یکی از مهم ترین تجهیزات موجود در همه فرآیند ها، شیر های ایمنی (PSV) هستند.

طراحی این شیر ها در انواع پروژه های صنعتی معمولا ابتدا توسط مهندسان فرآیند انجام می شود.

اما اگر اطلاعات زیادی در مورد این نوع شیر ها ندارید، نگران نباشید فقط کافیه تا آخر این مقاله ما رو همراهی کنید.

آنچه در این مقاله خواهید خواند:

  1. آشنایی با نحوه عملکرد
  2. کاربرد شیرهای ایمنی
  3. اصطلاحات مربوط به شیرهای ایمنی
  4. استاندارد طراحی، سایزینگ و ساخت و نصب

در 18 دقیقه ویدیو آموزشی زیر شما با اصول طراحی و نحوه عملکرد این شیر ها آشنا خواهید شد:

دانلود pdf مقاله

1# شیر ایمنی

شیر ایمنی که به آن ها شیر های اطمینان هم گفته می شود، یکی از تجهیزات ایمنی مهم و تعیین کننده در صنایع مختلف هستند.

وقتی از این نوع شیر استفاده می کنیم در واقع از اینکه تجهیزات دیگر مثل لوله، شیرآلات، مخازن و… تحت فشاری بیش از فشار طراحی قرار گیرند،
جلوگیری کرده ایم.

در شکل زیر ساختمان یک شیر ایمنی را مشاهده می کنید:

شیر ایمنی

شیر های اطمینان فشار یا PSV ها (Pressure Safety Valve) مثالی از این نوع شیر ها هستند.

مکانیزم عملکرد این تجهیز به گونه ای است که وقتی دما و یا فشار یک مخزن خط لوله از حد مجاز بالا تر برود،
به صورت خودکار باز شده و با خالی کردن مقداری از سیال موجود در سیستم، عملیات تنظیم فشار را انجام می دهند و
با این کار از آسیب دیدن و یا انفجار آن تجهیز جلوگیری خواهند کرد.

این را هم ببینید
مخازن تحت فشار

2# کاربرد شیر ایمنی

به طور کلی شیر های ایمنی دو نوع حفاظت را انجام می دهند:

  • حفاظت حرارتی
  • حفاظت جریانی

برای سیستم های لوله کشی، شیر های اطمینان حرارتی تجهیزات کوچکی هستند.

مخصوصا اگر سیال فرآیندی از نوع مایع تراکم ناپذیر باشد (بسیاری از مایعات اینگونه اند).

تغییر فشار ناشی از انبساط حرارتی بسیار ناچیز بوده و در صورتی که مقدار کمی از سیال تخلیه شود،
فشار سیستم تنظیم خواهد شد.

در مقابل شیر های اطمینان حفاظت حرارتی، شیر های ایمنی جریانی از اندازه های بزرگتری برخوردار هستند،
دلیل این موضوع هم این است که باید مقدار قابل توجهی سیال تخلیه شود تا ایمنی لوله و یا مخزن حفظ شود.

3# اصطلاحات مربوط به شیر های ایمنی

قبل از اینکه به طراحی و سایزینگ این نوع شیر ها بپردازیم، باید برخی از اصطلاحات مهم مربوط به این تجهیز مهم را بشناسیم.

از این رو در ادامه به بررسی این موارد خواهیم پرداخت:

1-3# شیر ایمنی یا Safety Valve

شیری است که توسط یک فنر بسته شده و
تنها وقتی که فشار پشت آن فنر از یک حدی بیشتر شود شیر باز می شود که
به این عمل pop کردن شیر هم گفته می شود.

این تجهیزات برای سیالات تراکم پذیر (مثل گاز و بخار) استفاده می شوند.

به این شیر ها، شیر های ایمنی فشار هم گفته می شود که
نحوه عملکرد آن ها در فشار های مختلف در شکل زیر قابل مشاهده است:

نمودار عملیاتی شیر های ایمنی

2-3# شیر تخلیه یا Relief Valve

یک شیر ایمنی خودکار است که برای سیالات غیر قابل تراکم مناسب است (مثل آب و روغن و نفت) که
متناسب با افزایش مقدار فشار در جریان بالادست باز می شود، در واقع این شیر، معادل شیر Safety Valve می باشد.

به طور کلی به خاطر داشته باشد که کلمه Relief برای سیالات مایع و Safety برای سیالات گازی استفاده می شود.

به این شیر ها نیز شیر های ایمنی فشار شکن گفته می شود که در شکل زیر مشاهده می شود:

شیر ایمنی تخلیه

از جمله تفاوت های دیگر شیر ایمنی و تخلیه این است که
شیر های ایمنی یا Safety عملکرد سریعی دارند، یعنی به محض اینکه فشار خط، از یک مقدار مشخص (Set Pressure) بیشتر شود، شیر باز خواهد شد و
سریعا فشار تنظیم می شود.

در حالیکه وقتی شیر تخلیه داریم، با افزایش فشار تا Set Pressure، این شیر به تدریج باز شده با تخلیه سیال، فشار خط تنظیم می شود.

این را هم ببینید
شیرهای فشار شکن

3-3# شیر های Vacuum Relief Valve

وقتی یک مخزن ذخیره داشته باشیم که در حال تخلیه باشد، به دلیل خروج سیال از مخزن، گاها در درون مخزن فشار منفی* ایجاد می شود.

*منظور از فشار منفی فشاری است که از فشار هوای بیرون (فشار اتمسفری) کمتر است یعنی
منظور از فشار مطرح شده فشار نسبی است نه فشار مطلق

این شیر ها که عمدتا بر روی مخازن ذخیره و تانک ها نصب می شوند و
هدف از نصب آن ها جلوگیری از ایجاد فشار منفی در مخزن می باشد؛ زیرا وجود فشار منفی در مخازن باعث آسیب به بدنه آن ها و در نتیجه مچاله شدن آن ها خواهد شد.

این را هم ببینید
آشنایی با مفهوم فشار مطلق

4-3# فشار تنظیمی یا Set Pressure

فشاری است که شیر های ایمنی بر اساس آن تنظیم می شوند، به عبارتی این شیر ها در این فشار عکس العمل نشان می دهند و
در این نقطه دیسک شروع به حرکت می کند.

مقدار این پارامتر برای مخازنی که طبق ASME طراحی می شوند، برابر با بیشترین فشار مجاز عملیاتی (MAWP) یا Maximum allowable operating pressure است.

البته این موضوع برای زمانی است که سیال مورد نظر آتش گیر نباشد.

برای سیالات آتش گیر ملزومات دیگری وجود دارد که در استاندارد های مربوطه به آن پرداخته شده است.

تنظیم این پارامتر به دو دلیل برای ما بسیار اهمیت دارد:

  • ایمنی فرآیند
  • اطمینان از کارکرد شیر با حداقل صدا
  • جلوگیری از آسیب به ساختمان شیر

همچنین این مقدار نباید بیشتر از محدوده فشار کارکرد ایمن تجهیزات باشد.

3-5# پارامتر Over Pressure

به فشاری گفته می شود که در آن، شیر ایمنی در حالت کاملا باز قرار می گیرد و
به عبارتی بیشترین مقدار تخلیه در این فشار رخ خواهد داد.

این فشار بایستی بیشر از فشار تنظیم شده برای شیر باشد دلیل آن هم ملاحظات ایمنی و جلوگیری از آسیب دیدن شیر می باشد.

موارد دیگری نیز به عنوان اصطلاحات طراحی شیر های ایمنی وجود دارد که
با مراجعه به استاندارد ها و کد های طراحی میتوانید به آن ها دسترسی داشته باشید.

برای هرکدام از این پارامتر های مطرح شده بایستی مقادیر خاصی در نظر گرفته شود که
این مقادیر در این استاندارد و کد ها آورده شده است.

4# استاندارد طراحی PSV

طراحی شیر ایمنی معمولا با استفاده از استاندارد ASME صورت می گیرد.

استاندارد ASME یک استاندارد بسیار جامع است که
در مورد طراحی بسیاری از تجهیزات، ملزوماتی را ارائه کرده است.

بنابراین برای راحتی شما عزیزان هندبوک طراحی شیر ایمنی را بر اساس این استاندارد در ادامه برای دانلود قرار دادیم.

هندبوک طراحی شیر ایمنی

هندبوک طراحی شیر ایمنی

به خاطر داشته باشید که طراحی شیر های ایمنی، رابطه تنگاتنگی با طراحی خط مربوط به فلر دارد؛
زیرا وظیفه شیر ایمنی تخلیه سیال اضافی است، حال اینکه این تخلیه به کجا صورت بگیرد به انتخاب ما خواهد بود.

از آنجایی که تخلیه سیال اضافی به محیط سایت می تواند خطرات زیادی را به همراه داشته باشد از این رو
خروجی های مربوط به شیر های ایمنی به سمت فلر خواهند رفت تا در آنجا علاوه بر دور شدن از سایت، سوزانده شوند و به فرآیند و کارکنان سایت آسیبی نرسانند.

برای آشنایی با سیستم های فلر در صنایع نفت و گاز می توانید مقاله زیر را بخوانید.

این را هم ببینید
گاز فلر چیست؟

مقاله بالا بخشی از مطالب گسترده طراحی فرآیند است.

برای یادگیری صفر تا صد این حوزه به آموزش جامع طراحی فرآیند نماتک مراجعه کنید.

برای مشاهده توضیحات کامل بسته کلیک کنید.

مشاهده بسته طراحی فرآیند
بسته آموزش طراحی فرآیند

اگر به دنبال یاد گرفتن مهارت بیشتر و افزایش درآمد هستید،

برای دریافت آموزش های رایگان مرتبط با حوزه علاقه‌مندی خود فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.

لطفا موبایل خود را وارد نمایید

نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.
توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.