مقدمه ای بر طراحی و عملکرد شیر های اطمینان

با سلام خدمت تمام بازدید کنندگان  و مشتریان شرکت پاک فن بخار ، در مقاله ی قبل به بررسی " مقدمه ای بر عملکرد دیگ های چگالشی " پرداختیم که امیدواریم مفید واقع شده باشد.

در این آموزش قصد داریم به بررسی " مقدمه ای بر طراحی و عملکرد شیر های اطمینان  "  بپردازیم و آن را مورد نقد و بررسی قرار دهیم.

مقدمه ای بر طراحی و عملکرد شیر های اطمینان

Introduction to Design and Operation of Safety Valves

ضرورت ایجاد سیستم های ایمنی از زمانی که انسان توانایی تولید بخار از طریق جوشش آب را بدست آورد ایجاد شد.

در حدود 2000 سال قبل چینی ها با استفاده از دیگ هایی که دارای دریچه های لولایی بودند بخار را به صورت ایمن به تولید می رساندند.

در سال های آغازین قرن چهاردهم میلادی شیمیدان ها از کلاهک های مخروطی و در سال های بعد از فنرهای فشرده به عنوان ابزاری ایمن برای تحت فشار قراردادن مخازن استفاده می کردند.

در سال 1848 میلادی چارلز راچی محفظه انباشت را اختراع کرد به طوری که با افزایش فشار ورودی با یک شیر مسیر عبور جریان با فشار بالا به مخزن باز شده و فشار را تعدیل می ساخت.

در اواسط قرن 19 میلادی در پی انفجار های پی در پی بویلرهای کشتی ها و لوکوموتیوها به دلیل بروز خرابی و اشکال در سیستم کنترل ایمنی آنها ، نیاز به پیشرفت و توسعه در زمینه طراحی و ساخت شیرهای اطمینان هر چه بیشتر آشکار شد.

مقدمه ای بر طراحی و عملکرد شیر های اطمینان

امروزه ایمنی در اکثر سیستم های بخار بالا بوده و عملکرد سیستم ایمنی و فرایند استفاده از بخار با استفاده از تجهیزات مدرن کنترل ایمنی تضمین شده است به صورتی که حدالامکان از ایجاد شرایط نا ایمن که منجر به بروز خسارات خواهد شد جلوگیری به عمل می آید.

زیرا که هدف اصلی به کارگیری شیرهای اصمینان ایجاد امنیت برای کارکرد سیستم و حفظ ایمنی انسان می باشد.

مکانیزم عملکرد این تجهیزات (شیرهای اطمینان) به گونه ای است که از ایجاد فشارهای بالا در سیستم جلوگیری کرده به صورتی که با تخلیه جریان تحت فشار توسط خروجی شیر ، فشار تعدیل شده و به فشار مناسب که سیستم برای کار در آن طراحی شده خواهیم رسید.

به همین دلیل است که شیرهای اطمینان در جاهایی از سیستم که ماکزیمم فشار در آن ها ایجاد می شود (به عنوان مثال در دیگ های بخار و ... ) به کارگیری می شوند.

در سیستم های به کارگیری بخار فشار بالا

(فشار بالاتر از فشار طراحی سیستم و تجهیزات ) به دلایل زیر ایجاد می شود :

• عدم تعادل در دبی جرمی جریان به دلیل باز و بسته بودن عمدی یا سهوی مسیر جریان .
• از کار افتادگی سیستم خنک سازس که سبب کندانس بخار می شود.
• از کارافتادگی کمپرسور هوای فشرده و موتورهای الکتریکی که سبب از کارافتادگی تجهیزات کنترلی خواهند شد.
• ایجاد پدیده سرج در خطوط انتقال.
• بروز خرابی در لوله های مبدل های حرارتی.
• ایجاد آتش سوزی در سیستم.
• شکل گیری واکنش های کنترل نشده در واحدهای شیمیایی.
• تغییرات دمای هوای محیط.

اصطلاح شیر اطمینان یا شیر ایمنی تخلیه به انواع مختلفی از تجهیزات تقلیق فشار گفته می شود که برای جلوگیری از افزایش فشار جریان (بیشتر از فشار طراحی ) طراحی شده اند.

در همین راستا طیف گسترده ای از انواع شیرهای اطمینان برای کاربردها و مصارف گوناگون موجود می باشد.

بنابراین طیف طراحی بسیار متنوعی در چهارچوب رعایت استاندارد های بین المللی برای هر کاربرد مورد استفاده قرار می گیرد.

مقدمه ای بر طراحی و عملکرد شیر های اطمینان

در تمامی استاندارد های معتبر ،شرایط خاصی برای طراحی و ساخت شیرهای اطمینان ارایه شده که در میان

مهمترین استانداردهای موجود یعنی استاندارد اروپایی و امریکایی تفاوت های اساسی در طراحی این نوع ازتجهیزات به چشم می خورد.

به عنوان مثال در نام گذاری این شیرها به صورتی که در امریکا شیر تخلیه یا شیر ایمنی تخلیه شناخته شده در صورتی که در اروپا به شیرهای اطمینان معروف هستند.

استانداردهای مورد کاربرد برای این دسته تجهیزات استاندارد های ASME/ANSI PTC25.3امریکا و استاندارد DIN آلمان است.

به طور کلی شیر تعدیل فشار فنری به صورتی طراحی شده که برای تعدیل فشار یک دیسک بالا رفته9 و با باز شدن مسیر ،تخلیه جریان صورت می پذیرد و با رسیدن به شرایط نرمال سابق شیر بسته و مسیر عبور جریان را مسدود می سازد.

مشخصه این نوع از شیرها عملکرد سریع در شرایط نا ایمن و ایجاد تعدل در هر دو سیستم حاوی جریان تراکم پذیر و تراکم ناپذیر بسته به شرایط طراحی است.

طراحی شیر اطمینان

پایه و اساس شیرهای اطمینان فنری ، که به متداول ترین و مرسوم ترین نوع از انواع شیرهای اطمینان گفته می شود ، یک سیستم خودکار ساده است که برای حفاظت سیستم در برابر افزایش بیش از حد فشار طراحی و ساخته شده است.

عناصر مهم طراحی این نوع از شیرها به شرح زیر است :

• زاویه درست و مناسب قرارگیری بدنه شیر روی اتصال مخزن یا همان ورودی جریان به شیر ( ورودی شیر اطمینان ) که روی مخزن تحت فشار سوار می شود.
• اتصال خروجی شیر اطمینان به صورتی است که با فلنج یا پیچ به سیستم تخلیه اتصال می یابد.
• در برخی سیستم های حاوی هوای فشرده شیر اطمینان دارای محل اتصال به سیستم تخلیه نبوده و جریان مستقیما به هوای محیط تخلیه می شود.

نویسنده : تیم مهندسی شرکت پاک فن بخار