سبد خرید خالی
کالاتجهیز - برچسب: pressure control valves

شیراطمینان فشار یا فشار شکن(Pressure Control Valves or PSV ) چیست؟

 شیر اطمینان فشار ( PSV )  یا شیر فشار شکن یک وسیله ايمني است که در صنعت کاربرد دارد.  برای پیشگیری از قرار گرفتن لوله ها ،شيرآلات ، مخازن تحت فشار و...  در شرايط فشاري بيش از فشار طراحي شده از شیر فشار شکن استفاده میکنند. .پس باید در  انتخاب شیر فشار شکن یا اطمینان فشار بسیار مراقب بود و دقت کرد.

عوامل مهم در انتخاب  شیر اطمینان فشار به شرح زیر میباشد.

برای انتخاب شیر اطمینان فشار ابتدا باید به سوالات زیر جواب دهیم.

چه ماده ای براي شیر اطمینان فشار بايد انتخاب شود تا مناسب شرايط فرآيندي ما باشد؟
آیا برای حساب کردن سایز شیر اطمینان فشار روشی هست که  راححتر از محاسبات دستی  باشد؟
چه نوع شیر فشار شکن یا اطمینان فشاری (PSV)  برای فرآیند ما مناسب است؟

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.
.

تعریف شیرهای کنترل فشار هیدرولیکی چیست؟

در بیشتر فرآیندهای صنعتی، انتقال قدرت با قیمت کم و دقت بالا مد نظر است برای همین کاربرد سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در همه شاخه های صنعت گسترده شده است.  در تمام شاخه هاي صنعت استفاده از سيال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت گسترده شده است. قدرت سيال  به دو دسته هيدروليک و نيوماتيک تقسيم ميگردد .زمانی که نیروهای نسبتا کم مثلا در حدود یک تن و سرعت های جابجایی و حرکتی زیاد نیاز باشد مثل سیستم هایی که در ربات ها استفاده میگردند از نیوماتیک استفاده میشود. سیستم های هیدرولیک عمدتا زمانی به کار می روند که قدرتهاي بالا و سرعت هاي کنترل شده دقيق مد نظر باشند مانند ترمز ،جک هاي هيدروليک و فرمان هيدروليک و موارد دیگر .

برای انتقال دادن قدرت به يک سيال تحت فشار (تراکم نا پذير يا  تراکم پذير) میبایست نيروي مکانيکي را بوسیله پمپ هاي هيدروليک به قدرت سيال تحت فشار تبديل کنیم. سپس باید  نيرو را به نقطه دلخواه  وارد کنیم که اعمال نیرو به نقطه دلخواه بوسیله شيلنگ ها، لوله هاو بست ها انجام میشود . بعد از کنترل فشار و تعيين جهت جريان  بوسیله ی شيرهای سيال تحت فشار به سمت عملگرها (موتور هاي هيدروليک  يا سيلندرها) هدايت ميشوند تا قدرت سيال به نيروي مکانيکي مورد احتیاج تبديل شود.

انواع شیرهای کنترل فشار هیدرولیکی عبارتند از:

  •  شیرهای تخلیه فشار  (Unloading Valves )
  •  شیرهای اطمینان فشار ( Pressure Relief Valves )
  •  شیرهای توالی  (Sequence Valves )    
  •  شیرهای کاهنده فشار ( Pressure Reducing Valves )
  •  شیرهای ترمز موتور ( Brake Valves )    
  •   شیرهای خنثی کننده وزن (Counterbalance Valves )

 

 

شير اطمينان(SAFETY VALVE)


شيرهاي اطمينان از تجهيزات ويژه اي هستند كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن میکنند.شيرهاي اطمينان ابزاری برای جلوگيري فشار ناگهاني زیاد در موتورخانه ها ،كارخانه ها ،انواع سايتهاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند. تجهيزات محدوديت فشار در كاربردهای ذکر شده معمولا ناشي از فشار قابل تحمل ، لوله ها ودستگاهها و يا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد است كه به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P مشهور است. مشخصات كاري و شیوه ی باز شدن شيرهاي اطمينان با نحوه طراحي قطعات داخلي شير ارتباط مستقيم دارد.عمدتا اين طراحي بگونه اي انجام میشود كه بعد از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، بخاطر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت زیاد شده تا وقتی كه شير كاملا باز شود شكل زيرعملكرد يك شير اطمينان را نشان میدهد.

1

شیرهای تخلیه فشار (Unloading Valves )

 

شیرهای تخلیه فشار،از نظر ساختار شباهت بسیاری به شیرهای اطمینان دارند نماد هر کدام از آنها درشکل زیرنمایش داده شده است تا مقایسه آنها آسانتر باشد . وقتی فشار در مسیر به حد خاصی برسد هر دو این شیرها جریان سیال را به مخزن تخلیه  میکنند. البته شیر تخلیه فشار میتواند ،فشار مسیر پیلوت خود رااز هر جایی در مدار دریافت کند،در صورتی که در شیرهای اطمینان،این فشار از دهانه ورودی شیر دریافت می شود(مسیر پیلوت با خط چین رسم شده اند).
این مدار عمدتا وقتی که لازم باشد سیلندر،مقداری از کورس خود را با سرعت زیاد وفشار کم طی کند استفاده میشود .مثلا در یک پرس امکان دارد لازم باشد سیلندر اصلی ابتدا  به سرعت حرکت کند  تا به نزدیک قطعه کار برسد وزمان شکل دادن قطعه کار،سرعت سیلندر کم شده و نیروی ان به حد اکثر برسد.در مورد اول  برای حرکت چنین سیلندری ،فشار اندکی مورد نیاز میباشد  ولی در مورد دوم این حرکت باید حداکثر فشار سیستم درسیلندر اعمال شود تا تغییر شکل لازم را در قطعه کار به وجود آورد.

2

شیرهای کاهنده فشار ( Pressure Reducing Valves )

با شیر کاهنده فشار در قسمتی از یک سیستم ،  میتوان سطح فشار یک سیال را کم کرد  در شکل 7/11، نماد  شیر کاهنده فشار را با نماد شیر اطمینان مقایسه کردیم. در حالت عادی شیرهای کاهنده فشار باز هستند.ولی در حالت عادی شیر های اطمینان بسته  میباشند  شیر کاهنده فشار فرمان خود را  ،از مسیر دهانه خروجی میگیرد،ولی شیر اطمینان فرمان خود را از مسیر دهانه می گیرد .شیر کاهنده فشارشامل یک مسیر تخلیه فرعی میباشد ولی شیر اطمینان چنین مسیری ندارد.
وقتی یک شیر هیدرولیک، یک مسیر تخلیه فرعی داشته باشد، میبایست این مسیر را به مخزن هیدرولیک وصل کنیم .مسیرهای تخلیه فرعی نیز با خط چین نشان  داده می شوند.
در شیرهای کاهنده فشار وجود یک مسیر تخلیه فرعی  ضروری میباشد ،چون  هر دو طرف این شیر تحت فشار است، یک شیر اطمینان احتیاج  به مسیر تخلیه فرعی  ندارد،زیرا  مستقیما دهانه خروجی آن به مخزن هیدرولیک وصل است.حفره های داخلی شیر اطمینان مستقیما  می توانند  به مخزن تخلیه گردند وهرمیزان نشتی سیال درون شیر نیز به مخزن خالی می شود .این موضوع در مورد بقیه قطعات و شیرهای هیدرولیکی که یکی از دهانه های آنها به مخزن وصل است،نیز صدق می کند.ولی شیرها و قطعاتی که اتصالی برای تخلیه به مخزن ندارند به  یک مسیر تخلیه فرعی نیاز دارند، در غیر این صورت پس از مدتی کار کردن به اجزای آب بندی آنها آسیب  میرسد.

3

شیرهای توالی  (Sequence Valves )


نوعی شیر کنترل فشار است که دو عملگر را وادار به ترتیب حرکت می کنند .شیرهای توالی از دیدگاه ساختمان ، به شیرهای اطمینان شباهت زیادی دارند نماد این دوشیر در شکل زیر نشان داده شده است وآنها را میتوان با هم مقایسه کرد .در شیر توالی به جای این که جریان خروجی از شیر به مخزن هیدرولیک تخلیه شود ،زمانیکه که فشار در دهانه ورودی آن به حد تنظیم شده رسید،جریان به قسمت خاصی از سیستم حرکت میکند.استفاده از شیر یکطرفه در کنار شیر توالی باعث  می شود که عبور سیال در جهت عکس به راحتی از کنار شیرتوالی عبور کند محدوده ای که با خط نقطه رسم شده،نشان دهنده  این است که شیر یکطرفه قسمتی از یک شیر توالی است. شیر توالی یک مسیر تخلیه فرعی هم دارد ،که میبایست با یک لوله به مخزن هیدرولیک متصل  شود.
یکی از کاربردهای استفاده از شیر توالی،مدار کنترل یک پرس میباشد که در آن باید  ابتدا گیره  توسط یک سیلندر عملگر بسته شود سپس سیلندر دوم جلو آمده و به فرم مورد نظر قطعه کار را خم کند وجود شیر یکطرفه موازی با شیر توالی سبب می شود که زمان  حرکت سیلندر ها رو به عقب، جریانی از شیر توالی عبور نکند.در حرکت سیلندر ها رو به عقب ،شیرتوالی هیچ تاثیری ندارد.

4

شیرهای خنثی کننده وزن  (Counterbalance Valves ) 


شیرهای خنثی کننده وزن  ، نوعی شیر کنترل فشار هستند که برای جلوگیری از حرکت یک بار تحت نیروی ثقل به صورت ناخواسته استفاده میشوند .این وضعیت زمانی اتفاق می افتد که سیلندر عملگر به طور عمودی نصب شود و وزنه ای را بالا یا پایین  برد  (شکل 7/18) درصورت تغییر حالت  شیر کنترل جهت ، سیلندر رو به پایین حرکت میکند ، وزنه متصل به  سیلندرباعث  میشود سرعت سیلندر افزایش یابد . در واقع  وزنه ، سیلندر را پایین می کشد و حرکت سیلندر برای پایین آوردن وزنه قابل کنترل نمیباشد . این گونه حرکت به وزنه ویا سیلندر می تواند آسیب برساند ، بخصوص زمانی که وزنه ویا سیلندر متوقف  می شوند.با یک شیر خنثی کننده وزن این عیب را می توان بر طرف کرد (شکل 7/19). در این مدار وقتی کنترل جهت ، تغییر حالت  دهد تا وقتی که فشار در حال خروج سیال از سیلندر به حد خاصی برسد سیلندر حرکت رو به پایین خود را  شروع نمی کند. بنابر این فشاری در جلوی سیلندر بوجود می آید وبا اعمال نیروی ثقل وزنه خارجی، حرکت رو به پایین سیلندر با ثبات  میشود. وجود یک شیر یکطرفه به صورت موازی با شیر خنثی کننده وزن باعث می شود به  صورت عادی حرکت سیلندر رو به بالا انجام شده و  مانع  عبور جریان سیال در این حرکت، از شیر خنثی کننده وزن  میشود.در شیر خنثی کننده وزن ، یک مسیر تخلیه داخلی قرار دارد(بر عکس شیر توالی که یک مسیر تخلیه فرعی خارجی دارد).
تنظیم فشار تحریک در یک شیر خنثی کننده وزن، به میزان وزن بستگی دارد . مثل شیر توالی ، فشار تحریک در این شیر میبایست حتی المکان پایین انتخاب شود. زیرا افت فشاری که در شیر به وجود می اید در واقع توانی است که به صورت گرما تلف میشود . اینگونه تنظیمها در یک سیستم هیدرولیک با سعی وخطا بیان می شوند وبا تغییر میزان نیروی وزن باید مجددا تغییرکنند.
نماد  یک شیر توالی و یک شیر خنثی کننده وزن یکی است .تنها تفاوت این دو آن است که در یک شیر توالی ،به یک مسیر تخلیه فرعی خارجی نیازداریم ودر شیر خنثی کننده وزن به این مسیر احتیاجی نیست زیرا تخلیه نشتی ها در داخل شیرخنثی کننده وزن امکان پذیر است.

5