شیرهای ایمنی Safety valves

شیرهای ایمنی Safety valves

شیر های ایمنی یک واحد فرآیندی را در مقابل افزایش ناگهانی و ناخواسته فشار درون تجهیزات موجود، (همچون کمپرسورها، دیگ های بخار، توربین ها، مخازن تحت فشار ولوله های فرآیندی) محافظت می نمایند. این شیرها در کنار تجهیزات کنترلی نصب می شوند و در صورتی که سیستم های کنترلی معیوب شوند و وظیفه خود را به درستی انجام ندهند، وارد عمل شده و فشار داخلی تجهیزات را که بیش از حد مجاز افزایش یافته، تخلیه می نماید. اگر این افزایش فشار ناگهانی کنترل نشود احتمال صدمه دیدن و ترکیدن تجهیزات و خطوط لوله وجود دارد. عملکردهای شیرهای ایمنی در کنترل فشار بصورت خودکار است و در واقع فشار سیال فرمان باز شدن این شیرها را صادر می نماید، بعد از تخلیه فشار اضافی و بازگشت مجدد فشار به محدوده مجاز، شیرهای ایمنی بسته می شوند. فشار مورد نظر جهت عملکرد شیرهای ایمنی با محاسبه فشار قابل تحمل تجهیزات و لوله ها و همچنین مسائل مرتبط با ایمنی سایت، تعیین و تنظیم می شود.

انواع شیرهای ایمنی

شیرهای ایمنی با توجه به نحوه عملکردشان بصورت زیر تقسیم بندی می شوند:

1-شیر اطمینان

این شیرها عموما برای سیالات تراکم پذیر مورد استفاده قرار می گیرند و برروی تجهیزات محتوی گاز، هوا و بخار نصب می شوند. در این نوع از شیرها دریچه مسدود کننده شیر توسط یک فنر به نشیمنگاه آن چسبیده است. در صورتی که فشار گاز بر نیروی فنر غلبه نماید، دریچه مسدود کننده از نشیمنگاه فاصله گرفته و شیر اجازه تخلیه گازهای اضافی و کاهش فشار را می دهد. در بالای فنر مهره ای قرار دارد که بوسیله آن می توان شیر را روی فشار مورد نظر تنظیم کرد. در برخی از شیرهای اطمینان فنر بعد از یکبار عملکرد شیر باید تعویض گردد. مسیر خروجی شیرهای اطمینان معمولا به هوای آزاد هدایت می شود و در صورتی که مواد فرآیندی خطرناک و قابل اشتعال باشند این خروجی به سمت مشعل هدایت می شود.
ظرفیت شیرهای ایمنی به گونه ای انتخاب می شود که مقادیر زیادی سیال ( گاز یا مایع تبخیر شده) را در مدت زمان کوتاهی خارج نمایند بدین منظور دریچه شیر اطمینان بایستی مساوی و یا بالاتر از دریچه شیر روردی به مخزن مورد نظر انتخاب شود. شیرهای اطمینان باید بصورت خودکار عمل نمایند تا بتوان به عملکرد درست آنها اطمینان داشت. برای شیرهای اطمینان گواهینامه صادر می شود و این شیر ها قبل از نصب باید آزمایش شوند.سازنده علاوه بر فنری که بر روی شیر نصب شده است، یک فنر دیگر معادل همان فنر به همراه شیر عرضه می کند، که پس از آزمایش شیر فنر روی آن باز و فنر دیگر جایگزین شده و شیر در محل مورد نظر نصب می شود. شیر های ایمنی معمولا با هوا یا بخار اشباع شده و یا گاز طبیعی آزمایش می شوند.

2-شیرهای تخلیه فشار

معمولا از اصطلاح شیر اطمینان و شیر تخلیه فشار به جای یکدیگر استفاده می شود. شکل ظاهری و عملکرد این دو نوع شیر شبیه به هم می باشدو تنها تفاوت آنها در این است که شیرهای تخلیه کننده فشار عموما برای سیالات تراکم ناپذیر به کار می روند. همچنین سرعت عملکرد شیرهای تخلیه از شیرهای ایمنی کمتر است و خروجی آنها معمولا به سیستم برگشت داده می شود. به عنوان مثال در قسمت خروجی یک پمپ که مایعی را از یک مخزن پمپتژ می کند شیر تخلیه فشار قرار می دهند، تا در صورت بسته شدن مسیر خروجی پمپ و افزایش فشار خروجی این شیر باز شده و مایع را به مخزن بازگرداند. این شیرها معمولا بصورت مداوم عمل می کنند تا فشار سیستم را در حد نرمال کنترل نمایند و هیچگاه همچون شیرهای ایمنی به صورت ضربه ای عمل نمی کنند.

3-شیرهای اطمینان تخلیه ای

این شیر ها بر روی مخازن و تجهیزات محتوی گاز و یا مایع نصب می شوند و به آنها شیرهای اطمینان دو منظوره گفته می شود.از جمله موارد اختلاف این شیرها با شیر اطمینان این است که شیرهای اطمینان به محض اینکه فشار سیستم به فشار تنظیمی می رسد، بصورت ناگهانی و بسیار سریع عمل می کنند و تا هنگامیکه فشار، به پایین تر از فشار مجاز نرسیده باشد باز می مانند و بعد از پایین آمدن فشار بلافاصله بسته می شوند. اما شیرهای اطمینان تخلیه ای زمانی که فشار سیستم تا نقطه فشار تنظیمی بالا برود، به تدریج باز شده و اجازه افزایش بیشتر فشار را نمی دهند و تا زمانی که فشار را تعدیل نمایند، باز می مانند. در یک سیستم اگر خواسته باشیم از شیر اطمینان و شیر اطمینان تخلیه ای بصورت همزمان استفاده نماییم، این دو شیر را بصورت سری با هم نصب می کنیم. بدین شکل که ابتدا شیر اطمینان تخلیه ای و بعد از آن شیر اطمینان نصب می شود. با این پیکربندی در صورت افزایش بیش از حد مجاز فشار، شیر اطمینان تخلیه ای وارد عمل شده و اجازه افزایش فشار را نمی دهد اگر با عملکرد این شیر، فشار همچنان افزایش یابد و به فشار عملکرد شیر اطمینان برسد، آن شیر نیز باز شده و اجازه افزایش بیشتر فشار را نمی دهد. خروجی شیرهای اطمینان تخلیه ای برخلاف شیرهای اطمینان معمولا به سیستم فرآیندی باز می گردد.

4-شیرهای ایمنی با صفحه پاره شونده

استفاده از صفحه پاره شونده یکی از ابتدایی ترین روشهای حفاظت از سیستم های تحت فشار، در برابر اضافه فشار ناخواسته می باشد. صفحه پاره شونده یکبار مصرف است و هنگامیکه در اثر افزایش فشار سیستم، پاره شود باید آن را تعویض نمود. این شیرها براساس اختلاف فشار طراحی می شوند و در صورتیکه اختلاف فشار طراحی در دو طرف صفحه ایجاد شود، پاره شده و به یکباره مقدار زیادی ازسیال تحت فشار را از سیستم خارج می کنند. این شیرها معمولا به همراه شیرهای اطمینان و بصورت سری با آنها نصب می شوند. در صورتیکه شیر اطمینان نتواند فشار اضافی را در مدت زمان لازم تخلیه نماید و یا اینکه افزایش فشار ناگهانی و شدید باشد این شیر با پاره شدن دیسک خود اجازه تخلیه حجم زیادی از فشار را می دهد.