سوپاپ های ایمنی و نحوه عملکرد آنها

برای محافظت از سیستم در برابر فشار بیش از حد از شیر اطمینان استفاده می شود. فشار بیش از حد زمانی اتفاق می افتد که فشار بیش از حداکثر فشار مجاز مجاز (MWAP) یا فشاری باشد که سیستم برای آن طراحی شده است. شیرهای ایمنی در مقایسه با شیرهای امدادی می توانند بسیار سریع باز شوند. شیر اطمینان از فشار تنظیم شده باز می شود. شیر ابتدا کمی باز می شود و پس از آن کاملاً باز می شود تا فشار ناخواسته در اسرع وقت از سیستم برداشته شود.

شیرهای ایمنی برای جلوگیری از افزایش فشار ، منجر به نقص ، خطرات آتش سوزی یا انفجار می شوند. شیرهای ایمنی فقط دارای قطعات مکانیکی هستند ، بنابراین هنگام خرابی دستگاه های ایمنی الکترونیکی یا پنوماتیک از آنها استفاده می شود. یک سوپاپ اطمینان به طور کامل توسط رسانه سیستم فعال می شود و آن را در صورت قطع برق کار می کند.

اصطلاحات مهم

• فشار بیش از حد: فشار اضافی بیش از فشار تنظیم شده شیر ایمنی.
• فشار عملیاتی: فشاری است که در آن سیستم در شرایط عادی کار می کند.
• تنظیم فشار: فشاری که در آن دیسک شروع به بلند شدن می کند و شیر ایمنی باز می شود.
• لیفت: مسافتی که دیسک از حالت بسته به موقعیت مورد نیاز برای تخلیه منتقل کرده است.
• فشار برگشتی: فشاری که بر روی خروجی شیر اطمینان در جریان جریان ایجاد می شود. فشار برگشتی = فشار عقب ساخته شده + فشار اضافی اضافه شده.
• فشار عقب ساخته شده: فشار در خروجی پس از باز شدن شیر ایمنی.
• فشار اضافی اضافه: فشار در خروجی سوپاپ ایمنی بسته.
• حداکثر فشار مجاز مجاز (MAWP): حداکثر فشار مجاز در دمای تعیین شده در شرایط عادی کارکرد. MAWP حداکثر فشاری است که ضعیف ترین جزء دستگاه فشار می تواند تحمل کند.
• Blowdown: تفاوت بین فشار واقعی که دیسک در آن بالا می رود و فشار واقعی که شیر در آن بسته می شود. به طور کلی در درصد بیان می شود.
• ظرفیت تخلیه: سرعتی که شیر ایمنی می تواند فشار اضافی را آزاد کند.

انواع سوپاپ ایمنی

انواع مختلفی از سوپاپ های ایمنی وجود دارد: سوپاپ هایی با مکانیزم فنری ، سوپاپ هایی با دمنده متعادل و سوپاپ های ایمنی با خلبان. هر نوع مزیتی در موقعیت خاصی دارد. گیج فشار هم در گروه مانومتر پکنز قرار دارد.

مکانیسم فنر

این سوپاپ ایمنی رایج ترین نسخه است که به آن شیرهای ایمنی مستقیم عمل می گویند زیرا فقط توسط یک فنر بسته می شود. مزیت این نوع این است که آنها برای فشارهای بین 1 تا 1400 بار در دسترس هستند. این مکانیزم شامل یک نازل ، یک فنر و یک شیر خروجی است (شکل زیر را ببینید).

شکل بالا: شیر ایمنی با مکانیزم فنر: محفظه انبساط (A) ، فنر (B) ، دیسک (C) ، حلقه نازل (D) و نازل (E)

باز و بسته شدن شیر ایمنی با توازن بین نیروی فنر و نیروی ورودی تعیین می شود. به عبارت دیگر ، نیروی محیط بر روی شیر خروجی. نیروی ورودی با فشار ورودی و سطح در دسترس شیر خروجی: F = P*A تعیین می شود.

یک ویژگی اساسی شیرهای ایمنی این است که در یک بازه زمانی کوتاه کاملاً باز می شوند تا در کمترین زمان به حداکثر ظرفیت انفجار برسند. این امر امکان پذیر است زیرا شیر خروجی قطر بیشتری از نازل دارد. به محض اینکه فشار ورودی به اندازه کافی بالا باشد ، شیر خروجی بالا می رود (خفه می شود). در این لحظه ، سطح دریچه خروجی که محیط می تواند به آن برسد بزرگتر می شود. این امر باعث ایجاد نیروی ورودی بسیار بیشتر از نیروی فنر می شود و شیر به طور کامل باز می شود.

نسخه های استاندارد دارای سوپاپ صاف هستند ، اما نسخه هایی برای انواع خاصی از گازها و مایعات وجود دارد. تفاوت اصلی در شکل شیر بازکن است ؛ در این نسخه ها ، شیر بازکن مجهز به محفظه انبساط است (شکل 3 را ببینید). این محفظه بالابر بیشتری (بلند کردن شیر خروجی) را فراهم می کند و برای مدت کوتاهی باز می شود. این نسخه ها عمدتا در برنامه هایی استفاده می شوند که فشار بیش از حد مجاز کم است.

نسخه های ویژه ای برای رسانه های تراکم ناپذیر و تراکم پذیر و گازها/بخارات وجود دارد. شیرهای ایمنی گازها و بخارات اغلب قبل از رسیدن به فشار تنظیم شده باز می شوند و در فشار پاسخ حداقل تا 50٪ بالابر می شوند (شکل 3 را ببینید).

شکل 3: مکانیزم سوپاپ ایمنی برای گازها و بخارات (سمت چپ): حلقه نازل (A) و الگوی جریان (B). مشخصه انفجار شیر اطمینان برای گازها و بخارات (راست): فشار (1) و بالابر (2) را تنظیم کنید.

سوپاپ های ایمنی از این نوع دارای معایب قابل توجهی هستند:

آنها بسیار مستعد فشار عقب هستند. این فشار عقب می تواند بر ایمنی سوپاپ تأثیر بگذارد. نوع بعدی شیر ایمنی مورد بحث بسیار بیشتر در برابر فشار عقب است.

دمیده متعادل

شکل 4: سوپاپ ایمنی با دماهای متعادل: راهنمای (A) ، بلوز فلزی (B) ، نگهدارنده دیسک (C)
شیرهای ایمنی با مکانیزم فنری مستعد فشار عقب هستند. برای این منظور ، نسخه های خاصی ساخته شده است که در آن دماهای فلزی گنجانده شده است. دمنده ها اطمینان می دهند که فشار برگشتی در سطح بالا و پایین شیر برقی روی سطح مساوی اعمال می شود. در نتیجه ، فشار عقب بر عملکرد سوپاپ تأثیر نمی گذارد.

علاوه بر این ، در این نسخه ، مکانیزم فنر همیشه از رسانه جدا شده است ، بنابراین هیچ تأثیر نامطلوبی بر خود نیروی فنر وجود ندارد. فضایی که چشمه در آن قرار دارد نیز به جو منتقل می شود. برای مثال یک شیر ایمنی با دمیده متعادل به شکل 4 مراجعه کنید. لطفاً توجه داشته باشید که این نسخه فقط تا حد فشار معکوس کار می کند. سوپاپ های ایمنی معمولی با دماهای متعادل تا حداکثر فشار برگشتی 15.9 بار (فشار سنج) عمل می کنند.

سوپاپ ایمنی خلبان

نوع سوم سوپاپ اطمینان ، نوع سوپاپ ایمنی است که با پایلوت کار می کند. در این نوع ، شیر خروجی با فشار ورودی روی نازل نگه داشته می شود. هرچه فشار کار بیشتر باشد ، شیر اصلی خروجی بر نازل محکم تر می شود.
مزیت کنترل راهنما این است که فشار پاسخ بدون نشت یا دهانه های ناخواسته می تواند به فشار کار نزدیکتر باشد.

مهمترین اجزا در شکل 5 نشان داده شده است:

• فنر راهنما (A)
• سوپاپ صفحه راهنما (B)
• فنر (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 افزایش فشار ورودی از فشار پاسخ ، راهنما به موقعیت باز حرکت می کند و به رسانه اجازه می دهد تا از طریق لوله خلبان به خروجی جریان یابد. این باعث ایجاد اختلاف فشار بر روی شیر اصلی می شود و باعث حرکت آن به سمت بالا می شود و به رسانه اجازه می دهد آزادانه به خروجی جریان یابد. هنگامی که فشار ورودی دوباره از فشار پاسخ کمتر می شود ، شیر دوباره بسته می شود.

شکل 5: شیر تخلیه فشار با کنترل راهنما (سمت چپ): کنترل فنر (A) ، شیر صفحه راهنما (B) ، منبع اصلی (C) ، شیر صفحه اصلی (D) ، کلید تنظیم (E). شیر در موقعیت باز (راست)

معیارهای انتخاب

برای محافظت از سیستم خود در برابر فشار بیش از حد ، درک و انتخاب پنج معیار انتخاب زیر ضروری است. لطفاً مقاله فنی ما را در مورد انتخاب شیرآلات ایمنی بخوانید تا پنج معیار اصلی انتخاب زیر را بهتر بشناسید.
1. فشار را تنظیم کنید
2. فشار پشت
3. ظرفیت تخلیه
4. دمای کارکرد
5. سوپاپ و مواد آب بندی

گواهینامه ها

سوپاپ های ایمنی باید با استانداردهای مختلف ملی و بین المللی برای ایمنی و کیفیت مطابقت داشته باشند. برای اطمینان از مطابقت محصول ، لطفاً با استانداردهای محلی مشورت کنید.

برنامه های کاربردی

شیرهای ایمنی عمدتا در کاربردهای صنعتی برای محافظت در برابر فشار بیش از حد استفاده می شود. این فشار بیش از حد می تواند منجر به موقعیت های خطرناک ، آتش سوزی یا انفجار شود. دریچه های ایمنی اغلب در موارد زیر یافت می شوند:

صنعت نفت ، گاز و نفت. خرابی تجهیزات می تواند منجر به آتش سوزی یا انفجار شود ، در این صورت یک سوپاپ ایمنی باید ماده خطرناک را تخلیه کند.
بخش انرژی آنها اغلب برای تخلیه فشار اضافی در خطوط لوله بخار ، هوا ، گاز یا مایع یا مخازن/دیگهای بخار استفاده می شوند