مقالات
در حال خواندن
شیرهای فشار شکن
0

شیرهای فشار شکن

توسط محمد دمرلو۲۵ شهریور, ۱۳۹۶

شیر فشارشکن ( pressure reducing valve) گونه‌ای از شیرهای صنعتی است که جهت تنظیم ، کاهش و ثابت نگه داشتن فشار خروجی شیر در خطوط انتقال ، شبکه و توزیع آبهای آشامیدنی و خام و دیگر صنایع حتی در صورت ایجاد نوسان در فشار ورودی مورد استفاده قرار می گیرند . شیر های فشار شکن در دو نوع مکانیکی و پایلوتدار مورد استفاده می گیرند .

شیر فشار شکن یا شیر اطمینان چیست؟

بر اساس استـاندارد API 520 Part 1 که به بررسی طریقه انتخاب، ، نصب دستگاههای فشار شکن ومحاسبه سایز در پالایشگاه ها می پردازد می توان گفت شیر اطمینان یا همان شیر فشار شکن توسط یک فنر بسته میشود که وقتی فشار پشت شیر به فشار استاتیکی مشخصی برسد سریع باز میشود که این عمل راPOP کردن شیر می نامند. کاربرد شیرهای اطمینان عمدتا برای سیالات تراکم پذیر است. می توان  با تعیین مساحت سطح مجرابند و اندازه نازل تعیین کرد که چه حجمی از سیال از شیر خارج میشود. ابتدا میبایست اندازه نازل خروجی یا همان اُرفیس محاسبه شود.

مخازن تحت فشار در صنعت باید از طریق دریچه اطمینان حفظ شوند. باید طوری دریچه های اطمینان را انتخاب کنیم که اگر تعادل در فشار مخزن بهم خورد ، شیر اطمینان باز شود و مقادیر اضافی از گاز  یا مایع را خارج کند . در مواردی که فشار علاوه بر امکان عدم تعادل در شرایط کاری در معرض خطرات  انفجار و آتش سوزی هم هستند باید این شیرها را طوری انتخاب کرد که نه تنها  فقط در فشار مشخصی باز شوند بلکه ظرفیت آنرا را داشته باشند تا به خارج کردن مقدار زیادی مایع یا گاز داخل مخزن که در اثر حرارت تغییر حالت داده اند بپردازند . طراحی شیرهای اطمینان در حدود ۱۰ درصد بیشتر از فشاری است که مخزن باید نگه دارد.
در مخازنی که ضد انفجار هستند ، فشار مخزن نباید از ۲۰% فشار طراحی بیشتر شود. شیرهای اطمینان یا شیرهای فشار شکن وسیله ی مناسبی برای پیشگیری از زیاد شدن ناگهانی فشار در کارخانه ها، موتورخانه ها و کلا انواع سایتهای صنعتی میباشند. معمولاً محدودیت فشار در اینگونه کاربردها ناشی از فشار قابل تحمل تجهیزات، لوله ها و دستگاه-ها و یا محصولات تولیدی و نیزموارد مربوط با حفظ ایمنی افراد می باشد که به آن در اصطلاح محدوده فشار عملکرد امن و یا SOL/P میگویند. طریقه طراحی قطعات داخلی شیر ارتباط مستقیم با نحوه باز شدن شیرهای اطمینان و مشخصات کاری آنها دارد. در اغلب موارد این طراحی بگونه ای انجام می گیرد که پس از شروع باز شدن شیر اطمینان ، در اثر ازدیاد فشار، در اثر خاصیت (POP Action) این عمل به سرعت شدید میشود تا وقتی که شیر کاملاً باز شود.
شیرهای اطمینان بوسیله آزاد کردن مقداری از سیال به واحد یا به درون خطوط  عملیات ایمن سازی را انجام می دهند. شیرهای فشار در جاهائیکه حداکثر فشار کاری بوجود می آیند نصب می گردند. درسیستم-های تولید بخار، شیرهای اطمینان برای جلوگیری از افزایش فشار بر روی بویلرها قرار داده میشوند.

آشنایی با اصطلاحات شیرهای اطمینان:
مفهوم بالاترین فشار (Over Pressure)

وقتی شیراطمینان در حالت کاملاً باز قرار می گیرد و حداکثر ظرفیت تخلیه خود را  داشته باشد بالاترین فشار بوجود میآید. این فشار بالاتر از فشار نقطه تنظیم (Set pressure)  است و با توجه به کاربردهای مختلف، مقدارش متفاوت می باشد. طبق استاندارد BS 5500 این میزان اختلاف فشار را در مورد سیستم های بخار و گاز مساوی حداکثر ۱۰% درصد فشار تنظیمی یا ست پرشرشیر اطمینان در نظر می گیرد.  در فرآیندهای که امکان دارد در اثر ازدیاد فشار به محصول و یا قطعات خسارتی وارد شود  از شیرهای اطمینان استفاده میشود تا از بروز خسارات جلوگیری کند.

مفهوم پایین ترین فشار (Blow Down)

مقدار اختلاف فشار پایین تر از نقطه تنظیم یا ست پرشر شیر اطمینان است که جهت بسته شدن محکم و کامل شیر اطمینان پس از باز شدن و سپس برگشت سیستم به فشار عادی مورد احتیاج می باشد.این پارامتر را Reset Differential می گویند. طبق استاندارد مذکور میزانBlow down حدود۱۰%  است.با توجه به نوع سیستمی که طراح انتخاب  میکند مقادیرOver pressure وBlow down  تغییر میکند و  مثلا می تواند به ترتیب ۳% و ۴ % انتخاب  شوند.

 شیرهای اطمینان با عبور دادن سیال تحت فشار از یک مسیر جانبی، فشار موجود در سیستم را رها می‌کنند. این شیرها به گونه ای طراحی و یا تنظیم شده اند که در یک فشار از قبل تعیین شده، عمل می‌کنند و از مخزنهای تحت فشار و سایر تجهیزات سیستم که در معرض فشار هستند، در برابر فشار بیش از حد مجاز محافظت می‌کنند.

شیرهای فشار شکن (P.R.V) بطور اتوماتیک فشار زیاد و متغیر ورودی را به فشار کم و ثابت خروجی تبدیل می کند . چنانچه در شبکه بعد از شیر فشار شکن مصرف آب وجود نداشته باشد برای جلوگیری از انباشته شدن فشار استاتیک شیر فشار شکن به طور اتوماتیک جریان را قطع می کند . استفاده از این شیر ها سهولت بهربرداری از شبکه وخطوط انتقال حذف هزینه های هنگفت خرید زمین و ساخت مخازن فشار شکن را در بردارد و نیز با کاهش فشارهای نا خواسته در شبکه ها و خطوط انتقال به مقدار زیادی از هدر رفتن سیال جلوگیری می کند . ( شکل زیر )

نحوه قرارگیری شیر فشار شکن روی خط لوله

انتخاب شیر فشار شکن :

اولین قدم در انتخاب شیر دقت در محل استفاده از شیر و اطلاع از نحوه مصرف سیال می باشد . در بارهای کوچک که دقت بسیار زیادی مورد نظر نیست بهترین انتخاب شیر فشار شکن با عملکرد مستقیم است . در مصارف بیشتر و به منظور کنترل بسیار دقیق شیرهای فشار شکن از نوع پایلوت دار می توانند از بهترین انتخاب ها باشند . اندازه گذاری شیرهای تقلیل فشار سیال به راحتی با داشتن میزان گذر سیال عبوری و نیز فشار ورودی و خروجی شیر به وسیله جداول موجود انتخاب جهت نوع شیرها انجام می شود. انتخاب سایز بزرگتر از حد لازم برای شیرها علاوه بر افزایش هزینه خرید شیر باعث فرسودگی سریعتر شیر خواهد شد .زیرا در بارهای کم شیر ناچارا بایستی در حالت نزدیک به بسته کار کند و به علت ایجاد فاصله کوچک بین قسمت پلاگ شیر و نشیمنگاه آن سرعت در این قسمت زیاد شده باعث خورده شدن و نازک شدن قسمتهای داخلی خواهد شد به علاوه حرکت بسیار کوچک در شیر باعث تغییرات زیاد در میزان گذر سیال گشته باعث تغییرات فشار در خروجی خواهد شد .

از آن جای که اکثر مشکلات فشار شکن ها بر اثر ورود اجسام خارجی ( در سیستم بخار ورود بخار مرطوب ) به وجود می آید حتما باید از صافی ( سپریتور در سیستم بخار ) قبل از شیر های فشار شکن استفاده کرد و صافی ها به صورت دوره ای و با برنامه زمانی تمیز و سرویس گردند . اگر تجهیزات نصب شده در خروجی شیرهای فشار شکن قابلیت تحمل فشار ورودی به شیر را نداشته باشند باید از شیر های اطمینان (safety valve) استفاده نمود تا در صورت خرابی آن ها از دستگاه محافظت به عمل آید .

انواع شیرهای فشار شکن :

شیرهای تقلیل فشار با عملکرد مستقیم (Direct acting Pressure Reducing Valve)

از ساده ترین شیرهای تقلیل فشار می باشد ( شکل زیر ) نحوه کار به این صورت است که فشار سیال خروجی از شیر ( فشار کاسته شده ) بر قسمت زیرین دیافراگم A اعمال نیرو می کند و در مقابل فنر B نیروی رو به پایین را در خلاف جهت اعمال مینمایید .

شیر تقلیل فشار با عملکرد مستقیم

شیرهای تقلیل فشار از نوع پایلوت دار  (Pilot Operated Pressure Reducing Valve)

حوه عملکرد شیر بدین صورت است که فشار خروجی شیر یا فشار تقلیل یافته از طریق لوله باریک Fبه قسمت زیرین دیافراگم کمکی Cاعمال نیرو می نماید که در برابر نیروی رو به پایین فنر تنظیم Bمتعادل میشود . با کاهش فشار درخروجی شیر ، نیروی فنر بر نیروی دیافراگم کمکی غلبه کرده شیر راهنمای Eرا کمی بازتر می نماید و در نتیجه به بخار اجازه می دهد تا از طریق لوله Dبه قسمت زیرین دیافراگم Kمنتقل گردد که متعاقبا باعث خواهد شد تا شیراصلی Hدر مقابل فنر مربوط به خود  Gباز شده و اجازه عبور مقدار بیشتری از سیال راداده تا این که فشار پایین دست به مقدار از پیش تعیین شده خود برگردد.

بالعکس، هر گونه افزایش فشار در ناحیه پایین دست باعث بسته شدن شیر راهنما شده و منجر به تخلیه سیال زیر دیافراگم اصلی K از طریق لوله باریک L  و روزنه J خواهد شد و در نتیجه فنر برگرداننده G، شیر اصلی را خواهد بست تا فشار جریان اصلی بیشتر کاهش یابد. در صورت ثابت بودن جریان و میزان بار، شیر هدایتگر (Pilot)و شیر اصلی در موقعیت ثابتی قرار خواهند گرفت تا فشار ثابتی را در خروجی فراهم نمایند و هرگونه تغییر فشار یا بار در خروجی به سرعت توسط دیافراگم راهنما احساس خواهد شد تا شیر اصلی را باز یا بسته نماید.میزان فشار مطلوب در خروجی شیر بوسیله پیچ A تنظیم میشود که در واقع میزان نیروی فشاری فنر Bرا تغییرمیدهد.
شیرهای پایلوت دار دارای مزیتهایی نسبت به شیرهای فشارشکن مستقیم هستند : به منظور تغییر وضعیت شیر اصلی، فقط جریان بسیار کوچکی از بخار لازم است و بنابراین تغییرات بسیار کم فشار پایین دست باعث تغییرات بزرگ در میزان جریان اصلی شده که نشاندهنده حساست بالای شیر می باشد. از طرف دیگر، خروجی این شیرها مستقل از تغییرات فشار بالا دست جریان هستند بدین صورت که اگرچه در اثر ازدیاد فشار بالادست، نیروی عمودی وارد بر شیر بیشتر می شود، ولی از طرف مقابل همین نیرو از طریق لوله Dبه زیر دیافراگم اصلی نیز وارد می گردد که با هم خنثی شده ودر نتیجه شیری خواهیم داشت که کنترل دقیق فشار را مستقل از تغییرات فشار ورودی ، تامین خواهد کرد. نکته جالب این است که در صورت عدم مصرف بخار در مصرف کننده ها فشار بخار خروجی از این شیرها همچنان به اندازه مورد نظر کاسته می شود

شیر تقلیل فشار از نوع پایلوت دار

شیرهای تقلیل فشار از نوع پنوماتیکی (Pneumatic Pressure Reducing Valve)

این نوع شیرها با استفاده از قطعات جنبی نظیر اکچوایتور , پوزیشنر و کنترلر می توانند افت فشار بسیار بالای را در تقلیل فشار فراهم نمایند . میزان فشار جریان پایین دست شیر بوسیله سنسور مخصوص حس شده و به کنترلر ارسال می گردد . کنترلر این عدد با میزان از پیش تعریف شده مقایسه کرده و به کمک پوزیشنر سیگنال نیوماتیکی لازم برای باز یا بسته شدن شیر را به اکچوایتور شیر ارسال می نماید .

 کاهش فشار با بستن شیر فشار شکن به صورت سری :

در این روش کاهش فشار در چند مرحله انجام می گیرد که برای کاهش فشار در افت فشارهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد

کاهش فشار به وسیله دو شیر هنگامی توصیه می شود که فشار اولیه ۲۰۰psi یا بیشتر و یا نسبت کاهش فشار ۱ به ۴ باشد به عنوان مثال کاهش فشار از ۲۵۰ psi تا ۵۰ psi  جریانی که تا حد زیادی نوسان دارد را از دو مرحله کاهش فشار سریالی استفاده می کنیم که شیرها تحت تفاوت فشار زیادی قرار نمی گیرند و در نتیجه عمر شیرها طولانی تر می شود .

بستن شیر فشار شکن به صورت سری

کاهش فشار با بستن شیر فشار شکن به صورت موازی :

سیستم موازی ( موازی بسته شدن فشار شکن ها به هم ) افت فشاری را که می خواهیم با دو یا چند فشارشکن تامین می کنیم به این صورت که افت فشار را بین شیرهای فشار شکن تقسیم می کنیم . یا اینکه در سیستم از دو فشار شکن به صورت موازی استفاده می کنیم هنگامی که یکی از آن ها از سیستم خارج شود دیگری وارد سیستم شود و وقفه ایجاد نشود . ( شکل زیر ) یا در شرایطی که برای تامین آب یک ساختمان چند طبقه که برای هر طبقه یک مقدار افت فشار نیاز داریم از سیستم موازی برای قرار دادن فشار شکن ها در مسیر انتقال استفاده می کنیم.

بستن شیر تقلیل فشار به صورت موازی

دستور العمل نگهداری، نصب و بهره برداری شیرهای فشار شکن
نکات زیر باید  برای نگهداری شیر در انبار رعایت شود:

  • شیرها تا نصب در بسته بندی کارخانه نگهداری شود.
  • شیرها محل خشک و دور از تابش خورشید و عاری از گرد و غبار نگهداری شود .
  • در صورتی که شیر بیش از مدت ۲ سال در انبار نگهداری شده باشد، لازم است مجددا تست و کنترل شود .
    ب- نکات زیر باید در هنگام نصب شیر انبار رعایت شود:
  • پس از خارج نمودن شیر از داخل بسته بندی، و قبل از نصب از تمیز بودن داخل لوله از اشیاء خارجی اطمینان حاصل نمائید .
  • از تمیز بودن سطح فلنج های شیر اطمینان حاصل فرمایید.
  • مدار فرمان شیر را بازرسی نموده و در صورت آسیب دیدن در اثر حمل و نقل نسبت به تعمیر و اصلاح آن اقدام نمایید.
    ج – نکات زیر باید در هنگام نصب شیر فشار شکن رعایت شود:
  • فلش نشان دهنده جریان روز شیر باید با جهت جریان سیال در لوله مطابقت داشته باشد .
  • به علت اختلاف فشار بین دو طرف شیر فشار شکن و به منظور جلوگیری از حرکت شیر به سمت جلو، مهار نمودن لوله قبل و بعد از شیر با نصب پایه و تکیه گاه الزامی می باشد.
  • در اطراف محل نصب شیر باید فضای کافی برای انجام عملیات تعمیر وجود داشته باشد .
  • برای جلوگیری از یخ زدگی حتی الامکان شیر در حوضچه سرپوشیده نصب شود. در صورت نصب شیر در فضای باز، باید آن را در مقابل عوامل جوی محافظت نمود.
  • در موقع نصب شیر فاصله بین فلنج ها باید حداقل ۲۰ میلی متر بزرگ تر از طول شیر باشد تا بتوان براحتی شیر و لاستیک های تخت آب بندی (گسکت) را در محل خود قرار داد. ( این فاصله موقع محکم کردن پیچ ها با جابجا شدن قطعات قابل پیاده کردن، جبران می گردد)

فلنج های لوله باید موازی و در یک راستا باشند .پس از قرار دادن شیر در محل خود، پیچ های اتصال را به طور یکنواخت و به شکل ضربدری محکم نمائید .در صورت عدم نصب صافی قبل از شیر فشار شکن، احتمال اختلال در عملکرد شیر وجود دارد که عبارت اند از:
۱-شیر قطع و وصل
۲-صافی حداکثر مش ۲ (mm )
۳-شیر فشار شکن
۴-قطعه قابل پیاده کردن (Dismantling Joint)
۵-شیر هوا
برای کاهش فشار زیاد (خارج از محدوده مجاز دیافراگم کاویتاسیون) دو شیر فشار شکن را می توان بلافاصله به یکدیگر وصل نمود .

د ) نکات زیر باید پس از نصب رعایت شود :

در اولین روز پس از انجام عملیات نصب و تنظیم شر، موارد زیر باید کنترل شود :

  • فشار پایین دست
  • تمیز بودن صافی مدار فرمان و صافی نصب شده قبل از شیر
واکنش شما چیست؟
I like it
80%
interested
20%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محمد دمرلو

پاسخ بدهید