شیر اطمینان یکی از تجهیزات حیاتی در تأسیسات صنعتی است که وظیفه جلوگیری از افزایش فشار بیش از حد در سیستم را بر عهده دارد. این تجهیز که به آن سوپاپ اطمینان نیز گفته می‌شود، با آزاد کردن حجم معینی از مایع از داخل محفظه تحت فشار، فشار اضافی را به صورت ایمن کاهش داده و از بروز حوادث ناگوار جلوگیری می‌کند. از آنجا که شیر اطمینان معمولاً آخرین خط دفاعی در برابر افزایش فشار است، عملکرد صحیح آن در تمامی شرایط ضروری است.
کاربرد شیر اطمینان در دیگ بخار
در دیگ های بخار، شیرهای اطمینان (شیرهای تخلیه ایمنی) معمولاً برای حفاظت از بویلر در برابر فشار بیش از حد و همچنین کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند. اگرچه نقش اصلی شیرهای اطمینان یا همان safety valves ایمنی است، اما در عملیات فرآیندی، برای جلوگیری از آسیب به تجهیز به دلیل فشار اضافی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. فشار اضافی می‌تواند در شرایط مختلفی ایجاد شود، از جمله:
- عدم تعادل در جریان مایع ناشی از باز یا بسته شدن ناخواسته شیرهای ایزوله در یک مخزن فرآیندی
- خرابی سیستم خنک‌کننده که اجازه می‌دهد بخار یا مایع منبسط شود
- خرابی سیستم هوای فشرده یا قطعی برق برای کنترل ابزارآلات
- نوسانات فشار گذرا
- قرار گرفتن در معرض آتش سوزی در تأسیسات
- خرابی لوله‌های مبدل حرارتی
- واکنش‌های گرمازا که قابل کنترل نیستند
- تغییرات دمای محیط
اجزای شیر اطمینان یا سوپاپ اطمینان
اجزای اصلی شیر اطمینان، شامل بدنه شیر با زاویه قائم همراه با اتصال ورودی سوپاپ یا نازل است که بر روی سیستم حاوی فشار نصب می‌شود. اتصال خروجی ممکن است برای اتصال به سیستم تخلیه، رزوه‌ای یا فلنچی باشد. با این حال، در برخی از کاربردها، مانند سیستم‌های هوای فشرده، شیر اطمینان اتصال خروجی ندارد و سیال مستقیماً تخلیه می‌شود.
شکل 1. نمای عمومی شیر اطمینان
اگرچه بخش‌های اصلی یک شیر اطمینان معمولی مشابه هستند، اما جزئیات طراحی می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. به طور کلی، شیرهای سبک DIN (معمولاً در اروپا مورد استفاده قرار می گیرند) ساختار ساده‌تری دارند. در حالی که شیرهای سبک ASME که معمولا در آمریکا استفاده می‌شوند؛ طراحی پیچیده‌تری دارند که شامل یک یا دو حلقه تخلیه قابل تنظیم است. از موقعیت این حلقه‌ها می‌توان برای تنظیم دقیق مقادیر بیش از حد فشار و میزان تخلیه استفاده کرد.
استانداردهای شیر اطمینان
استانداردهای مربوط به سوپاپ دیگ بخار، در سراسر جهان از نظر فرمت کاملاً متفاوت است و بسیاری از بخش‌ها، در کدها و استانداردهای مربوط به بویلرها یا مخازن حاوی فشار هستند. برخی از استانداردها فقط الزامات عملکرد، تلورانس‌های ابعادی و جزئیات ضروری ساختاری را بیان می‌کنند، اما هیچ راهنمایی در مورد ابعاد، اندازه و غیره ارائه نمی‌دهند. در برخی دیگر از استانداردها علاوه بر اطلاعات فوق، راهکارهای مربوط به نصب و کاربرد مربوطه نیز اشاره می‌شوند.
طیف گسترده‌ای از شیرهای اطمینان برای برآورده کردن نیازهای مختلف مورد نیاز در صنایع وجود دارد. علاوه بر این، استانداردهای ملی و منطقه‌ای مختلفی در این حوزه تدوین شده است. استاندارد ASME / ANSI PTC 25.3 در حوزه شیرهای اطمینان تدوین شده و استفاده می‌شود.
| Country | Standard No. | Description |
| Germany | A. D. Merkblatt A2 | Pressure vessel equipment safety devices against excess pressure – safety valves |
| TRD 421 | Technical equipment for steam boilers – safeguards against excessive pressure – safety valves for steam boilers of groups I, III & IV | |
| TRD 721 | Technical equipment for steam boilers – safeguards against excessive pressure – safety valves for steam boilers of group II | |
| UK | BS 6759 | Safety and relief valves |
| Part 1: Specification for safety valves for steam and hot water | ||
| Part 2: Specification for safety valves for compressed air or inert gas | ||
| Part 3: Specification for safety valves for process fluids | ||
| France | AFNOR NFE-E 29-411 to 416 | Safety and relief valves |
| NFE-E 29-421 | Safety and relief valves | |
| Korea | KS B 6216 | Spring-loaded safety valves for steam boilers and pressure vessels |
| Japan | JIS B 8210 | Steam boilers and pressure vessels – spring-loaded safety valves |
| Australia | SAA AS1271 | Safety valves, other valves, liquid level gauges, and other fittings for boilers and unfired pressure vessels |
| USA | ASME I | Boiler applications |
| ASME III | Nuclear applications | |
| ASME VIII | Unfired pressure vessel applications | |
| ANSI/ASME PTC 25.3 | Safety and relief valves – performance test codes | |
| API RP 520 | Sizing, selection, and installation of pressure-relieving devices in refineries | |
| Part 1: Design | ||
| Part 2: Installation | ||
| API RP 521 | Guide for pressure relieving and depressurizing systems | |
| API STD 526 | Flanged steel pressure relief valves | |
| API STD 527 | Seat tightness of pressure relief valves | |
| Europe | prEN ISO 4126* | Safety devices for protection against excessive pressure |
| International | ISO 4126 | Safety valves – general requirements |
دابو صنعت، از تولید کنندگان اصلی انواع دیگ بخار در کشور می باشد. جهت خرید دیگ بخار دابو صنعت، با شماره تماس 0114436 تماس حاصل فرمایید.
انتخاب شیر اطمینان
به علت وجود طیف گسترده‌ای از شیرهای ایمنی، انتخاب یک سوپاپ اطمینان که نیازهای خاص یک پروژه را برآورده کند، چندان سخت نیست. پس از انتخاب یک نوع مناسب، ضروری است که فشار تخلیه و ظرفیت تخلیه صحیح ایجاد و شیر با اندازه و فشار مشخص تنظیم شود.
عوامل موثر در انتخاب شیر اطمینان:
- هزینه: بدیهی‌ترین ملاحظه هنگام انتخاب یک شیر اطمینان برای کاربردهای روتین، هزینه خرید آن است.
- ساختار سوپاپ: در صورت استفاده از شیر اطمینان در محیط‌های غیرسمی و غیر خورنده در فشارهای متوسط، از ساختار نیمه نازلی استفاده شود، در حالی که سوپاپ های اطمینان با ساختار نازل کامل معمولاً برای محیط‌های خورنده یا فشارهای بسیار بالا استفاده می‌شوند.
- ویژگی‌های عملکردی: الزامات عملکرد بسته به کاربرد متفاوت است و شیر باید بر اساس آن انتخاب شود. برای دیگ های بخار، یک فشار اضافی کوچک، معمولاً 3٪ یا 5٪ مورد نیاز است. برای اکثر کاربردهای دیگر، 10 درصد اضافه فشار مورد نیاز است، اما برای کاربردهای ویژه مانند حفاظت در برابر آتش، شیرهای بزرگتر با فشار بیش از حد 20 درصد مجاز هستند. برای مایعات، فشار بیش از حد 10٪ یا 25٪ معمول است، و مقادیر تخلیه تا 20٪ است.
موقعیت نصب سوپاپ اطمینان
به منظور حصول اطمینان از اینکه هیچگاه از حداکثر فشار انباشت مجاز هر سیستم یا دستگاهی که توسط شیر اطمینان محافظت می‌شود تجاوز نمی‌کند، باید موقعیت شیر اطمینان در سیستم را به دقت مورد بررسی قرار داد. از آنجایی که طیف وسیعی از کاربردها وجود دارد، هیچ قاعده مطلقی وجود ندارد که دریچه باید در کجا قرار گیرد و بنابراین، هر کاربرد باید جداگانه مورد بررسی قرار گیرد.
دو ترتیب ممکن در شکل زیر نشان داده شده است:
شکل 2. دو ترکیب متفاوت برای موقعیت شیر اطمینان
شیر اطمینان را می‌توان در خود ایستگاه کاهش فشار، یعنی قبل از شیر توقف پایین دست، مانند شکل (a)، یا در پایین دست، نزدیکتر به دستگاه مانند شکل (b) نصب کرد.
پس از تعیین نوع شیر اطمینان به همراه فشار تنظیم شده و موقعیت آن در سیستم، لازم است ظرفیت تخلیه مورد نیاز شیر محاسبه شود. پس از مشخص شدن این موضوع، مساحت روزنه و اندازه اسمی مورد نیاز را می‌توان با استفاده از مشخصات سازنده تعیین کرد.
انواع شیر اطمینان
شیرهای اطمینان بر اساس ساختار و عملکرد به چند دسته تقسیم می‌شوند:
شیر اطمینان فنر دار: این نوع شیرها معمولاً برای مخازن تحت فشار استفاده می‌شوند و با استفاده از فنر، فشار کنترل می‌شود. شیر اطمینان پایه فنری که به آن استاندارد یا معمولی هم گفته می‌شود یک وسیله ساده و قابل اعتماد خودکار است که محافظت در برابر فشار بیش از حد را فراهم می‌کند.
- شیر اطمینان پایلوت دار: این نوع شیر اطمینان، دارای دو بخش شیر اصلی و یک سیستم پایلوت است که به طور خودکار فشار را کنترل می‌کند و معمولاً برای موارد حساس توصیه می‌شود. یکی از مزایای شیر پایلوت‌دار جلوگیری از هدر رفتن سیال است؛ زیرا اگر میزان فشار اضافی کم باشد، می‌تواند افزایش فشار را بدون نیاز به باز شدن کامل شیر اصلی کنترل کند.
- شیر اطمینان وزنه‌ای: این نوع با استفاده از وزنه‌ها، فشار را تنظیم می‌کند و بیشتر برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خطاهای رایج در شیرهای اطمینان
| خطا | علت | راه حل |
| فشار تنظیم نادرست | فشار تنظیم ممکن است خیلی نزدیک به فشار عملیاتی باشد که منجر به باز شدن زودهنگام یا عدم باز شدن شیر می‌شود. | فشار طوری تنظیم شود که حاشیه ایمنی کافی از فشار عملیاتی داشته باشد. |
| مشکلات دما و فشار برگشتی | عدم توجه به تغییرات دما یا فشار برگشتی می‌تواند بر عملکرد شیر تأثیر بگذارد. | فشار آزمایش تفاضلی سرد (CDTP) بررسی و تنظیم گردد. اطمینان حاصل شود که شیر ایمنی برای تحمل فشارهای برگشتی پیش‌بینی‌شده طراحی شده است. |
| چسبندگی یا گیر کردن اجزا | تجمع کثیفی یا نصب نادرست می‌تواند باعث چسبیدن دیسک شیر شود. | به‌طور منظم سطوح آب‌بندی تمیز گردد و انجام آزمایش‌های دوره‌ای با بالا بردن دستی شیر برای جلوگیری از چسبندگی ضرورت دارد. |
| نشتی | نشتی می‌تواند به دلیل وجود زباله بین دیسک و نشیمنگاه یا آسیب به سطوح آب‌بندی رخ دهد. | سطوح آب‌بندی در صورت نیاز تمیز یا تعمیر گردد و در صورت لزوم، اجزای فرسوده مانند فنرها یا آب‌بندها تعویض شود. |
اقدامات پیشگیرانه
برای کاهش خطاهای رایج، اقدامات پیشگیرانه زیر پیشنهاد می‌شود:
- پاکیزگی لوله‌ها جهت جلوگیری از تجمع کثیفی
- استفاده از روان‌کننده‌های مناسب برای اجزای متحرک
- آموزش دوره‌ای پرسنل درباره نصب و نگهداری صحیح
- آزمایش‌های دوره‌ای شیرهای ایمنی طبق استانداردهای صنعتی
با توجه به این خطاهای رایج به‌صورت پیشگیرانه، سازمان‌ها می‌توانند عملکرد شیرهای اطمینان خود را افزایش دهند و شرایط عملیاتی ایمن‌تری را تضمین کنند.
سایر مقالات
برخی محصولات دابو صنعت
