شير اطمينان يا PSV فشار يکي از تجهيزات ايمني در صنايع نفت و گاز است که مانع از قرار گرفتن لوله ها ، شيرآلات، مخازن تحت فشار و ... در شرايط فشاري بيش از فشار طراحي ميشود. بنابراين انتخاب PSV بسيار مهم بوده و بايد با احتياط کامل صورت پذيرد.
در انتخاب PSV و تعيين جزئيات آن چند سوال مهم مطرح مي گردد :
• چه نوع PSV براي فرايند مورد نظر ما مناسب است؟
• آيا روش ساده اي براي محاسبه سايز PSV وجود دارد که راحتر از محاسبات دستي باشد ؟
• چه نوع متريالي براي PSV بايد انتخاب گردد تا با شرايط فرآيندي مورد نظر هم خواني داشته باشد ؟
قبل از پاسخ دادن به اين سوالات و نحوه انتخاب PSV بهتر است با نحوه کار PSV آشنا شويم و آشنايي با قطعات اساسي PSV به ما کمک خواهد کرد که با آگاهي کامل اين انتخاب را انجام دهيم .
تعريف شير اطمينان فشار يا PSV :
طبق استاندارد API 520 Part 1 که به بررسي نحوه انتخاب ، محاسبه سايز ، نحوه نصب تجهيزات فشار شکن در پالايشگاهها مي پردازد ؛ در مورد شير اطمينان تعريف زير ارايه شده است : " يک شير اطمينان شيري است که توسط يک فنر بسته شده است و با رسيدن فشار پشت شير به يک فشار استاتيکي مشخص عمل کرده و به سرعت باز مي شود ( به اين عمل POP کردن شير مي گويند )"
شير هاي اطمينان معمولاً براي سيالات تراکم پذير کاربرد دارد . شکل زير يک PSV عادي را نشان مي دهد که صرفاً براي توضيح آمده است :
www.mech4u.com پایگاه اینترنتی تخصصی لوله کشی صنعتی - PIPING
يک PSV چگونه عمل مي کند ؟
شکل شماره 2 شماتيک داخلي يک شير اطمينان را نمايش مي دهد که يک ديسک توسط يک فنر در حالت بسته نگه داشته شده است . هنگامي که فشار سيستم از فشار مطلوب بالا مي رود ، فشار ناشي از سيال از ورودي شير به سطح A1 فشار آورده و برنيروي ناشي از فنر غلبه کرده و دسيک را بلند کرده و اجازه ميدهد سيال از کناره هاي ديسک به سمت خروجي حرکت کند . هنگامي که دوباره فشار سيستم به حالت ايمن برگشت ، ديسک نيز به حالت بسته بر مي گردد.
يک PSV چگونه عمل مي کند ؟
شکل شماره 2 شماتيک داخلي يک شير اطمينان را نمايش مي دهد که يک ديسک توسط يک فنر در حالت بسته نگه داشته شده است . هنگامي که فشار سيستم از فشار مطلوب بالا مي رود ، فشار ناشي از سيال از ورودي شير به سطح A1 فشار آورده و برنيروي ناشي از فنر غلبه کرده و دسيک را بلند کرده و اجازه ميدهد سيال از کناره هاي ديسک به سمت خروجي حرکت کند . هنگامي که دوباره فشار سيستم به حالت ايمن برگشت ، ديسک نيز به حالت بسته بر مي گردد.
با مشخص بودن مساحت سطح ديسک و سايز نازل مي توان مشخص نمود که چه حجمي از سيال از شير خارج خواهد شد. در ابتدا بايد سايز نازل خروجي ( که اُرفيس ناميده مي شود ) محاسبه گردد. اين مساحت توسط استاندارد API 526 تقسيم بندي و شماره گذاري گرديده است :
با توجه به اينکه PSV در حالت عادي در وضعيت بسته است ، قطعه سيل (SEAL) کننده نيز بايد توانايي جلوگيري از نشتي سيال به نازل خروجي را دارا باشد .
تعريف BACK PRESSURE : لاين خروجي PSV مي تواند توسط يک لوله به هواي آزاد ( فشار اتمسفر) تخليه گردد يا اينکه به يک خط ديگر هدايت گردد . فشار خط خروجي به BACK PRESSURE موسوم است.تاثير اين فشار بر فشار SET در شکل 3 آمده است.
FS نيروي ناشي از فشردگي فنر ، PVAN نيروي وارده از طرف سيال به ديسک ، PBAN نيروي وارد از BACK PRESSURE . PV فشار سيال داخل و PB فشار خروجي يا همانBACK PRESSURE است. همانطوريکه در شکل ميبينيد در حالت بالانس فشار BACK PRESSURE کمي از فشار سيال داخل خط را خنثي مي کند و نيروي فنر نيز نيروي وارده بر اثر اختلاف اين دو فشار را تحمل مي کند. در حالت عادي ( بسته ) نيروي فنر علاوه بر اين نيروها ، نيروي لازم جهت فشردن ديسک به نشيمن گاه را نيز تحمل کند .
بر اساس BACK PRESSURE ، PSVها به سه نوع کلي تقسيم مي شود :
• CONVENTIONAL TYPE
• BELLOW TYPE
• PILOT TYPE
CONVENTIONAL TYPE : ساده ترين نوع PSV است که در شکل 4 شماتيکي از آن آمده است که بعلت پايين بودن BACK PRESSURE در محاسبات مربوطه به حساب نمي آيد . در اين نوع PSVها معمولاً مقدار BACK PRESSURE کمتر از 10% مقدار SET PRESSURE است يا برابر صفر است . خروجي اين PSV معمولاً به هواي آزاد است و اغلب براي سيالات بي خطر مانند بخار آب بکار مي رود .
BELLOWS TYPE : يک PSV نوع بيلوز يا بيلوز بالانس شده (BALANCED-BELLOWS) هنگامي مورد استفاده قرار مي گيرد که BACK PRESSURE از 50% فشار SET PRESSURE کمتر باشد . اين نوع PSV مشابه نوع CONVENTIONAL است ، با اين تفاوت که يک BELLOWS به آن اضافه گرديده است که وظيفه آن کاهش اثر فشاري سيال به ديسک است و ميله (ROD) را محافظت مي کند.
همانگونه که از شکل شماره 5 پيداست بيلوز در قسمت فوقاني ديسک قرار داشته و يک ميله ، نيروي فنر را به ديسک منتقل مي کند و محفظه داخلي آن نيز به اتمسفر تخليه مي شود . معمولاً اين نوع PSV ها دامنه کاربردي وسيعي ندارند و در برابر تغيير فشار SET انعطاف پذيري ندارد.
PILOT TYPE : يک PSV از اين نوع ، شامل يک شير اصلي بوده و يک سيستم ديگر براي کنترل حرکت پيستون به آن اضافه شده است که در شکل 6 شمائي از آن آمده است :
پيستون طوري طراحي شده است که سطح مقطع آن در قسمت فوقاني بيشتر از قسمت تحتاني است . در هنگامي که فشار لاين به فشار SET برسد هر دو قسمت فوقاني و تحتاني تحت فشار مي گيرند اما نيروي برآيند پيستون را در نازل شير سفت مي کند با افزايش فشار در لاين اين فشردگي به بيشتر مي شود . اين سيستم اين امکان را مي دهد که مقدار SET PRESSURE را با کنترل و تغيير داد .
منبع : http://webywebyweby.wordpress.com/2007/10/03/psv-selection-for-beginner
ترجمه : رضا ملائي
http://ture.blogfa.com/
