شیر اطمینان (به انگلیسی: Relief valve) چیست؟و چه کاربردهای دارد؟ در این مطلب به تعریف شیر اطمینان وکاربردهای آن خواهیم پرداخت.

شیر اطمینان (به انگلیسی: Relief valve) گونه‌ای از شیرهای صنعتی است که جهت تنظیم ، کاهش و ثابت نگه داشتن فشار خروجی شیر در خطوط انتقال ، شبکه و توزیع آبهای آشامیدنی و خام و دیگر صنایع حتی در صورت ایجاد نوسان در فشار ورودی مورد استفاده قرار می گیرند . شیر های فشار شکن در دو نوع مکانیکی و پایلوتدار مورد استفاده می گیرند .شیرهای اطمینان با عبور دادن سیال تحت فشار از یک مسیر جانبی، فشار موجود در سیستم را رها می‌کنند. این شیرها به گونه ای طراحی یا تنظیم شده اند که در یک فشار از قبل تعیین شده، عمل می‌کنند و از مخزنهای تحت فشار و سایر تجهیزات سیستم که در معرض فشار هستند، در برابر فشار بیش از حد مجاز محافظت می‌کنند.

شیر ایمنی از جمله شیرهایی است که به صورت اتوماتیک عمل می‌کند و باید در جایی نصب شود که احتمال می‌رود فشار عملیاتی سیستم یا مجرای دارای فشار از حداکثر مجاز خود بیشتر می‌شود. در سیستم‌های بخار، از شیرهای ایمنی به طور معمول برای محافظت در برابر فشار بیش از حد بویلر (دیگ بخار) و سایر کاربردها مانند downstream of pressure reducing controls استفاده می شود. اگرچه نقش اصلی آنها بالا بردن ایمنی است، از شیرهای ایمنی در عملیات فرآیندی نیز استفاده می‌شود تا از آسیب دیدن محصول به دلیل فشار بیش از حد جلوگیری شود. فشار بیش از حد در شرایط مختلف ایجاد می‌شود، از جمله:

• عدم تعادل در میزان دبی به دلیل باز و بسته شدن سهوی شیرهای ایزوله در مجراها
• خرابی سیستم خنک کننده که اجازه سیال یا بخار منبسط شود
• به وجود توده فشاری گذرا (Transient pressure surges)
• قرار گرفتن در معرض آتش سوزی
• خرابی لوله مبدل حرارتی
• واکنش‌های گرمایی غیرقابل کنترل در مجتمع‌های شیمیایی
• تغییر دمای محیط

زمانی که فشار قسمت ورودی شیر نسبت به فشار تعیین شده افزایش پیدا می‌کند، باعث می‌شود تا دیسک یا همان مجرابند شیر باز شده و سیال اضافی (بخار یا گاز) تخلیه شود و هنگامی که فشار به مقدار تعیین شده کاهش یافت، دیسک ولو دوباره بسته می‌شود. شیر ایمنی به اصطلاح آخرین وسیله‌ی ایمنی است که فشار را کنترل می کند و مقدار اضافه مشخص از مایعات را به صورت خودکار و بدون هیچگونه نیازی به برق تخلیه می‌کند.

 

انواع شیر اطمینان تخلیه کننده فشار ( Safety Relief Valve)

  • Series 4000: Spring Loaded Safety Relief Valves
  • Series 4200: Conventional Type
  • Series 4400: Balance Bellows Type
  • Series 4500: Conventional Type Acc. to ASME Section I

عملکرد شیر ایمنی

1. نازل (Nozzle) درونی شیر ایمنی شروع به دریافت فشار بالاتری از قسمت ورودی شیر می‌کند.
2. زمانی که فشار، بالاتر از Set pressure یا همان فشار از پیش تعیین شده می‌شود، دیسک بالا رفته و عمل تخلیه سیال صورت می‌گیرد
3. تا زمانی که فشار مضاعف تا مقدار فشار از پیش تعیین شده پایین بیاید نیروی فنر دیسک را بسته نگه می‌دارد
(نقش قطعات یدکی)
نازل (Nozzle) — ورودی فشار
دیسک (Disc) — کلاهک یا درپوش
فنر (Spring) — کنترل کننده فشار

شیر ایمنی

در صنایع نفت و گاز وشیمیایی معمولاً شیرهای ایمنی (Safety valves)، شیرهای فشارشکن (Pressure Relief Valve) (PRV) ، شیر ایمنی فشار (Pressure Safety Valve) (PSV) و شیر اطمینان (Relief valve) با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.

شیر اطمینان چیست

شیر اطمینان و یا safty valve و یا pressure safty valve که به آن PSV هم می گویند جهت تنظیم فشار خروجی در خطوط انتقال به کار برده می شود. گونه دیگری از شیر اطمینان، شیر relief valve می باشد.که به آن RV و یا pressure relief valve می گویند که به اختصار PRV نیز می گویند. این شیر ها یه صورت اتوماتیکی زمانی که دما و فشار بیش تر از حد مجاز باشد، مواد را از بویلر ها، خطوط فشار و دیگر سیستم ها آزاد می کند. ریلیف ولو با عملکرد پایلوت نوع خاصی از شیر اطمینان فشاری می باشد.

شیر اطمینان در ابتدا در انقلاب صنعتی در بویلر بخار استفاده می شدند. بویلر بخار بدون حضور این شیر در معرض انفجار قرار می گرفت مگر این که با دقت بالایی عمل می کرد.

انواع شیرهای اطمینان :

شير اطمینان   Safety Valve
شير  آزاد کننده   Relief Valve
شير اطمينان-آزاد کننده  Safety Relief Valve
شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري مستقيم  Direct loaded safety relief valve
شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري پایلوتی  Pilot operated safety relief valve
شير اطمينان-آزاد کننده متعادل فانوسي   Balanced bellows safety relief valve
شير اطمينان – آزاد کننده معمولی  Conventional safety relief valve
صفحه گسيختگي  Rupture Disc
شير اطمينان خلاء Vacuum  Relief  Valve

شير اطمینان

شير اطمینان يك وسيله فشار شكن خودكار  است كه توسط فشار استاتيكي بالا دستي خود عمل كرده و با باز شدن كامل و سريع يا تخليه ناگهاني شناخته مي شود. اين شير جهت سرويس هاي بخار يا گاز(سیالات تراکم پذیر) بكار می رود.

شير  آزاد کننده  Relief Valve
شير آزاد کننده يك وسيله فشار شكن خودكار است كه توسط فشار استاتيكي بالا دستي خود عمل ميكند، این شير به نسبت افزايش در فشار بالاتر از فشار تنظيمی، باز مي شود . اصولاً براي سرويس هاي مايعات بكار مي رود و می تواند فشار اضافی مایعات را در شرایط زیر آزاد نماید :
1-وقتی که نیاز به تخلیه با جریان کامل نمی باشد .
2- هنگامی که تخلیه حجم کمی از آنها موجب کاهش سریع فشار می شود.
این شیرها معمولا به صورت مداوم در حالت Overpressure عمل می کنند تا فشار سیستم را در حد نرمال تنظیم کنند.عمل کردن این شیرها هیچگاه بصورت ضربه ای  نمی باشد.

شير اطمينان-آزاد کننده با بارگذاري پایلوتی
 

شيری است كه توسط سيال تخليه شده از يك شير كمكي(شير پايلوتي) كه خود يك شير فشار مستقيم است، راه اندازي و كنترل مي شود.
شیر اطمینان – آزاد کننده پایلوت دار شامل یک شیر اصلی که به وسیله یک دیسک که با پیستون یا دیافراگم  عمل می کند و یک پایلوت می باشد. در شرایط کار عادی پیلوت فشار سیستم  را به محفظه پیستون منتقل می کند. از آنجا که سطح مقطع پیستون بزرگتر از سطح نشیمن دیسک است ، دیسک بسته نگه داشته می شود.
هنگامی که فشار به میزان تنظیم شده رسید ، پیلوت ، جریان سیال را به  محفظه پیستون می بندد   و همزمان محفظه پیستون را تخلیه می کند این امر باعث باز شدن دیسک می شود.

فشار سیستم

با افزایش فشار سیستم ، نیروی بسته نگه دارنده دیسک افزایش می یابد این امر به فشار عملیاتی سیستم اجازه می دهد که بدون خطر افزایش نشتی در محل نشیمن شیر اصلی به اندازه پنج درصد از فشار تنظیمی افزایش یابد به طوری که در شرایط فشار مازاد کم بدون نیاز به باز شدن کامل شیر اصلی ، افزایش فشار کنترل می شود.
این امر هدر رفتن سیال و شوک وارده به سیستم را محدود می کند.
امتیاز بعدی کاهش هزینه شیرهای بزرگتر می باشد. فنر بزرگ و محفظه مرتبط  ، توسط یک  پایلوت کوچک جایگزین شده و این امر باعث  کاهش وزن و هزینه شیر می شود.
(شیرهای اطمینان پایلوت دار دارای فیلتر در ساختار خود هستند و به طور کلی برای خدمات نسبتا تمیز توصیه می شوند.)

شير اطمينان- آزاد کننده پایلوتی در موارد زير استفاده می شود:
الف) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار متغير فوق العاده وارده از 50 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند.
ب) براي تجهيزاتي كه بين 90 و 95 درصد فشار تنظيمي عمل مي كنند.
ج) وقتي افت فشار به ورودي شير اطمينان آزاد کننده بيشتر از 3 درصد فشار تنظيمي باشد (در اين صورت مي شود از نوع پيكاپ كنترل فشار از راه دور استفاده نمود.)
د) جايي كه اندازه شير بنحوي بزرگ است كه يك شير اطمينان آزاد کننده مستقيم مناسب نخواهد بود.

شير اطمينان-آزاد کننده متعادل فانوسي

شير اطمينان –آزاد کننده ای است شامل يك فانوس كه داراي سطح موثري معادل نشيمنگاه شير  ( به منظور حذف اثر فشار موجود در خروجي جهت تنظيم فشار شير) كه به طور مؤثر از ورود سيال خروجي به داخل درپوش شير جلوگيري مي كند.این شیر تاثیر فشار برگشت را به حداقل می رساند و از فرسایش زودهنگام فنر می کاهد.
شير ايمني فانوسي متعادل بايد تحت شرايط ذيل تهيه و تدارك شود:
الف) شير اطمينان فشار متعادل بايد در جائيكه فشار موجود در خروجي براي شير اطمينان فشار معمولي خيلي بالاست استفاده شود.
ب) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار فوق العاده وارده متغير از 50 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند چنانچه فشار موجود در خروجي با اندازه شير اطمينان -ايمني هماهنگ شود.
ج) وقتي جريان سيال خورنده باشد

-شير اطمينان – آزاد کننده معمولی

يك شير از نوع بارگذاري مستقيم است كه فشار تنظيمي آن متأثر از تغييرات فشار موجود در خروجي فوق العاده وارده مي باشد.
بايد تحت شرايط ذيل تهيه و تدارك شود:
الف) وقتي فشار موجود در خروجي و فشار متغير فوق العاده وارده از 10 درصد فشار تنظيمي تجاوز نكند.
ب) وقتي فشار فوق العاده وارده موجود در خروجي ثابت باشد.

شير اطمينان خلاء

شيرهاي اطمينان خلاء بطور معمول روي مخازن ذخيره نصب ميشوند و معمولاً از نوع بارگذاري وزنه اي يا از نوع شير کمكي خواهد بود. یکی از مراجع با شرح كامل و تعيين اندازه شيرهاي اطمينان خلاء بر اساس استاندارد  (2000 API هواگيري اتمسفريك و مخازن ذخيره فشار پايين سرمايشي و غير سرمايشي) مي باشد.