راهنمای انتخاب پمپ فشار آب
16 مارس 2019
راهنمای جامع انتخاب کولرگازی
22 مارس 2019

شیر اطمینان Pressure Relief Valve

شیر اطمینان (Pressure Relief Valve)

Instrumentation Safety Relief Valve

شیر اطمینان ابزار دقیق  را می توان به عنوان مکمل راپچر دیسک در نظر گرفت. ولی باید توجه داشته باشید که شیر اطمینان ابزار دقیق  نمی تواند جایگزین راپچر دیسک باشد. راپچر دیسک اولین تجهیزی است که برای محافظت از کاربر و مخزن یا سایر تجهیزات در برابر بالا رفتن ناگهانی فشار محافظت می کند. از شیر اطمینان ابزار دقیق  می توان بر روی تجهیزاتی مانند رآکتور یا وسل ها استفاده کرد.

شیر اطمینان ابزار دقیق  دارای یک فنر است که وقتی فشار بالادستی بالاتر از نیروی تعریف شده فنر باشد با فشار این فنر بخش پایین دستی باز می شود و جریان سیال به داخل شیر اطمینان ابزار دقیق  وارد می شود. با باز شدن بخش پایین دستی به تدریج فشار دو طرف شیر اطمینان ابزار دقیق  با هم یکسان می شود.

استفاده از شیر اطمینان ابزار دقیق  مزیت های متعددی دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • رها سازی فشار در هنگامی که فشار سیستم یا مخزن به بیشترین حد مجاز نزدیک می شود
  • آب بندی مجدد پس ا تنظیم فشار
  • حفاظت از بخش هایی که توان مقاومت در برابر فشار بالا را ندارند

شیر اطمینان برای حفاظت تجهیزات از انفجار یا آسیب های جانبی به کار می روند.

این مدل شیرها عمدتاً در مخازن تحت فشار مانند کارخانه های شیمیایی، دیگهای بخار برقی و مخازن ذخیره سازی گاز نصب می شوند.

روش عملکرد این شیرها به گونه ای است که به طور خودکار با افزایش فشار ورودی، دیسک ولو باز می شود و مایع ( گاز یا بخار) تخلیه می شود. با کاهش و رسیدن فشار به مقدار مجاز، دیسک شیر مجددا بسته می شود.

علت نام گذاری این شیر، کنترل فشار و کاهش جریان به مقدار مشخص بدون هیچ گونه منبع تغذیه خارجی است.

شیر اطمینان نه تنها ایمنی صنعت انرژی بلکه امنیت و ایمنی زندگی ما را نیز تامین می کند.

ساختار شیر اطمینان

 

شیر اطمینان

“Nozzle” داخل شیر اطمینان برای دریافت فشار بالا از سمت دریچه ورودی است.با افزایش فشار از مقدار تنظیم شده، دیسک شروع به بالا رفتن و تخلیه می کند.هنگامی که فشار از مقدار تنظیم شده کمتر شود، با یک فنر دیسک بسته میشود.

نقش قطعات یدکی:

نازل: ورودی فشار                                                   دیسک: کلاهک یا دریچه                                  فنر: کنترل فشار

طبقه بندی شیر اطمینان ها

ولوهای Spring-loaded Pressure-relief

شیر اطمینان

ولوهای جبران کننده فشار با فنر عموما متداول ترین نوع ولوها هستند.

عملکرد فنر برای فشار وارد کردن به دیسک در برابر نیروی ورودی طراحی شده است.

بسته به نوع مایع، به عنوان مثال بخار، گاز یا مایع مدل Bellows را برای از بین بردن اثرات فشار بازگشتی پیشنهاد می دهد.

ولوهای Pilot-operated Pressure-relief

img_product_valve_tokusei_03شیر اطمینان

 

این مدل شیرها از دو قسمت Pilot Assy و بدنه شیر تشکیل شده اند. برخلاف مدل قبل که فشار با استفاده از فنر کنترل می شد در این مدل فشار با Pilot Assy کنترل می شود. با این وجود عملکرد این شیر تقریباً مشابه شیر قبلی است.

هیچ گونه عملکردی در ولو اصلی برای تنظیم انجام نمی شود.

این مدل شیرها در مقایسه با مدل قبل تغییرات بیشتری را تحمل می کند و برای شرایطی با فشار بالا مناسب تر است.

شیر Dead-weight Pressure-relief

شیر اطمینان

در صورتی که فشار مخزن روی مقدار خیلی کمی تنظیم شود، این مدل فشار را تنها با وزن دیسک تنظیم می کند.

مزایای شیر اطمینان

طیف گسترده ای از متریال ها

طیف گسترده ای از سازگاری شیمیایی

دمای کار بالا

ابعاد استاندارد لوله

سازگار با محیط های مختلف

معایب شیر اطمینان

امکان نشت

مسیر طولانی عبور جریان

آسیب پذیر نسبت به تغییرات اولیه فشار

حساس به مقدار فشار تنظیم شده

حساس به نسبت اندازه فشار

بویلرها فقط برای تحمل فشار معینی طراحی شده اند و تحت هیچ شرایطی نباید از آن تجاوز کنند.شیر اطمینان یک نوع وسیله ی کنترل فشار به صورت مکانیکی می باشد که با تنظیم آن روی فشار مجاز بویلر، در صورت بالاتر رفتن فشار از فشار مجاز، از انفجار مخزن بویلر جلوگیری می کند و با خروج سیال تحت فشار از مخزن فشار سیستم را کاهش می دهد.

برای مخزن تحت فشار مایع relief valve وبرای گازها  safety valve بکار می رود.

خروجی شیر اطمینان مایعات بایستی بدون هیچ گونه مانع و شیری تا ۳۰ سانتیمتری کف امتداد پیدا کند

خروجی شیر اطمینان بخار بایستی بدون هیچ گونه مانع و شیری به بیرون از فضای موتورخانه منتقل شود علاوه بر این باید یک صدا خفه کن روی لوله خروجی بخار شیر نصب شود و امتداد لوله خروجی تا ۳۰ سانتی متری کف امتداد یابد.

شیر اطمینان باید بدون هیچ گونه شیر ومانعی به دیگ مستقیما وصل شود

حداقل ظرفیت تخلیه شیر اطمینان باید برابر حداکثر ظرفیت دیگ باشد.

نقطه تنظیم شیر اطمینان در صورتی که حداکثر فشار کاری کمتر یا مساوی ۷۰ psi باشد ۵ psi بیشتر در نظر گرفته می شود و اگر حداکثر فشار بیش از  ۷۰ psi باشد ۱۰% بیشتر در نظر می گیرند.

لازم به ذکر است که مبحث ۱۴ مقررات ملی ساختمان نقطه تنظیم شیر اطمینان را حداکثر فشار کاری دیگ ذکر کرده است.

بویلرها فقط برای تحمل فشار معینی طراحی شده اند و تحت هیچ شرایطی نباید از آن تجاوز کنند.شیر اطمینان یک نوع وسیله ی کنترل فشار به صورت مکانیکی می باشد که با تنظیم آن روی فشار مجاز بویلر، در صورت بالاتر رفتن فشار از فشار مجاز، از انفجار مخزن بویلر جلوگیری می کند و با خروج سیال تحت فشار از مخزن فشار سیستم را کاهش می دهد.

شیر اطمینان نوعی از ولو می­باشد که وظیفه آن محافظت از سیستم و سایر تجهیزات در برابر فشار­های غیر متعارف به وجود آمده می­باشد. منظور از فشار­های غیر متعارف فشاری است که بیش از فشار قابل تحمل سیستم باشد.

به طور مثال برای Pressure Vessel ها یک ماکزیم فشار مجاز (MAWP: Maximum Allowable Working Pressure) وجود دارد که این ظرف قطعاً نمی­تواند در فشاری بالاتر از آن سرویس دهی کند.

لازم است اشاره شود که امروزه سیستم­های الکترونیکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی بسیار متنوعی طراحی و ساخته شده است تا متغیر­های مختلف را در یک سیستم پایپینگ کنترل کنند. از جمله این متغیر­ها می توان به فشار، دما و دبی اشاره کرد. هرکدام از این سیستم­ها به منظور انجام عملیات خود به یک منبع قدرتی (Power Source) نیاز دارند. به طور مثال سیستم­های الکتریکی به برق، سیستم­های پنوماتیک به هوای فشرده و هیدرولیکی به روغن احتیاج دارند. در مواقعی که این منبع قدرت قطع شود و یا عملکرد درستی نداشته باشد، این تجهیزات نیز عملاً فاقد توانایی می­باشند. در عوض شیر­های اطمینان در هر زمانی قادر به انجام اعمال لازمه می­باشند و به تنها منبعی که نیاز دارند در واقع خود سیال می­باشد.اجزای شیر اطمینان Relief Valve structureدر شکل زیر می توان تجهیزات مختلف یک شیر اطمینان را مشاهده کرد.

اجزای شیر اطمینان 

    CAP: این قطعه در قسمت فوقانی شیر­ اطمینان نصب می­شود و وظیفه آن محافظت از پیچ تنظیم فنر و سایر اجزا می­باشد. عموماً به دو صورت رزوه­ای (NPT) و پیچ مهره­ای می­باشند. حالت دنده­ای آن بیشتر برای فشار و دماهای پایین استفاده شده  در حالیکه از حالت پیچ و مهره­ای آن بیشتر برای سرویس­های با فشار و دمای بالا (Critical) استفاده می­شود.

Bonnet: بونت که نام دیگر آن Spring Housing می­باشند قسمت پوشاننده فنر است.  Bonnet را بر اساس شکل ظاهری آن­ها می­توان به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد.

  • Open spring safety valves:

در این مدل از شیر اطمینان، فنر از درون بونت معلوم است و اپراتور می تواند آن را مشاهده کند. از این مدل از شیر­های اطمینان عموماً برای بویلر­های نیروگاه تولید برق و همچنین سیستم­های بخار نظیر توربین بخار استفاده می­شود. ترجیحاً این مدل از شیر­های اطمینان در فضاهای باز و خارج از سایت نصب می­شوند.

  • Closed spring safety valve:

در این تیپ از شیر­های اطمینان فنر شیر قابل رویت نمی­باشد. عمده استفاده آن­ها برای سرویس­های مواد شیمیایی، سرویس­های هوا و هیدروکربن­ها و … می­باشد.

انواع شیر اطمینان

انواع شیر اطمینان

Body: بدنه شیر­های اطمینان عمدتاً به صورت عمودی می­باشد و باید توانایی تحمل فشار سیال را هم در حالت بسته و هم در حالت باز داشته باشد. سایز فلنج در طرف خروجی شیر­های اطمینان یا برابر با سایز ورود می­باشد و یا از آن بزرگتر است. بدنه این نوع از شیر­ها می­توانند جنس­های مختلفی از جمله فولادی (WCB)، استنلس استیل، فولادی­های آلیاژی ( همانند WC6) و … داشته باشند.

Nozzle:بخشی در ورودی شیر اطمینان که تحت تاثیر فشار سیال است را نازل می­گویند. نازل­ها به دو صورت  Full و Semi (نیمه) می­باشند.در حالت Full نازل تمامی بخش ورودی را شامل می­شود و عمدتاً به بدنه دنده می­شوند اما در حالت Semi، نازل تنها قسمتی از ورودی را تشکیل می­دهد و معمولاً قابل تعویض نیز نیستند.

انواع نازل های شیر اطمینان

انواع نازل های شیر اطمینان

جدول مقایسه دو نوع نازل Full و Semi:

شاخص Full Semi
استاندارد

بیشتر سازندگان آمریکایی از این تیپ استفاده می کنند و بر اساس استاندارد API می­باشد. استاندارد API526 و API520 از جمله استانداردهای طراحی در  این تیپ هستند.

بیشتر سازندگان اروپایی از این تیپ شیر اطمینان تولید می­کنند و بیشتر برای کاربردهای ASME I به کار می­روند.(ASME I برای طراحی های نیروگاهی یا Power Plant می باشد.)
فشار کاری در تمامی فشار های کاری قابل استفاده می باشد. ماکزیم فشار قابل تنظیم (Set Pressure) شیر در این حالت ۱۰۰ بار می باشد.
تعمیرات عمدتاً قابلیت جدا شدن از شیر را دارند و می­توانند در خارج از بدنه شیر تعمیر شوند. عمدتاً نمی­توان آن­ها را از شیر خارج کرد. تعمیر درون خود شیر با ابزار های لپینگ (Lapping tool) میسر می باشد.
موارد کاربرد (با توجه به میزان خوردگی)  به صورت همزمان با دیسک از جنس استنلس استیل انتخاب می شود و تمامی نقاط جوش شده دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند. در این حالت حتی در شرایطی که سیال خورندگی بالایی دارد می­توان جنس بدنه را از فولاد انتخاب کرد.

در این بدنه شیر در تمام مدت در ارتباط با سیال می باشد. جنس بدنه فولادی برای سیالات غیر خورنده (همانند هوا، آب و بخار) قابل استفاده می باشد و استنلس استیل نیز برای سیالات خورنده استفاده می شود.

Lifting Device:

اهرم بالابرنده بر روی شیر­های اطمینان نصب می­شود تا زمانیکه لازم باشد بتوان شیر را به صورت دستی باز کرد. در واقع این اهرم با وارد کردن نیرو بر محور شیر اطمینان باعث بالا بردن دیسک می­شود. به طور مثال در زمانیکه تست­های دوره­ای بر روی خط انجام می­شود می­توان از این اهرم برای اطمینان از عملکرد شیر استفاده کرد.

اهرم­های بالا برنده به دو دسته کلی ساده (Plain Lever) و بسته شده (Packed Lever) تقسیم بندی می­شوند.  تیپ اهرم ساده بیشتر برای مواردی است که هیچگونه فشار برگشتی وجود ندارد و بخارات خروجی از شیر هیچگونه زیان و ضرری برای محیط زیست نداشته باشد. اهرم­های بسته شده برای جایی است که نشتی سیال به بیرون مجاز نباشد. معمولاً در سرویس­های آب داغ از این مدل دسته استفاده می شود.

اهرم بالا برنده شیر Relief Valve

اهرم بالا برنده شیر Relief Valve

نحوه عملکرد شیر­های اطمینان به این شرح می­باشد که در زمانیکه فشار سیستم بیش از ماکزیمم فشار مجاز باشد سیال بر روی دیسک درون شیر اطمینان فشار می آورد و سپس دیسک باعث شده فنری که شیر را بسته نگاه داشته بود به سمت بالا حرکت کند و مسیر تخلیه باز شود. شکل زیر در واقع نازل ورودی، دیسک و فنر یک شیر اطمینان را نشان می­دهد. در زمانیکه نیروی وارده از طرف سیال بر سطح مقطع A1  برابر با نیروی وارده از طرف فنر بر سطح A2 (سطح دیسک) می­شود، دیسک آماده حرکت به سمت بالا می­باشد تا مسیر تخلیه را برای سیال باز نماید.

structure_Relief_Valve

خلاصه ای از جزوه بازرسی فنی شیرهای ایمنی که از اداره بازرسی فنی پالایشگاه آبادان بخش دستگاه های عمومی و آزمایشات غیر مخرب منتشر شده را مطالعه نمایید:

Safety & Relief valve inspection

بازرسی فنی شیرهای ایمنی - تست شیر اطمینان

پس از ارسال شیر اطمینان به کارگاه، در صورت مشاهده عیوب مکانیکی خاص روی قطعات اعم از ترک، خوردگی، سایش و غیره، بازرس مربوطه در صورت امکان جهت رفع عیب اقدام به ارئه روش مناسب تعمیراتی مینماید ودر غیر این صورت قطعه طبق نمونه اولیه تعویض و پس از تنظیم ،تست و نصب tag روی آن به واحد ارسال میشود.

 قطعات اصلی یک شیر اطمینان

Cap           Adjusting bolt       Body             Rings            Spring                 Spring housing             Bonnet          Seat 

تست شیر اطمینان شامل دو مرحله میباشد:

۱) تنظیم شیر جهت پاپ کردن در Set Pressure

بدین منظور فشار هوای آزمایش را به آرامی تا فشار تنظیم (Set Pressure) شیر اطمینان افزایش میدهیم، در صورت عدم عملکرد مناسب    شیر اطمینان در فشار تنظیم با سفت کردن پیچ تنظیم، فشار فنر را افزایش و با شل کردن پیچ تنظیم، فشار فنر را کاهش میدهیم. این کار را تا رسیدن به فشار تنظیم و عمل کردن به موقع شیر اطمینان ادامه میدهیم.

باید قبل از انجام تست شیر اطمینان، به دقت گیج فشار را جهت اطمینان از صجت عملکرد بررسی نماییم.

۲) تنظیم فشار Blow Down

همانگونه که پیشتر اشاره شد دامنه مجاز تا ۱۰% پایینتر از فشار تنظیم میباشد. برای بررسی این امر پس از تنظیم فنر روی Set Pressure ، در قسمت تخلیه شیر اطمینان (discharge) آب قرار داده، فشار را تا ۱۰% پایینتر از فشار تنظیم فنر افزایش میدهیم و در صورت عدم مشاهده تشکیل حباب هوا در آب، تست شیر اطمینان بدرستی انجام گرفته، در غیر اینصورت پس از رفع عیب مجدداً آزمایش فوق را تکرار می نماییم.

در انتهای کار و در صورت رضایتبخش بودن آزمایش، بازرس کارگاه گواهینامه ای که شامل تاریخ بازرسی آینده و فشار آزمایش میباشد صادر و برای رئیس واحد بهره بردار ارسال مینماید. همچنین یک رونوشت از آن به برنامه ریزی تعمیرات ارسال میگردد.

همچنین بازرس کارگاه میبایست اطلاعات مربوط به هر شیر اطمینان را در کارتهای (safety valve record)، بطور جداگانه ثبت نماید.

شیر اطمینان شیری است که توسط یک فنر بسته شده است و با رسیدن فشار پشت شیر به یک فشار استاتیکی مشخص عمل کرده و به سرعت باز می شود به این عمل POP کردن شیر می گویند.
از موارد کاربرد این گونه شیر ها می توان به پمپهای هیدرولیک،کمپرسورهاو دیگ های بخار،توربین ها، ظروف ولوله ها وسایر تاسیسات تحت فشار که محتوای گاز یا مایعات هستند اشاره کرد که با هدفهای گوناگونی همچون : حفظ ایمنی سیستم، حفظ فشار سیستم در محدوده‌ی مورد نیاز، جلوگیری از آسیب به دستگاه‌ها، سیستم‌های اطفاء حریق مورد استفاده قرار می گیرند.
 شیرهای اطمینان در صورت بالا رفتن از حد مجاز فشار بطور خودکار باز و با خارج کردن مقداری از محتوای دستگاه فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورند. 
 از اجزاء شیر اطمینان می توان به: , Lifting Device, Nozzle, Seat, Body, Bonnet, Disk, Spring, Spring adjuster, CAP اشاره کرد. 
 شیرهای اطمینان طوری انتخاب می گردند که نه فقط در فشار معینی باید باز شوند بلکه ظرفیت آنها طوری است که مقادیر زیادی مایع یا گاز محتوی را که در اثر حرارت (تبخیر مایعات یا انبساط گازها ) تغییر حالت داده است باید خارج کنند و این شیرها به سه نوع مشخص می شوند:

 Safety Valve: شیرهایی که روی مخازن و دستگاه های محتوی گاز نصب میشوند.
 Relief Valve: شیرهایی که روی مخازن و دستگا ه های محتوی مایع نصب می شوند.
 Safety Relief Valve :شیرهایی که بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع نصب می شوند. 
 Back Pressure لاین خروجیPSV می تواند توسط یک لوله به هوای آزاد (فشار اتمسفر) تخلیه گردد یا اینکه به یک خط دیگر هدایت گردد. فشار خط خروجی بهBack pressure موسوم است. بر این اساس شیرهای اطمینان به ۴ دسته تقسیم می گردند:
۱- Conventional Safety Relief Valve
این شیر دارای فنری است که در خارج از محفظه تخلیه فشار قرار دارد و خصوصیات عملکردی این شیر (فشار باز شدن ، فشار بسته شدن مجدد و میزان حجم آزاد شده ) ارتباط مستقیم با فشار برگشتی ( Back Pressure ) دارد.
Balanced Safety Relief Valve-2
 این شیرها برای کاهش اثر فشار برگشتی (Back Pressure)، بر عملکرد شیر طراحی گردیده‌اند. در این شیرها فشار برگشتی این شیر دارای فنری است که در خارج از محفظه‌ی تخلیه فشار قرار دارد و خصوصیات عملکردی این شیر ( فشار باز شدن ، فشار بسته شدن مجدد و میزان حجم آزاد شده ) ارتباط مستقیم با فشار برگشتی (Back Pressure)، دارد اثر را بر روی خصوصیاتی چون فشار عمل‌کردن، فشار بسته‌شدن و حجم تخلیه شده دارد.
Internal Spring Safety Relief Valve-3
در این شیر فنر و سایر قطعات مکانیزم عمل‌کننده در محفظه‌ی فشار قرار دارند.
Pilot Operated Relief Valve-4
این شیر، یک شیر آزاد کننده‌ی فشار می‌باشد که در واقع در آن، دو شیر با یکدیگر ترکیب می‌گردند. شیر اول که در حقیقت شیر اصلی و آزاد‌کننده‌ی فشار می‌باشد بوسیله‌ی شیر دوم کنترل می‌گردد. شیر دوم یک شیر خود القایی می‌باشد.

شـــــــــــــیـــــر اطــــمــــیــــنـــان (Safety Relief Valve)شـــــــــــــیـــــر اطــــمــــیــــنـــان (Safety Relief Valve)شـــــــــــــیـــــر اطــــمــــیــــنـــان (Safety Relief Valve)

 

 

× نیاز به مشاوره و قیمت محصولات را دارید؟