شیر اطمینان یا ریلیف ولو و سیفتی ولو شیری یک طرفه است که در خطوط جریان یا مخازن نصب شده و به عنوان یک وسیلۀ کنترل ایمنی سیستم شناخته می شود. وظیفۀ اصلی این شیرها کنترل فشار سیال در داخل خطوط لوله و یا مخازن ذخیره سازی است. به طوری که اگر فشار سیال، از محدودۀ تعیین شده بالاتر برود، باید شیر به صورت خودکار باز شده و فشار اضافی را تخلیه کند. امروزه در صنایع مختلف و به خصوص صنایع نفت و گاز از این قطعه استفاده می شود. در این مقاله قصد داریم دربارۀ ریلیف ولو و نحوۀ عملکرد آن ها صحبت کنیم.
فهرست مطالب
آشنایی با شیر اطمینان
طبق استاندارد جهانی تعریف ریلیف ولو به این شکل است که : «یک شیر کنترل ایمنی است که روی سیستم های ذخیره سازی، خطوط جریان و … نصب می شود؛ تا به صورت اتوماتیک و بدون نیاز به انرژی بیرونی باعث تخلیۀ مقدار مشخصی سیال از داخل خط لوله شود.» این تخلیۀ سیال به منظور کاهش فشار سیال صورت می گیرد. زیرا برخی رخدادها در سیستم می تواند موجب افزایش ناگهانی فشار سیال شود. نکتۀ دیگر اینکه سیفتی ولو باید پس از تخلیۀ سیال و کاهش فشار آن به حد مجاز تعیین شده، مجدداً به صورت خودکار بسته شوند.
امروزه از این قطعه در صنایع متفاوتی استفاده می شود. این شیرها در صنعت با اسم PSV شناخته می شوند. همین طور که از توضیحات بالا مشخص است، هدف اصلی در طراحی شیر های اطمینان ، محافظت از خطوط لوله، مخازن فشار و سیستم های ذخیره سازی سیال در برابر افزایش فشارهای ناگهانی است.
دلایل افزایش فشار ناگهانی
حال که دربارۀ سیستم های شیر اطمینان توضیح داده شد، بهتر است با مواردی که در سیستم ها می توانند باعث افزایش فشار ناگهانی سیال شوند نیز صحبت کنیم. این افزایش فشار دلایل متفاوتی می تواند داشته باشد. در زیر به برخی از این موارد اشاره شده است:
- اختلال عملکرد شیرهای قطع و وصل جریان و ورود بیش از اندازۀ سیال
- اختلال عملکرد در شیرهای فشار شکن در خطوط لوله
- اختلال عملکرد در سیستم های خنک کننده که می تواند باعث افزایش دمای سیال، تبخیر سیال، افزایش حجم آن و در نتیجه افزایش فشار سیال شود.
- اختلال عملکرد در سیستم های کنترلی که ممکن است به خاطر قطع جریان الکتریکی و یا مخزن هوای فشرده رخ بدهد.
- خرابی مبدل های حرارتی و ایجاد شکستگی در این لوله ها
- واکنش های شیمیایی پیشبینی نشده در سیستم
- آتش سوزی
- تغییر دما در محیط اطراف
آشنایی با نحوۀ عملکرد شیر اطمینان
مطابق استانداردهای جهانی API، تعریف ریلیف ولو به شرح زیر است:
« سیفتی ولو شیرهایی هستند که به یک فنر متصل شده اند. این شیرها قدرت تحمل فشار استاتیکی مشخصی را دارند. به همین خاطر زمانی که فشار استاتیکی پشت شیر از یک حد مجازی فراتر برود، شیر به صورت خودکار باز شده، فشار پشت شیر به بیرون تخلیه می شود. (در صنعت به این فرایند، POP کردن ریلیف ولو می گویند.) این عمل به سرعت انجام شده و پس از رسیدن فشار استاتیک به حد مجاز، فنر کار گذاشته شده، دریچۀ شیر را به جایگاه خود باز می گرداند. »
از این قطعه در صنایع برای کنترل فشار سیال های تراکم پذیر استفاده می شود. در طراحی و یا انتخاب شیر اطمینان لازم است سطح مقطع شیر، حد مجاز فشار، بالاترین فشار ایجاد شده در سیستم و پایین ترین فشار ایجاد شده در نظر گرفته شود. معمولاً سیفتی ولو با حدود 10 درصد بیش از ظرفیت فشار تعیین شده مخزن یا خط لوله شروع به تخلیۀ سیال می کنند. در طراحی ریلیف ولو باید توجه داشت که وظیفۀ شیر تنها تخلیۀ سیال نیست. بلکه این عملکرد باید به سرعت اتفاق افتاده و بتوانند حجم زیادی از سیال را در کمترین زمان ممکن به بیرون هدایت کنند.
نکتۀ دیگر، خاصیت انفجاری برخی از سیالات است. به خصوص در صنایع نفت و گاز، سیالاتی که در مخازن نگهداری می شوند، خاصیت انفجاری دارند. به همین خاطر است که از شیر اطمینان برای کنترل فشار آن ها استفاده می شود. این شیرها ممکن است به یک خط لوله متصل باشند و سیال خارج شده را به مخزن دیگری انتقال دهند. یا اینکه شبیه به فلرهای سکوهای گازی عمل کنند و تحت شرایط ایمنی سیال را برای سوزانده شدن به بیرون هدایت کنند.
مشاهده مشخصات و قیمت انواع شیر آلات
اصطلاحات رایج در طراحی شیر اطمینان
زمانی که از یک ریلیف ولو استفاده می شود، باید به محل قرارگیری شیر، ظرفیت تخلیۀ شیر، نوع طراحی شیر و نوع سیال جاری در خطوط لوله دقت کرد. همچنین برای طراحی محدوده هایی که شیر باید باز یا بسته شود نیز لازم است که در نظر گرفته شود. در ادامه به برخی اصطلاحات رایج در طراحی سیفتی ولو اشاره کرده ایم.
بالاترین فشار مجاز (Over Pressure)
بالاترین فشار، فشاری است که باعث می شود شیر تخلیه به طور کامل باز شود. طوری که تخلیه سیال با بالاترین ظرفیت ممکن انجام شود. مشخص است که این حد تعیین شده باید بالاتر از فشار عملکرد (Set Pressure) باشد. این حد تعیین شده با توجه به شرایط فرایند، نوع سیال و استانداردهای مختلف مشخص می شود. طبق استاندارد BS 5500 بالاترین فشار سیفتی ولو باید 10 درصد از میزان فشار عملکرد بیشتر باشد.
پایینترین فشار مجاز (Blow Down)
زمانی که فشار سیال در مخزن یا خط لوله از حد تعیین شده فراتر می رود، سیفتی ولو باز شده و سیال را به بیرون هدایت می کند. طبیعتاً شیر اطمینان پس از تخلیۀ فشار ایجاد شده باید به طور کامل بسته شود. پایین ترین فشار مجاز، فشاری است که در طراحی ریلیف ولو تعیین می شود، تا با رسیدن به این فشار، شیر به طور کامل بسته شود. طبیعی است که این حد مشخص شده، از فشار عملکرد عدد کمتری دارد. این عدد نیز با توجه به شرایط فرایند و استانداردهای مختلف تعیین می شود. طبق استاندارد BS 5500 پایینترین فشار شیر اطمینان باید 10 درصد پایین تر از فشار عملکرد باشد.
جمع بندی
شیر های اطمینان به منظور حفاظت سیستم های ذخیره سازی و خطوط فشار در برابر افزایش فشارهای ناگهانی مورد استفاده قرار می گیرد. سیفتی ولو با توجه به شرایط مخزن، نوع سیال و شرایط محیطی طراحی می شوند. نحوۀ عملکرد ریلیف ولو به این گونه است که اگر فشار سیال به طور ناگهانی افزایش پیدا کند، شیر به صورت اتوماتیک عمل کرده، سیال را به بیرون تخلیه می کند. این تخلیۀ سیال تا زمانی که فشار به حد تعیین شده نرسد ادامه می یابد و پس از آن شیر دوباره مسدود شده و در حالت آماده به کار قرار می گیرد.
