شیر اطمینان Pressure Relief Valve

بویلرها فقط برای تحمل فشار معینی طراحی شده اند و تحت هیچ شرایطی نباید از آن تجاوز کنند.شیر اطمینان یک نوع وسیله ی کنترل فشار به صورت مکانیکی می باشد که با تنظیم آن روی فشار مجاز بویلر، در صورت بالاتر رفتن فشار از فشار مجاز، از انفجار مخزن بویلر جلوگیری می کند و با خروج سیال تحت فشار از مخزن فشار سیستم را کاهش می دهد.

برای مخزن تحت فشار مایع relief valve وبرای گازها  safety valve بکار می رود.

خروجی شیر اطمینان مایعات بایستی بدون هیچ گونه مانع و شیری تا ۳۰ سانتیمتری کف امتداد پیدا کند

خروجی شیر اطمینان بخار بایستی بدون هیچ گونه مانع و شیری به بیرون از فضای موتورخانه منتقل شود علاوه بر این باید یک صدا خفه کن روی لوله خروجی بخار شیر نصب شود و امتداد لوله خروجی تا ۳۰ سانتی متری کف امتداد یابد.

شیر اطمینان باید بدون هیچ گونه شیر ومانعی به دیگ مستقیما وصل شود

حداقل ظرفیت تخلیه شیر اطمینان باید برابر حداکثر ظرفیت دیگ باشد.

نقطه تنظیم شیر اطمینان در صورتی که حداکثر فشار کاری کمتر یا مساوی ۷۰ psi باشد ۵ psi بیشتر در نظر گرفته می شود و اگر حداکثر فشار بیش از  ۷۰ psi باشد ۱۰% بیشتر در نظر می گیرند.

لازم به ذکر است که مبحث ۱۴ مقررات ملی ساختمان نقطه تنظیم شیر اطمینان را حداکثر فشار کاری دیگ ذکر کرده است.

بویلرها فقط برای تحمل فشار معینی طراحی شده اند و تحت هیچ شرایطی نباید از آن تجاوز کنند.شیر اطمینان یک نوع وسیله ی کنترل فشار به صورت مکانیکی می باشد که با تنظیم آن روی فشار مجاز بویلر، در صورت بالاتر رفتن فشار از فشار مجاز، از انفجار مخزن بویلر جلوگیری می کند و با خروج سیال تحت فشار از مخزن فشار سیستم را کاهش می دهد.

شیر اطمینان نوعی از ولو می­باشد که وظیفه آن محافظت از سیستم و سایر تجهیزات در برابر فشار­های غیر متعارف به وجود آمده می­باشد. منظور از فشار­های غیر متعارف فشاری است که بیش از فشار قابل تحمل سیستم باشد.

به طور مثال برای Pressure Vessel ها یک ماکزیم فشار مجاز (MAWP: Maximum Allowable Working Pressure) وجود دارد که این ظرف قطعاً نمی­تواند در فشاری بالاتر از آن سرویس دهی کند.

لازم است اشاره شود که امروزه سیستم­های الکترونیکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی بسیار متنوعی طراحی و ساخته شده است تا متغیر­های مختلف را در یک سیستم پایپینگ کنترل کنند. از جمله این متغیر­ها می توان به فشار، دما و دبی اشاره کرد. هرکدام از این سیستم­ها به منظور انجام عملیات خود به یک منبع قدرتی (Power Source) نیاز دارند. به طور مثال سیستم­های الکتریکی به برق، سیستم­های پنوماتیک به هوای فشرده و هیدرولیکی به روغن احتیاج دارند. در مواقعی که این منبع قدرت قطع شود و یا عملکرد درستی نداشته باشد، این تجهیزات نیز عملاً فاقد توانایی می­باشند. در عوض شیر­های اطمینان در هر زمانی قادر به انجام اعمال لازمه می­باشند و به تنها منبعی که نیاز دارند در واقع خود سیال می­باشد.در شکل زیر می توان تجهیزات مختلف یک شیر اطمینان را مشاهده کرد.

    CAP: این قطعه در قسمت فوقانی شیر­ اطمینان نصب می­شود و وظیفه آن محافظت از پیچ تنظیم فنر و سایر اجزا می­باشد. عموماً به دو صورت رزوه­ای (NPT) و پیچ مهره­ای می­باشند. حالت دنده­ای آن بیشتر برای فشار و دماهای پایین استفاده شده  در حالیکه از حالت پیچ و مهره­ای آن بیشتر برای سرویس­های با فشار و دمای بالا (Critical) استفاده می­شود.

Bonnet: بونت که نام دیگر آن Spring Housing می­باشند قسمت پوشاننده فنر است.  Bonnet را بر اساس شکل ظاهری آن­ها می­توان به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد.

• Open spring safety valves:

در این مدل از شیر اطمینان، فنر از درون بونت معلوم است و اپراتور می تواند آن را مشاهده کند. از این مدل از شیر­های اطمینان عموماً برای بویلر­های نیروگاه تولید برق و همچنین سیستم­های بخار نظیر توربین بخار استفاده می­شود. ترجیحاً این مدل از شیر­های اطمینان در فضاهای باز و خارج از سایت نصب می­شوند.

• Closed spring safety valve:

در این تیپ از شیر­های اطمینان فنر شیر قابل رویت نمی­باشد. عمده استفاده آن­ها برای سرویس­های مواد شیمیایی، سرویس­های هوا و هیدروکربن­ها و … می­باشد.

Body: بدنه شیر­های اطمینان عمدتاً به صورت عمودی می­باشد و باید توانایی تحمل فشار سیال را هم در حالت بسته و هم در حالت باز داشته باشد. سایز فلنج در طرف خروجی شیر­های اطمینان یا برابر با سایز ورود می­باشد و یا از آن بزرگتر است. بدنه این نوع از شیر­ها می­توانند جنس­های مختلفی از جمله فولادی (WCB)، استنلس استیل، فولادی­های آلیاژی ( همانند WC6) و … داشته باشند.

Nozzle:بخشی در ورودی شیر اطمینان که تحت تاثیر فشار سیال است را نازل می­گویند. نازل­ها به دو صورت  Full و Semi (نیمه) می­باشند.در حالت Full نازل تمامی بخش ورودی را شامل می­شود و عمدتاً به بدنه دنده می­شوند اما در حالت Semi، نازل تنها قسمتی از ورودی را تشکیل می­دهد و معمولاً قابل تعویض نیز نیستند.

جدول مقایسه دو نوع نازل Full و Semi:

Lifting Device:

اهرم بالابرنده بر روی شیر­های اطمینان نصب می­شود تا زمانیکه لازم باشد بتوان شیر را به صورت دستی باز کرد. در واقع این اهرم با وارد کردن نیرو بر محور شیر اطمینان باعث بالا بردن دیسک می­شود. به طور مثال در زمانیکه تست­های دوره­ای بر روی خط انجام می­شود می­توان از این اهرم برای اطمینان از عملکرد شیر استفاده کرد.

اهرم­های بالا برنده به دو دسته کلی ساده (Plain Lever) و بسته شده (Packed Lever) تقسیم بندی می­شوند.  تیپ اهرم ساده بیشتر برای مواردی است که هیچگونه فشار برگشتی وجود ندارد و بخارات خروجی از شیر هیچگونه زیان و ضرری برای محیط زیست نداشته باشد. اهرم­های بسته شده برای جایی است که نشتی سیال به بیرون مجاز نباشد. معمولاً در سرویس­های آب داغ از این مدل دسته استفاده می شود.

نحوه عملکرد شیر­های اطمینان به این شرح می­باشد که در زمانیکه فشار سیستم بیش از ماکزیمم فشار مجاز باشد سیال بر روی دیسک درون شیر اطمینان فشار می آورد و سپس دیسک باعث شده فنری که شیر را بسته نگاه داشته بود به سمت بالا حرکت کند و مسیر تخلیه باز شود. شکل زیر در واقع نازل ورودی، دیسک و فنر یک شیر اطمینان را نشان می­دهد. در زمانیکه نیروی وارده از طرف سیال بر سطح مقطع A1  برابر با نیروی وارده از طرف فنر بر سطح A2 (سطح دیسک) می­شود، دیسک آماده حرکت به سمت بالا می­باشد تا مسیر تخلیه را برای سیال باز نماید.