سیفتی ولو، شیر ایمنی (Safety valve)  چیست و چگونه کار می کند

سیفتی ولو یا شیر اطمینان، نوعی شیر است که برای محافظت سیستم در برابر افزایش فشار  بیش از حد استفاده می شود. فشار بیش از حد زمانی اتفاق می افتد که فشار فرایند از حداکثر فشار کاری مجاز یا فشار طراحی شده برای سیستم بیشتر شود. دریچه های اطمینان در مقایسه با شیرهای ایمنی می توانند خیلی سریع باز شوند. شیر اطمینان در فشار تنظیم شده عمل کرده و باز می شود. شیر در ابتدا کمی باز می شود و پس از آن کاملاً باز می شود تا فشار ناخواسته در اسرع وقت از سیستم برداشته شود.

افزایش فشار می تواند منجر به سو عملکرد سیستم، خطرات آتش سوزی یا انفجار و صدمات مالی و جانی شود.  سیفتی ولوها فقط دارای قطعات مکانیکی هستند، بنابراین یرای عمل کردن در هنگام خرابی دستگاه های ایمنی الکترونیکی یا پنوماتیک در سیستم از آنها استفاده می شود. سوپاپ اطمینان توسط  سیال سیستم فعال می شود و باعث می شود تا حتی در قطعی برق کار کند.

اصطلاحات مهم سیفتی ولو

• فشار بیش از حد: فشار اضافی بیشتر از فشار تنظیم شده شیر اطمینان.
• فشار کارکرد: فشاری که سیستم در آن فشار، در شرایط نرمال کار می کند.
• تنظیم فشار: تنظیم فشار عملکرد سیفتی ولو، که دیسک سیفتی ولو در آن شروع به بلند شدن می کند و دریچه اطمینان باز می شود.
• لیفت یا بلند شدن: فاصله ای که دیسک از موقعیت بسته به موقعیت مورد نیاز برای تخلیه منتقل کرده است.
• فشار برگشت: فشار وارد شده به خروجی شیر اطمینان هنگام جریان. بک پرشر = فشار built up + فشار Superimposed.
• Built up backpressure: فشار موجود در خروجی سیفتی ولو پس از باز شدن شیر اطمینان.
• Superimposed backpressure: فشار در خروجی دریچه اطمینان بسته.
• حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP): حداکثر فشار مجاز در دمای تعیین شده در شرایط کار عادی. MAWP حداکثر فشاری است که ضعیف ترین قسمت یک دستگاه می تواند آن را تحمل کند.
• Blow down: تفاوت بین فشار واقعی که دیسک در آن بلند می شود و فشار واقعی که شیر در آن بسته می شود. عموماً به صورت درصد بیان می شود.
• ظرفیت تخلیه  (Blow off capacity): نرخی که شیر اطمینان می تواند فشار اضافی را آزاد کند.

انواع  سیفتی ولو

شیرهای ایمنی انواع مختلفی دارند: دریچه هایی با مکانیزم فنر دار، شیرهای دم دار متعادل و دریچه های ایمنی که توسط پیلوت کار می کنند. هر نوع در موقعیت خاص از یک مزیت برخوردار است.

سیفتی ولو با مکانیسم فنر (spring-loaded mechanism)

این شیر اطمینان معمولترین نسخه سیفتی ولو هاست که به آن شیرهای ایمنی با عملکرد مستقیم گفته می شود زیرا فقط توسط فنر بسته نگه داشته می شود. مزیت این نوع در این است که برای محدوده فشار تقریباً از ۱ تا ۱۴۰۰ بار در دسترس هستند. این مکانیزم از یک نازل، یک فنر و یک سوپاپ تشکیل شده است.

باز و بسته شدن شیر اطمینان، یر اساس تعادل بین نیروی فنر و نیروی وارده یا به عبارتی نیروی محیط بر روی شیر پاپت تعیین می شود. نیروی ورودی سیفتی ولو، توسط فشار ورودی و سطح موجود شیر پاپت تعیین می شود: F = P * A.

یک ویژگی اساسی شیرهای ایمنی این است که در مدت زمان کوتاهی کاملاً باز می شوند تا در حداقل زمان به حداکثر ظرفیت تخلیه برسند. این امکان عملی است زیرا قطر شیر پاپت بیشتر از نازل است. به محض اینکه فشار ورودی به اندازه کافی بالا رفت، دریچه بلند می شود. در این لحظه سطح شیر پاپت که سیال می تواند به آن برسد بزرگتر می شود. این امر منجر به ایجاد نیروی ورودی بسیار بیشتر از نیروی فنر می شود و شیر کاملاً باز می شود.

انواع استاندارد دارای یک شیر پاپت تخت اهنی هستند، اما نسخه هایی برای انواع خاصی از گازها و مایعات وجود دارد. تفاوت اصلی در شکل شیر پاپت است. در این نسخه ها، شیر پاپت به یک محفظه انبساط مجهز شده است. این نسخه ها عمدتا در جاهایی که فشار بیش از حد مجاز پایین است استفاده می شود.

انواع ویژه ای برای سیال ها، گازها، بخارات غیرقابل تراکم و قابل فشردگی وجود دارد. شیرهای ایمنی گازها و بخارات، اغلب قبل از رسیدن یه فشار تنظیم شده باز می شوند و حداقل تا ۵۰٪ در فشار پاسخ، بلند می شوند.

سیفتی ولوهای از این نوع، یک ضرر قابل توجه دارند: آنها بسیارحساس به فشار برگشت هستند. این فشار برگشت می تواند بر ایمنی شیر تأثیر بگذارد. نوع بعدی سوپاپ اطمینان مورد بحث بسیار مقاوم تر در برابر فشار برگشتی است.

 بیلوز های متعادل (Balanced bellows)

دریچه های ایمنی با مکانیزم فنر، نسبت به فشار برگشت پذیر حساس هستند. برای این منظور، نسخه های ویژه ای ساخته شده است که در آن بلوزهای فلزی قرار داده شده است. بلوز باعث می شود که فشار پشت شیر بر روی یک سطح معادل بزرگ، در بالا و پایین شیر پاپت اعمال شود. در نتیجه، فشار برگشتی بر عملکرد شیر تأثیر نمی گذارد.

علاوه بر این، در این نوع، ساز و کار فنر همیشه از سیال جدا شده است، بنابراین هیچ تأثیر نامطلوبی بر روی نیروی فنر وجود ندارد. فضایی که فنر در آن قرار دارد نیز به هوا ونت می شود. 

دقت داشته باشید که این نوع فقط تا فشار معین  مخالف کار می کند. 

شیر ایمنی پیلوت (Pilot operated safety valve)

نوع دیگر شیر اطمینان از نوعی است که توسط پیلوت کار می کند. در این نوع، شیر پاپت توسط فشار ورودی خود بر روی نازل نگه داشته می شود. هرچه فشار کار بیشتر باشد، شیر پاپت بیشتر به نازل فشار می یابد.

یک مزیت کنترل راهنما این است که فشار پاسخ می تواند بدون نشت یا دهانه های ناخواسته به فشار کار نزدیکتر باشد. مهمترین اجزای نشان داده شده در شکل ۵ عبارتند از:

فنر راهنما (A)
شیر صفحه راهنما (B)
فنر اصلی (C)
شیر صفحه اصلی (D)
دکمه تنظیم (E)

تا زمانی که فشار ورودی کمتر از فشار تنظیم شده باشد، شیر بسته می ماند. به محض اینکه فشار ورودی از فشار پاسخ بالا می رود، راهنما به موقعیت باز می رود و به سیال اجازه می دهد تا از طریق لوله پایلوت به سمت خروجی جریان یابد. این امر باعث اختلاف فشار بر روی شیر اصلی می شود و باعث می شود تا به سمت بالا حرکت کند و به سیال اجازه می دهد آزادانه به سمت خروجی جریان یابد. وقتی فشار ورودی دوباره به زیر فشار پاسخ می رسد، شیر دوباره بسته می شود.

معیارهای انتخاب سیفتی ولو

برای محافظت از سیستم در برابر فشار زیاد، درک و انتخاب پنج معیار انتخاب زیر ضروری است. نحوه انتخاب شیرهای اطمینان بخوانید تا پنج معیار اصلی انتخاب زیر را بهتر درک کنید.

• فشار تنظیم
• فشار پشت شیر
• ظرفیت تخلیه
• دمای کار
• متریال شیر و آب بندی

گواهی های سیفتی ولو

شیرآلات ایمنی باید از نظر ایمنی و کیفیت با استانداردهای مختلف ملی و بین المللی همانند  ذیل مطابقت داشته باشند. 

TUV

گواهینامه TÜV ایمنی محصول را ارزیابی و تأیید می کند که حداقل شرایط تحت دستورالعمل تجهیزات فشار (PED) 2014/68 / EU را برآورده می کند. PED استانداردهای طراحی و ساخت تجهیزات تحت فشار مانند دستگاه های کاهش فشار، دیگهای بخار، خطوط لوله، مخازن تحت فشار و غیره را نشان می دهد که در حداکثر فشار مجاز بیشتر از ۰٫۵ بار کار می کنند.

ISO 4126

استاندارد ISO 4126 صرف نظر از محیط مورد استفاده برای کاربرد، یک مشخصات عمومی برای شیرهای ریلیف فشار (Relife valve) است.

ASME

ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) مشخصات و اعتبارسنجی مخازن تحت فشار، دیگهای بخار و دستگاههای کاهش فشار را تضمین می کند.