گیج دما،گیج فشار

آنچه در انتخاب شیر اطمینان (سوپاپ اطمینان) باید بدانیم

آنچه در انتخاب شیر اطمینان (سوپاپ اطمینان) باید بدانیم

با توجه به گستردگی و تنوع شیرهای اطمینان (سوپاپ اطمینان) معمولا در انتخاب نوع شیر مناسب جهت کاربردهای مختلف مشکل زیادی وجود ندارد. بعد از انتخاب نوع مناسب، تعیین پارامتر هایی نظیر فشار آزادسازی و ظرفیت تخلیه جهت تعیین قطر شیر مورد نیاز است. انتخاب سوپاپ اطمینان شامل چند فاکتور است...

 

هزینه (قیمت) :

در کاربردهای معمول و غیر بحرانی، هزینه از مهمترین پارامتر ها به شمار می رود. خواص و ظرفیت تخلیه در شیر های اطمینان با قطر یکسان ممکن است متفاوت بوده که باید مورد توجه قرار گیرد.

نوع تخلیه :

شیر های اطمینان یا سوپاپ اطمینان هایی با بدنۀ باز (Open Bonnet) می توانند در سیستم های بخار، هوا و گازهای غیر سمی که قابل تخلیه در محیط و اتمسفر هستند، استفاده گردند. در این کاربردها معمولا از دستۀ قابل حرکت جهت تست شیر استفاده می شود. در سیستم های گاز و مایعی که اجازه تخلیۀ سیال به اتمسفر موجود نیست، بدنه بسته (Closed Bonnet) به کار رفته و ضروری است که درپوش محکم و بسته ای داشته باشند.

نوع و ساختار داخلی شیر :

در کاربرد های غیر رسمی و غیر خورنده با فشار های متوسط از شیر اطمینان نوع Semi-Nuzzle استفاده می شود و در سیستم های غیر خورنده، فشار بالا، سمی و صنعتی از شیر اطمینان نوع Full-Nuzzle استفاده می گردد. در دماهای بالا و سیالات خورنده ممکن است نیاز به جنس بدنۀ خاص باشد.

خصوصیات عملکرد :

نحوۀ عملکرد شیراطمینان به نوع کاربرد بستگی داشته و سوپاپ اطمینان باید مطابق شرایط کاربرد انتخاب شود. در دیگ های بخار مقدار Overpressure لازم کوچک و در حدود 3 تا 5 درصد فشار تنظیمی است.

** مقدار Overpressure برابر است با مقدار افزایش فشار بالاتر از فشار تنظیم شیر اطمینان که موجب می شود شیر به حالت کاملا باز قرار در آید و حداکثر جریان را تخلیه نماید.

در اکثر کاربردهای دیگر، این مقدار در حدود 10 تا 25 درصد بوده و مقدار Blowdown نیز تا 20 درصد می باشد.

** مقدار Blowdown برابر مقدار فشار کمتر از فشار تنظیم شیر اطمینان است که پس از آزادسازی سیال، لازم است تا شیر به حالت کاملا بسته برگردد.

تأییدیه :

در بسیاری از کاربردها، مصرف کننده و نوع سایت، مشخص کنندۀ نوع استاندارد و کد مربوط جهت ساختمان و نحوۀ عملکرد شیر می باشند.

تنظیم و آب بندی :

به منظور تعیین فشار تخلیه، باید به پارامتر های زیر دقت نمایید :

- فشار کار عادی Normal Working Presuure که فشار کار و عملکردی سیستم است.

- بیشینه فشار کاری مجاز Maximum allowable working pressure که فشاری است که سیستم بر اساس آن طراحی شده و بیشینه فشار کاری در حالت طبیعی سیستم است.

- بیشینه فشار مجاز انباشته شده Maximum allowable accumulation pressure ، این پارامتر نشان دهندۀ بیشینه فشار قابل دستیابی با توجه به نوع و استاندارد های طراحی سیستم است و معمولا به صورت درصدی بالاتر از قبلی بیان می شود. در سیستم های بخار این میزان معمولاً تا 10 درصد بیشتر از بیشینه فشار کاری مجاز می باشد.

- نقطه و فشار تنظیم Set Pressure که فشاری است که در آن شیر اطمینان (سوپاپ اطمینان) شروع به باز شدن می کند.

- فشار آزادسازی کامل Relieving pressure فشاری است که شیر را به حالت کاملا باز در آورده و حداکثر ظرفیت تخلیۀ شیر را ایجاد می کند و برابر مجموع فشار تنظیم و فشار overpressure می باشد.

- فشار Overpressure به صورت درصدی از فشار آزادسازی سوپاپ اطمینان (شیر اطمینان) بیان می شود.پ

 

دو اصل اساسی جهت محاسبه فشار آزادسازی موجود است :

1- فشار آزادسازی می باید به اندازه کافی پایین باشد تا از ایجاد شرایط Maximum allowable accumulation pressure اطمینان حاصل گردد.

2- فشار تنظیم باید به اندازه کافی بالا باشد تا فاصله کافی با فشار کاری عادی Normal Working Presuure حفظ شود تا شیر اطمینان بتواند کامل بسته شود. با این وجود فشار تنظیم هرگز نباید بیشتر از بیشینه فشار مجاز کاری Maximum allowable working pressure باشد.

به منظور ایجاد شرط اول لازم است تا مقادیر Overpressure و Maximum allowable accumulation pressure به صورت درصدی از بیشینه فشار کاری Maximum allowable working pressure بیان شوند که دو حالت برای آن موجود است :

 

- درصد Overpressure شیر یا سوپاپ کمتر یا برابر درصد Maximum allowable accumulation pressure باشد، در این حالت فشار تنظیم می تواند برابر Maximum allowable working pressure تنظیم شده باشد زیرا فشار آزادسازی همواره کمتر از مقدار واقعی Maximum allowable accumulation pressure است. به طور مثال در صورتی که مقدار Overpressure در شیر اطمینان 5 درصد و مقدار Maximum allowable accumulation pressure برابر 10% مقدار Maximum allowable working pressure باشد، فشار آزادسازی برابر Maximum allowable working pressure انتخاب می شود. در این حالت فشار آزادسازی کامل که برابر فشار تنظیم بعلاوه 10درصد Overpressure است، کمتر از Maximum allowable accumulation pressure شده و قابل قبول است. توجه کنید در صورتی که درصد Maximum allowable accumulation pressure بیشتر از درصد Overpressure باشد، نقطه تنظیم باید برابر Maximum allowable working pressure باشد زیرا افزایش آن بیشتر از Maximum allowable working pressure موجب نقض قانون دوم می شود.

- درصد Overpressure در شیر یا سوپاپ اطمینان بیش از درصد Maximum allowable accumulation pressure باشد.

در این حالت انتخاب نقطۀ تنظیم برابر Maximum allowable working pressure به معنی این است که فشار تخلیه کامل بیشتر از Maximum allowable accumulation pressure شده که غیرمجاز است و بنابراین فشار تنظیم باید کمتر از Maximum allowable working pressure باشد.

به عنوان مثال، اگر در شیر اطمینانی مقدار Overpressure برابر 25 درصد و مقدار Maximum allowable accumulation pressure برابر 10 درصد باشد، انتخاب نقطۀ تنظیم برابر Maximum allowable working pressure به معنی این است که فشار تخلیه کامل 15 درصد بیشتر از Maximum allowable accumulation pressure است. در این مثال، فشار صحیح تنظیم باید 15 درصد کمتر از Maximum allowable working pressure باشد.

جدول زیر نشان دهندۀ خلاصه محاسبه نقطۀ تنظیم بر اساس قانون اول است.

به جز مواردی که شرایط عملکردی اقتضا می کند، به منظور رعایت قانون دوم، فشار تنظیم باید مقداری بیشتر از فشار کاری با رعایت حد لازم جهت بلودان باشد. فشار تنظیم با فاصلۀ ناچیزی بالای فشار کاری عادی موجب انسداد و بسته شدن کامل شیر اطمینان یا سوپاپ اطمینان پس از تخلیه می شود.

در صورتی که فاصلۀ فشار کاری و فشار تنظیم بسیار کم باشد، حداقل مقدار فشار بسته شدن کامل و فشار کاری سیستم برابر 0.1bar در نظر گرفته می شود تا از بسته شدن کامل شیر مطمئن شویم که به محدودۀ Shut-off معروف است.

مهم است که هر گونه تغییر در فشار سیستم مورد توجه قرار گیرد تا مشکلی به وجود نیاید.

به عنوان مثال، در برخی فشار شکن ها که دارای محدودۀ باند نسبی بزرگ هستند و در صورت نزدیک شدن فشار خروجی آن ها به فشار آزادسازی شیر اطمینان، ممکن است شیر به سرعت در اثر تغییر در مصارف بخار باز و بسته شود.

در صورتی که مصرف بخار نسبت به مقدار گذر طبیعی کاهش یابد، شیرهای فشار شکن با درصدی افزایش در فشار خروجی بسته می شوند که معرف بایند نسبی عملکرد است و برعکس در صورتیکه شیر تقلیل فشار در حالت بدون بار (بدون مصرف بخار) برابر 5.2bar خواهد بود یا 4.8bar در حالت برعکس.

در زمان محاسبه فشار تنظیم شیر اطمینان، اگر فشار کنترل PRV در حالت بدون بار تنظیم شود، مقدار باند نسبی در نظر گرفته نمی شود، ولی در صورتی که فشار کنترل PRV در حالت بار کامل تنظیم شود، لازم است که افزایش فشار در حالت بدون بار را در محاسبات اعمال نمود. مقدار افت نسبی به نوع شیر کنترل و کنترلر مورد استفاده بستگی دارد.

مثال : لازم است تا فشار تنظیم شیراطمینان در خروجی یک شیر فشار شکن حتی المقدور نزدیک به فشار کاری PRV تنظیم شود. با اطلاعات زیر، مناسب ترین فشار تنظیم برای سوپاپ اطمینان را انتخاب کنید :

- فشار تنظیم PRV برابر با 6bar در حالت بار کامل

- فشار PRV نسبی 0.3bar بالاتر از فشار کاری

- بلودان شیر اطمینان 10 درصد

پاسخ : از آنجا که لازم است فشار تنظیم حتی المقدور نزدیک به فشار کاری PRV باشد، مقدار بلودان باید بیشتر از فشار تنظیم PRV با حدفاصل 0.1bar به عنوان Shut-off باشد.

6bar+0.3bar=6.3bar(NWP)

با اضافه کردن 0.1bar به عنوان Shut-off مقدار بلودان باید 10درصد بشتر از 6.4bar باشد که به معنای فشار تنظیمی مساوی با 7.04bar است. البته به شرطی که بیشتر از MAWP یا Maximum allowable working pressure نباشد.