انواع شیر اطمینان

شیر اطمینان، سیستم را در برابر فشار زیاد محافظت می‌کند. زمانیکه فشار از حداکثر فشار کاری مجاز (MWAP) یا فشاری که سیستم بر اساس آن طراحی شده بیشتر می‌شود، Overpressure یا فشار بیش از حد رخ می‌دهد. شیر اطمینان یا سیفتی ولو در مقایسه با ریلیف ولو بسیار سریع‌تر باز می‌شود. شیر اطمینان بر اساس یک نقطه فشار تنظیم شده باز می‌شود. ابتدا شیر کمی باز شده و پس از آنکه کاملاً باز شد، فشار ناخواسته به سرعت از سیستم تخلیه می‌شود.

شیر اطمینان از افزایش فشار جلوگیری کرده و مانع عملکرد بد سیستم، خطرات آتش‌سوزی یا انفجار می‌شود. شیرهای اطمینانی که فقط دارای قطعات مکانیکی هستند زمانی استفاده می‌شوند که شیرهای اطمینان الکتریکی یا پنوماتیکی از کار می‌اُفتند. عملکرد شیر اطمینان توسط سیال داخل سیستم فعال شده و این امر باعث می‌شود تا هنگام قطع برق نیز کار کند.

انواع شیر اطمینان

شیر اطمینان یا سیفتی ولو انواع مختلفی دارد. شیرآلاتی که دارای مکانیزم فنری هستند، شیرآلات با bellows بالانس شده و شیر اطمینان پایلوت دار، که هر کدام از آن‌ها در شرایط مختلف مزایایی را دارند.

شیر اطمینان فنری

این نوع شیر اطمینان متداول‌ترین نوع آن است که دارای عملکرد مستقیم (direct-acting) می‌باشد زیرا فقط توسط فنر بسته نگاه داشته می‌شود. یکی از مزایای این نوع شیر اینست که برای محدوده فشار ۱ الی ۱۴۰۰ بار در دسترس است. این مکانیزم شامل یک نازل، فنر و یک پاپت است.

باز و بسته شدن شیر اطمینان فنری توسط بالانس بین نیروی فنر و نیروی ورودی مشخص می‌شود. نیروی ورودی توسط فشار ورودی و ناحیه سطح شیر پاپت مشخص می‌شود: F = P*A.

یکی از ویژگی‌های اساسی شیر اطمینان این است که در مدت زمان کوتاهی کاملاً باز می‌شوند تا به حداکثر ظرفیت تخلیه (blow-off) برسند. دلیل وجود این ویژگی این است که شیر اطمینان فنری قطر بیشتری از نازل دارد. به محض اینکه فشار ورودی به اندازه کافی بالا رفت، شیر اطمینان لیفت می‌شود. در این لحظه سطح پاپت بزرگتر می‌شود. این باعث می‌شود تا نیروی ورودی بسیار بزرگتر از نیروی فنر شده و شیر کاملاً باز شود.

مدل‌های استاندارد دارای پاپت تخت هستند، اما مدل‌هایی نیز برای انواع خاصی از مایعات و گازها وجود دارد. تفاوت اصلی این مدل‌ها در شکل پاپت شیر است. شیر پاپت توسط یک محفظه انبساط تجهیز شده و باعث می‌شود تا لیفت بیشتری ایجاد گردد و برای مدت زمان کوتاه‌تری باز بماند. این مدل‌ها در کاربری‌هایی استفاده می‌شوند که میزان ایجاد فشار بیش از حد، کم است. همچنین مدل‌هایی برای سیالات و گازهای تراکم پذیر و تراکم ناپذیر وجود دارد. شیرهای اطمینانی که برای گازها و بخارها استفاده می‌شوند معمولاً قبل از رسیدن فشار به نقطه تنظیم فشار، باز شده و در فشار پاسخ حداقل تا ۵۰ درصد لیفت می‌شوند.

این نوع شیر اطمینان یک مشکل عمده دارد و آن اینست که بسیار نسبت به فشار برگشتی حساس هستند. این فشار برگشتی می‌تواند بر روی شیر تاثیر بگذارد. شیر اطمینان Balanced bellows در برابر فشار برگشتی مقاومت بیشتری دارد.

شیر اطمینان Balanced bellows

از آنجایی که شیر اطمینان فنری در برابر فشار برگشتی حساس است، مدل دیگری از شیر اطمینان ساخته شده که در آن یک آکاردئونی فلزی (metal bellows) تعبیه شده است. این آکاردئونی باعث می‌شود که فشار برگشتی به طور برابر بر روی سطح بزرگی در بالا و پایین پاپت شیر اعمال گردد. در نتیجه فشار برگشتی بر روی عملکرد شیر تاثیر نمی‌گذارد.

بعلاوه در این مدل مکانیزم فنر همیشه از سیال جدا بوده، بنابراین هیچ تاثیر نامطلوبی بر روی نیروی فنر نمی‌گذارد. فضایی که فنر داخل آن تعبیه شده در معرض هوای بیرون نیز قرار دارد. لطفاً توجه داشته باشید که این نوع شیر فقط در شرایط ضد فشار مشخصی کار می‌کند. شیر اطمینان با آکادئونی بالانس شده (balanced bellows) در حداکثر فشار برگشتی ۱۵.۹ بار عمل می‌کند.

شیر اطمینان پایلوت دار

در این شیر پاپت توسط فشار ورودی بر روی نازل نگاه داشته می‌شود. هرچه فشار کاری بالاتر باشد، پاپت اصلی محکم‌تر به نازل فشرده می‌شود. یکی از مزایای کنترل guide (راهنما) این است که فشار واکنشی می‌تواند بدون نشتی یا باز شدن ناخواسته دهانه به فشار کاری نزدیک‌تر باشد.

تا زمانیکه فشار ورودی کمتر از نقطه فشار تنظیم شده باشد، شیر بسته باقی می‌ماند. به محض اینکه فشار ورودی بیشتر از فشار واکنشی شود، guide به سمت موقعیت باز حرکت کرده و اجازه می‌دهد تا سیال از طریق تیوب پایلوت به سمت خروجی جریان یابد. این باعث ایجاد اختلاف فشار در شیر اصلی و بالا رفتن آن می‌گردد، در نتیجه سیال آزادانه به سمت خروجی جریان می‌یابد. زمانیکه فشار ورودی به زیر فشار واکنشی می‌رسد، شیر دوباره بسته می‌شود.

معیارهای انتخاب شیر اطمینان

برای محافظت از سیستم در برابر فشار بیش از حد (overpressure)، بسیار ضروریست که پنج معیار زیر را مد نظر خود قرار دهید.

• نقطه فشار تنظیم شده • فشار برگشتی • ظرفیت تخلیه • دمای عملکرد • شیر و متریال آب‌بندی

شیرهای اطمینان باید از نظر ایمنی و کیفیت دارای استانداردهای ملی و بین‌المللی باشند.

 

کاربرد شیر اطمینان

این شیر معمولاً در کاربری‌های صنعتی و برای محافظت در برابر فشار بیش از حد مورد استفاده قرار می‌گیرد. فشار بیش از حد در سیستم می‌تواند منجربه ایجاد موقعیت‌های خطرناک، آتش‌سوزی یا انفجار شود. این محصول عمدتاً در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یافت می‌شود. خرابی تجهیزات می‌تواند باعث ایجاد آتش‌سوزی یا انفجار شود که در این صورت وظیفه شیر اطمینان تخلیه ماده خطرناک است.

همچنین از این شیر در بخش انرژی نیز استفاده می‌شود که وظیفه آن تخلیه فشار اضافی بخار، هوا، گاز، یا مایع در خطوط لوله یا مخازن است.