نکاتی درباره شیر های اطمینان

از: Ronald F.Brusha

ماخذ: BSE

 

هنگامی که در نقشه های فنی موتورخانه ها، دیگ های آب گرم وجود داشته باشد عموماً در کنار علامت مربوط به شیر اطمینان و تبدیل دیگ (SRV) یا عبارتی مانند :
“Pipe to Drain” یا “لوله کشی به تخلیه” روبرو میشویم. بر اساس تجربیات عملی میتوان گفت که در اکثر موارد، تخلیه شیر اطمینان و لوله کشی های آن به
نزدیک ترین کفشوی راه داده میشود که این امر با پیروی از نکته فوق صورت گرفته است و یا تنها بر اساس تجربیات نصابان سیستم انجام میشود. گاه در برخی از موتورخانه ها شاهد هستیم که لوله کشی تخلیه شیر اطمینان با طولهای بین ۱۰ تا ۲۰ فوت و با پنج یا شش زانویی اجرا میشود.

جزئیات و مشخصات دیگ ها در بسیاری از کشورهای جهان بر اساس مقتضیات استانداردهای دیگ ها و مخازن تحت فشار ASME (جامعه مهندسان مکانیک آمریکا) تعیین و پیاده سازی میشود. ولی پیروی از نکات و شرایطی مانند آنچه در ابتدای مقاله ذکر شد اغلب موجب نقض استانداردهای ASME میگردد و در واقع بسیاری از سیستم های نصب شده کنونی به وضوح با این استانداردها منافات دارند.

در بند 701.HG بخش چهارم استاندارد دیگ ها و مخازن تحت فشار ASME با عنوان “لوله کشی شیرهای اطمینان” چنین آمده است:

• هنگامی که از لوله برای تخلیه شیر اطمینان استفاده میشود، سطح مقطع داخلی آن نباید کمتر از سطح کامل خروجی و یا مجموع خروجی های تخلیه کننده شیر بوده و طول آن باید تا حد امکان کوتاه باشد. این لوله باید کاملاً مستقیم اجرا شود تا از تجمع تنش های پسماند در شیر جلوگیری به عمل آید اگر از زانویی ها در لوله کشی تخلیه شیرهای اطمینان استفاده میشود باید موقعیت نصب آنها تا حد امکان به خروجی شیر نزدیک باشد.
• تخلیه شیر با شیرهای اطمینان باید به گونه ای تعبیه شود که خطری برای پرسنل نگهداری و راهبری موتورخانه ایجاد نکند و موجب سوختگی آنها نشود
  اگر تخلیه شیر با شیرهای اطمینان به نقطه ای دورتر از موقعیت دیگ لوله کشی میشود باید تمهیدات لازم برای تسهیل روند تخلیه در لوله ها اندیشیده شود علاوه بر آرایش لوله های تخلیه باید به صورتی باشد که هر گونه فشار موجود و یا ایجاد شونده در این لوله ها از طرف تخلیه سیستم ها و ادواتی که
  با هدف محافظت از دیگ نصب شده اند نکاهد.

در آرایش لوله های تخلیه شیرهای اطمینان برای تطابق با این مقتضیات به شرح زیر پیشنهاد میشود:

1. شیر اطمینان تعدیل (SRV) در بالای دیگ نصب میگردد از طولی کوتاه از لوله افقی استفاده کرده به لحاظ اندازه نباید از خروجی شیر کوچکتر باشد و آن را تنها تا نقطه ای که از بدنه دیگ فاصله گیرد ادامه داده و سپس با نصب یک زانویی لوله تخلیه را به سمت پایین رهنمون ساخته (قطر این لوله قائم برابر قطر لوله افقی است و آن را تا نزدیکی زمین در کنار دیگ امتداد دهید البته عبارت لوله ها باید به طور مستقیم اجرا شوند تا از تجمع تنش های پسماند در شیر جلوگیری به عمل آید در استاندارد ASME شاید کمی مبهم به نظر برسد؛ به همین دلیل پیشنهاد میشود که این لوله ها را با ساپورت و پشتیبان هایی تجهیز کنید انتهای باز لوله قائم تخلیه باید دنده و رزوه دار باشد؛ چون همه ما مطمئناً با مواردی برخورد کرده ایم که در آنها به دلیل نشتی شیر اطمینان درپوشی را بر انتهای لوله تخلیه بسته اند.
2. شیر اطمینان تعدیل (SRV) در روی دیگ نصب میشود خروجی شیر را به صورت مستقیم رو به پایین اجرا کرده و از آن لوله تخلیه را کوچکتر از قطر خروجی شیر انتخاب نکنیم این لوله تخلیه را به طور مستقیم به بیرون زمین امتداد دهید در اینجا نیز مانند حالت قبل بهتر است که لوله را با ساپورت و پشتیبان هایی محکم کنید تا از وارد آمدن تنش به شیر و دمیدن لوله از جایگاه خود به دلیل اتصالی آن به دنده های اتصال خروجی شیر جلوگیری شود.

استفاده مناسب از شیر های اطمینان و خطرات احتمالی

مقررات و استانداردهای مهندسی بنا بر ملاحظات ایمنی نصب شیرهای اطمینان فشار را بر دیگ ها آب گرمکن و کلیه مخازن تحت فشار اجباری اعلام کرده اند. شیرهای اطمینان فشار باید در تطابق با ورودی گرمایی (Btu) دیگ با آب گرمکن انتخاب شوند و هرگز نباید آنها را تنها با توجه به اندازه لوله موجود انتخاب کرد. طراحی بعضی از دیگ ها به گونه ای است که باید چندین شیر اطمینان بر آنها نصب کرد و در صورتی که تنها یکی از آنها را نصب کنیم ناکافی خواهد بود؛ چرا که استفاده از کلیه آنها برای تأمین ظرفیت مورد نیاز ضروری است.
شیرهای اطمینان فشار به طور اختصاصی برای دیگ های بخار، دیگهای آب گرم و یا آبگرمکن ها طراحی میشوند و نمی توان آنها را با هم تعویض نمود. شیر اطمینان مخصوص دیگ بخار، دارای وزنی در پشت خود است که دما را سنجیده و در صورت افزایش دمای منطقه شش اینچی بالای آبگرمکن – در واقع جایی که شیر اطمینان نصب میشود – از حد ۲۱۰ درجه فارنهایت، عمل کرده و باز خواهد شد. این نوع خاص از شیرهای اطمینان را شیرهای اطمینان دما و فشار (TRP) نیز
می نامند که تنها برای آبگرمکن ها قابل استفاده هستند و به هیچ وجه نمی توان آنها را برای دیگ ها نصب کرد.

شیرهای اطمینان مخصوص دیگ های بخار و آبگرم به گونه ای طراحی میشوند که تنها در برابر فشار عکس العمل نشان میدهند و تغییرات دمایی برای آنها اهمیتی نخواهند داشت. این دسته از شیرهای اطمینان در رده های مختلف تنظیم فشار بر اساس کاربرد عرضه میشوند و معمولاً باید آنها را برای فشاری کمتر و یا برابر با حداکثر فشار دیگ (مندرج در پلاک مشخصات دیگ) انتخاب نمود. شیرهای اطمینان دیگ های بخار و آب گرم را نمی توان با یکدیگر تعویض کرد.
اگر شیر اطمینان یک دیگ را کوچک انتخاب کنیم، امکان و خطر انفجار دیگ وجود خواهد داشت. به عنوان مثال دیگ بخار.

طراحی اشتباه: در این حالت شیرهای توپی می توانند کول را ایزوله کنند که منجر به افزایش فشار و انفجار خواهد شد. شیرهای اطمینان در سمت اشتباه از شیرهای توپی نصب شده اند.

فشار پایینی را در نظر بگیرید که دارای یک مشعل گازی اتمسفریک ۱۸۰۰۰۰ بوده و شیر اطمینانی با رده ظرفیت ۱۲۰۰۰۰ بر آن نصب شده است. فرض کنید که سیستم فاضلاب ساختمان سرریز کرده و از کف زیرزمین و موتورخانه بالا آمده و وارد انتهای باز لوله گاز مشعل دیگ شده باشد. سطوح داخلی شیرهای گاز در صورت تماس با آب و بالاخص آب فاضلاب به سرعت خورده میشوند و شیر باز خواهد ماند. باز ماندن شیر گاز موجب روشن ماندن مشعل دیگ شده و دیگ مرتباً و بدون توجه به کنترلها، بخار تولید خواهد کرد. ساکنان ساختمان شاید پی از این که دمای داخل اتاق ها از ۸۰ درجه فارنهایت فراتر رود، تنظیم ترموستات را از ۷۵ به ۶۵ درجه فارنهایت کاهش دهند و در همین بین، فشار داخلی دیگ در حال افزایش است. در چنین حالتی، زدن کلید شیر در قطع اضطراری نیز مشعل را از احتراق و اشتعال باز نخواهد داشت.

طراحی صحیح: شیر اطمینان در نقطه ای واقع شده است که شیر توپی نمی تواند موجب ایزوله شدن آن از کویل گردد.

حال در فشار ۱۵psi (فشار تنظیم شده بر شیرهای اطمینان مخصوص سیستم ها و دیگ های بخار فشار پایین که در کارخانه سازنده تنظیم میگردد) شیر اطمینان باز شده و بخار بیرون خواهد داد. اما متأسفانه شیر اطمینان نصب شده در این موتورخانه کوچک تر از اندازه مورد نیاز است و بخار ایجاد شده، نمی تواند با فشار ۱۵psi از آن خارج شود. پس فشار درون دیگ باز هم افزایش یافته و در صورتی که این فشار به طریقی کاهش نیابد، دیگ منفجر خواهد شد.

اگر دیگ و یا آب گرم کنی به صورت کم آب و یا خالی و خشک کار کند هیچ شیر اطمینان به هر اندازه و ظرفیتی قادر به جلوگیری از انفجار آن نخواهد بود. در چنین حالتی سطوح فلزی دیگ یا آب‌گرم‌کن که اصولاً برای انتقال حرارت به آب در نظر گرفته شده‌اند، حرارت را جذب می‌کنند تا زمانی که سرخ شده و بپژمرند، حال اگر پرسنل نگهداری موتورخانه اشتباه کرده و شیری را باز کنند تا آب به درون دیگ راه یابد، گرمای جمع شده در سطوح فلزی موجب خواهد شد که آب با چنان سرعتی به جوشش در آید که بخار حاصله را نتوان از شیر اطمینان خارج نمود.
در این وضعیت، متأسفانه انفجار رخ داده و تکه‌ها و ترکش‌های فلز گداخته به هر سو پرتاب خواهند شد. بنابراین توصیه می‌کنیم که اگر با دیگ و یا آب‌گرم‌کنی مواجه شدید که با آب بسیار کم و یا بدون آب کار می‌کند به جای افزودن آب، تغذیه سوخت آن را قطع کرده و سریعاً از موتورخانه فرار کنید!

چند نکته

اگر در موتورخانه هیچ لوله کشی وجود نداشته باشد، نصب لوله‌های تخلیه شیرهای اطمینان به وضوح غیر منطقی و نامعقول خواهد بود چون عملاً با ماهیت
وجودی شیر اطمینان تضاد خواهد داشت. کوتاه نگه داشتن طول و مستقیم اجرا کردن لوله‌های تخلیه تا حد امکان و استفاده از تنها یک زانویی در هنگام لزوم، باعث خواهد شد تا ظرفیت کامل ادوات تخلیه کننده، اضطراری دیگ و شیرهای اطمینان تأمین گردد. امتداد دادن لوله تخلیه تا فاصله شش اینچی کف زمین موجب می‌شود تا دیگر مشکلی از لحاظ سوختگی برای پرسنل راهبری و نگهداری پیش نیاید.

در صورت اصرار به تعبیری فضای موتورخانه و یا اگر لازم باشد که دیگ بالاتر و دورتر از کف بتنی نصب شود، استفاده از Sight drain توصیه می‌گردد.

اگر به جای این که لوله تخلیه را مستقیماً تا کشوری امتداد دهیم آن را در نزدیکی کف موتورخانه رها نماییم، خواهیم توانست با راحتی بیشتری تفاوت بین تخلیه
شیر اطمینان یا نشتی آن را تشخیص دهیم. بدین ترتیب پرسنل نگهداری موتورخانه و دیگ به بروز مشکلاتی پی خواهند برد که در غیر این صورت شناسایی آنها دشوار می‌شود.
بدیهی است که کف موتورخانه باید همواره به نوعی اجرا شود که به سمت کفشوی شیب داشته باشد. اگر حتماً اصرار بر فضای موتورخانه داشته و یا مجبور به نصب دیگ را بالاتر و یا دورتر از کف بتنی نماییم، استفاده از Drain لوله کشی Drain به طور مستقیم تا نقطه نهایی تخلیه انجام می‌پذیرد. اگر هم بهتر خواهد بود
تا سطح انتهایی لوله تخلیه را با کمی فاصله از سطح کف اجرا کنیم تا پرسنل در صورت بروز مشکل از آن آگاه شوند.

واژه نامه و تعاریف ادوات اطمینان فشار

واژه‌های شیر اطمینان و شیر تعدیل که در فارسی معمولاً هر دوی آنها را شیرهای اطمینان می‌نامیم با توجه به کتاب مرجع ASHRAE Equipments and Systems 1996 یک مفهوم را القا می‌نمایند. کتاب واژه‌نامه ASHRAE تعاریف زیر را در همین ارتباط مطرح می‌سازد:

• شیر تعدیل فشار: یک شیر اطمینان که توسط فنر یا تمهیدات دیگر بسته نگه داشته شده و به گونه‌ای طراحی می‌گردد که در صورت افزایش فشار از نقطه تنظیم آن، به طور خودکار باز میشود.
• شیر تعدیل: شیر اطمینانی که با فشار ورودی عمل کرده و به بالاتر بودن فشار ورودی از فشار باز شدن خود عکس‌العمل نشان داده و متناسب با آن باز می‌شود.
• شیر اطمینان: یک شیر تعدیل فشار که با فشار ورودی عمل کرده و مهم‌ترین ویژگی آن باز شدن یکباره و سریع می‌باشد.
  البته ASME نگاه مرجع سنتی مهندسان برای مسائلی چون فشار اضافی در دیگ‌ها و مخازن تحت فشار است. براساس استانداردها و متون فنی ASME یک شیر تعدیل فشار به وسیله‌ای اطلاق می‌گردد که برای کاستن از فشار اضافی سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ادوات تعدیل فشار که مجدداً بسته می‌شوند (Reclosing)

• شیر تعدیل فشار: یک شیر فنردار تعدیل فشار
• شیر اطمینان: یک شیر تعدیل فشار که یکباره و سریع باز می‌شود. این شیرها برای گازها و بخارات مانند هوای فشرده یا بخار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• شیر تعدیل: یک شیر تعدیل فشار که به آرامی و متناسب با فشار اضافی سیستم باز می‌شود. این ادوات برای مایعات مانند آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• شیر اطمینان تعدیل (SRV): یک شیر تعدیل فشار که یکباره برای گازها و یا بخارات باز شده و برای مایعات به آرامی باز می‌شود. این قابلیت عملکرد دوگانه با برخی ملاحظات خاص در طراحی شیر امکان‌پذیر میشود.
• شیر تعدیل فشار فعال شونده با دما: یک شیر تعدیل فشار که در برابر فشار یا دمای اضافه بر حد عکس‌العمل نشان می‌دهد.

ادوات تعدیل فشار که مجدداً بسته نمی‌شوند (Non Reclosing)

شامل راپچر دیسک و سایر ادوات و تجهیزاتی که پس از فعال شدن و باز شدن دیگر قابل استفاده نیستند.

• دیگ‌های پرقدرت: دیگ‌هایی که با فشار بالاتر از ۱۵psig (بخار) و یا ۱۶۰psig با دمای ۲۵۰°F (آب) کار می‌کنند باید بر اساس بخش اول استاندارد مخازن تحت فشار ASME حداقل به یک شیر اطمینان برای دیگ بخار و دیگ‌های آب گرم مجهز باشند.
• دیگ‌های گرم‌کن: دیگ‌هایی که حداکثر تا فشار ۱۵psig (بخار) و یا ۱۶۰psig با دمای ۲۵۰°F (آب) کار می‌کنند باید بر اساس بخش چهارم استاندارد مخازن تحت فشار ASME حداقل به یک شیر اطمینان برای دیگ بخار و یا یک شیر اطمینان تعدیل برای دیگ‌های آب گرم مجهز باشند. در بند 400.3-HG چهارم استاندارد مخازن تحت فشار ASME برای مخازن و مبدل‌های حرارتی ملاحظات و نکات زیر عنوان شده‌اند:

بخار به آب گرم: نصب یک شیر اطمینان تعدیل برای مخزن سخت با پوسته مبدل در صورتی که دما بخار از طریق لوله یا کویلی داخلی گرم می‌شود، ضروری است.
آب گرم دما بالا به آب: یک و یا چند شیر اطمینان تعدیل برای خود مخزن یا پوسته مبدل ضروری خواهد بود اگر آب داغ دما بالا در لوله یا کویلی داخلی گرم شود.
در مورد تجهیزات گرم‌کننده آب ابتدا ضرب سایر مشخصات بخش چهارم ASME (بندهای 100.HG و 106.HG) باید رعایت شود. یک شیر اطمینان تعدیل و دما فشار (شکل ۶) و یا بر اطمینان تعدیل مورد نیاز است. البته استثناهایی هم در این بخش‌ها عنوان شده‌اند که باید رعایت شوند. نکته قابل توجه این است که استاندارد 25 PTC ASME برای چنین حالاتی استفاده از یک شیر تعدیل فشار فعال شونده با دما را توصیه می‌کند.

که از لحاظ اطلاق عناوین به شیرهای مختلف با بخش چهارم استاندارد ASME تضاد دارد. بخش هشتم استاندارد ASME (بندهای (a)125-UG، (b)، (c)، (a)126-UG) ملاحظاتی را در باب مخازن تحت فشار با ذکر چند استثنا مطرح می‌کند:

کلیه ادوات و مخازن تحت فشار باید به تجهیزات ایمنی و محافظتی مجهز باشند. دیگ‌های بخار Unfired بر اساس بخش اول این استاندارد باید در صورت امکان به یک وسیله تعدیل فشار مجهز شوند. سایر مخازن را نیز باید با ادوات تعدیل فشار تجهیز نمود.
شیرهای تعدیل فشار و یا ادوات تعدیل فشار غیر قابل بسته شدن را می‌توان به عنوان تجهیزات حفاظتی به کار برد. پانویس‌های این استاندارد با مفاد استاندارد 25 PTC همخوانی و مشابهت دارند. در نهایت می‌توان نتیجه‌گیری‌های زیر را بر اساس کلیه این استانداردها مطرح نمود که به 7 Protocol مشهور هستند:

• در کلیه شرایط باید از استاندارد دیگ‌ها و مخازن تحت فشار ASME تبعیت نمود.
• مقررات محلی ساختمانی و تأسیساتی در کلیه شرایط باید رعایت گردند.
• شیرهای اطمینان را برای گازها و بخارات مانند هوای فشرده یا بخار به کار ببرید.
• شیرهای تعدیل را برای مایعات گرم نشده مانند آب سرد شده توسط چیلر استفاده کنید.
• شیرهای اطمینان تعدیل را برای مایعات گرم شده مانند آب گرمایش ساختمان به کار ببرید.
• شیرهای تعدیل فشار فعال شونده با دما (یا شیرهای اطمینان تعدیل فشار و دما) را برای آب گرم مصرفی قابل شرب استفاده نمایید.

 

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 62

 

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.