تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
سیفتی ولو (Safety Valves)
کمپرسورها و دیگ های بخار ،توربین ها ، خطوط لوله و مخازن و سایر تاسیسات تحت فشار که محتوای گاز یا مایعات هستند. این تجهیزات در اثر فرآیندها با افزایش یا کاهش فشار روبرو خواهند شد. این افزایش فشار در صورتی که کنترل نشود باعث وارد کردن صدمات جدی و خسارات به سایر تجهیزات و حتی به اپراتور ها خواهد شد.
سیفتی ولو یا شیر های اطمینان وظیفه کاهش فشار در خطوط لوله و مخازن را برعهده دارند. بعضی اوقات ممکن است که تجهیزات و ادوات کنترلی خراب شده و وظیفه خود را به درستی انجام ندهند. که این موضوع باعث بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار در خط لوله یا مخازن خواهد شد. همانطور که گفتیم در این صورت امکان صدمه دیدن، ترکیدن و در نتیجه وارد آوردن خسارت جانی و مالی فراوان می باشد .
برای جلوگیری از این گونه حوادث علاوه بر دستگاه های کنترل کننده، از تجهیزات دیگری به نام شیر اطمینان یا شیر ایمنی (سیفتی ولو) روی دستگاه های تحت فشار نصب می میشود. که در صورت بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار بطور خودکار عمل میکنند و با خارج کردن مقداری از سیال محتوای مخزن یا خط لوله، فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورند.
عملکرد سیفتی ولو
مکانیزم عملکرد شیرهای اطمینان یا سیفتی ولو به این صورت است که هنگام رسیدن فشار سیال به میزان معین از پیش تعیین شده (Set Point)، شیر اطمینان عمل میکند و کار رها سازی و تخلیه سیال تحت فشار را انجام می دهد.
سیفتی ولو دارای یک سیت و دیسک میباشد که توسط فنر فشرده شده و دیسک را روی سیت قرار داده است. با افزایش فشار بیش از حد مجاز و هنگامی که فشار سیال بیش از انرژی فنر شود، دیسک از روی سیت بلند شده (Lifting) و باعث تخلیه شدن سیال و کاهش فشار آن خواهد شد.
در شکل زیر نمای داخلی شیر اطمینان یا سیفتی ولو را بر اساس 2 استاندارد ASME و DIN مشاهده میکنید.
لازم به ذکر است که عملکرد این شیرها کاملا به صورت مکانیکی است و هیچگونه سیگنال الکتریکی در این شیرها وجود ندارد. شیر اطمینان معمولا در آخرین لایه های محافظت در برابر فشار بالا قرار می گیرد. به همین دلیل حصول اطمینان از عملکرد این شیر در هر شرایطی و در هر زمانی لازم است.
شیرهای اطمینان باید در جایی بکار روند که احتمال عبور از حداکثر فشار مجاز، بالا باشد. ولوهای اطمینان در سیستم های بخار معمولا برای اضافه فشار بویلرها بکار می روند. این شیرها همچنین در فرایند برای حفاظت در برابر ایجاد خسارت در تجهیزات هنگام وجود فشار اضافی، بکار می روند. فشار اضافی در شرایط گوناگونی می تواند ایجاد شود.
تفاوت سیفتی ولو و ریلیف ولو
شیر های اطمینانی که روی مخازن یا لوله های محتوی سیال گازی نصب شوند سیفتی ولو (Safety Valve) و شیر هایی که روی سیالات مایع نصب شوند ریلیف ولو (Relief Valve) نام دارند. لازم به ذکر است بعضی از شیر های اطمینان هم برای هر دو فاز سیالات گازی و سیالات مایع و بخار کاربردی و قابل استفاده هستند که به عنوان سیفتی ریلیف ولو (Safety Relief Valve) در صنایع آنها را میشناسیم.
انواع سیفتی ولو
شیر اطمینان معمولی (Conventional Safety Valves)
این شیر دارای عملکردی معمولی میباشد که هیچ مکانیزمی در آن برای مقابله با فشار برگشتی back pressure و آسیب هایی نظیر چترینگ وجود ندارد. در مواردی که فشار برگشتی زیر 5% نقطه تنظیم (setpoint) باشد می توان از شیر اطمینان معمولی (Conventional Safety Valve) استفاده کرد.
شیر اطمینان بیلوز دار (Bellows Safety Valves)
در شیر های اطمینان با بیلوز به دلیل کاهش اثرات فشار برگشتی از یک قطعه آکاردئونی به نام بیلوز استفاده میشود. بیلوز به قسمت سیت و نازل، در بالای دیسک متصل می شود و عنوان راهنما برای اسپیندل عمل می کند. این بیلوز دور تا دور دیسک به طور یکنواخت نیرو وارد می کند و باعث ایجاد یک تعادل نیرویی در آن می شود و بر این اساس اثر فشار برگشتی را در بالای دیسک محدود می کند. در مواردی که فشار برگشتی بین 10% تا 35% فشار نقطه تنظیم باشد، باید از شیر اطمینان بیلوز دار Bellows استفاده شود.
شیر اطمینان پایلوت دار (Pilot Operated Safety Valve)
این شیر از خود فشار ورودی برای کنترل عملکرد باز و بست شدن سیت استفاده می کند. به صورتی که یک انشعاب از فشار ورودی به بالای سیت ایجاد میگردد و متناسب با فشار ورودی، نیرویی در بالای سیت نیز ایجاد می شود که به کنترل عملکرد سیت در زمان هایی که فشار برگشتی زیاد است کمک می کند.
سپس با تنظیم شیر پایلوت در صورت افزایش بیش از حد مجاز فشار (Set Point) شیر خودکار عمل میکند و مسیر جریان سیال از ورودی به پشت پیستون یا دیافراگم را میبندد. در این حالت فشار قسمت زیر پیستون (ورودی) از فشار بالای پیستون بیشتر میشود و پیستون را بلند میکند (Lifting) و باعث تخلیه فشار سیال خواهد شد.
از این نوع شیرها زمانی استفاده می شود که فشار برگشتی (Back Pressure) بیشتر از 35% نقطه تنظیم فشار باشد.
پارامترهای مهم در انتخاب و خرید سیفتی ولو
معیارهای مختلفی برای طراحی، انتخاب و خرید سیفتی ولو مناسب وجود دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره میکنیم:
نوع کلاهک سیفتی ولو (Bonnet)
شیرهای دارای بانت باز (Open Bonnet) برای بخار، هوا و یا گازهای غیر سمی که می توانند به اتمسفر ونت شوند مناسب میباشد. در این شیرها معمولا یک اهرم بالابر وجود دارد. برای کاربردهای گاز یا مایع، تخلیه به بیرون مجاز نیست و بانت باید بسته باشد (Close Bonnet).
فشار برگشتی (Back pressure)
در نظر گرفتن فشار برگشتی یا back pressure یکی از مهمترین عوامل و پارامترهای انتخاب سیفتی ولو میباشد. با توجه به مقدار فشار برگشتی باید به انتخاب سیفتی های معمولی، بیلوز دار یا پایلوت دار اقدام نمود. طبیعتآ سیفتی ولو های پایلوت دارای عملکرد بسیار دقیق تری نسبت به سایر سیفتی ولو ها میباشند اما دارای قیمت بسیار بالاتری نیز هستند.
بدنه سیفتی ولو (Nozzle)
برای سیالات غیر خورنده و یا غیر سمی در فشار متوسط، بدنه نازل نیمه (Semi Nozzle) استفاده میشود. در حالی که سیفتی ولو های با نازل کامل (Full Nozzle) معمولا در صنعت برای سیالات خورنده و یا فشار بالا استفاده می شوند. لازم به ذکر است امروزه بیشتر از شیرهای semi nozzle به علت تعمیرات و نگهداری آسان تر و کالیبراسیون بهتر استفاده میشود.
مشخصه عملکردی (Valve Characteristic)
شرایط عملکردی متناسب با کاربرد متفاوت است. برای بویلرهای بخار معمولا یک اضافه فشار (Overpressure) کوچک 3% یا 5% نقطه تنظیم نیاز است. این میزان برای اکثر کاربردها 10% و بر طبق استاندارد API520 برای کاربردهای خاص مانند حفاظت در برابر آتش حدود 20% مجاز است. همچنین برای مایعات اورپرشر 10% تا 20% و مقدار بلوداون (Blowdown) تا 20% نیاز است.
