شیر اطمینان (ریلایف ولو)
1403-07-13 1403-07-12 22:10شیر اطمینان (ریلایف ولو)
وقتی فشار داخل تجهیزاتی مانند دیگ‌های بخار یا مخازن تحت‌فشار، بیش از یک مقدار مشخص افزایش یابد، فشار اضافی ممکن است منجر به خرابی فاجعه‌باری شود. برای جلوگیری از این اتفاق، از دستگاه‌ها و سیستم‌های کاهش فشار برای محافظت از تجهیزات استفاده می‌شود. شیر اطمینان (Relife valve) که انواع مختلفی دارد، یکی از همین تجهیزات است. دستگاه‌های کاهش فشار از جمله شیر اطمینان (Relife valve) به‌عنوان “آخرین خط دفاعی” تجهیزات تحت‌فشار شناخته می‌شوند.
به‌طورکلی، تصادفات و اتفاقات در دستگاه‌هایی همچون دیگ‌های بخار زمانی رخ می‌دهند که سیستم‌های کاهش فشار، نتوانند عملکردی را که برای آنها طراحی شده است را در زمان درست و به شکل صحیح انجام دهند. البته هنوز هم، تجهیزات ایمنی، اغلب در صنایعی که برای محافظت طراحی شده‌اند نادیده گرفته می‌شوند یا به طور کامل درک نمی‌شوند.
شیر اطمینان آخرین خط دفاع
دستگاه‌های کاهش فشار از جمله شیر اطمینان (Relife valve) به‌عنوان “آخرین خط دفاعی” تجهیزات تحت‌فشار شناخته می‌شوند.
به‌طورکلی، تصادفات و اتفاقات در دستگاه‌هایی همچون دیگ‌های بخار زمانی رخ می‌دهند که سیستم‌های کاهش فشار، نتوانند عملکردی را که برای آنها طراحی شده است را در زمان درست و به شکل صحیح انجام دهند. البته هنوز هم، تجهیزات ایمنی، اغلب در صنایعی که برای محافظت طراحی شده‌اند نادیده گرفته می‌شوند یا به طور کامل درک نمی‌شوند.
در آمریکا، 1700 انفجار دیگ بخار که منجر به مرگ 1300 نفر از سال 1905 تا 1911 شد، راه را برای استفاده از چنین دستگاه‌هایی باز کرد. تا سال 1915، انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) اولین کد دیگ بخار خود را با عنوان “قوانین ساخت دیگ‌های ثابت” منتشر کرد که شامل قوانینی برای ساخت و نصب شیرهای ایمنی برای دیگ‌های بخار بود. از زمان معرفی اولین کد دیگ بخار ASME، بسیاری از پیشرفت‌های تکنولوژیکی در طراحی و ساخت دستگاه‌های کاهش فشار رخ‌داده است.
نحوه عملکرد شیر اطمینان
دریچه‌های تسکین‌دهنده ایمنی برای محافظت در برابر فشار زیاد با تخلیه گازهای تحت‌فشار و بخار از خطوط لوله، مخازن تحت‌فشار و اجزای سازنده ساخته شده‌اند. دریچه‌های تسکین‌دهنده ایمنی اغلب آخرین خط دفاعی در برابر انفجار هستند و چنین انفجارهایی می‌توانند مرگبار باشند. شیرهای تسکین‌دهنده فشار، شیر اطمینان (Relife valve) یا دریچه تخلیه از دیگر نام‌های رایج شیرآلات ایمنی هستند.
انواع مختلف شیر اطمینان
شیر تسکین‌دهنده فشار (PRV) یا شیر فشار دهنده (PRV) یا شیر اطمینان فشار (PSV) نمونه‌هایی از اصطلاحاتی هستند که در صنایع برای سیستم ایمنی دستگاه‌ها به کار می‌رود.
تفاوت آنها در این است که PSV ها دارای یک اهرم دستی برای فعال‌کردن شیر در مواقع اضطراری هستند اما بیشتر PRV ها با فنر کار می‌کنند. البته در فشارهای پایین برخی از دیافراگم به‌جای فنر استفاده می‌کنند. در قدیمی‌ترین طرح‌های PRV از یک وزنه برای آب‌بندی شیر استفاده می‌شود.
اصطلاحاتی که باید بدانید
در ادامه به برخی از اصطلاحات سیستم‌های ایمنی و انواع شیر اطمینان می‌پردازیم:
- تنظیم فشار: وقتی فشار سیستم افزایش می‌یابد، شیر اطمینان باز می‌شود. صحت فشار تنظیم شده از استانداردهای ثبت شده پیروی کند.
- شیر تسکین‌دهنده یا ریلیف ولو (RV): از این شیر در جریان مایعات استفاده می‌شود که با غلبه بر فشار فنر، متناسب با آن باز می‌شود.
- سوپاپ اطمینان (SV): از سوپاپ اطمینان برای سیستم‌هایی با سرویس گاز استفاده می‌شود. اکثر SV ها کاملاً آسانسور و یا از نوع ضربه محکم و ناگهانی هستند، به این معنی که کاملاً باز می‌شوند.
- دریچه تسکین‌دهنده ایمنی (SRV) : این دریچه‌ها دریچه اطمینانی است که می‌تواند هم برای سرویس گاز و هم مایع استفاده شود. با این حال، فشار تنظیم شده معمولاً فقط برای یک نوع سیال در یک‌زمان دقیق خواهد بود.
- دریچه تسکین‌دهنده با عملکرد پایلوتی POSRV ، PORV (POPRV): دستگاهی است که با فرمان از راه دور از یک شیر خلبان که به فشار سیستم بالادست متصل است باز می‌شود.
- شیر اطمینان کم‌فشار (LPSV): LPSV سیستمی خودکار است که با فشار استاتیک گاز تخلیه می‌شود. فشار اطمینان کوچک و نزدیک فشار جو است.
- شیر اطمینان فشار وکیوم pressure (VPSV): این شیر ایمنی نیز سیستمی خودکار است که با فشار استاتیک گاز تخلیه می‌شود. فشار تسکین‌دهنده بسیار کوچک، منفی و نزدیک به فشار جو است.
- شیر اطمینان کم وکیوم: (LVPSV) سیستمی اتوماتیک است که با فشار استاتیک گاز تخلیه می‌شود. فشار تسکین‌دهنده کوچک، منفی یا مثبت و نزدیک به فشار جو است.
- سوپاپ وکیوم تحت‌فشار (PVRV): ترکیبی از فشار خلأ و یک شیر تسکین‌دهنده در یک محفظه است. در مخازن ذخیره مایعات برای جلوگیری از انفجار یا فشار بیش از حد استفاده می‌شود.
- ضربه محکم و ناگهانی: در مقابل تعدیل قرار دارد و به دریچه‌ای گفته می‌شود که باز شده و در یک میلی‌ثانیه به یک بالابر کامل می‌رسد. این کار معمولاً با پوشش روی دیسک انجام می‌شود تا مایع عبوری به طور ناگهانی بر ناحیه بزرگ‌تری تأثیر بگذارد و نیروی بالابری بیشتری ایجاد کند.
- تعدیل: متناسب با فشار زیاد باز می‌شود.
الزامات قانونی و کدهای شیر اطمینان در صنعت
در اکثر کشورهای دنیا، صنایع مختلف باید از مخازن تحت‌فشار و سایر سیستم‌های اینچنینی به‌صورت جدی حفاظت کنند و این محافظت توسط شیر اطمینان انجام می‌شود درغیر این‌صورت قانونا با آنها برخورد خواهد شد.
همچنین در اکثر کشورها، کدهای طراحی تجهیزات مانند کدهای ارائه شده توسط انستیتوی نفت آمریکا (API)، انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) و بخش‌های دیگری مانند ISO (ISO 4126) باید رعایت شوند و این کدها شامل استانداردهای طراحی برای اطمینان سوپاپ‌ها هستند و عدم رعایت آنها استاندارد بودن محصول را زیر سوال خواهد برد. استاندارد نبودن مترادف با عدم ایمنی محصول خواهد بود.
استانداردها، قوانین یا دستورالعمل‌های اصلی که تا امروز تصویب شده و به بازار جهانی ارائه شده است عبارت‌اند از:
- Merkblatt (آلمانی)
- انستیتوی نفت آمریکا (API) ؛ استانداردهای 520 ، 521 ، 526 و 2000
- انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) ؛ دیگ بخار و فشار مخزن کد، بخش VIII بخش 1 و بخش I
- انجمن آثار آب آمریکا (AWWA) ، مخازن ذخیره‌سازی
- EN 764-7 ؛ استاندارد اروپا بر اساس دستورالعمل تجهیزات فشار 97/23 EC
- Eurocode EN 1993-4-2، مخازن ذخیره‌سازی.
- سازمان بین‌المللی استانداردسازی؛ ایزو 4126
- مقررات ایمنی سیستم‌های فشار 2000 (PSSR)؛ انگلستان
کاربردهای شیر اطمینان
شیرهای ایمنی در صنایع مختلف کاربرد دارند. برخی از این کاربردها شامل موارد زیر است:
- نفت و پتروشیمی
- استخراج و انتقال گاز طبیعی
- تولید مواد شیمیایی
- تولید برق
- صنایع غذایی و نوشیدنی
- لوازم آرایشی و بهداشتی
کاربرد شیرهای اطمینان در مصارف خانگی نیز قابل اهمیت است. برخی از لوازمی که این نوع شیرها در آن استفاده می‌شود شامل موارد زیر است:
آب‌گرم‌کن
آب‌گرم‌کن‌های خانگی اصولاً مجهز به شیر اطمینان هستند و این نوع شیرها برای آنها کاملاً لازم و ضروری است. وجود سیستم ایمنی در آب‌گرم‌کن از صدمه دیدن ترموستات جلوگیری می‌کند ضمن این‌که احتمال خطرات ناشی از بالارفتن فشار درون مخزن آب‌گرم‌کن را به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد.
زودپز
امروزه زودپزها در اکثر آشپزخانه‌ها جزو لوازم کاربردی و پرمصرف هستند. این نوع ظروف پخت و پز در مصرف زمان و سوخت به مقدار قابل‌توجهی صرفه‌جویی می‌کنند. زودپز همان قابلمه‌ای است که درب ضد فشار دارد . نحوه عملکردش به این صورت است که وجود درب ضد فشار موجب می‌شود دمای درون قابلمه بیشتر از دمای جوش آب یعنی 100 درجه سانتیگراد بالا برود. این موضوع اگرچه پخت سریع‌تر مواد غذایی را به همراه دارد اما بدون شیر اطمینان می‌تواند بسیار خطرآفرین باشد. به همین دلیل زودپز به طور معمول از دو شیر اطمینان بهره می‌برند تا خطر انفجار در آنها به کم‌ترین حد ممکن برسد.
سیستم سوپاپ اطمینان در زودپزهای قدیمی متفاوت بود و به همین دلیل درصد ایمنی آنها نیز پایین‌تر از زودپزهای امروزی بود. در زودپزهای جدید، اگر دریچه بخار به هر دلیلی دچار گرفتگی شود، یک فنر باعث می‌شود فشار زیاد کاهش پیدا کند و اگر این اتفاق با اختلالی مواجه شود، واشر موجود بزرگ‌تر شده و فشار میان درب و قابلمه را آزاد می‌کند.
زودپزهای جدید قفل ایمنی هم دارند که درب قابلمه را در مواقعی که فشار درون ظرف بیشتر از فشار جو می‌شود، قفل می‌کند. این کار به این دلیل انجام می‌شود که از آزاد شدن بخار و بیرون پاشیدن مواد غذایی داغ از داخل ظرف به‌صورت ناگهانی جلوگیری شود.
سخن پایانی
شیر اطمینان یک نوع شیر صنعتی است که برای تنظیم فشار در تجهیزاتی مانند دیگ‌های بخار و یا مخازنی که تحت‌فشار هستند استفاده می‌شود .نحوه عملکرد شیرهای اطمینان به این صورت است که با عبور دادن سیالی که در معرض فشار قرار دارد از مسیری غیر از مسیر اصلی، فشار ایجاد شده در سیستم را آزادکرده و موجب کاهش و تنظیم فشار می‌شوند.
طراحی این نوع شیرها به صورتی است که در یک مقدار فشار از قبل تعیین شده، وارد عمل می‌شوند باعث محافظت از تجهیزات سیستمی می‌شوند. که فشار بالای تولید شده در آن می‌تواند منجر به آسیب جدی مالی و جانی در آنها شود. دستگاه‌هایی برای کم‌کردن فشار به‌منظور بالابردن ایمنی بیشتر از دهه 17 میلادی پا به عرصه وجود گذاشتند.
دنیس پاپین، در سال 1682 برای اولین بار سوپاپ اطمینان را اختراع کرد . پاپین شیر را با استفاده از یک اهرم و وزنه متحرک بست. کشیدن وزنه در امتداد اهرم، باعث می‌شد که شیر را در جای خود باقی بماند و فشار بخار را تنظیم کند. سپس این دستگاه به شکل‌های دیگر در سراسر اروپا گسترش یافت.
