ندارد و صرفآ با کاهش فشار مخزن یا خط لوله باعث حفاظت سایر تجهیزات میشوند.

تمامي ماشينهاي سيالاتي اعم از كمپرسورها ، پمپها ، توربينها ، ديگهاي بخار سيستمپايپينگ و ... تحت تاثير نيروي وارد شونده از طرف سيال به سطح خود(فشار) بوده و اغلب درهنگام عمل با تغييرات فشار مواجه هستند. محدوديت در قابليت تحمل فشار توسط اين دست از تجهيزات و نيز استهلاك آنهاكه ممكن است سبب افزايش فشار بيش از حد مجاز سبب بروزحوادث و خسارات مالي و جاني شديد مي شود. براي جلوگيري از اين دسته از حوادث استفاده از شيرهاي اطمينان علاوه بر شيرهاي كنترليدر هر سيستم سيالاتي بسيار ضروري مي باشد.اين شير مي تواند در زمان مناسب عمل نموده وبا تخليه بخشي از سيال درون سيستم مانع از رسيدن فشار به حد بحراني گردد.

نحوه عملکرد شیر اطمینان فلنجی:

همانطور که اشاره شد شیر اطمینان در صنایع مختلف فرآیندی مانند صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و دارو و صنایعی مانند آب و فاضلاب بیشترین کاربرد را دارد. نحوه عملکرد شیر اطمینان فلنجی به این صورت است که در اثر افزایش فشار درون سیستم، به طور اتوماتیک فنر آنها به بالا حرکت کرده یا (سیت از روی پلاگ کنده میشود) و باز می شود و فشار مازاد سیستم از فلنج خروجی تخلیه خواهد شد. و از این طریق از ترکیدگی لوله ها و آسیب به تجهیزات مانع به عمل می آید. شیر های اطمینان فلنجی همانطور که از نامشان پیداست با اتصال فلنجی به خطوط لوله یا مخازن اتصال داده میشوند.

نکته ای که در شیرهای اطمینان فلنجی وجود دارد این است که سایز فلنج اتصال ورودی شیرهای اطمینان همیشه کوچکتر از فلنج خروجی یا نهایتآ هم سایز آن میباشد و علت آن نیز این میباشد که به هنگام تخلیه فشار مازاد این کار به راحتی و سرعت هرچه بیشتر انجام گیرد.

در شکل زیر یک شیر اطمینان فلنجی اهرم دار نمایش داده شده است.

ساختار شیر اطمینان: 

در ساختار داخلی یک شیر اطمینان از نوع فنری  يك ديسك توسط يك فنر در حالت بسته نگه داشته شده است . هنگامي كه فشار سيستم از فشار مطلوب بالا مي رود ، فشار ناشي از سيال از ورودي شير به سطح A1 فشار آورده و برنيروي ناشي از فنر غلبه كرده و دسيك را بلند كرده و اجازه مي دهد سيال از كناره هاي ديسك به سمت خروجي حركت كند . هنگامي كه دوباره فشار سيستم به حالت ايمن برگشت ، ديسك نيز به حالت بسته بر مي گردد.

در زیر به برخی از مهمترین اصطلاحات شیرهای اطمینان میپردازیم:

نقطه تنظیم (Set Point):

نقطه تنظیم فشار (set point) به نقطه ای گفته میشود که در صورت افزیش فشار بالاتر از آن نقطه، PSV عمل کرده و سیت از روی پلاگ کنده شده و بلند میشود و فشار مازاد تخلیه میگردد. این نقطه از فشار با محاسبات فرآیندی بدست می آید و نباید خیلی نزدیک به ماکزیمم فشار خط باشد، زیرا در این حالت شیر اطمینان دائمآ عمل کرده و موجب استهلاک قطعات مکانیکی داخل شیر اطمینان میگردد. 

بالاترین فشار (Over Pressure):

فشاري است كه شيراطمينان در وضعيت كاملاً باز قرار مي گيرد و حداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد. واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set pressure) مي باشد و مقدار آن با توجه به كاربردها و استانداردهاي مختلف، متفاوت مي باشد. استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را در مورد سيستم هاي بخار و گاز برابر حداكثر 10% درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد.

پائین ترین فشار (Blow Down):

مقدار اختلاف فشار پايين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل و محكم شير اطمينان پس از باز شدن و سپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد.اين پارامتر بهReset Differential نيز معروف است. ميزانBlow down نيز طبق استاندارد مذكور حدود10% مي باشد.مقاديرOver pressure وBlow down بسته به نوع سيستم انتخاب طراح متغيير بوده و بطور مثال مي تواند به ترتيب 3% و 4 % انتخاب گردند. در هر جایی که احتمال افزایش فشار بیش از حداکثر مجاز سیستم (MA WP) وجود داشته باشد، باید از شیر اطمینان استفاده کرد.

فشار خط خروجي (BACK PRESSURE):

خط خروجي PSV مي تواند توسط يك لوله به هواي آزاد (فشار اتمسفر) تخليه گردد يا اينكه به يك خط ديگر هدايت گردد. فشار خط خروجي به BACK PRESSURE موسوم است.تاثير اين فشار بر فشار SET بسیار مهم میباشد که بر اساس همین فشار Back Pressure دسته بندی شیرهای اطمینان انجام میشود که در ادامه به معرفی آن میپردازیم:

طبقه بندي شيرهاي اطمينان از حيث فشار خروجي (Back Pressure):

بر اساس BACK PRESSURE ، PSV ها به سه نوع كلي تقسيم مي شود :

1-نوع Conventional Type

2-نوع Bellows Type

3- نوع Pilot Type

Conventional Type :

ساده ترين نوع PSV است كه در شكل زير شماتيك آن آمده است كه بعلت پايين بودن Back Pressure در محاسبات مربوطه به حساب نمي آيد . در اين نوع شير اطمينان معمولاً مقدار Back Pressure كمتر از 11 % مقدار Set Pressure است يا برابر صفر است  . خروجي اين شيرها معمولاً به هواي آزاد متصل است و اغلب براي سيالات بي خطر مانند بخار آب بكار مي رود .

Bellows Type:

يك شير اطمينان نوع بيلوز يا بيلوز بالانس شده، هنگامي مورد استفاده قرار مي گيرد كه Back Pressure از 51 % فشار Set Pressure كمتر باشد . اين نوع شيرها مشابه نوع CONVENTIONAL است ، با اين تفاوت كه يك Bellows به آن اضافه گرديده است كه وظيفه آن كاهش اثر فشاري سيال به ديسك است و ميله(ROD) را محافظت مي كند.

همانگونه كه از شكل زير پيداست بيلوز در قسمت فوقاني ديسك قرار داشته و بوسيله يك ميله ، نيروي فنر را به ديسك منتقل مي كند و محفظه داخلي آن نيز به اتمسفر تخليه مي شود . معمولاً اين نوع شيرهاي اطمينان دامنه كاربردي وسيعي ندارند و در برابر تغيير Set Pressure انعطاف پذيري ندارد.

Pilot Type:

يك PSV از اين نوع ، شامل يك شير اصلي بوده و يك سيستم ديگر براي كنترل حركت پيستون به آن اضافه شده است. پيستون طوري طراحي شده است كه سطح مقطع آن در قسمت فوقاني بيشتر از قسمت تحتاني است . در هنگامي كه فشار لاين به فشار Set برسد هر دو قسمت فوقاني و تحتاني تحت فشار مي  گيرند اما نيروي برآيند پيستون را در نازل شير سفت مي كند با افزايش فشار در لاين اين فشردگي بيشتر مي شود . اين سيستم اين امكان را مي دهد كه مقدار Set Pressure را با كنترل و تغيير داد .

اما نوع دیگری از تقسیم بندی در شیرهای اطمینان وجود دارد که بر اساس عملکرد آنها میباشد:

انواع شیرهای اطمینان بر اساس عملکرد:

سه نوع شیر اطمینان اصلی وجود دارد:

شیر اطمینان فنردار SPRING LOADED SAFETY VALVE:

این متداول ترین نوع شیر اطمینان است. در این نوع شیر، فنر به کار رفته در آن به گونه ای طراحی شده است تا دیسک را برخلاف جریان ورودی فشار دهد. وقتی فشار از یک مقدار معین فراتر رود، فنر باز می شود و دیسک را آزاد می کند و سیال درون شیر جاری می‌شود. بسته به نوع سیال مانند بخار، گاز یا مایع، می توان بلوز (یک وسیله‌ی آب‌بندی) را به فنر اضافه کرد تا اثر فشار برگشتی را از بین ببرد.

در اين دسته از شيرها كه بهترين نوع شيرها جهت محافظت لوله ها (Pressure Vessel) مي باشد.. در اين دسته از شيرها بر روي ديسك دريچه يك فنر با ضريب سختي مناسب قرار داردو ضريب ثابت اين فنر را مي توان با استفاده از يك پيچ تنظيم كننده (Adjusting Bolt) تغيير داد. در اين صورت فشار Set Point نيز تغيير مي نمايد.تغيير در پيچ تنظيم فشار تنها مي بايست توسط افراد داراي صلاحيت و تحت شرائط تعريف شده انجام پذيرد كه در ادامه به آن اشاره مي شود.

شیر اطمینان وزن خالص DEAD-WEIGHT SAFETY VALVE:

شیرهای اطمینان وزن خالص DEAD-WEIGHT SAFETY VALVE فنر ندارند و برای مخازن کم فشار استفاده می شوند. این نوع شیرهای اطمینان، فشار را با عمل وزن دیسک تنظیم می کنند. یعنی با افزایش فشار، دیسک بالا می رود و شیر فشار اضافی را تخلیه می کند.

اين دسته از شيرها با استفاده از وزن وزنه هاي قرار گرفته بر روي دريچه فشار درون مخزن را در حد مجاز مهاي مي نمايد.

شيرهاي اطمينان ديافراگمي و فنري:

اين دسته از شيرها كه براي كنترل مواد و سيالات در مخازن استفاده مي شوند بدليل توانايي كنترل فشار و سطح سيال موجود رد مخزن كاربرد مناسبي در صنايع پالايشگاهي دارد. اين دسته از شيرها مقررات كاليبراسيون مخصوص به خود داشته و دستورالعملهاي ااجرايي آن بسيار سختگيرانه مي باشد.