شیر اطمینان چیست و سیفتی ولو چه استانداردی دارند؟
شیر اطمینان یا سیفتی ولو (Safety Valve) ، شیری است که در هنگام عبور سیال در صورتی که فشار سیال بیش از حد معین (برحسب بار Bar یا پاسکال PSI) شود، شیر اطمینان به صورت خودکار باز می شود. این فشار در صورتی بالا بودن بیش از حد، ممکن است موجب انفجار یا سبب رخدادهای زیان آور شود و شیر اطمینان می تواند از رخ دادن این فجایع جلوگیری و از انسان ها، محیط زیست و گیاهان محافظت کند. درواقع شیرهای اطمینان (Safety Valve) به عنوان ابزار روز مبادا استفاده می شوند یعنی در صورتی که ابزارهای حفاظتی دیگر نتوانند، موفقیت آمیز عمل کنند از شیرهای اطمینان استفاده می شود.
زمانی که فشار از حد معمول بالاتر می رود، دیسک سیفتی ولو باز می شود و موجب تخلیه سیال می شود تا در سیستم لوله و پایپینگ فشار حد نرمال و معمول برقرار شود. زمانی که فشار سیال کاهش می یابد، دیسک شیر بسته شده و موجب بسته شدن شیر اطمینان و قطع سیال می شود. باز و بسته شدن این شیر یک حرکت مکانیکی است و نیازی به عمل باز و بسته کردن، نصب عملگر مکانیکی یا وسایل خارجی بر روی شیر نیست.
شیرهای اطمینان معمولاً به دو صورت فنردار یا پایلوت دار، تولید می شوند. این شیرها بر روی مخازن تحت فشار، بویلر، مخزن های ذخیره گاز و سیستم های لوله کشی بیشترین کاربرد و استفاده را دارند. همان طور که می دانید شیرها بر اساس استانداردهای گوناگون ارزیابی می شوند و شیرهای اطمینان نیز بر اساس استاندارد API 526 یا ASME ارزیابی می شوند. همچنین میتوانید محصولات بال ولو ، شیر پروانه ای و گیت ولو را بررسی کنید.
علت وجود فشار بیش از حد در مخزن ها چیست؟
همان طور که گفته شد شیر اطمینان (Safety Valve) زمانی که فشار سیال از حد نرمال خارج شود، برای جلوگیری از انفجار و رخدادهای زیان بار و همچنین کاهش فشار و برگرداندن آن به فشار نرمال استفاده می شود. دلیل های زیادی برای عبور فشار داخل مخزن از یک حد آستانه وجود دارد. در API 521 توضیحاتی وجود دارد که علت این فشار بالا را بیان می کند. این علت ها به شرح زیر هستند:
تخلیه نکردن طولانی مدت
واکنش های شیمایی
ترکیدن لوله ها یا سایر وسایل
انبساط حرارتی
خراب شدن سیستم خنک کننده
آتش سوزی که موجب قرار گرفتن تجهیزات در برابر آتش سوزی خارجی می شود.
هرکدام از این دلایل و حادثه های مخرب می تواند هم زمان یا به صورت مجزا اتفاق بیفتند و باعث تخلیه و آزاد شدن جرم و حجم مختلفی شوند. به عنوان مثال در انبساط حرارتی، جریان با جرم کم و در واکنش شیمیایی، جریان با جرم زیاد آزاد می شود. مهندسان باید بتوانند با استفاده از دانش خود، بدترین رخداد ممکن را با در نظر گرفتن عامل های گوناگون شبیه سازی کنند و یک شیر با سایز مناسب انتخاب کنند.
انواع شیر اطمینان یا سیفتی ولو
سیفتی ولو در سه نوع شیر اطمینان فنردار (SPRING LOADED SAFETY VALVE)، شیر اطمینان وزن خالص (DEAD-WEIGHT SAFETY VALVE) و شیر اطمینان پایلوت دار (PILOT-OPRATED VALVES) وجود دارند. همچنین انواع شیر های صنعتی را ببنید.
شیرهای اطمینان فنردار (SPRING LOADED SAFETY VALVES)
شیرهای فنردار متداول ترین و پرکاربردترین نوع شیرهای اطمینان است. در این شیرها فنر طوری طراحی شده تا دیسک شیر را در جهت خلاف جریان ورودی فشار بدهد. زمانی که فشار درون شیر از حد معمول خود بالاتر می رود، فنر قرارگرفته در شیر، باز شده و باعث آزاد شدن دیسک و جاری شدن سیال درون شیر می شود.
با توجه به نوع سیال (بخار، گاز، مایع) می توان از بلوز (یک نوع وسیله آب بندی) در کنار فنر استفاده کرد تا فشار بازگشتی به کمترین میزان خود برسد.
شیرهای اطمینان وزن خالص (DEAD-WEIGHT SAFETY VALVES)
در شیرهای وزن خالص (DEAD-WEIGHT VALVES) از فنر استفاده نشده است. این نوع شیر، کنترل فشار را با وزن دیسک انجام می دهد یعنی زمانی که فشار افزایش می یابد، دیسک داخل شر به سمت بالا حرکت کرده و باعث تخلیه فشار اضافی می شود. مهم ترین کاربرد این نوع شیرها در مخازن کم فشار است.
شیرهای اطمینان پایلوت دار (PILOT-OPRATED VALVES)
این شیرها درواقع از یک شیر پایلوت و یک شیر اصلی ساخته شده اند. در شیر پایلوت دار برخلاف شیر فنردار، تنظیم فشار بر عهده ی شیر پایلوت (در انتهای شیر اصلی قرار می گیرد) است. شیرهای پایلوت دار در فشارهای بالا که نیازمند گشتاور قوی تری است و شیرهای بزرگ که اطمینان بیشتری نیاز دارند، بیشترین استفاده را دارند.
شیر اطمینان (Safety Valve) و شیر فشارشکن (Pressure Relief Valve) چه تفاوت هایی دارند؟
در مواردی بسیار اندک، این دو شیر در اصطلاح، به جای هم به کار می روند اما تفاوت هایی بین این دو شیر وجود دارد که مهم ترین آن را بررسی می کنیم.
شیر فشارشکن (PRV) به عنوان یک وسیله تخلیه فشار استفاده می شود و روی مخازن پر از سیال قرار می گیرند. برخلاف شیر اطمینان که یک باره بعد از افزایش فشار باز می شوند، شیر فشارشکن متناسب با افزایش فشار باز می شود یعنی دیسک شیر فشارشکن متناسب با فشار باز می شود.
یکی دیگر از تفاوت های این دو شیر، کمک گرفتن از کنترل گر یا عملگر فشار است. شیرهای فشارشکن ترکیبی از کنترل گر فشار و یک عمل گر هستند و باعث کاهش فشار می شوند اما شیرهای اطمینان بدون کمک عمل گر و کنترل گر، فشار را تخلیه می کنند.
شیر فشار شکن را می توان با اکثر گرید های مواد ساخت و برای تمام انواع سیالات قابل استفاده هستند.
