شیر PSV

انواع شیر PSV

توضیح کامل در مورد انواع مختلف شیرهای ایمنی موجود، از جمله عملکرد، مواد ساخت و ساز و لوازم جانبی.

انواع شیرهای ایمنی

طیف گسترده ای از سوپاپ های ایمنی برای برآورده کردن کاربردهای مختلف و معیارهای عملکرد مورد نیاز صنایع مختلف وجود دارد. علاوه بر این، استانداردهای ملی انواع مختلفی از شیر ایمنی را تعریف می کنند.

استاندارد ASME I و استاندارد ASME VIII برای کاربردهای دیگ بخار و مخازن تحت فشار و استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 برای شیرهای ایمنی و شیرهای کمکی تعریف زیر را ارائه می دهد. این استانداردها ویژگی های عملکرد و همچنین تعریف انواع مختلف شیرهای ایمنی مورد استفاده را تعیین می کنند:

شیر ASME I – یک شیر اطمینان مطابق با الزامات بخش I از کد مخزن تحت فشار ASME برای کاربردهای دیگ بخار که در 3٪ فشار بیش از حد باز می شود و در عرض 4٪ بسته می شود. معمولاً دارای دو حلقه انفجار است و با مهر «V» هیئت ملی شناسایی می‌شود.

دریچه ASME VIII – یک شیر ایمنی که مطابق با الزامات بخش هشتم کد مخازن تحت فشار ASME برای کاربردهای مخازن تحت فشار است که در 10٪ فشار بیش از حد باز می شود و تا 7٪ بسته می شود. با مهر UV هیئت ملی شناسایی شده است.

  • شیر ایمنی بالابر پایین – موقعیت واقعی دیسک ناحیه تخلیه شیر را تعیین می کند.
  • شیر اطمینان کامل بالابر – منطقه تخلیه با موقعیت دیسک تعیین نمی شود.
  • سوپاپ اطمینان کامل – شیر اطمینانی که هیچ برآمدگی در سوراخ ندارد و در آن سوپاپ تا حدی بالا می‌رود که حداقل سطح در هر بخش، در یا زیر نشیمنگاه، به دهانه کنترل تبدیل شود.
  • شیر ایمنی معمولی – محفظه فنر به سمت تخلیه تخلیه می شود، از این رو ویژگی های عملیاتی مستقیماً تحت تأثیر تغییرات در فشار برگشتی به شیر قرار می گیرند.
  • شیر ایمنی متعادل – یک شیر متعادل دارای ابزاری برای به حداقل رساندن اثر فشار برگشتی بر ویژگی های عملیاتی شیر است.
  • شیر کاهش فشار با کارکرد پایلوت – دستگاه کاهش دهنده اصلی با یک دستگاه کاهش فشار کمکی خودفعال ترکیب شده و توسط آن کنترل می شود.
  • سوپاپ تسکین دهنده ایمنی با نیروی کار – یک شیر فشار شکن که در آن دستگاه اصلی کاهش فشار با دستگاهی که به منبع خارجی انرژی نیاز دارد ترکیب شده و توسط آن کنترل می شود.

انواع شیر اطمینان زیر در استاندارد DIN 3320 تعریف شده است که مربوط به شیرهای اطمینان فروخته شده در آلمان و سایر نقاط اروپا می باشد:

  • شیر ایمنی استاندارد – شیری که پس از باز شدن، به درجه بالابری لازم برای تخلیه جریان جرم در یک افزایش فشار بیش از 10 درصد می رسد. (شیر با یک عمل نوع پاپ مشخص می شود و گاهی اوقات به عنوان بالابر بالا شناخته می شود).
  • شیر اطمینان کامل بالابر (Volhub) – شیر اطمینانی که پس از شروع بالابر، به سرعت در یک افزایش فشار 5٪ تا بالابر کامل باز می شود که توسط طراحی محدود شده است. میزان بالابر تا باز شدن سریع (محدوده متناسب) نباید بیش از 20 درصد باشد.
  • شیر اطمینانی شیر ایمنی با بار مستقیم – که در آن نیروی باز شدن زیر دیسک سوپاپ با نیروی بسته شدن مانند فنر یا وزنه مخالف است.
  • سوپاپ ایمنی متناسب – شیر اطمینانی که کم و بیش به طور پیوسته نسبت به افزایش فشار باز می شود. باز شدن ناگهانی در محدوده بالابر 10٪ بدون افزایش فشار رخ نمی دهد. پس از باز شدن در فشار بیش از 10٪، این شیرهای اطمینان به بالابر لازم برای تخلیه جریان جرم دست می یابند.
  • شیر اطمینان دیافراگمی – یک شیر اطمینان با بار مستقیم که در آن عناصر خطی متحرک و دوار و فنرها در برابر اثرات سیال توسط یک دیافراگم محافظت می شوند.
  • سوپاپ ایمنی دم – یک شیر اطمینان با بار مستقیم که در آن عناصر و فنرهای کشویی و (جزئی یا کامل) چرخان در برابر اثرات سیالات توسط یک دم محافظت می شوند. دم‌ها ممکن است به گونه‌ای باشد که تأثیرات فشار برگشتی را جبران کند.
  • شیر ایمنی کنترل شده – شامل یک شیر اصلی و یک دستگاه کنترل است. همچنین شامل شیرهای اطمینان مستقیم با بارگذاری تکمیلی است که در آنها تا رسیدن به فشار تنظیم شده، نیروی اضافی نیروی بسته شدن را افزایش می دهد.

EN ISO 4126 تعاریف زیر را از انواع شیر اطمینان فهرست می کند:

  • سوپاپ ایمنی – شیر اطمینانی که به طور خودکار، بدون کمک هیچ انرژی دیگری غیر از سیال مربوطه، مقداری از سیال را تخلیه می کند تا از تجاوز از فشار ایمن از پیش تعیین شده جلوگیری کند، و برای بسته شدن مجدد و جلوگیری از آن طراحی شده است. جریان بیشتر سیال پس از بازیابی شرایط فشار معمولی سرویس. توجه داشته باشید؛ شیر را می توان با عمل پاپ (باز شدن سریع) یا با باز شدن متناسب (نه لزوما خطی) با افزایش فشار بر فشار تنظیم شده مشخص کرد.
  • شیر ایمنی با بار مستقیم – شیر اطمینانی که در آن بارگذاری به دلیل فشار سیال در زیر دیسک شیر فقط با یک وسیله بارگذاری مستقیم مکانیکی مانند وزنه، اهرم و وزنه یا فنر مخالف است.
  • سوپاپ ایمنی کمکی – شیر اطمینانی که با استفاده از مکانیزم کمکی برقی ممکن است علاوه بر فشاری کمتر از فشار تنظیم شده بلند شود و حتی در صورت خرابی مکانیزم کمکی، تمام الزامات ایمنی را رعایت کند. شیرهای ارائه شده در استاندارد
  • شیر اطمینان با بار اضافی – شیر اطمینانی که تا زمانی که فشار در ورودی به شیر اطمینان به فشار تنظیم شده برسد، نیروی اضافی دارد که نیروی آب بندی را افزایش می دهد.

توجه داشته باشید؛

این نیروی اضافی (بار اضافی)، که ممکن است با استفاده از یک منبع انرژی اضافی تامین شود، زمانی که فشار در ورودی شیر اطمینان به فشار تنظیم شده برسد، به طور قابل اعتمادی آزاد می شود. مقدار بارگذاری تکمیلی به گونه ای تنظیم شده است که اگر چنین بارهای تکمیلی آزاد نشود، شیر اطمینان ظرفیت تخلیه تایید شده خود را در فشاری که بیش از 1.1 برابر حداکثر فشار مجاز تجهیزات مورد محافظت نباشد به دست می آورد.

  • شیر ایمنی با کارکرد پایلوت – شیر اطمینانی که عملکرد آن توسط سیال تخلیه شده از شیر پایلوت شروع و کنترل می شود که خود یک شیر اطمینان با بار مستقیم و مشروط به الزامات استاندارد است.

جدول زیر به طور خلاصه عملکرد انواع مختلف شیر اطمینان تعیین شده توسط استانداردهای مختلف را نشان می دهد.

شیرهای ایمنی معمولی

ویژگی مشترک بین تعاریف شیرهای ایمنی معمولی در استانداردهای مختلف، این است که ویژگی‌های عملیاتی آنها تحت تأثیر هرگونه فشار معکوس در سیستم تخلیه قرار می‌گیرد. توجه به این نکته مهم است که کل فشار برگشتی از دو جزء تولید می شود. فشار برگشتی روی هم قرار گرفته و فشار برگشتی ساخته شده:

  • فشار برگشتی روی هم – فشار استاتیکی که در سمت خروجی یک شیر بسته وجود دارد.
  • فشار برگشتی داخلی – فشار اضافی ایجاد شده در سمت خروجی هنگام تخلیه شیر.

متعاقباً، در یک شیر اطمینان معمولی، تنها فشار برگشتی روی مشخصه باز شدن و مقدار تنظیم تأثیر می‌گذارد، اما فشار برگشتی ترکیبی مشخصه blowdown و مقدار نشستن مجدد را تغییر می‌دهد.

استاندارد ASME/ANSI طبقه بندی بیشتری را انجام می دهد که دریچه های معمولی دارای یک محفظه فنری هستند که به سمت تخلیه شیر تخلیه می شود. اگر محفظه فنر به اتمسفر هوا داده شود، هر گونه فشار برگشتی روی هم بر ویژگی های عملیاتی تأثیر می گذارد. این را می توان از شکل 9.2.1 مشاهده کرد، که نمودارهای شماتیک دریچه هایی را نشان می دهد که محفظه فنر آنها به سمت تخلیه شیر و اتمسفر تخلیه می شود.

با در نظر گرفتن نیروهای وارد بر دیسک (با مساحت AD) می توان دریافت که نیروی باز کننده مورد نیاز (معادل حاصل ضرب فشار ورودی (PV) و ناحیه نازل (AN)) مجموع نیروی فنر است ( FS) و نیروی ناشی از فشار برگشتی (PB) که در بالا و پایین دیسک اعمال می شود. در مورد محفظه فنری که به سمت تخلیه سوپاپ هوا می‌رود (یک دریچه ایمنی معمولی ASME، به شکل 9.2.1 (الف) مراجعه کنید)، نیروی باز مورد نیاز عبارت است از:

PV AN = FS + PB AD – PB (AD – AN ) که به معادله 9.2.1 ساده می شود

بنابراین، هرگونه فشار برگشتی روی هم، نیروی بسته شدن را افزایش می دهد و فشار ورودی مورد نیاز برای بلند کردن دیسک بیشتر است.

در مورد دریچه ای که محفظه فنر آن به اتمسفر تخلیه می شود (شکل 9.2.1b)، نیروی باز مورد نیاز عبارت است از:

بنابراین، فشار برگشتی روی هم با فشار مخزن برای غلبه بر نیروی فنر عمل می کند و فشار باز شدن کمتر از حد انتظار خواهد بود.

در هر دو مورد، اگر فشار معکوس روی هم قابل توجهی وجود داشته باشد، باید اثرات آن بر فشار تنظیم شده هنگام طراحی یک سیستم شیر اطمینان در نظر گرفته شود.

هنگامی که دریچه شروع به باز شدن می کند، اثرات فشار برگشتی ایجاد شده نیز باید در نظر گرفته شود. برای یک شیر اطمینان معمولی با محفظه فنری که به سمت تخلیه شیر تخلیه شده است، به شکل 9.2.1 (الف) مراجعه کنید، اثر فشار برگشتی ایجاد شده را می توان با در نظر گرفتن معادله 9.2.1 و با توجه به این که یک بار دریچه شروع به باز شدن می کند، فشار ورودی مجموع فشار تنظیم شده، PS، و فشار اضافی، PO است.

(P S + P O ) A N = F S + P B AN که به معادله 9.2.3 ساده می شود

بنابراین، فشار برگشتی روی هم با فشار مخزن برای غلبه بر نیروی فنر عمل می کند و فشار باز شدن کمتر از حد انتظار خواهد بود.

در هر دو مورد، اگر فشار معکوس روی هم قابل توجهی وجود داشته باشد، باید اثرات آن بر فشار تنظیم شده هنگام طراحی یک سیستم شیر اطمینان در نظر گرفته شود.

هنگامی که دریچه شروع به باز شدن می کند، اثرات فشار برگشتی ایجاد شده نیز باید در نظر گرفته شود. برای یک شیر اطمینان معمولی با محفظه فنری که به سمت تخلیه شیر تخلیه شده است، به شکل 9.2.1 (الف) مراجعه کنید، اثر فشار برگشتی ایجاد شده را می توان با در نظر گرفتن معادله 9.2.1 و با توجه به این که یک بار دریچه شروع به باز شدن می کند، فشار ورودی مجموع فشار تنظیم شده، PS، و فشار اضافی، PO است.

(P S + P O ) A N = F S + P B AN که به معادله 9.2.3 ساده می شود

سوپاپ های اطمینان متعادل

شیرهای ایمنی متعادل آنهایی هستند که ابزاری برای از بین بردن اثرات فشار برگشتی را در خود جای داده اند. برای دستیابی به این هدف می توان از دو طرح اساسی استفاده کرد:

سوپاپ ایمنی متعادل از نوع پیستونی.

اگرچه انواع مختلفی از شیر پیستونی وجود دارد، اما آنها معمولاً از یک دیسک نوع پیستونی تشکیل شده اند که حرکت آن توسط یک راهنما با تهویه محدود می شود. سطح بالای پیستون، AP، و ناحیه صندلی نازل، AN، به صورت مساوی طراحی شده اند. این بدان معنی است که سطح مؤثر هر دو سطح بالا و پایین دیسک در معرض فشار برگشتی برابر است و بنابراین هر نیروی اضافی متعادل می شود. بعلاوه، درپوش فنری طوری تهویه می شود که سطح بالایی پیستون تحت فشار اتمسفر قرار می گیرد، همانطور که در شکل 9.2.2 نشان داده شده است.

با در نظر گرفتن نیروهای وارد بر پیستون، مشخص می شود که این نوع شیر دیگر تحت تأثیر هیچ فشار برگشتی قرار نمی گیرد:

سوپاپ اطمینان متعادل از نوع دم.

یک دم با مساحت مؤثر (AB) معادل ناحیه نشیمنگاه نازل (AN) به سطح بالایی دیسک و به راهنمای دوک متصل می شود.

آرایش دم از فشار برگشتی در قسمت بالایی دیسک در ناحیه دم جلوگیری می کند. ناحیه دیسک فراتر از دم و ناحیه دیسک مقابل برابر هستند و بنابراین نیروهای وارد بر دیسک متعادل هستند و فشار برگشتی تأثیر کمی بر فشار باز شدن دریچه دارد.

دریچه دم اجازه می دهد تا هوا آزادانه به داخل و خارج دم هنگام انبساط یا انقباض جریان یابد.

هنگام استفاده از شیر ایمنی متعادل کننده دم، مشکل مهمی است، زیرا ممکن است فشار تنظیم شده و ظرفیت شیر ​​را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین مهم است که مکانیزمی برای تشخیص هرگونه جریان سیال نامشخص از طریق دریچه های دم وجود داشته باشد. علاوه بر این، برخی از دریچه‌های ایمنی متعادل دارای یک پیستون کمکی هستند که برای غلبه بر اثرات فشار برگشتی در صورت خرابی دم استفاده می‌شود. این نوع شیر اطمینان معمولاً فقط برای کاربردهای حیاتی در صنایع نفت و پتروشیمی استفاده می شود.

علاوه بر کاهش اثرات فشار برگشتی، دم‌ها همچنین برای جدا کردن راهنمای دوک و فنر از سیال فرآیند عمل می‌کنند، این مهم زمانی است که سیال خورنده است.

از آنجایی که شیرهای کاهش فشار متعادل معمولاً گران‌تر از همتایان نامتعادل خود هستند، معمولاً فقط در مواردی استفاده می‌شوند که منیفولدهای فشار بالا اجتناب‌ناپذیر باشند، یا در کاربردهای حیاتی که در آن فشار تنظیم یا دمش بسیار دقیق مورد نیاز است.

سوپاپ ایمنی با کارکرد خلبان

این نوع شیر اطمینان از خود محیط جاری، از طریق یک شیر پایلوت، برای اعمال نیروی بسته شدن روی دیسک شیر اطمینان استفاده می کند. شیر پایلوت خود یک سوپاپ اطمینان کوچک است.

دو نوع اصلی از شیر ایمنی که به صورت پایلوت کار می کند وجود دارد، یعنی نوع دیافراگمی و پیستونی.

نوع دیافراگمی معمولاً فقط برای کاربردهای فشار کم در دسترس است و عملکردی از نوع متناسب را ایجاد می کند که مشخصه شیرهای کمکی مورد استفاده در سیستم های مایع است. بنابراین در سیستم های بخار کاربرد کمی دارند، در نتیجه در این متن مورد توجه قرار نخواهند گرفت.

شیر نوع پیستونی شامل یک شیر اصلی است که از یک دستگاه بسته کننده پیستونی شکل (یا مسدود کننده) و یک شیر پایلوت خارجی استفاده می کند. شکل 9.2.4 نموداری از یک نوع پیستونی معمولی را نشان می دهد که دریچه ایمنی با کارکرد خلبان انجام می شود.

آرایش پیستون و نشیمنگاه تعبیه شده در شیر اصلی به گونه ای طراحی شده است که سطح زیرین پیستون در معرض سیال ورودی کمتر از سطح بالای پیستون باشد. از آنجایی که هر دو انتهای پیستون با فشار یکسان در معرض سیال قرار می گیرند، این بدان معنی است که در شرایط عملیاتی سیستم معمولی، نیروی بسته شدن ناشی از ناحیه بالایی بالاتر، بیشتر از نیروی ورودی است. بنابراین نیروی رو به پایین حاصل، پیستون را محکم روی نشیمنگاهش نگه می دارد.

اگر فشار ورودی افزایش یابد، نیروی بسته شدن خالص روی پیستون نیز افزایش می‌یابد و اطمینان حاصل می‌کند که به طور مداوم یک خاموشی محکم برقرار می‌شود. با این حال، هنگامی که فشار ورودی به فشار تنظیم شده برسد، شیر پایلوت باز می شود تا فشار سیال بالای پیستون آزاد شود. با فشار سیال بسیار کمتری که بر روی سطح بالایی پیستون وارد می شود، فشار ورودی نیروی خالص به سمت بالا ایجاد می کند و پیستون از جای خود خارج می شود. این باعث می شود که دریچه اصلی باز شود و سیال فرآیند تخلیه شود.

هنگامی که فشار ورودی به اندازه کافی کاهش یافت، شیر پایلوت دوباره بسته می‌شود و از آزاد شدن بیشتر سیال از بالای پیستون جلوگیری می‌کند، در نتیجه نیروی خالص رو به پایین دوباره برقرار می‌شود و باعث می‌شود که پیستون دوباره بنشیند.

سوپاپ های ایمنی با کارکرد خلبان عملکرد فشار بیش از حد و دمش خوب را ارائه می دهند (دمش 2٪ قابل دستیابی است). به همین دلیل از آنها در جایی استفاده می شود که یک حاشیه باریک بین فشار تنظیم شده و فشار عملکرد سیستم مورد نیاز است. شیرهای پایلوت نیز در اندازه‌های بسیار بزرگ‌تر موجود هستند، که آنها را به نوع ترجیحی شیر اطمینان برای ظرفیت‌های بزرگ‌تر تبدیل می‌کند.

یکی از نگرانی‌های اصلی در مورد شیرهای ایمنی پایلوت این است که لوله‌های با سوراخ کوچک و اتصال پیلوت در معرض انسداد توسط مواد خارجی یا به دلیل جمع‌آوری میعانات در این لوله‌ها هستند. این می تواند منجر به خرابی دریچه، چه در حالت باز یا بسته، بسته به جایی که انسداد رخ می دهد، شود.

شیرهای ایمنی بالابر کامل، بالابر بالا و پایین بالابر

اصطلاحات بالابر کامل، بالابر زیاد و بالابر پایین به میزان حرکتی که دیسک از موقعیت بسته خود به موقعیت مورد نیاز برای تولید ظرفیت تخلیه تایید شده متحمل می شود و اینکه چگونه بر ظرفیت تخلیه شیر تأثیر می گذارد اشاره دارد.

شیر اطمینان کامل بالابر شیری است که در آن دیسک به اندازه کافی بلند می شود، به طوری که ناحیه پرده دیگر بر ناحیه تخلیه تأثیر نمی گذارد. منطقه تخلیه و بنابراین ظرفیت شیر ​​متعاقباً توسط ناحیه سوراخ تعیین می شود. این زمانی اتفاق می افتد که دیسک حداقل یک چهارم قطر سوراخ را بلند می کند. یک شیر اطمینان معمولی با بالابر کامل اغلب بهترین انتخاب برای کاربردهای بخار عمومی است.

دیسک یک شیر اطمینان بالابر حداقل 1/12 قطر سوراخ را بالا می برد. این بدان معنی است که ناحیه پرده و در نهایت موقعیت دیسک، ناحیه تخلیه را تعیین می کند. ظرفیت تخلیه دریچه های بالابر به طور قابل توجهی کمتر از شیرهای بالابر کامل است و برای یک ظرفیت تخلیه معین، معمولاً می توان یک شیر بالابر کامل را انتخاب کرد که اندازه اسمی آن چندین برابر کوچکتر از یک شیر بالابر متناظر باشد. که معمولاً مزیت‌های هزینه‌ای را به همراه دارد. علاوه بر این، دریچه‌های بالابر روی سیال‌های تراکم‌پذیری که عملکرد آنها متناسب‌تر است، استفاده می‌شوند.

در شیرهای بالابر پایین، دیسک فقط 1/24 قطر سوراخ را بالا می برد. منطقه تخلیه به طور کامل توسط موقعیت دیسک تعیین می شود، و از آنجایی که دیسک فقط مقدار کمی را بالا می برد، ظرفیت ها بسیار کمتر از دریچه های بالابر کامل یا بالا است.

مصالح ساختمانی

به جز زمانی که دریچه های اطمینان در حال تخلیه هستند، تنها قسمت هایی که توسط سیال فرآیند خیس می شوند کانال ورودی (نازل) و دیسک هستند. از آنجایی که شیرهای ایمنی در شرایط عادی به ندرت کار می کنند، تمام اجزای دیگر را می توان از مواد استاندارد برای اکثر کاربردها تولید کرد. با این حال چندین استثنا وجود دارد که در این موارد باید از مواد خاصی استفاده شود که عبارتند از:

  • کاربردهای برودتی
  • سیالات خورنده
  • جایی که آلودگی مایعات تخلیه شده مجاز نیست.
  • هنگامی که شیر به یک منیفولد تخلیه می شود که حاوی محیط های خورنده است که توسط شیر دیگری تخلیه می شود.

اجزای اصلی حاوی فشار دریچه های ایمنی معمولاً از یکی از مواد زیر ساخته می شوند:

  • برنز – معمولاً برای شیرهای پیچی کوچک برای کارکرد عمومی در کاربردهای بخار، هوا و آب گرم (تا 15 بار) استفاده می شود.
  • چدن – به طور گسترده برای شیرهای نوع ASME استفاده می شود. استفاده از آن معمولاً به 17 بار گرم محدود می شود.
  • آهن SG – معمولاً در شیرهای اروپایی و برای جایگزینی چدن در شیرهای فشار بالاتر (تا 25 بار گرم) استفاده می شود.
  • فولاد ریخته گری – معمولاً در شیرهای فشار بالاتر (تا 40 بار گرم) استفاده می شود. شیرهای نوع فرآیندی معمولاً از بدنه فولادی ریخته گری با ساختار نازل کامل آستنیتی ساخته می شوند.
  • فولاد ضد زنگ آستنیتی – در مصارف غذایی، دارویی یا بخار تمیز استفاده می شود.

برای کاربردهای فشار بسیار بالا، قطعات حاوی فشار ممکن است از جامد جعل یا ماشینکاری شوند.

برای تمام شیرهای ایمنی، مهم است که قطعات متحرک، به ویژه دوک و راهنماها از موادی ساخته شوند که به راحتی تخریب یا خورده نشوند. از آنجایی که صندلی ها و دیسک ها دائماً با سیال فرآیند در تماس هستند، باید بتوانند در برابر اثرات فرسایش و خوردگی مقاومت کنند.

برای کاربردهای فرآیندی، فولاد ضد زنگ آستنیتی معمولاً برای صندلی ها و دیسک ها استفاده می شود. گاهی اوقات آنها برای افزایش دوام، “روی ماهواره” هستند. برای سیالات بسیار خورنده، نازل ها، دیسک ها و نشیمنگاه ها از آلیاژهای خاصی مانند ‘مونل’ یا ‘هستلوی’ ساخته می شوند.

فنر یک عنصر حیاتی دریچه ایمنی است و باید عملکرد قابل اعتمادی را در پارامترهای مورد نیاز ارائه دهد. شیرهای ایمنی استاندارد معمولاً از فولاد کربنی برای دماهای متوسط ​​استفاده می کنند. فولاد تنگستن برای دمای بالاتر، کاربردهای غیر خورنده و فولاد ضد زنگ برای بخار خورنده یا تمیز استفاده می شود. برای کاربردهای گاز ترش و دمای بالا، اغلب از مواد خاصی مانند مونل، هاستلوی و ‘اینکونل’ استفاده می شود.

گزینه ها و لوازم جانبی شیر ایمنی

با توجه به کاربردهای گسترده ای که در آن از شیرهای ایمنی استفاده می شود، گزینه های مختلفی وجود دارد:

مواد نشستن

یکی از گزینه های کلیدی، نوع مواد صندلی مورد استفاده است. صندلی های فلز به فلز، که معمولا از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند، معمولاً برای کاربردهایی با دمای بالا مانند بخار استفاده می شوند. از طرف دیگر، دیسک‌های ارتجاعی را می‌توان بر روی هر یک از سطوح نشیمن یا هر دوی آن‌ها که در آن‌ها به خاموشی محکم‌تر نیاز است، معمولاً برای کاربردهای گاز یا مایع، ثابت کرد. این درج ها را می توان از تعدادی مواد مختلف ساخت، اما Viton، نیتریل یا EPDM رایج ترین آنها هستند. درج های مهر و موم نرم به طور کلی برای استفاده از بخار توصیه نمی شوند.

جدول 9.2.2 مواد نشیمن مورد استفاده در شیرهای ایمنی

مواد مهر و موم برنامه های کاربردی
EPDM اب
ویتون کاربردهای گاز با دمای بالا
نیتریل کاربردهای هوا و روغن
فولاد ضد زنگ مواد استاندارد، بهترین برای بخار
استلایت ها مقاوم در برابر سایش برای کاربردهای سخت

اهرم ها

شیرهای ایمنی استاندارد به طور کلی دارای یک اهرم کاهش دهنده هستند که به منظور اطمینان از عملکرد آن در فشارهای بیش از 75 درصد فشار تنظیم شده، شیر را قادر می سازد به صورت دستی بلند شود. این معمولاً به عنوان بخشی از بررسی های معمول ایمنی یا در حین تعمیر و نگهداری برای جلوگیری از مصادره انجام می شود. نصب اهرم معمولاً از الزامات استانداردهای ملی و شرکت های بیمه برای کاربردهای بخار و آب گرم است. به عنوان مثال، آیین نامه دیگ بخار و مخزن فشار ASME بیان می کند که دریچه های فشار شکن باید دارای یک اهرم باشند تا در هوا، آب بالای 60 درجه سانتیگراد و بخار استفاده شوند.

اهرم استاندارد یا باز ساده ترین نوع اهرم موجود است. معمولاً در کاربردهایی که مقدار کمی نشت سیال به اتمسفر قابل قبول است، مانند سیستم های بخار و هوا استفاده می شود (شکل 9.2.5 (الف) را ببینید).

در مواردی که امکان فرار رسانه وجود ندارد، باید از یک اهرم بسته بندی شده استفاده شود. این از یک مهر و موم بسته بندی شده غده استفاده می کند تا اطمینان حاصل شود که مایع درون کلاهک قرار دارد (شکل 9.2.5 (ب) را ببینید).

برای سرویس هایی که نیازی به اهرم نیست، می توان از یک درپوش برای محافظت ساده از پیچ تنظیم استفاده کرد. اگر همراه با یک واشر استفاده شود، می توان از آن برای جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای به جو استفاده کرد (شکل 9.2.6 را ببینید).

ممکن است برای جلوگیری از باز شدن شیر در فشار تنظیم شده در حین تست هیدرولیک هنگام راه اندازی یک سیستم، از یک گاگ تست (شکل 9.2.7) استفاده شود. پس از آزمایش، پیچ گاگ برداشته می شود و قبل از اینکه شیر در خدمت قرار گیرد، با یک دوشاخه خالی کوتاه جایگزین می شود.

کلاه باز و بسته

مگر اینکه از دم یا آب بندی دیافراگم استفاده شود، سیال فرآیند وارد محفظه فنر (یا کاپوت) می شود.

مقدار سیال به طراحی خاص شیر اطمینان بستگی دارد. اگر انتشار این سیال در اتمسفر قابل قبول باشد، محفظه فنر ممکن است به اتمسفر تخلیه شود – یک کلاه باز. این معمولاً زمانی سودمند است که شیر اطمینان در سیالات با دمای بالا یا برای کاربردهای دیگ بخار استفاده می شود زیرا در غیر این صورت دمای بالا می تواند فنر را شل کند و فشار تنظیم شده شیر را تغییر دهد. با این حال، استفاده از کاپوت باز فنر و قطعات داخلی شیر را در معرض شرایط محیطی قرار می دهد که می تواند منجر به آسیب و خوردگی فنر شود.

هنگامی که سیال باید به طور کامل توسط شیر اطمینان (و سیستم تخلیه) محصور شود، لازم است از یک کاپوت بسته استفاده شود که به اتمسفر تخلیه نمی شود. این نوع محفظه فنر تقریباً به طور جهانی برای شیرهای پیچی کوچک استفاده می شود و در بسیاری از محدوده های شیر به طور فزاینده ای رایج می شود زیرا تخلیه سیال می تواند برای پرسنل خطرناک باشد به خصوص در بخار.

آب بندی دم و دیافراگم

برخی از شیرهای ایمنی، معمولاً آنهایی که برای کاربردهای آب استفاده می شوند، دارای یک دیافراگم یا دم انعطاف پذیر هستند تا فنر و محفظه بالایی شیر اطمینان را از سیال فرآیند جدا کنند (شکل 9.2.9 را ببینید).

دم یا دیافراگم الاستومری معمولاً در کاربردهای آب گرم یا گرمایش استفاده می‌شود، در حالی که از فولاد ضد زنگ در کاربردهای فرآیندی با استفاده از سیالات خطرناک استفاده می‌شود.

 

 

مقدمه ای بر شیرهای ایمنی

هر سیستم تحت فشار به وسایل ایمنی برای محافظت از افراد، فرآیندها و اموال نیاز دارد. این آموزش، موقعیت‌هایی را که ممکن است فشار بیش از حد اتفاق بیفتد، انواع گسترده و اغلب گیج‌کننده دستگاه‌های ارائه شده، نحوه عملکرد این دستگاه‌ها و بسیاری از کدها، استانداردها و مقامات تاییدی که باید به آنها توجه شود، توضیح می‌دهد.

مقدمه ای بر شیرهای Safet y

به محض اینکه بشر توانست آب را بجوشاند تا بخار ایجاد کند، ضرورت وجود وسیله ایمنی آشکار شد. تا 2000 سال پیش، چینی‌ها از دیگ‌هایی با درب‌های لولایی استفاده می‌کردند تا تولید بخار (نسبتاً ایمن‌تر) را فراهم کنند. در آغاز قرن چهاردهم، شیمیدانان از شاخه های مخروطی شکل و بعداً از فنرهای فشرده استفاده کردند تا به عنوان وسیله ایمن در ظروف تحت فشار عمل کنند.

در اوایل قرن نوزدهم، انفجارهای دیگ بخار در کشتی‌ها و لوکوموتیوها اغلب ناشی از نقص دستگاه‌های ایمنی بود که منجر به توسعه اولین شیرهای ایمنی ایمنی شد.

در سال 1848، چارلز رتچی محفظه انباشته را اختراع کرد، که سطح فشرده سازی در شیر اطمینان را افزایش می دهد و به آن اجازه می دهد تا به سرعت در یک حاشیه باریک بیش از حد فشار باز شود.

امروزه، اکثر کاربران بخار توسط مقررات بهداشتی و ایمنی محلی مجبور هستند که اطمینان حاصل کنند که کارخانه و فرآیندهای آنها دارای تجهیزات ایمنی و اقدامات احتیاطی است که از شرایط خطرناک جلوگیری می کند.

بنابراین وظیفه اصلی شیر اطمینان محافظت از جان و مال است.

نوع اصلی وسیله ای که برای جلوگیری از فشار بیش از حد در کارخانه استفاده می شود، شیر ایمنی یا ایمنی است. دریچه ایمنی با آزاد کردن حجمی از سیال از داخل کارخانه در هنگام رسیدن به حداکثر فشار از پیش تعیین شده عمل می کند و در نتیجه فشار اضافی را به روشی ایمن کاهش می دهد. از آنجایی که شیر اطمینان ممکن است تنها وسیله باقیمانده برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار در شرایط فشار بیش از حد باشد، مهم است که هر دستگاهی از این قبیل قادر به کار در همه زمان‌ها و تحت همه شرایط ممکن باشد.

دریچه های ایمنی باید در هر جایی نصب شوند که از حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) یک سیستم یا مخزن حاوی فشار بیشتر باشد. در سیستم‌های بخار، شیرهای ایمنی معمولاً برای محافظت در برابر فشار بیش از حد دیگ و سایر کاربردها مانند کنترل‌های کاهش فشار پایین دست استفاده می‌شوند. اگرچه نقش اصلی آنها ایمنی است، اما دریچه های ایمنی در عملیات فرآیند نیز برای جلوگیری از آسیب محصول به دلیل فشار بیش از حد استفاده می شوند. فشار اضافی می تواند در شرایط مختلف ایجاد شود، از جمله:

  • عدم تعادل دبی سیال ناشی از بسته شدن یا باز شدن ناخواسته شیرهای جداسازی در یک ظرف فرآیند.
  • خرابی سیستم خنک کننده، که اجازه می دهد بخار یا سیال منبسط شود.
  • شکست هوای فشرده یا برق برای کنترل ابزار دقیق.
  • افزایش فشار گذرا
  • قرار گرفتن در معرض آتش سوزی گیاهان.
  • خرابی لوله مبدل حرارتی
  • واکنش های گرمازا غیر قابل کنترل در کارخانه های شیمیایی
  • تغییرات دمای محیط

عبارات “شیر اطمینان” و “شیر تسکین ایمنی” اصطلاحات عمومی برای توصیف انواع مختلفی از دستگاه های کاهش فشار هستند که برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار داخلی مایع طراحی شده اند. طیف گسترده ای از شیرهای مختلف برای کاربردهای مختلف و معیارهای عملکرد در دسترس هستند.

علاوه بر این، طرح‌های مختلفی برای برآورده کردن استانداردهای ملی متعددی که بر استفاده از شیرهای ایمنی حاکم است، مورد نیاز است.

فهرستی از استانداردهای ملی مربوطه را می توان در انتهای این ماژول یافت.

در اکثر استانداردهای ملی، تعاریف خاصی برای اصطلاحات مرتبط با شیرهای ایمنی و ایمنی ارائه شده است. چندین تفاوت قابل توجه بین اصطلاحات مورد استفاده در ایالات متحده و اروپا وجود دارد. یکی از مهم ترین تفاوت ها این است که دریچه ای که در اروپا به آن “سوپاپ ایمنی” گفته می شود در ایالات متحده آمریکا به عنوان “شیر تسکین فشار” یا “شیر تخلیه فشار” نامیده می شود. علاوه بر این، اصطلاح “سوپاپ ایمنی” در ایالات متحده به طور کلی به طور خاص به شیر اطمینان کامل مورد استفاده در اروپا اشاره دارد.

استانداردهای ASME/ANSI PTC25.3 قابل اجرا در ایالات متحده، اصطلاحات عمومی زیر را تعریف می کنند:

  • شیر تخلیه فشار – یک شیر تخلیه فشار فنری که برای باز شدن برای کاهش فشار اضافی و بسته شدن مجدد و جلوگیری از جریان بیشتر سیال پس از بازیابی شرایط عادی طراحی شده است. مشخصه آن یک عمل “پاپ” با باز شدن سریع یا باز شدن به روشی است که معمولاً متناسب با افزایش فشار بر فشار باز می باشد. بسته به طراحی، تنظیم یا کاربرد، ممکن است برای سیالات تراکم پذیر یا غیر قابل تراکم استفاده شود.

این یک اصطلاح کلی است که شامل شیرهای ایمنی، شیرهای اطمینان و شیرهای ایمنی است.

  • سوپاپ ایمنی – یک شیر کاهش فشار که با فشار استاتیک ورودی فعال می شود و با باز شدن سریع یا عمل پاپ مشخص می شود.

شیرهای ایمنی در درجه اول با گازهای قابل تراکم و به ویژه برای خدمات بخار و هوا استفاده می شوند. با این حال، آنها همچنین می توانند برای کاربردهای نوع فرآیند استفاده شوند، جایی که ممکن است برای محافظت از گیاه یا جلوگیری از فساد محصول در حال پردازش مورد نیاز باشد.

  • شیر تخلیه – یک دستگاه کاهش فشار که توسط فشار استاتیک ورودی فعال می شود و دارای یک بالابر تدریجی است که معمولاً متناسب با افزایش فشار بیش از فشار باز است.

شیرهای تسکین معمولاً در سیستم‌های مایع بخصوص برای ظرفیت‌های پایین‌تر و وظیفه انبساط حرارتی استفاده می‌شوند. آنها همچنین می توانند در سیستم های پمپاژ شده به عنوان دستگاه های سرریز فشار استفاده شوند.

  • شیر تسکین دهنده – شیر کاهش فشار است که مشخصه آن باز شدن سریع یا پاپ کردن است یا با باز شدن متناسب با افزایش فشار بر فشار باز، بسته به کاربرد، و ممکن است برای مایع یا سیال قابل تراکم استفاده شود.

به طور کلی، شیر اطمینان هنگام استفاده در یک سیستم گاز تراکم پذیر به عنوان یک شیر اطمینان عمل می کند، اما هنگامی که در سیستم های مایع استفاده می شود، به تناسب فشار بیش از حد باز می شود، همانطور که دریچه کمکی باز می شود.

استاندارد اروپایی EN ISO 4126-1 تعریف زیر را ارائه می دهد:

  • سوپاپ ایمنی – دریچه ای که به طور خودکار، بدون کمک انرژی غیر از سیال مربوطه، مقداری از سیال را تخلیه می کند تا از تجاوز از فشار ایمن از پیش تعیین شده جلوگیری کند، و برای بسته شدن مجدد و جلوگیری از بیشتر طراحی شده است. جریان سیال پس از بازیابی شرایط فشار عادی سرویس.

نمونه های معمولی از شیرهای ایمنی مورد استفاده در سیستم های بخار در شکل 9.1.1 نشان داده شده است.

طراحی سوپاپ ایمنی

شیر ایمنی پایه فنری که به آن «استاندارد» یا «معمولی» گفته می‌شود، یک وسیله ساده و قابل اعتماد خودکار است که محافظت در برابر فشار بیش از حد را فراهم می‌کند.

عناصر اصلی طراحی شامل یک بدنه شیر با زاویه راست با اتصال ورودی سوپاپ یا نازل است که بر روی سیستم حاوی فشار نصب شده است. اتصال خروجی ممکن است برای اتصال به سیستم تخلیه لوله‌دار پیچ یا فلنجی باشد. با این حال، در برخی از کاربردها، مانند سیستم های هوای فشرده، شیر اطمینان یک اتصال خروجی نخواهد داشت و سیال مستقیماً به اتمسفر تخلیه می شود.

طراحی ورودی شیر (یا کانال نزدیک) می تواند از نوع پر نازل یا نیمه نازل باشد. طراحی کامل نازل دارای کل مجرای ورودی خیس شده است که از یک قطعه تشکیل شده است. کانال نزدیک تنها بخشی از شیر اطمینان است که در طول عملکرد عادی در معرض سیال فرآیند قرار می گیرد، به غیر از دیسک، مگر اینکه شیر در حال تخلیه باشد.

نازل‌های کامل معمولاً در شیرهای ایمنی که برای کاربردهای فرآیندی و فشار بالا طراحی شده‌اند، مخصوصاً زمانی که سیال خورنده است، تعبیه می‌شود.

برعکس، طراحی نیمه نازل شامل یک حلقه نشیمنگاهی است که در بدنه نصب شده است، که بالای آن محل نشستن دریچه را تشکیل می دهد. مزیت این چیدمان این است که صندلی را می توان به راحتی تعویض کرد، بدون اینکه کل ورودی را تعویض کند.

دیسک در برابر نشیمنگاه نازل (در شرایط کارکرد معمولی) توسط فنر که در یک آرایش فنری باز یا بسته (یا کلاه) نصب شده در بالای بدنه قرار دارد، نگه داشته می شود. دیسک های مورد استفاده در دریچه های ایمنی باز شدن سریع (نوع پاپ) توسط یک غلاف، نگهدارنده دیسک یا محفظه غلاف احاطه شده اند که به تولید ویژگی باز شدن سریع کمک می کند.

نیروی بسته شدن روی دیسک توسط یک فنر که معمولاً از فولاد کربنی ساخته شده است تأمین می شود. مقدار فشرده سازی روی فنر معمولاً با استفاده از تنظیم کننده فنر قابل تنظیم است تا فشاری را که در آن دیسک از روی صندلی برداشته می شود تغییر دهد.
استانداردهایی که بر طراحی و استفاده از شیرهای اطمینان حاکم هستند، عموماً فقط سه بعد مربوط به ظرفیت تخلیه شیر اطمینان را تعریف می کنند، یعنی ناحیه جریان (یا سوراخ)، ناحیه پرده و ناحیه تخلیه (یا روزنه) (شکل را ببینید). 9.1.4).

1. منطقه جریان – حداقل سطح مقطع بین ورودی و صندلی، در باریک ترین نقطه آن. قطر ناحیه جریان با بعد ‘d’ در شکل 9.1.4 نشان داده شده است.

2. ناحیه پرده – ناحیه دهانه تخلیه استوانه ای یا مخروطی بین سطوح نشیمنگاه ایجاد شده توسط بالابر دیسک بالای صندلی. قطر ناحیه پرده با بعد ‘d1’ در شکل 9.1.4 نشان داده شده است.

3. ناحیه تخلیه – این قسمت کوچکتر از پرده و نواحی جریان است که جریان را از طریق شیر تعیین می کند.

عملکرد اساسی یک شیر اطمینان

بلند کردن

هنگامی که فشار استاتیک ورودی از فشار تنظیم شده دریچه ایمنی بالاتر می رود، دیسک شروع به بلند شدن از روی صندلی خود می کند. با این حال، به محض اینکه فنر شروع به فشرده شدن کند، نیروی فنر افزایش می یابد. این بدان معنی است که فشار باید قبل از انجام هر گونه بالا بردن بیشتر افزایش یابد و برای اینکه جریان قابل توجهی از طریق شیر وجود داشته باشد.

افزایش فشار اضافی مورد نیاز قبل از تخلیه سوپاپ اطمینان در ظرفیت نامی خود، فشار بیش از حد نامیده می شود. فشار بیش از حد مجاز به استانداردهایی که دنبال می شود و کاربرد خاص بستگی دارد. برای سیالات تراکم پذیر، این میزان معمولاً بین 3 تا 10 درصد و برای مایعات بین 10 تا 25 درصد است.

به منظور دستیابی به باز شدن کامل از این فشار بیش از حد کوچک، آرایش دیسک باید به طور ویژه طراحی شود تا باز شدن سریع را فراهم کند. این کار معمولا با قرار دادن یک کفن، دامن یا کلاه در اطراف دیسک انجام می شود. حجم موجود در این کفن به عنوان اتاق کنترل یا huddling شناخته می شود.

همانطور که لیفت شروع می شود (شکل 9.1.6b)، و مایع وارد محفظه می شود، منطقه بزرگ تری از پوشش در معرض فشار سیال قرار می گیرد. از آنجایی که بزرگی نیروی بالابر (F) با حاصلضرب فشار (P) و ناحیه در معرض سیال (A) متناسب است. (F = P x A)، نیروی باز شدن افزایش می یابد.

این افزایش تدریجی نیروی باز شدن، افزایش نیروی فنر را جبران می کند و باعث باز شدن سریع می شود. در همان زمان، کفن جهت جریان را معکوس می کند، که نیروی واکنشی را فراهم می کند و بالابر را بیشتر می کند.

این اثرات ترکیبی به شیر اجازه می دهد تا در یک درصد نسبتاً کمی فشار بیش از حد به بالابر طراحی شده خود برسد. برای سیالات تراکم پذیر، یک عامل کمک کننده اضافی، انبساط سریع است زیرا حجم سیال از ناحیه فشار بالاتر به ناحیه فشار کمتر افزایش می یابد. این نقش مهمی در حصول اطمینان از باز شدن کامل شیر در محدوده کوچک فشار اضافی دارد. برای مایعات، این اثر متناسب‌تر است و متعاقباً، فشار بیش از حد معمولاً بیشتر است. 25 درصد شایع است.

دوباره نشستن

هنگامی که شرایط عادی کار بازیابی شد، شیر باید دوباره بسته شود، اما از آنجایی که ناحیه بزرگتر دیسک همچنان در معرض سیال است، تا زمانی که فشار به زیر فشار تنظیم شده اولیه نزول نکند، شیر بسته نخواهد شد. تفاوت بین فشار تنظیم شده و این فشار مجدد به عنوان “blowdown” شناخته می شود و معمولاً به عنوان درصدی از فشار تنظیم شده مشخص می شود. برای سیالات تراکم پذیر، دمش معمولاً کمتر از 10٪ و برای مایعات، می تواند تا 20٪ باشد.

طراحی روکش باید به گونه ای باشد که هم باز شدن سریع و هم دمش نسبتاً کوچک را ارائه دهد، به طوری که به محض رسیدن به یک موقعیت بالقوه خطرناک، هر گونه فشار اضافی برداشته شود، اما از تخلیه مقادیر بیش از حد سیال جلوگیری شود. در عین حال، لازم است اطمینان حاصل شود که فشار سیستم به اندازه کافی کاهش یافته است تا از بازگشایی فوری جلوگیری شود.

حلقه های دمنده ای که در اکثر شیرهای ایمنی نوع ASME یافت می شوند برای تنظیم دقیق مقادیر فشار بیش از حد و فشار دریچه ها استفاده می شوند (شکل 9.1.8 را ببینید). حلقه دمنده پایین (نازل) یک ویژگی مشترک در بسیاری از شیرها است که در آن فشار بیش از حد و نیازهای فشار قوی تر نیاز به راه حل طراحی پیچیده تری دارد. حلقه دمنده بالایی معمولاً در کارخانه تنظیم می شود و اساساً تحمل های تولید را که بر هندسه محفظه تجمع تأثیر می گذارد، حذف می کند.

حلقه دمنده پایین نیز برای دستیابی به الزامات عملکرد کد مناسب تنظیم شده است، اما تحت شرایط خاصی می توان آن را تغییر داد. هنگامی که حلقه دمنده پایینی در موقعیت بالایی خود تنظیم می شود، حجم محفظه huddling به گونه ای است که دریچه به سرعت پاپ می کند.

به حداقل رساندن مقدار بیش از حد فشار، اما به تبع آن نیاز به دمش بیشتر قبل از نشستن مجدد شیر. هنگامی که حلقه دمنده پایینی در موقعیت پایینی خود تنظیم می شود، حداقل محدودیت در محفظه huddling وجود دارد و قبل از باز شدن کامل شیر، فشار بیش از حد بیشتری لازم است، اما مقدار دمش کاهش می یابد.

مقامات تایید

برای اکثر کشورها، نهادهای مستقلی وجود دارند که طراحی و عملکرد یک محدوده محصول را برای تأیید انطباق با کد یا استاندارد مربوطه بررسی می‌کنند. این سیستم تأیید شخص ثالث برای هر محصول مرتبط با ایمنی بسیار رایج است و اغلب یک نیاز مشتری قبل از خرید یا الزام شرکت بیمه آنها است.

الزامات واقعی برای تایید بسته به کد یا استاندارد خاص متفاوت خواهد بود. در برخی موارد، اعتبار مجدد هر چند سال یکبار ضروری است، در برخی دیگر تا زمانی که تغییرات قابل توجهی در طراحی ایجاد نشده باشد، تایید نامحدود است، در این صورت باید به مرجع تایید اطلاع داده شود و درخواست تایید مجدد شود. در ایالات متحده، هیئت ملی بازرسان بویلر و مخازن تحت فشار نماینده سازمان‌های دولتی ایالات متحده و کانادا است که برای اطمینان از رعایت قوانین ساخت و تعمیر دیگ‌ها و مخازن تحت فشار، اختیار دارند.

برخی از اجسام متداول‌تر در جدول 9.1.1 فهرست شده‌اند.

جدول 9.1.1 مقامات تایید

کشور مخفف نهاد تاییدیه
 بلژیک Bureau Veritas
 کانادا وزارت کار کانادا
فرانسه CODAP
APAVE
APAVE
 آلمان MOT انجمن نظارت فنی
DSRK بازنگری و طبقه بندی کشتی های آلمانی
ایتالیا ISPESL RINA موسسه پیشگیری و امنیت ثبت ایتالیایی حمل و نقل
کشور کره وزارت نیرو و منابع کره ثبت کشتیرانی
 هلند سرویس کشتی بخار
 نروژ DNV Veritas نروژی
 انگلستان SaFed خدمات تأیید نوع فدراسیون ارزیابی ایمنی (STAS) قبلاً کمیته فنی دفاتر مرتبط AOTC و British Engine
ثبت حمل و نقل لویدز
 ایالات متحده NB هیئت ملی بازرسان بویلر و مخازن تحت فشار

کدها و استانداردها

استانداردهای مربوط به شیرهای ایمنی در سراسر جهان از نظر فرمت کاملاً متفاوت است و بسیاری از بخش‌ها در کدهای مربوط به بویلرها یا مخازن حاوی فشار هستند. برخی فقط الزامات عملکرد، تلورانس ها و جزئیات ضروری ساختاری را بیان می کنند، اما هیچ راهنمایی در مورد ابعاد، اندازه دهانه و غیره ارائه نمی دهند.

در بسیاری از بازارها استفاده از چندین مورد در ارتباط با یکدیگر کاملاً رایج است.

جدول 9.1.2 استانداردهای مربوط به شیرهای ایمنی

کشور شماره استاندارد شرح
 استرالیا SAA AS1271 شیرهای ایمنی، سایر شیرها، گیج‌های سطح مایع و سایر اتصالات برای دیگ‌ها و مخازن تحت فشار پخته نشده
 منطقه اقتصادی اروپا در ISO 4126 وسایل ایمنی برای محافظت در برابر فشار بیش از حد
EN ISO 4126 یک استاندارد هماهنگ اروپایی است و جایگزین بسیاری از استانداردهای ملی شده است که استاندارد بریتانیا BS 6759 و استاندارد فرانسوی AFNOR NFE-E 29-411 تا 416 و 421 نمونه هایی از آن هستند.
 آلمان جزوه AD A2 تجهیزات مخزن تحت فشار دستگاه های ایمنی در برابر فشار اضافی – شیرهای ایمنی
TRD 421 تجهیزات فنی دیگ بخار حفاظت در برابر فشار بیش از حد – شیرهای ایمنی برای دیگ های بخار گروه های I، IlI و IV
TRD 721 تجهیزات فنی دیگ بخار حفاظت در برابر فشار بیش از حد – شیرهای ایمنی بویلرهای بخار گروه II
ژاپن JIS B 8210 دیگ های بخار و مخازن تحت فشار – شیرهای اطمینان فنری
 کشور کره KS B 6216 شیرهای ایمنی فنری برای دیگ های بخار و مخازن تحت فشار
 ایالات متحده آمریکا ASME I کاربردهای دیگ بخار
ASME III برنامه های هسته ای
ASME VIII برنامه های کاربردی مخازن تحت فشار بدون آتش
ANSI/ASME
PTC 25.3
شیرهای ایمنی و تسکین – کدهای تست عملکرد
APIRP 520 انتخاب سایز بندی و نصب دستگاه های کاهش فشار در پالایشگاه ها
طراحی قسمت 1
قسمت 2 نصب
APIRP 521 راهنمای سیستم های کاهش فشار و کاهش فشار
API STD 526 شیرهای فشار شکن فولادی
API STD 527 سفتی صندلی دریچه های فشار شکن

برای کاربردهای دیگ بخار الزامات بسیار خاصی برای عملکرد شیر ایمنی وجود دارد که توسط استانداردهای ملی و اغلب شرکت های بیمه مورد نیاز است. تأیید یک مرجع مستقل اغلب ضروری است، مانند British Engine، TÜV یا Lloyd’s Register.

شیرهای ایمنی مورد استفاده در اروپا نیز تابع استانداردهای مرتبط با دستورالعمل تجهیزات فشار (PED) هستند. سوپاپ های ایمنی که به عنوان “لوازم جانبی ایمنی” طبقه بندی می شوند، به عنوان تجهیزات “رده 4” در نظر گرفته می شوند که به سخت ترین سطح ارزیابی در رژیم PED نیاز دارند. این امر معمولاً توسط سازنده ای که دارای سیستم کیفیت ISO 9000 است و طراحی و عملکرد سوپاپ ایمنی تأیید شده توسط یک مرجع تأیید رسمی به رسمیت شناخته شده به عنوان “سازمان اطلاع رسانی” انجام می شود.

شیر PSV

انتخاب سوپاپ ایمنی

انتخاب و راه اندازی شیر ایمنی صحیح، از جمله ملاحظات انتخاب، تنظیم، آب بندی، موقعیت و اثرات فشار برگشتی.

از آنجایی که طیف گسترده ای از شیرهای ایمنی وجود دارد، انتخاب یک شیر اطمینان که نیازهای خاص یک برنامه خاص را برآورده می کند، مشکلی ندارد. هنگامی که یک نوع مناسب انتخاب شد، ضروری است که فشار تخلیه و ظرفیت تخلیه صحیح ایجاد شود و یک شیر با اندازه مناسب و فشار تنظیم مشخص شود.

انتخاب نوع خاصی از سوپاپ اطمینان توسط چندین عامل کنترل می شود:

  • هزینه – این بدیهی ترین ملاحظه هنگام انتخاب یک شیر اطمینان برای کاربردهای غیر بحرانی است. هنگام مقایسه هزینه، توجه به ظرفیت شیر ​​و همچنین اندازه اسمی ضروری است. همانطور که در ماژول قبلی ذکر شد، می‌تواند تغییرات زیادی بین مدل‌هایی با اتصال ورودی یکسان اما با ویژگی‌های بالابر متفاوت وجود داشته باشد.
  • نوع سیستم دفع – در صورتی که تخلیه به اتمسفر، به غیر از سیستم تخلیه، قابل قبول باشد، می توان از شیرهایی با کلاه باز روی بخار، هوا یا گاز غیر سمی استفاده کرد. یک اهرم بالابر اغلب در این کاربردها مشخص می شود.

برای کاربردهای گاز یا مایع، جایی که فرار به اتمسفر مجاز نیست، یک کلاه بسته باید مشخص شود. در چنین کاربردهایی، استفاده از کلاهک بسته/گاز تنگ یا اهرم بسته نیز ضروری است.

برای کاربردهایی با فشار معکوس روی هم قابل توجه (که در منیفولدها رایج است، معمولاً در صنعت فرآیند دیده می شود) یک دم متعادل کننده یا ساخت پیستون مورد نیاز است.

  • ساخت سوپاپ – ساختار نیمه نازلی باید برای رسانه های نوع غیر سمی و غیر خورنده در فشارهای متوسط ​​استفاده شود، در حالی که شیرهایی با ساختار نازل کامل معمولاً در صنعت فرآیند برای محیط های خورنده یا برای فشارهای بسیار بالا استفاده می شوند. برای سیالات خورنده یا دماهای بالا، ممکن است به مصالح ساختمانی خاصی نیز نیاز باشد.
  • مشخصات عملیاتی – 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 طبق API 520، 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 دمش تا 20٪ است.

  • تایید – برای بسیاری از کاربردهای شیر، کاربر نهایی کد یا استاندارد مورد نیاز را برای ساخت و عملکرد شیر بیان می کند. این معمولاً با الزامی برای تأیید توسط یک مقام مستقل برای تضمین انطباق با استاندارد مورد نیاز همراه است.

تنظیم و آب بندی

برای برقراری صحیح فشار تنظیم شده، شرایط زیر نیاز به بررسی دقیق دارند:

  • فشار کاری معمولی (NWP) – فشار عملیاتی سیستم در شرایط بار کامل.
  • حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) – گاهی اوقات فشار کار ایمن (SWP) یا فشار طراحی سیستم نامیده می شود. این حداکثر فشار موجود در شرایط عملیاتی عادی (نسبت به حداکثر دمای عملیاتی) سیستم است.
  • حداکثر فشار تجمعی مجاز (MAAP) – حداکثر فشاری که سیستم مجاز است مطابق با مشخصات استانداردهای طراحی سیستم به آن برسد.

MAAP اغلب به عنوان درصدی از MAWP بیان می شود.

برای دستگاه هایی که از بخار استفاده می کنند، MAAP اغلب 10٪ بالاتر از MAWP است، اما همیشه اینطور نیست. اگر MAWP به راحتی در دسترس نیست، باید با مقام مسئول بیمه دستگاه تماس بگیرید. اگر MAAP نمی تواند ایجاد شود، نباید آن را بالاتر از MAWP در نظر گرفت.

  • فشار تنظیم (P ) – فشاری که در آن شیر اطمینان شروع به بلند شدن می کند.
  • کاهش فشار (PR) – این فشاری است که در آن ظرفیت کامل شیر اطمینان حاصل می شود. این مجموع فشار تنظیم شده (PS) و فشار بیش از حد (PO) است.
  • فشار بیش از حد (PO) – فشار بیش از حد درصد فشار تنظیم شده ای است که دریچه ایمنی برای کار در آن طراحی شده است.

دو محدودیت اساسی وجود دارد که هنگام ایجاد فشار تنظیم سوپاپ اطمینان باید در نظر گرفته شود:

  1. فشار تنظیم شده باید به اندازه کافی کم باشد تا اطمینان حاصل شود که فشار تخلیه هرگز از حداکثر فشار تجمعی مجاز (MAAP) سیستم تجاوز نکند.
  2. فشار تنظیم شده باید به اندازه کافی بالا باشد تا اطمینان حاصل شود که حاشیه کافی بالاتر از فشار کاری معمولی (NWP) وجود دارد تا شیر اطمینان بسته شود. با این حال، فشار تنظیم شده هرگز نباید بیشتر از حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) باشد.

برای برآوردن محدودیت اول، لازم است که مقادیر نسبی درصد اضافه فشار و درصد MAAP (بیان شده به عنوان درصد MAWP) در نظر گرفته شود.

دو مورد احتمالی وجود دارد:

  • درصد اضافه فشار شیر اطمینان کمتر یا برابر با درصد MAAP سیستم است – این بدان معنی است که فشار تنظیم شده را می توان برابر با MAWP کرد، زیرا فشار تخلیه همیشه کمتر از MAAP واقعی خواهد بود.

به عنوان مثال، اگر فشار بیش از حد شیر اطمینان 5٪ و MAAP 10٪ از MAWP باشد، فشار تنظیم شده برابر با MAWP انتخاب می شود. در این حالت، فشار تسکین دهنده (برابر فشار تنظیم شده + 5% اضافه فشار) کمتر از MAAP خواهد بود که قابل قبول است.

توجه داشته باشید که اگر درصد MAAP بیشتر از درصد اضافه فشار بود، فشار تنظیم شده همچنان برابر با MAWP خواهد بود، زیرا افزایش آن بالاتر از MAWP محدودیت دوم را نقض می کند.

  • درصد اضافه فشار شیر اطمینان بیشتر از درصد MAAP سیستم است – در این حالت، مساوی کردن فشار تنظیم شده با MAWP به این معنی است که فشار تخلیه بیشتر از MAAP خواهد بود، بنابراین فشار تنظیم شده باید کمتر از MAWP.

به عنوان مثال، اگر فشار بیش از حد شیر اطمینان 25٪ و درصد MAAP فقط 10٪ بود، برابر کردن فشار تنظیم شده با MAWP به این معنی است که فشار تخلیه 15٪ بیشتر از MAAP خواهد بود. در این مثال، فشار تنظیم صحیح باید 15٪ کمتر از MAWP باشد.

جدول زیر به طور خلاصه تعیین نقطه تنظیم بر اساس محدودیت اول را نشان می دهد.

جدول 9.3.1

تعیین فشار تنظیم شده با استفاده از فشار بیش از حد شیر اطمینان و دستگاه MAAP

دستگاه فشار بیش از حد دریچه ایمنی
5% 10% 15% 20% 25%
متاسف 20% MAWP MAWP MAWP MAWP 95٪ MAWP
15% MAWP MAWP MAWP 95٪ MAWP 90٪ MAWP
10% MAWP MAWP 95٪ MAWP 90٪ MAWP 85٪ MAWP
5% MAWP 95٪ MAWP 90٪ MAWP 85٪ MAWP 80٪ MAWP

مگر اینکه ملاحظات عملیاتی غیر از این حکم کند، به منظور برآورده کردن محدودیت دوم، فشار تنظیم سوپاپ اطمینان باید همیشه تا حدودی بالاتر از فشار کاری معمولی باشد و حاشیه ای برای دمیدن مجاز است. یک سوپاپ اطمینان درست بالاتر از فشار کاری معمولی می تواند منجر به خاموش شدن ضعیف پس از هر تخلیه شود.

هنگامی که فشار عملکرد سیستم و فشار تنظیم سوپاپ اطمینان باید تا حد امکان به یکدیگر نزدیک باشد، حداقل فاصله 0.1 بار بین فشار نشستن مجدد و فشار کاری معمولی توصیه می‌شود تا از خاموشی محکم اطمینان حاصل شود. این “حاشیه خاموش” نامیده می شود. در این مورد، مهم است که هر گونه تغییر در فشار عملیاتی سیستم را قبل از اضافه کردن حاشیه 0.1 بار در نظر بگیرید. چنین تغییراتی می تواند در جایی رخ دهد که یک شیر اطمینان پس از شیرهای کاهش فشار (PRV) و سایر شیرهای کنترل، با باندهای نسبتاً بزرگ نصب می شود.

عملاً در تمام سیستم های کنترل، مقدار معینی از افست متناسب با باند متناسب وجود دارد (برای اطلاعات بیشتر در مورد افست متناسب، به بلوک 5، نظریه کنترل مراجعه کنید). اگر یک PRV خودکار تحت شرایط بار کامل تنظیم شود، فشار کنترل در شرایط بدون بار می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از فشار تنظیم شده آن باشد. برعکس، اگر شیر در شرایط بدون بار تنظیم شود، فشار تمام بار کمتر از فشار تنظیم شده آن خواهد بود.

به عنوان مثال، یک PRV را با حداکثر باند متناسب تنها 0.2 بار در نظر بگیرید.

با فشار کنترل 5.0 بار که در شرایط بار کامل تنظیم شده است، در شرایط بی باری 5.2 بار می دهد. از طرف دیگر، اگر فشار کنترل 5.0 بار در شرایط بدون بار تنظیم شود، همان شیر فشار کنترلی 4.8 بار را در شرایط بار کامل نشان می دهد.

هنگام تعیین فشار تنظیم شده دریچه ایمنی، اگر فشار کنترل PRV در شرایط بدون بار تنظیم شود، در این صورت نیازی نیست که افست متناسب در نظر گرفته شود. با این حال، اگر فشار کنترل PRV در شرایط بار کامل تنظیم شود، لازم است که افزایش فشار پایین دست را در نتیجه جابجایی متناسب PRV در نظر بگیرید (به مثال 9.3.1 مراجعه کنید).

مقدار آفست کنترل فشار بستگی به نوع شیر کنترل و کنترل کننده فشار مورد استفاده دارد. بنابراین تعیین باند متناسب شیر کنترل بالادست و همچنین نحوه راه اندازی این شیر مهم است.

مثال 9.3.1

یک شیر اطمینان، که قرار است بعد از PRV نصب شود، باید تا حد امکان نزدیک به فشار کاری PRV تنظیم شود. با توجه به پارامترهای زیر، مناسب ترین فشار تنظیم سوپاپ اطمینان را تعیین کنید:

فشار تنظیم PRV: 6.0 بار (تنظیم در شرایط بار کامل)

باند متناسب PRV: 0.3 بار که بالاتر از فشار کاری PRV کار می کند

خرابی سوپاپ ایمنی: 10%

پاسخ:

از آنجایی که لازم است اطمینان حاصل شود که فشار تنظیم سوپاپ اطمینان تا حد امکان به فشار کاری PRV نزدیک است، شیر اطمینان به گونه ای انتخاب می شود که فشار دمشی آن بیشتر از فشار کاری PRV باشد (با در نظر گرفتن افست متناسب) و حاشیه خاموش 0.1 بار.

اولاً، اثر افست متناسب PRV باید در نظر گرفته شود زیرا PRV تحت شرایط بار تنظیم می شود. حداکثر فشار کاری معمولی که با آن مواجه می شود عبارت است از:

6.0 bar + 0.3 bar = 6.3 bar (NWP)

با اضافه کردن 0.1 بار حاشیه قطع، فشار تنظیم سوپاپ اطمینان باید 10٪ بیشتر از 6.4 بار باشد. برای این مثال، این بدان معنی است که فشار تنظیم شده شیر اطمینان باید به صورت زیر باشد:

بنابراین فشار تنظیم شده به عنوان 7.11 بار انتخاب می شود، مشروط بر اینکه این فشار از MAWP سیستم محافظت شده تجاوز نکند.

توجه داشته باشید که اگر PRV در شرایط بی باری روی 6.0 بار تنظیم شود و با یک سوپاپ اطمینان 10٪ دمیده شده باشد، فشار تنظیم سوپاپ ایمنی به صورت زیر خواهد بود:

اثرات فشار برگشتی بر فشار تنظیم شده

برای یک شیر PSV معمولی که تحت فشار معکوس ثابت قرار دارد، فشار تنظیم شده به طور موثر به میزانی برابر با فشار معکوس کاهش می یابد. برای جبران این امر باید فشار تنظیم شده مورد نیاز را به میزانی برابر با فشار برگشتی افزایش داد. بنابراین فشار تنظیم دیفرانسیل سرد (فشار تنظیم شده بر روی پایه آزمایش) خواهد بود:

برای فشار برگشتی متغییر، فشار تنظیم موثر می‌تواند با تغییر فشار برگشتی تغییر کند، و اگر تغییرات بیش از 10 تا 15 درصد فشار تنظیم‌شده باشد، نمی‌توان از شیر معمولی استفاده کرد. در عوض، باید از یک شیر متعادل استفاده شود.

روابط سطح فشار برای شیرهای کاهش فشار همانطور که در API توصیه شده تمرین 520 نشان داده شده است در شکل 9.3.1 نشان داده شده است.

تنظیم شیر PSV

برای اکثر انواع شیر PSV ، تنظیم هوا یا گاز مجاز است. معمولاً از یک پایه آزمایشی ساخته شده ویژه استفاده می شود که امکان نصب آسان و سریع شیر اطمینان را برای تنظیم و سپس قفل و آب بندی شیر در فشار تنظیم شده مورد نیاز را فراهم می کند.

مهم‌ترین نیاز، علاوه بر ملاحظات ایمنی معمول، استفاده از گیج‌های کیفیت ابزار و وجود یک سیستم کالیبراسیون منظم است. تمام استانداردهای شیر اطمینان، تحمل خاصی را برای فشار تنظیم شده (که معمولاً حدود 3٪ است) مشخص می کنند و این باید رعایت شود. همچنین مهم است که محیط تمیز، عاری از گرد و غبار و نسبتاً ساکت باشد.

منبع سیال تنظیم کننده می تواند از یک سیلندر هوای فشرده گرفته تا یک مخزن تقویت کننده و ذخیره کننده که از یک جریان اصلی هوای فشرده صنعتی خارج می شود متفاوت باشد. در حالت دوم، هوا باید تمیز، بدون روغن و آب باشد.

شایان ذکر است که هیچ نیازی به هیچ نوع آزمون ظرفیت وجود ندارد. پایه تست به سادگی امکان تعیین فشار تنظیم شده مورد نیاز را فراهم می کند. معمولاً این نقطه با گوش دادن به یک «هیس» شنیدنی با رسیدن به نقطه تنظیم مشخص می شود. هنگام انجام تنظیمات، هم برای دریچه های فلزی و هم برای دریچه های دارای صندلی نرم ضروری است که دیسک مجاز به روشن کردن نشیمنگاه یا نازل نباشد، زیرا این امر به راحتی می تواند باعث آسیب شود و از قطع شدن خوب جلوگیری کند. بنابراین باید ساقه را در حین چرخاندن تنظیم کننده گرفته شود.

تفاوت اساسی در روش های تنظیم مجاز برای شیرهای دیگ بخار ASME I وجود دارد. به منظور حفظ تأییدیه هیئت ملی و اعمال مهر ‘V’ روی بدنه شیر، این شیرها باید با استفاده از بخار روی دکلی تنظیم شوند که نه تنها قادر به دستیابی به فشار تنظیم شده مطلوب باشد، بلکه همچنین دارای ظرفیت کافی برای نشان دادن نقطه پارگی باشد. و نقطه نشستن مجدد این باید طبق یک رویه کیفیت تایید شده و کنترل شده انجام شود. برای شیرهای ASME VIII (مهر شده روی بدنه با ‘UV’)، اگر دستگاه تنظیم بخار دارای امکانات تنظیم بخار باشد، این شیرها نیز باید روی بخار تنظیم شوند. اگر نه، تنظیم گاز یا هوا مجاز است. برای کاربردهای مایع با شیرهای ASME VIII، مایع مناسب، معمولاً آب، باید برای اهداف گیرش استفاده شود.

در مورد شیرهای مجهز به حلقه های دمنده، موقعیت های تنظیم شده باید مطابق با توصیه های سازنده مربوطه ایجاد شود و پین های قفل مهر و موم شوند.

شیر PSV

آب بندی شیر PSV 

برای شیرهایی که ادعای استاندارد خاصی ندارند و هیچ ارجاعی به استاندارد روی پلاک نام یا متون پشتیبان ندارند، محدودیتی در مورد اینکه چه کسی می تواند شیر را تنظیم کند، وجود ندارد. چنین شیرهایی معمولاً برای نشان دادن رسیدن به فشار معینی استفاده می شوند و به عنوان یک وسیله ایمنی عمل نمی کنند.

برای شیرهایی که به طور مستقل توسط یک سازمان اطلاع‌رسانی و با استانداردی خاص تأیید شده‌اند، تنظیم و آب‌بندی شیر بخشی از تأییدیه است. در این حالت، شیر باید توسط سازنده یا نماینده تایید شده سازنده تنظیم شود که مطابق با رویه های کیفیت توافق شده و با استفاده از تجهیزات مورد تایید سازنده یا سازمان اطلاع رسانی کار می کند.

برای جلوگیری از تغییر یا دستکاری غیرمجاز، اکثر استانداردها نیاز دارند که برای آب بندی شیر پس از تنظیم پیش بینی شود.

متداول ترین روش استفاده از سیم آب بندی برای محکم کردن کلاهک به محفظه فنر و محفظه به بدنه است. همچنین ممکن است برای قفل کردن هر پین حلقه تنظیم کننده دمنده در موقعیت مورد استفاده قرار گیرد.

سیم متعاقباً با مهر و موم سربی مهر و موم می شود که ممکن است نشان تجاری ستتر را داشته باشد.

موقعیت شیر PSV

برای اطمینان از اینکه هیچگاه از حداکثر فشار انباشت مجاز هر سیستم یا دستگاهی که توسط شیر ایمنی محافظت می شود تجاوز نمی شود، باید موقعیت شیر ​​اطمینان در سیستم را به دقت بررسی کرد. 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.

یک کاربرد رایج بخار برای یک شیر ایمنی، محافظت از تجهیزات فرآیندی است که از یک ایستگاه کاهش فشار عرضه می شود. دو ترتیب ممکن در شکل 9.3.3 نشان داده شده است.

شیر اطمینان را می توان در خود ایستگاه کاهش فشار، یعنی قبل از شیر توقف پایین دست، مانند شکل 9.3.3 (الف)، یا در پایین دست، نزدیکتر به دستگاه مانند شکل 9.3.3 (ب) نصب کرد. نصب شیر اطمینان قبل از شیر توقف پایین دست دارای مزایای زیر است:

• شیر اطمینان را می توان با خاموش کردن شیر توقف پایین دست بدون اینکه دستگاه پایین دست بیش از حد تحت فشار قرار گیرد، در صورت از کار افتادن شیر اطمینان تحت آزمایش، در خط آزمایش کرد.

• هنگامی که آزمایش به صورت خطی انجام می شود، نیازی به برداشتن شیر اطمینان و تست روی نیمکت نیست که هزینه و زمان بیشتری دارد.

• هنگام تنظیم PRV در شرایط بدون بار، عملکرد شیر اطمینان را می توان مشاهده کرد، زیرا این شرایط به احتمال زیاد باعث “جوش گرفتن” می شود. اگر این اتفاق بیفتد، فشار PRV را می‌توان تا زیر فشار دریچه ایمنی تنظیم کرد.

• هرگونه برخاست اضافی در پایین دست ذاتاً محافظت می شود. فقط دستگاه هایی با MAWP کمتر نیاز به حفاظت اضافی دارند. این می تواند مزایای هزینه قابل توجهی داشته باشد.

با این حال گاهی اوقات عملی است که شیر اطمینان را به ورودی بخار هر دستگاه نزدیکتر قرار دهید.

در واقع، زمانی که PRV چندین قطعه از این قبیل دستگاه ها را تامین می کند، ممکن است باید یک دریچه ایمنی جداگانه در ورودی هر قطعه پایین دستی دستگاه نصب شود.

از نکات زیر می توان به عنوان راهنما استفاده کرد:

• در صورت تامین یک قطعه از دستگاه که دارای فشار MAWP کمتر از فشار منبع تغذیه PRV است، دستگاه باید دارای یک شیر اطمینان باشد که ترجیحاً به اتصال نزدیک بخار متصل شود.

اگر یک PRV بیش از یک دستگاه را تامین می کند و MAWP هر مورد کمتر از فشار منبع تغذیه PRV است، یا ایستگاه PRV باید با یک سوپاپ ایمنی تنظیم شده در کمترین مقدار ممکن MAWP دستگاه متصل باشد، یا هر یک از موارد دستگاه آسیب دیده باید دارای شیر اطمینان باشد.

• سوپاپ اطمینان باید طوری قرار گیرد که فشار از طریق مسیر دیگری، به عنوان مثال، از یک خط بخار جداگانه یا یک خط بای پس، در دستگاه جمع نشود.

می توان ادعا کرد که هر نصبی در مورد ایمنی سزاوار توجه ویژه است، اما کاربردها و موقعیت های زیر کمی غیرعادی هستند و ارزش بررسی دارند:

• آتش سوزی – هر مخزن تحت فشار باید از فشار بیش از حد در صورت آتش سوزی محافظت شود. اگرچه یک سوپاپ اطمینان نصب شده برای حفاظت عملیاتی نیز ممکن است در شرایط آتش سوزی محافظت کند، چنین مواردی نیاز به بررسی خاصی دارد که خارج از محدوده این متن است.

• کاربردهای گرمازا – اینها باید با یک دریچه ایمنی متصل به ورودی بخار دستگاه یا مستقیم بدنه نصب شوند. هیچ جایگزینی اعمال نمی شود.

• سوپاپ های ایمنی که به عنوان وسایل هشدار استفاده می شوند – گاهی اوقات، شیرهای ایمنی به عنوان وسایل هشدار بر روی سیستم ها نصب می شوند. آنها مجبور نیستند بارهای خطا را کاهش دهند، بلکه فقط به دلایل عملیاتی نسبت به افزایش فشار بالاتر از فشار کاری معمولی هشدار می دهند. در این موارد، شیرهای اطمینان در فشار هشدار تنظیم می شوند و فقط باید حداقل اندازه باشند. اگر خطری وجود داشته باشد که سیستم های مجهز به چنین شیر اطمینانی بیش از حداکثر فشار کاری مجاز خود باشد، باید به روش معمول توسط شیرهای ایمنی اضافی محافظت شوند.

مثال 9.3.2

به منظور نشان دادن اهمیت موقعیت یک شیر اطمینان، یک تله پمپ اتوماتیک را در نظر بگیرید (به بلوک 14 مراجعه کنید) که برای حذف میعانات از مخزن گرمایش استفاده می شود. تله پمپ اتوماتیک (APT)، دارای یک پمپ مکانیکی است که از نیروی محرکه بخار برای پمپاژ میعانات از طریق سیستم برگشت استفاده می کند. موقعیت سوپاپ اطمینان به MAWP APT و فشار ورودی محرکه مورد نیاز آن بستگی دارد.

اگر MAWP APT بیشتر یا مساوی با کشتی باشد، می توان از آرایش نشان داده شده در شکل 9.3.4 استفاده کرد.

این ترتیب زمانی مناسب است که فشار محرکه پمپ تله کمتر از 1.6 بار گرم باشد (فشار تنظیم شیر ایمنی 2 بار گرم کمتر از دمش 0.3 بار و حاشیه خاموشی 0.1 بار). از آنجایی که MAWP هر دو APT و کشتی بیشتر از فشار تنظیم شده دریچه ایمنی است، یک شیر ایمنی واحد حفاظت مناسبی را برای سیستم فراهم می کند.

با این حال، اگر فشار محرک پمپ-تله باید بیشتر از 1.6 بار گرم باشد، منبع APT باید از سمت فشار بالا PRV گرفته شود و به فشار مناسب تری کاهش یابد، اما همچنان کمتر از 4.5 بار باشد. g MAWP از APT. ترتیب نشان داده شده در شکل 9.3.5 در این شرایط مناسب خواهد بود.

در اینجا از دو ایستگاه PRV مجزا استفاده می شود که هر کدام با شیر ایمنی خاص خود هستند. اگر قطعات داخلی APT از کار بیفتند و بخار با فشار 4 بار گرم از APT عبور کند و به داخل ظرف برسد، شیر اطمینان A این فشار را کاهش داده و از کشتی محافظت می کند. شیر ایمنی ‘B’ بلند نمی شود زیرا فشار در APT هنوز قابل قبول و زیر فشار تنظیم شده است.

لازم به ذکر است که شیر اطمینان ‘A’ در سمت پایین دست شیر ​​کنترل دما قرار دارد. این به دلایل ایمنی و عملیاتی انجام می شود:

  • ایمنی – اگر قطعات داخلی APT از کار بیفتد، شیر ایمنی همچنان فشار را در ظرف کاهش می دهد حتی اگر شیر کنترل بسته باشد.
  • عملکرد – احتمال کمتری وجود دارد که شیر اطمینان “A” در حین کار در این موقعیت بجوشد، زیرا فشار معمولاً بعد از شیر کنترل نسبت به قبل از آن کمتر است.

همچنین توجه داشته باشید که اگر MAWP تله پمپ بیشتر از فشار بالادست PRV ‘A’ باشد، حذف شیر اطمینان ‘B’ از سیستم مجاز است، اما شیر اطمینان ‘A’ باید اندازه ای داشته باشد که بتواند آن را تحمل کند. کل جریان خطا را از طریق PRV ‘B’ و همچنین از طریق PRV ‘A’ در نظر بگیرید.

مثال 9.3.3

یک کارخانه داروسازی دوازده تابه جلیقه‌دار در یک طبقه تولید دارد که همگی با همان MAWP رتبه‌بندی شده‌اند. سوپاپ اطمینان در کجا قرار می گیرد؟

یک راه حل این است که یک شیر اطمینان در ورودی هر تشت نصب کنید (شکل 9.3.6). در این مثال، در صورتی که PRV در حالی که یازده تشت دیگر بسته شده بودند، باز نشد، باید اندازه هر شیر اطمینان برای عبور کل بار باشد.

از آنجایی که همه تابه ها به یک MAWP درجه بندی می شوند، امکان نصب یک سوپاپ اطمینان پس از PRV وجود دارد.

اگر قرار باشد دستگاه اضافی با MAWP کمتر از تابه ها (مثلاً مبدل حرارتی پوسته و لوله) در سیستم گنجانده شود، باید یک شیر اطمینان اضافی تعبیه شود. این شیر اطمینان باید روی یک فشار تنظیم شده پایین تر تنظیم شود و اندازه آن برای عبور جریان خطا از شیر کنترل دما باشد (شکل 9.3.8 را ببینید).

اندازه سوپاپ ایمنی

یک مطالعه عمیق در مورد فرآیند اندازه‌گیری برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله معادلات اندازه‌گیری برای AD Merkblatt، DIN، TRD، ASME، API، BS6759 و موارد دیگر. مسائل پیچیده تری مانند جریان دو فاز و سوپرهیت را پوشش می دهد.

معرفی اندازه شیر PSV

یک سوپاپ اطمینان باید همیشه اندازه باشد و بتواند هر منبع بخار را تخلیه کند تا فشار داخل دستگاه محافظت شده نتواند از حداکثر فشار انباشته مجاز (MAAP) تجاوز کند. این نه تنها به این معنی است که شیر باید به درستی قرار گیرد، بلکه به درستی تنظیم شده است. سپس سوپاپ اطمینان نیز باید به درستی اندازه شود و آن را قادر می سازد تا مقدار بخار مورد نیاز را در فشار مورد نیاز تحت تمام شرایط خطای احتمالی عبور دهد.

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، می توان با استفاده از مشخصات سازنده، مساحت روزنه و اندازه اسمی مورد نیاز را تعیین کرد.

به منظور ایجاد حداکثر ظرفیت مورد نیاز، جریان پتانسیل از طریق تمام انشعابات مربوطه، بالادست شیر، باید در نظر گرفته شود.

در کاربردهایی که بیش از یک مسیر جریان ممکن وجود دارد، اندازه شیر اطمینان پیچیده‌تر می‌شود، زیرا ممکن است تعدادی روش جایگزین برای تعیین اندازه آن وجود داشته باشد. در مواردی که بیش از یک مسیر جریان بالقوه وجود دارد، گزینه های زیر باید در نظر گرفته شوند:

  • شیر اطمینان را می توان بر اساس حداکثر جریان تجربه شده در مسیر جریان با بیشترین مقدار جریان اندازه گیری کرد.
  • شیر اطمینان را می توان به گونه ای اندازه گرفت که جریان را از مسیرهای جریان ترکیبی تخلیه کند.

این انتخاب با خطر از کار افتادن دو یا چند دستگاه به طور همزمان تعیین می شود. اگر کوچکترین احتمالی وجود داشته باشد، شیر باید اندازه ای داشته باشد تا جریان های ترکیبی دستگاه های خراب تخلیه شود. با این حال، در جایی که خطر ناچیز است، مزیت های هزینه ممکن است حکم کند که اندازه شیر فقط در بالاترین جریان خطا باشد. انتخاب روش در نهایت با شرکتی است که مسئول بیمه کارخانه است.

به عنوان مثال، مخزن تحت فشار و سیستم پمپ تله خودکار (APT) را همانطور که در شکل 9.4.1 نشان داده شده است در نظر بگیرید. وضعیت بعید این است که هم شیر کاهش فشار و هم شیر کاهش فشار (PRV ‘A’) به طور همزمان از کار بیفتند. ظرفیت تخلیه شیر اطمینان “A” یا بار خطای بزرگترین PRV است، یا به طور متناوب، بار خطای ترکیبی APT و PRV “A”.

این سند توصیه می‌کند که در جاهایی که مسیرهای جریان متعدد وجود دارد، هر شیر ایمنی مربوطه باید همیشه بر اساس احتمال خرابی همزمان شیرهای کنترل فشار بالادست مربوطه اندازه‌گیری شود.

یافتن جریان خطا

برای تعیین جریان خطا از طریق یک PRV یا در واقع هر دریچه یا روزنه، موارد زیر باید در نظر گرفته شوند:

  • فشار احتمالی خطا – این باید به عنوان فشار تنظیم شده دریچه ایمنی بالادست مناسب در نظر گرفته شود
  • فشار کاهش دهنده سوپاپ اطمینان در حال اندازه گیری است
  • ظرفیت باز کامل (K VS ) شیر کنترل بالادست، به معادله 3.21.2 مراجعه کنید.

مثال 9.4.1

ترتیب PRV را در شکل 9.4.2 در نظر بگیرید.

فشار تغذیه این سیستم (شکل 9.4.2) توسط یک شیر اطمینان بالادست با فشار تنظیم شده 11.6 بار گرم محدود شده است. جریان خطا از طریق PRV را می توان با استفاده از معادله جریان جرم بخار (معادله 3.21.2) تعیین کرد:

در این مثال:

در نتیجه، اندازه سوپاپ اطمینان باید حداقل 953 کیلوگرم در ساعت زمانی که بر روی 4 بار گرم تنظیم شود، عبور کند.

هنگامی که بار خطا مشخص شد، معمولا اندازه شیر اطمینان با استفاده از نمودارهای ظرفیت سازنده کافی است. یک مثال معمولی از نمودار ظرفیت در شکل 9.4.3 نشان داده شده است. با دانستن فشار تنظیمی و ظرفیت تخلیه مورد نیاز، می توان یک اندازه اسمی مناسب را انتخاب کرد. در این مثال فشار تنظیم شده 4 بار گرم و دبی خطا 953 کیلوگرم بر ساعت است. یک شیر اطمینان DN32/50 با ظرفیت 1284 کیلوگرم در ساعت مورد نیاز است.

در مواردی که نمودارهای اندازه در دسترس نیستند یا سیالات یا شرایط خاصی را برآورده نمی کنند، مانند فشار برگشتی، ویسکوزیته بالا یا جریان دو فاز، ممکن است لازم باشد حداقل سطح روزنه مورد نیاز محاسبه شود. روش‌های انجام این کار در استانداردهای حاکم مناسب، مانند:

  • جزوه AD A2, DIN 3320, TRD 421
  • ASME/API RP 520
  • در ISO 4126

روش های ذکر شده در این استانداردها بر اساس ضریب دبی است که نسبت ظرفیت اندازه گیری شده به ظرفیت نظری یک نازل با مساحت جریان معادل است.

شیر PSV
شیر پسفشار دوزینگ و شیر ایمنی پمپ دیافراگمی

ضریب تخلیه

ضرایب تخلیه مخصوص هر محدوده خاصی از شیر اطمینان است و توسط سازنده تایید می شود. اگر شیر به طور مستقل تایید شود، “ضریب تخلیه تایید شده” به آن داده می شود.

این رقم اغلب با ضرب بیشتر آن در ضریب ایمنی 0.9 کاهش می یابد تا ضریب تخلیه کاهش یابد. ضریب تخلیه کاهش یافته K dr = Kd x 0.9 نامیده می شود

هنگام استفاده از روش های استاندارد برای محاسبه مساحت روزنه مورد نیاز، ممکن است لازم باشد نکات زیر در نظر گرفته شود:

جریان بحرانی و زیر بحرانی – جریان گاز یا بخار از طریق یک روزنه، مانند منطقه جریان یک شیر اطمینان، با کاهش فشار پایین دست افزایش می یابد. این تا زمانی که به فشار بحرانی رسیده و جریان بحرانی به دست آید صادق است. در این مرحله، هر گونه کاهش بیشتر در فشار پایین دست منجر به افزایش بیشتر جریان نخواهد شد.

رابطه ای (به نام نسبت فشار بحرانی) بین فشار بحرانی و فشار کاهش دهنده واقعی وجود دارد، و برای گازهایی که از شیرهای اطمینان جریان می یابند، با معادله 9.4.2 نشان داده شده است.

برای گازهایی که خواص مشابه یک گاز ایده آل دارند، ‘k’ نسبت گرمای ویژه فشار ثابت (c p ) به حجم ثابت (c v ) است، یعنی c p : c v . ‘k’ همیشه بزرگتر از وحدت است و معمولاً بین 1 و 1.4 است (جدول 9.4.8 را ببینید).

برای بخار، اگرچه ‘k’ یک ضریب ایزنتروپیک است، اما در واقع نسبت cp : c نیست. به عنوان تقریبی برای بخار اشباع، ‘k’ را می توان 1.135 و بخار فوق گرم را 1.3 در نظر گرفت. به عنوان یک راهنما، برای بخار اشباع، فشار بحرانی به عنوان 58٪ فشار ورودی انباشته به صورت مطلق در نظر گرفته می شود.

  • فشار بیش از حد – قبل از اندازه گیری، فشار بیش از حد طراحی شیر باید تعیین شود. محاسبه ظرفیت شیر ​​در فشار بیش از حد کمتر از آنچه ضریب تخلیه در آن تعیین شده است مجاز نیست. با این حال، استفاده از فشار بیش از حد مجاز است (جدول 9.2.1، ماژول 9.2، برای مقادیر فشار اضافی معمولی را ببینید). برای شیرهای بالابر کامل (Volhub) نوع DIN، بالابر طراحی باید با فشار بیش از حد 5٪ به دست آید، اما برای اهداف اندازه، مقدار فشار اضافی 10٪ ممکن است استفاده شود.

برای کاربردهای مایع، فشار بیش از حد 10٪ مطابق با AD-Merkblatt A2، DIN 3320، TRD 421 و ASME است، اما برای شیرهای ASME بدون گواهی، استفاده از رقم 25٪ کاملاً معمول است.

  • فشار برگشتی – محاسبات اندازه در استانداردهای AD-Merkblatt A2، DIN 3320 و TRD 421 برای فشار برگشتی در تابع خروجی (Ψ)، که شامل تصحیح فشار برگشتی است، محاسبه می‌شود.

استانداردهای ASME/API RP 520 و EN ISO 4126، با این حال، نیاز به تعیین ضریب تصحیح فشار برگشتی اضافی دارند و سپس در معادله مربوطه گنجانده می‌شوند.

  • جریان دو فاز – هنگام تعیین اندازه شیرهای اطمینان برای مایعات در حال جوش (مثلاً آب گرم) باید به تبخیر (چشمک زدن) در هنگام تخلیه توجه شود. فرض بر این است که وقتی شیر اطمینان بسته می شود، محیط در حالت مایع است و وقتی شیر اطمینان باز می شود، بخشی از مایع به دلیل افت فشار از طریق شیر اطمینان بخار می شود. جریان حاصل را جریان دو فازی می نامند.

مساحت جریان مورد نیاز باید برای اجزای مایع و بخار سیال تخلیه شده محاسبه شود. سپس مجموع این دو ناحیه برای انتخاب اندازه روزنه مناسب از محدوده دریچه انتخاب شده استفاده می شود. (به مثال 9.4.3 مراجعه کنید)

بسیاری از استانداردها در واقع فرمول اندازه را برای جریان دو فاز مشخص نمی کنند و توصیه می کنند که برای مشاوره در این موارد مستقیماً با سازنده تماس بگیرید.

معادلات اندازه برای شیرهای ایمنی طراحی شده با استانداردهای زیر

روش های زیر برای محاسبه حداقل سطح دهانه شیر PSV مورد نیاز برای یک شیر اطمینان، همانطور که در استانداردهای ملی رایج ذکر شده است، استفاده می شود.

استاندارد – بروشور AD A2, DIN 3320, TRD 421

از معادله 9.4.3 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای بخار استفاده کنید:

از معادله 9.4.4 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای هوا و گاز استفاده کنید: شیر PSV

از معادله 9.4.5 برای محاسبه حداقل سطح دهانه مورد نیاز برای شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای مایع استفاده کنید:

تابع خروجی (Ψ) برای کاربردهای هوا و گاز

ضریب فشار متوسط ​​برای کاربردهای بخار

ضریب تراکم پذیری (Z) شیر PSV

برای گازها، ضریب تراکم پذیری Z نیز باید تعیین شود. این عامل شیر PSV باعث انحراف گاز واقعی از ویژگی های یک گاز ایده آل می شود. اغلب توصیه می شود که در مواردی که داده های کافی در دسترس نیست از Z = 1 استفاده شود. Z را می توان با استفاده از فرمول در معادله 9.4.6 محاسبه کرد:

مثال 9.4.2

حداقل سطح دهانه شیر اطمینان مورد نیاز را تحت شرایط زیر تعیین کنید:

در نتیجه، شیر اطمینان انتخاب شده به سطح دهانه حداقل 1678 میلی متر مربع نیاز دارد .

جریان دو فاز

به منظور تعیین حداقل سطح دهانه برای یک سیستم جریان دو فازی (مثلاً آب گرم)، ابتدا لازم است مشخص شود که چه نسبتی از دبی بخار (n) خواهد بود. این با استفاده از معادله 9.4.7 انجام می شود:

برای آب گرم، مقادیر آنتالپی را می توان از جداول بخار بدست آورد.

برای تعیین نسبت جریان، که بخار است، ظرفیت تخلیه در n ضرب می شود. بنابراین باقیمانده جریان در حالت مایع خواهد بود.

محاسبه اندازه مساحت از معادلات 9.4.3، 9.4.4 و 9.4.5 سپس می تواند برای محاسبه مساحت مورد نیاز برای تخلیه قسمت بخار و سپس قسمت مایع استفاده شود. سپس مجموع این نواحی برای ایجاد حداقل مساحت روزنه مورد نیاز استفاده می شود.

مثال 9.4.3

آب گرم را تحت شرایط زیر در نظر بگیرید:

استاندارد – ASME /API RP 520

فرمول های زیر برای محاسبه حداقل سطح دهانه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مطابق با استانداردهای ASME و دستورالعمل های API RP 520 استفاده می شود.

از معادله 9.4.8 برای محاسبه حداقل سطح دهانه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای بخار استفاده کنید:

 

از معادله 9.4.9 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان در کاربردهای هوا و گاز استفاده کنید:

 

از معادله 9.4.10 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای مایع استفاده کنید:

 

 

ثابت گاز نازل Cg با استفاده از معادله 9.4.11 ، برای کاربردهای هوا و گاز محاسبه شده و به معادله 9.4.9 اعمال می شود.

فاکتورهای تصحیح سوپرهیت برای ASME/API RP 520
ضریب تصحیح فشار معکوس ثابت گاز و بخار برای ASME/API 520

ضریب تصحیح فشار برگشتی (KB) نسبت ظرفیت با فشار برگشتی، C 1 ، به ظرفیت هنگام تخلیه به اتمسفر، C 2 است، به معادله 9.4.12 مراجعه کنید.

مقدار KB را می توان با استفاده از منحنی های نشان داده شده در شکل 9.4.6 تا شکل 9.4.8 تعیین کرد. اینها برای فشارهای 50 psi گرم و بالاتر قابل اعمال هستند. برای فشار تنظیم شده معین، این مقادیر به یک فشار برگشتی کمتر از فشار بحرانی، یعنی شرایط جریان بحرانی محدود می‌شوند.

برای جریان زیر بحرانی و فشارهای برگشتی زیر 50 psig، باید با سازنده برای مقادیر KB مشورت شود.

دریچه های دم متعادل

شیرهای معمولی
ضریب تصحیح فشار برگشتی ثابت مایع برای ASME/API RP 520
دریچه های دم متعادل

ضریب تصحیح ویسکوزیته برای ASME/API RP 520 و EN ISO 4126

این برای ایجاد محدودیت برای سیالات با ویسکوزیته بالا استفاده می شود. به منظور در نظر گرفتن این موضوع، ابتدا باید اندازه شیر تعیین شود، با فرض اینکه سیال غیر چسبناک است. هنگامی که اندازه انتخاب شد، عدد رینولدز برای شیر محاسبه شده و برای تعیین ضریب تصحیح از شکل 9.4.9 استفاده می شود.

سپس اندازه دریچه باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که اندازه اصلی انتخاب شده پس از اعمال ضریب تصحیح ویسکوز، جریان را تطبیق می دهد. در غیر این صورت این فرآیند باید با بزرگ ترین اندازه شیر بعدی تکرار شود.

عدد رینولدز را می توان با استفاده از معادلات 9.4.15 و 9.4.16 محاسبه کرد:

استاندارد – EN ISO 4126: 2004

از معادله 9.4.17 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در بخار اشباع خشک، بخار فوق گرم و هوا و گاز در جریان بحرانی استفاده کنید:

از معادله 9.4.18 برای محاسبه حداقل سطح دهانه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای بخار مرطوب در جریان بحرانی استفاده کنید. نکته: بخار مرطوب باید کسری خشکی بیشتر از 0.9 داشته باشد:

از معادله 9.4.19 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای یک شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای هوا و گاز در جریان زیر بحرانی استفاده کنید:

از معادله 9.4.20 برای محاسبه حداقل سطح روزنه مورد نیاز برای شیر اطمینان مورد استفاده در کاربردهای مایع استفاده کنید:

جدول 9.4.3

مقدار C به عنوان تابعی از ‘k’ برای کاربردهای بخار، هوا و گاز مطابق با استاندارد EN ISO 4126.

مقادیر ‘k’ در استاندارد ISO 4126 گنجانده شده است: (قسمت 7).

از طرف دیگر، مقادیر ‘k’ را می توان از جداول بخار وب سایت Spirax Sarco به دست آورد.

جدول 9.4.4

ضرایب اصلاح ظرفیت برای فشار برگشتی مطابق با استاندارد EN ISO 4126 برای کاربردهای بخار، هوا و گاز

مثال 9.4.4

اندازه حداقل سطح جریان مورد نیاز برای یک شیر اطمینان طراحی شده بر اساس استاندارد EN ISO 4126 برای کاهش فشار بیش از حد یک سیستم بخار فوق گرم.

شرایط سیستم بخار

ضمیمه الف – خواص مایعات صنعتی

جدول 9.4.5 خواص برخی از مایعات رایج صنعتی

برای وزن مخصوص (G) مورد استفاده در محاسبات اندازه مایع ASME، چگالی را بر 998 (چگالی آب) تقسیم کنید.

خواص گازهای صنعتی

جدول 9.4.6 خواص برخی از گازهای رایج صنعتی

برای وزن مخصوص (G) مورد استفاده در محاسبات اندازه گاز ASME، جرم مولی را بر 28.96 (جرم مولی هوا) تقسیم کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *