نحوه عملکرد شیر اطمینان
شیر اطمینان٬ سیفتی ولو از پر کاربردترین انواع شیر صنعتی است که در این پست با نحوه عملکرد شیر اطمینان و انواع آن و همچنین مقایسه بین مدلهای مختلف آن آشنا می‌شوید.
شیر اطمینان چیست ؟
در پاسخ به این سوال که شیر اطمینان چیست در واقع یک شیر اطمینان برای حفاظت سیستم از فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فشار افزوده یا فشار بالا در شرایطی ایجاد می‌شود که میزان فشار در سیستم از میزان تعیین/طراحی شده بالاتر برود.
سیفتی ولو٬ شیر اطمینان در مقایسه با ریلیف ولو این قابلیت را دارد که به سرعت باز شود. شیر اطمینان باز شده و به این ترتیب فشار افزوده شده به سرعت از سیستم آزاد می‌شود.
در واقع در دنیای ابزار دقیق از شیر اطمینان استفاده می‌شود تا از افزایش فشار که منجر به نقص عملکرد، خطرات آتش سوزی یا انفجار جلوگیری شود.
شیرهای اطمینان فقط دارای اجزای مکانیکی هستند در نتیجه زمانی که شیر اطمینان های الکترونیکی یا پنوماتیکی از کار افتادند می‌توان از آنها استفاده کرد.
یک سوپاپ اطمینان به طور کامل توسط مدیای سیستم فعال می‌شود و در صورت قطع برق کار می‌کند.
اصطلاحات مهم شیر اطمینان
فشار بیش از حد : زمانی در یک فرایند میزان فشار ورودی بسیار بیشتر از میزان تعیین شده باشد در واقع فشار بیش از حد ایجاد شده است.
فشار عملیاتی : میزان فشاری سیستم در حالت نرمال فشار عملیاتی نامیده می‌شود.
فشار تنظیم شده : فشاری که دیسک شروع به بلند شدن می‌کند و شیر اطمینان باز می‌شود.
بالا رفتن: فاصله‌ای که دیسک از حالت بسته به موقعیت مورد نیاز برای تخلیه منتقل کرده است.
فشار برگشتی: فشار ایجاد شده بر روی خروجی شیر اطمینان در جریان
فشار برگشتی ساخته شده: فشار در خروجی پس از باز شدن شیر ایمنی.
فشار اضافی : فشار در خروجی سوپاپ ایمنی بسته
MAWP : حداکثر فشار مجاز در دمای تعیین شده در شرایط عادی کارکرد. MAWP حداکثر فشاری است که ضعیف‌ترین جزء دستگاه فشار می‌تواند تحمل کند.
Blowdown: تفاوت بین فشار واقعی که دیسک در آن بالا می‌رود و فشار واقعی که شیر در آن بسته می‌شود. به طور کلی در درصد بیان می‌شود.
ظرفیت تخلیه: سرعتی که شیر ایمنی می‌تواند فشار اضافی را آزاد کند.
انواع شیر اطمینان
- مکانیسم فنری
- بیلوز متعادل
- شیر اطمینان با عملگر خودکار
به طور کلی شیر اطمینان٬ سیفتی ولوها دارای ۳ نوع متفاوت هستند که این تفاوت براساس نوع عملکردی و سیستم اندازه گیری می‌باشد.
در ادامه به بررسی هر کدام از این سه مدل به همراه تصاویر آنها می‌پردازیم.
اجزای شیر اطمینان
مکانیسم فنری
سیفتی ولوهای فنری پر طرف دار تر از دیگر مدلها هستند و همچنین به عنوان سیفتی ولو های یک طرفه شناخته می‌شوند زیرا فقط توسط یک فنر بسته می‌شود.
از مزیت‌های این مدل از شیر ایمنی می‌توان تحمل میزان فشار بالای سیستم از ۱ تا ۱۴۰۰بار دانست.
طرز کار شیر اطمینان فنری
باز و بسته شدن شیر ایمنی با توازن بین نیروی فنر و نیروی ورودی تعیین می‌شود. به عبارت دیگر، در بررسی نحوه عملکرد شیر اطمینان نیروی محیط بر روی شیر خروجی. نیروی ورودی با فشار ورودی و سطح در دسترس شیر خروجی مطابق معادله F = P*A تعیین می‌شود.
یکی از ویژگیهای اساسی شیرهای ایمنی این است که در یک بازه زمانی کوتاه کاملاً باز می‌شوند تا در کمترین زمان به حداکثر ظرفیت می‌رسند.
این امکان وجود دارد زیرا ولو خروجی قطر بیشتری از نازل دارد. به محض اینکه فشار ورودی به اندازه کافی بالا باشد، شیر خروجی بالا می‌رود. در این لحظه، سطح ولو خروجی که محیط می‌تواند به آن برسد بزرگتر می‌شود. این امر باعث ایجاد نیروی ورودی بسیار بیشتر از نیروی فنر می‌شود و شیر به طور کامل باز می‌شود.
مدلهای استاندارد شیر اطمینان دارای سوپاپ تخت هستند، اما مدل هایی برای انواع خاصی از گازها و مایعات وجود دارد. تفاوت اصلی در شکل سیفتی ولو است؛ در این نسخه‌ها، سوپاپ مجهز به محفظه انبساط است (شکل بعد را ببینید).
این محفظه بالابر بیشتری (بلندکردن شیر خروجی) را فراهم می‌کند و برای مدت کوتاهی باز می‌شود. این مدلها عمدتا در برنامه‌هایی استفاده می‌شوند که فشار بیش از حد مجاز کم است.
مدل های ویژه‌ای برای رسانه‌های تراکم ناپذیر و تراکم پذیر و گازها/بخارات وجود دارد. شیرهای ایمنی گازها و بخارات اغلب قبل از رسیدن به فشار تنظیم شده باز می‌شوند و در فشار پاسخ حداقل تا ۵۰٪ بالابر می‌شوند.
بیلوز متعادل
به دلیل برخی مشکلاتی همچون فشار برگشتی که مدل فنری داشت مدل دیگری از شیر اطمینان که با کمک فلز بیلوز تعبیه شده در آن عرضه شد.
بیلوزها اطمینان می‌دهند که فشار برگشتی در سطح بالا و پایین شیر برقی روی سطح مساوی اعمال می‌شود. در نتیجه، فشار عقب بر عملکرد سوپاپ تأثیر نمی‌گذارد.
در بررسی این مدل طرز کار شیر اطمینان در این مدل فنر همیشه از مدیا ایزوله خواهد بود در نتیجه هیچ تاثیری بر نیروی فنر ایجاد نخواهد شد. فضایی که فنر در آن قرار دارد به اتمسفر وارد می‌شود.
توجه داشته باشید که این مدل فقط تا فشار معکوس خاصی کار می‌کند. ولوهای اطمینان معمولی با دماهای متعادل تا حداکثر فشار برگشتی ۱۵٫۹ بار (فشار سنج) عمل می‌کنند.
سوپاپ ایمنی پیلوت
نوع سوم سوپاپ اطمینان، نوع سوپاپ ایمنی است که با پایلوت کار می‌کند. در این نوع، شیر خروجی با فشار ورودی روی نازل نگه داشته می‌شود. هرچه فشار کار بیشتر باشد، شیر اصلی خروجی بر نازل محکم‌تر می‌شود.
مزیت کنترل راهنما این است که فشار پاسخ بدون نشت یا دهانه های ناخواسته می‌تواند به فشار کار نزدیکتر باشد.
تا زمانی که فشار ورودی کمتر از فشار تنظیم شده باشد، شیر بسته می‌ماند. به محض افزایش فشار ورودی از فشار پاسخ، راهنما به موقعیت باز حرکت می‌کند و به رسانه اجازه می‌دهد تا از طریق لوله پیلوت به خروجی جریان یابد.
این باعث ایجاد اختلاف فشار بر روی شیر اصلی می‌شود و باعث حرکت آن به سمت بالا می‌شود و به رسانه اجازه می‌دهد آزادانه به خروجی جریان یابد. هنگامی که فشار ورودی دوباره از فشار پاسخ کمتر می‌شود، شیر دوباره بسته می‌شود.
فاکتورهای انتخاب شیر اطمینان
برای محافظت از سیستم خود در برابر فشار بیش از حد، درک و انتخاب پنج معیار انتخاب زیر ضروری است.
- فشار تنظیم شده
- فشار برگشتی
- ظرفیت تخلیه
- دمای کارکرد
- ولو و مواد آب بندی
کاربرد شیر اطمینان
شیرهای ایمنی عمدتا در کاربردهای صنعتی برای محافظت در برابر فشار بیش از حد استفاده می‌شود. این فشار بیش از حد می‌تواند منجر به موقعیت های خطرناک، آتش سوزی یا انفجار شود. شیرهای ایمنی اغلب در موارد زیر یافت می‌شوند:
- صنعت نفت، گاز و نفت. خرابی تجهیزات می‌تواند منجر به آتش سوزی یا انفجار شود، در این صورت یک سوپاپ ایمنی باید ماده خطرناک را تخلیه کند.
- بخش انرژی آنها اغلب برای تخلیه فشار اضافی در خطوط لوله بخار، هوا، گاز یا مایع یا مخازن/دیگهای بخار استفاده می‌شوند.
در این پست به طور تخصصی به این سوال شیر اطمینان چیست پاسخ دادیم و همینطور درمورد طرز کار شیر اطمینان و انواع آن به کمک تصاویر مواردی را بررسی کردیم.
منبع مقاله:
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.