شیر فشار شکن یا شیر اطمینان فشار ( PSV ) چیست؟

مقدمه ای بر شیر فشار شکن یا شیر اطمینان فشار (Pressure Control Valves or PSV )

شیر فشار شکن یا شیر اطمینان فشار ( PSV ) یک ابزار ايمني در صنعت میباشد. شیر فشار شکن جهت جلوگیری از قرار گرفتن شيرآلات ،لوله ها، مخازن تحت فشار و…  در شرايط فشاري بيش از فشار طراحي استفاده میشوند .پس باید در  انتخاب PSV بسیار دقت  وتوجه کرد.

نکات مهم در انتخاب و تعیین جزئیات PSV در زیر آورده شده اند.

برای انتخاب شیر فشار شکن یا شیر اطمینان فشار میبایست به سوالات زیر پاسخ داد:

چه نوع شیر اطمینانی(PSV) مناسب برای فرآیند ما است؟
آیا برای محاسبه سایز شیر فشارشکن  روش ساده ای هست که از محاسبات دستی راحتتر باشد؟
براي PSV  چه ماده ای بايد انتخاب کنیم تا متناسب با شرايط فرآيندي باشد؟
در زیر با طریقه کار شیر اطمینان آشنا می شویم.

شیر فشار شکن یا شیر اطمینان چیست؟

بر اساس استـاندارد API 520 Part 1 كه به بررسي طریقه انتخاب، ، نصب دستگاههای فشار شكن ومحاسبه سايز در پالايشگاه ها مي پردازد می توان گفت شير اطمينان یا همان شیر فشار شکن توسط يك فنر بسته میشود که وقتی فشار پشت شير به فشار استاتيكي مشخصی برسد سریع باز میشود که اين عمل راPOP كردن شير مي نامند. کاربرد شيرهاي اطمينان عمدتا براي سيالات تراكم پذير است. مي توان  با تعیین مساحت سطح مجرابند و اندازه نازل تعیین کرد كه چه حجمی از سيال از شير خارج میشود. ابتدا میبایست اندازه نازل خروجي یا همان اُرفيس محاسبه شود.

مخازن تحت فشار در صنعت باید از طریق دريچه اطمينان حفظ شوند. بايد طوري دريچه هاي اطمينان را انتخاب کنیم كه اگر تعادل در فشار مخزن بهم خورد ، شير اطمينان باز شود و مقادير اضافي از گاز  يا مايع را خارج كند . در مواردي كه فشار علاوه بر امكان عدم تعادل در شرايط كاري در معرض خطرات  انفجار و آتش سوزي هم هستند بايد اين شيرها را طوری انتخاب کرد كه نه تنها  فقط در فشار مشخصی باز شوند بلكه ظرفيت آنرا را داشته باشند تا به خارج کردن مقدار زيادي مايع يا گاز داخل مخزن كه در اثر حرارت تغيير حالت داده اند بپردازند . طراحی شیرهای اطمینان در حدود 10 درصد بیشتر از فشاری است که مخزن باید نگه دارد.
در مخازنی که ضد انفجار هستند ، فشار مخزن نبايد از 20% فشار طراحي بیشتر شود. شيرهاي اطمينان یا شیرهای فشار شکن وسيله ی مناسبی برای پیشگیری از زیاد شدن ناگهاني فشار در كارخانه ها، موتورخانه ها و کلا انواع سايتهاي صنعتي میباشند. معمولاً محدوديت فشار در اينگونه كاربردها ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات، لوله ها و دستگاه-ها و يا محصولات توليدي و نیزموارد مربوط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه به آن در اصطلاح محدوده فشار عملکرد امن (Safe perating limits for pressure) و يا SOL/P میگویند. طریقه طراحي قطعات داخلي شير  ارتباط مستقیم با نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان و مشخصات كاري آنها دارد. در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع باز شدن شير اطمينان ، در اثر ازدياد فشار، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت شدید میشود تا وقتی که شير كاملاً باز شود.
شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري از سيال به واحد يا به درون خطوط  عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي آيند نصب مي گردند. درسيستم-هاي توليد بخار، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلرها قرار داده میشوند.

آشنایی با اصطلاحات شیرهای اطمینان:

مفهوم بالاترين فشار (Over Pressure)

وقتی شيراطمينان در حالت كاملاً باز قرار مي گيرد و حداكثر ظرفيت تخليه خود را  داشته باشد بالاترین فشار بوجود میآید. این فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set pressure)  است و با توجه به كاربردهای مختلف، مقدارش متفاوت مي باشد. طبق استاندارد BS 5500 اين میزان اختلاف فشار را در مورد سيستم هاي بخار و گاز مساوی حداكثر 10% درصد فشار تنظيمي یا ست پرشر شير اطمينان در نظر مي گيرد.  در فرآيندهاي كه امکان دارد در اثر ازدياد فشار به محصول و يا قطعات خسارتي وارد شود  از شيرهاي اطمينان استفاده میشود تا از بروز خسارات جلوگيري کند.

مفهوم پايين ترين فشار (Blow Down)

مقدار اختلاف فشار پايين تر از نقطه تنظيم یا ست پرشر شير اطمينان است كه جهت بسته شدن محكم و كامل شير اطمينان پس از باز شدن و سپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد.اين پارامتر را Reset Differential می گویند. طبق استاندارد مذكور ميزانBlow down حدود10%  است.با توجه به نوع سيستمی که طراح انتخاب  میکند مقاديرOver pressure وBlow down  تغییر میکند و  مثلا مي تواند به ترتيب 3% و 4 % انتخاب  شوند.
.