کاربرد شیر اطمینان اهرم دار + انواع آن در صنایع مختلف
همه ما در زندگی روزمره با انواع شیرآلات سر و کار داریم و ساده‌ترین نوع آن استفاده از شیر آب در منزل است. سیالات زیادی به جز آب وجود دارند که شاید ما به طور مستقیم از آنها استفاده نمی‌کنیم. شیرآلات صنعتی جزو مهمترین و ضروری‌ترین ابزار هستند که در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند و انواع مختلفی دارند. عملکرد هر کدام از این شیرها با توجه به نوع سیال عبوری از آن متفاوت است. شیرآلات صنعتی بیشتر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به کار می‌روند و به طور کلی عمل هدایت سیالات و قطع و وصلی جریان را بر عهده دارند.
سیالاتی که داخل لوله‌های انتقال و توزیع شبکه جریان دارند دارای فشار هستند و این فشار باید کنترل و تنظیم شود تا به سایر تجهیزات آسیب نرسد. یکی از انواع شیرآلات صنعتی که این وظیفه را بر عهده دارد شیر اطمینان است که در ادامه به توضیح کاربرد و انواع آن می‌پردازیم.
شیر اطمینان یا ایمنی (Safety Valve) چیست؟
شیر اطمینان یا ایمنی كه از تجهيزات ايمني در صنعت تاسیسات است. این شیر به منظور جلوگیری از افزایش فشار بیش از حد در لوله ها.شيرآلات، مخازن تحت فشار و… طراحی شده است. به همین دلیل است که در صنایعی که با این دسته از ابزار آلات تحت فشار سروکار دارند.وجود شیر اطمینان یا ایمنی ضرروی بوده و در صورت نداشتن این شیر، آن واحد صنعتی اجازه فعالیت را ندارد. برای ارائه تعریف درستی از این شیر.می‌توان گفت که شیر اطمینان یا ایمنی (Safety Valve ) تجهیزی است كه توسط يك فنر بسته است.
با رسيدن فشار پشت شير به يك فشار استاتيكي مشخص. فنر دریچه شیر را باز کرده و فشار را تخلیه می‌کند. شيرهاي اطمينان معمولاً براي سيالات تراكم پذير كاربرد دارند. درواقع برای عملکرد صحیح این شیر.لازم است که طراح اندازه فشار مناسب برای شیر و لوله را طراحی کرده .و سپس به انتخاب شیر مناسب اقدام کند. با مشخص بودن مساحت سطح مجرابند و اندازه نازل مي‌توان مشخص کرد. كه چه حجم سيال از شير خارج می‌شود.
شیر اطمینان اهرم دار چیست؟
این شیر نوعی از شیرآلات صنعتی است که برای کاهش و تنظیم فشار خروجی سیال عبوری به کار می‌رود و از افزایش ناگهانی فشار جلوگیری می‌کند. از اجزای مختلفی شامل درپوش، اسپرینگ، آب‌بند، دیسک، بونت، نازل و فلنج تشکیل می‌شود. عموما در طراحی این شیرها اندازه قطر ورودی را کوچکتر از قطر خروجی در نظر می‌گیرند. با این کار از فشار سیال کاسته شده و ایمن‌سازی انجام می‌شود. شیرهای تخلیه درون چاهی، شیر تخلیه گاز، هوا و بخار، شیر ایمنی سطحی، شیر ایمنی فشار و قطع‌کننده و شیرهای پیلوت‌دار از انواع شیرآلات صنعتی اطمینان هستند.
عملکرد شیر اطمینان یا ایمنی (Safety Valve )
از طریق آزادسازی مقداري از سيال به واحد (يا به درون خطوط) عمليات ايمن سازي را انجام مي‌دهد. محل نصب این شیر در مخازن و خطوط لوله مکانی است که بیشترین فشار در آنجا به سیستم منتقل می‌شود. در سيستم‌هاي توليد بخار، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلرها نصب می‌شوند.
کاربرد شیر اطمینان اهرم دار
فشار داخل یک سیستم ممکن است بر اساس عوامل مختلفی از جمله عملکرد نامناسب شیر کاهنده فشار، خرابی سیستم‌های خنک کننده، افزایش بیش از حد حرارت، بسته شدن مجرای تخلیه، آتش سوزی و … بالا برود. به همین منظور در صنایع مختلف از شیر اطمینان اهرم دار برای حفاظت از مخازن و تجهیزات در برابر فشار اضافی استفاده می‌کنند.
این شیر را معمولا در قسمت‌هایی که فشار به میزان حداکثری خود می‌رسد نصب می‌کنند. در کارخانه‌ها، موتورخانه‌ها، سیستم‌های گرمایشی و تولید بخار برای کنترل فشار سیالاتی مانند آب، گاز، بخار و هوای فشرده استفاده می‌شوند. نحوه عملکرد این شیرها با قطعات داخلی آن رابطه مستقیمی دارد.
همان‌طور که اشاره کردیم این دسته از شیرآلات صنعتی وظیفه کاهش و کنترل فشار سیال را بر عهده دارد و باید به گونه‌ای طراحی شود که در صورت وجود خطر آتش سوزی یا برهم خوردن تعادل علاوه بر باز شدن سریع سوپاپ اطمینان در فشار مشخصی، مقدار سیال اضافی را نیز به بیرون هدایت کند و فشار موجود را از بین ببرد تا از جان کارکنان و تجهیزات موجود به خوبی محافظت کند. همچنین این شیرها در کمپرسور هوای فشرده، اتوشویی‌ها، تولید آبگرمکن و پکیج، زودپز و … به کار می‌روند.
نحوه عملکرد شیر اطمینان اهرم دار
طراحی ساختار این شیر به گونه‌ای است که به‌وسیله یک فنر یا ضامن نگهداشته شده است و زمانی که فشار در پشت شیر به میزان حداکثری خود برسد سوپاپ اطمینان سریعا عمل کرده و شیر باز می‌شود. به این ترتیب از بالا رفتن بیش از حد فشار درون سیستم و آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کند.
این شیر بیشتر در سیستم‌های گرمایشی به کار می‌رود. برای درک بهتر این موضوع آبگرمکن یا پکیج را در نظر بگیرید. در صورتی که مجهز به شیر اطمینان اهرم دار نباشد و فشار داخل آن خیلی بالا برود منفجر می‌شود. طبیعی است که هرچه دمای سیال افزایش یابد فشار آن نیز بالا می‌رود. در این حالت سوپاپ اطمینان به‌طور خودکار عمل می‌کند. برای این‌که عکس العمل این شیر را در برابر فشار بدانیم لازم است با انواع فشار آشنا شویم.
شیر اطمینان در دو حالت قابل بررسی است:
بالاترین فشار: مقدار فشار در این حالت بالاتر از حد مجاز و استانداردهای تعریف شده است و شیر کاملا باز می‌شود.
پایین‌ترین فشار: در این حالت فشار کمتر از حدمجاز تعیین شده است. این وضعیت یک حالت بازگشتی به شرایط نرمال است و شیر کاملا بسته می‌شود.
انواع شیر اطمینان
این نوع از شیرآلات صنعتی از لحاظ ساختار و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.
انواع شیر اطمینان از لحاظ ساختار
- شیر اطمینان با فنر: در این نوع شیرها یک فنر روی صفحه‌ی دریچه قرار دارد و فشار دریچه با مهره‌ای که در بالای فنر قرار دارد قابل تنظیم است. این نوع برای مخازن تحت فشار مناسب هستند.
- شیر وزنه‌ای: در این شیرها وزنه‌هایی روی دریچه مخزن قرار دارند که تنظیم فشار درون مخزن توسط آنها انجام می‌شود.
- شیر اطمینان با فنر و دیافراگم: این شیرها برای کنترل فشار و سطح مایع داخل مخزن کاربرد دارند.
انواع شیر اطمینان بر اساس کاربرد
- شیر آزاد کننده (Relief Valve): از نوع شیر فنری است و به‌صورت اتوماتیک فشار دستگاه‌های حاوی مایع را کاهش می‌دهد.
- شیر اطمینان (Safety Valve): ساختار این شیر نیز فنری است و فشار بخار و گاز را به سرعت کاهش می‌دهد.
- دو منظوره (Safety Relief Valve): همزمان برای کاهش فشار و تخلیه سیالات مایع و گاز کاربرد دارد.
- شیرهای آزاد کننده معمولی (Conventional Relief Valve): با تغییرات فشار برگشتی عمل می‌کند و به آن بستگی دارد.
- آزاد کننده متعادل (Balanced Pressure Relief Valve): این شیرها فشار برگشتی را به وسیله سیلندر کاهش می‌دهند.
- آزاد کننده پیلوتی (Pilot Operated Pressure Relief Valve): نوعی شیر ترکیبی است که شیر دومی (پیلوت) شیر اصلی را کنترل می‌کند.