هر سیستم مرتبط با فشار هوا نیاز به ابزار های کنترل کننده دارد تا بتواند ایمنی افراد، فرایند کار و تجهیزات را تضمین نماید. در کمپرسور های باد به علت تجمیع هوا فشرده و احتمال خطر بالا در صورت ترکیدگی، از ابزار ساده ولی کاربردی برای کنترل ایمنی استفاده می کنند. نام این ابزار، سوپاپ اطمینان است. با توجه به اهمیت و نقش سوپاپ اطمینان در کمپرسور باد، در این مقاله قصد داریم نکات کلی و توضیحات مفصلی را ارائه دهیم. پس تا انتهای متن با ما همراه باشید و دریابید نقش سوپاپ اطمینان در کمپرسور باد چیست.
نقش سوپاپ اطمینان در کمپرسور باد
تعریف سوپاپ اطمینان در کمپرسور باد
عبارت «سوپاپ اطمینان» یک اصطلاح کلی است که توصیف کننده دسته گسترده ای از شیر های کنترل کننده فشار در انواع محفظه های تحت فشار همچون دستگاه های شیمیایی، کمپرسور هوا و غیره است. این شیر ها کنترل کننده وضعیت فشار هستند قبل از آنکه شرایط بحرانی شود.
سوپاپ اطمینان ابزاری است که از تجهیزات در برابر انفجار یا آسیب دیدگی محافظ می کند. شیر اطمینان عموما در کمپرسور باد ، مخازن تحت فشار، محفظه های نگهدارنده گاز و تجهیزات پر فشار استفاده می شود. نقش شیر اطمینان در یک دستگاه کنترل فشار داخلی محفظه است. اگر فشار داخل کمپرسور هوا از حدی بیشتر شود که بر اساس استاندارد های تعریف شده احتمال آسیب دیدگی یا انفجار وجود داشته باشد، آنگاه شیر اطمینان وارد عمل شده و با کمی از سیال (مایع یا گاز) را خارج می کند تا فشار محفظه داخلی به حالت نرمال برسد. از این رو به سوپاپ اطمینان، شیر کنترل نهایی نیز می گویند زیرا وظیفه نظارت بر فشار را بر عهده دارد و مقدار معین شده ای از سیال را بدون هیچ گونه پشتیبانی از دستگاه های الکترونیکی تخلیه می نماید. این قطعه نه تنها در صرفه جویی در انرژی و کنترل آسیب دیدگی به تجهزات اهمیت دارد، بلکه در حفظ جان اپراتور و سایر کارکنان از اهمیت بالایی برخوردار است.
معرفی سوپاپ اطمینان و تاریخچه آن
از زمانی که انسان توانست سیالات پر فشار را تحت کنترل خود در بیاورد و از آن استفاده کند، دریافت که این انرژی مفید و سودمند در صورت عدم نظارت و کنترل صحیح می تواند تبدیل به هیولا مهیبی شود که ممکن است به زندگی بسیاری از افراد پایان دهد. از این رو اهمیت ابزار های کنترل کننده برای بشر مشخص شد. در قرن 19 ام، زمانی که استفاده از موتور های بخار در کشتی ها و لکوموتیو ها رایج شده بود، انفجار ها و صدمات بسیاری ناشی از عدم دقت و کنترل جریان داغ پر فشار در این وسایل اتفاق افتاد. از این رو، چارلز ریچه در سال 1848 محفظه ای طراحی کرد که قادر بود تا حجم معینی فشار را تحمل کرده و فشار بیش از حد اضافی را به بیرون منتقل کند تا از حادثه های ناگوار جلوگیری نماید. این اختراع سرآغاز سوپاپ های اطمینانی بود که امروزه به وفور در صنعت استفاده می شوند.
امروز، تمام مصرف کنندگان محفظه های تحت فشار از اهمیت و نقش سوپاپ اطمینان در پمپ باد آگاهی دارند و به واسطه قوانین سخت گیرانه بین المللی و ملی موظف اند از استاندارد های رایج برای شیر اطمینان استفاده کنند. با توجه به این اوصاف می توان قطع به یقین بیان کرد که نقش سوپاپ اطمینان در پمپ باد، حفظ جان کارکنان است.
سوپاپ اطمینان
استاندارد های بین المللی مرتبط با سوپاپ اطمینان
شییر های اطمینان مختلفی در شکل های متنوع وجود دارند تا در بسیاری از کاربرد ها قابل استفاده باشد و معیار های متفاوتی را در بر گیرند. در بسیاری از کشور های پیشرفته استاندارد های مختلفی برای سوپاپ اطمینان وجود دارد. اساس تمامی آنها یکسان است هرچند که در برخی جزئیات با هم تفاوت دارند. با این حال بین روش های آمریکایی و استاندارد های اروپایی اختلافات قابل توجهی وجود دارد. یکی از اختلافات اساسی نحوه بیان شیر اطمینان است. آنچه که در اروپا به عنوان سوپاپ اطمینان شناخته می شود در آمریکا به عنوان «سوپاپ ایمنی» یا «شیر فشار» شناخته شده است. در ادامه جدول استاندار های مرتبط با سوپاپ اطمینان ارائه می شوند.
| کشور |
شماره استاندارد |
توضیحات |
| استرالیا |
SAA AS1271 |
مرتبط با سوپاپ اطمینان و تمامی شیر های کاهنده و کنترل کننده فشار برای هر نوع سیال |
| اتحادیه اروپا |
EN ISO 4126 |
دستگاه های ایمنی برای محافظت در برابر فشار خارجی |
| |
AD- Merkblatt A2 |
تجهیزات ایمنی مخصوص محفظه های تحت فشار |
| آلمان |
TRD 421 |
پشتیبانی فنی از محفظه های تحت فشار خصوصا موتور بخار |
| |
TRD 721 |
پشتیبانی فنی از محفظه های تحت فشار خصوصا موتور بخار |
| ژاپن |
JIS B 8210 |
محفظه های تحت فشار و دیگ بخار |
| کره جنوبی |
KS B 6216 |
محفظه های تحت فشار و دیگ بخار |
| |
ASME I |
سوپاپ اطمینان در دیگ بخار |
| |
ASME III |
سوپاپ اطمینان در فعالیت های هسته ای |
| |
ASME VIII |
سوپاپ اطمینان در مخزن های مقاوم در برابر آتش |
| |
ANSI/ASME PTC25.3 |
سوپاپ اطمینان در محفظه های آزمایشگاهی |
| آمریکا |
|
انتخاب اندازه و نحوه نصب ابزار های کاهنده فشار در تصفیه گرها |
| |
API RP 520 |
بخش1 طراحی |
| |
|
بخش 2 نصب |
| |
API RP 521 |
راهنما برای سیستم های کاهش دهنده فشار |
| |
API STD 526 |
سوپاپ های کاهنده فشار فولادی |
| |
API STD 527 |
سوپاپ اطمینان محکم بسته شده |
رابطه فشار بیش از حد و سوپاپ اطمینان
فشار بیش از حد در پمپ باد می تواند در صورت برآورده شدن هر یک از شرایط زیر ایجاد شود:
- عدم تعادل در جریان سیال. به عنوان مثال ممکن است یکی از شیر ها از کار افتاده باشد یا در اثر تنظیمات اشتباه باعث ورود بیش از حد هوا در کمپرسور باد شود
- ممکن است چرخه فرایند در کمپرسور هوا به نحوه پیش برود که دمای سیستم افزایش یابد، در نتیجه فشار داخل محفظه کمپرسور بیشتر شود
- ممکن است در اثر فعالیت بیش از حد برقراری درست فرآیند در کمپرسور باد
- انجام نشود
- زمانی که فشار گذرا افزایش یابد، فشار بیش از حد در پمپ هوا تولید می شود
- زمانی که سیستم در معرض حرارت یا آتش قرار گیرد نیز ممکن است فشار بیش از حد در کمپرسور باد ایجاد گردد
- از مشکلات عمده ای که در صنعت وجود دارد عدم توجه به مبدل حرارتی است که در بسیاری از مواقع باعث فشار بیش از حد در هوای فشرده می شود
- یکی از مواردی که اغلب مورد غفلت قرار می گیرد تغییرات ناگهانی در دمای محیط کار است. هوا به علت ماهیت گازی خود به شدت با تغییرات دما تغییر شکل داده و منبسط یا منقبض می شود. در این صورت است که مشکلاتی ناشی از فشار بیش از حد در کمپرسور باد ایجاد می شود.
شیر اطمینان با بررسی میزان فشار موجود در داخل محفظه، زمانی که فشار به بیش از حد مجاز رسید به صورت خودکار بخش اضافی را خارج می کند. خارج کردن سیال تحت فشار تا جایی ادامه می یابد که محفظه به فشار مجاز تعیین شده برسد. به همین سادگی نقش شیر اطمینان در پمپ هوا توضیح داده شد، نقشی که قادر به جلوگیری از خسارات مالی و جانی بسیاری خواهد بود. از آنجا که سوپاپ اطمینان آخرین ابزاری است که می تواند از عواقب فاجعه آفرین جلوگیری کند، باید قادر به این باشد که در تمامی ساعات شبانه روز و تحت تمامی شرایط وظیفه خود را انجام دهد.
محل قرار گیری سوپاپ اطمینان
نحوه عملکرد سوپاپ اطمینان
- زمانی که فشار داخل محفظه کمپرسور باد افزایش یابد، نازل داخل سوپاپ اطمینان افزایش فشار را حس می کند. در نتیجه فنر موجود در آن جمع می شد. زمانی که فنار به اندازه کافی جمع شود نیرو خود را به بالا انتقال می دهد.
- زمانی که مقدار فشار بیشتر از میزان تنظیم شده یا میزان نرمال گردد، «صفحه دیسکی شکل» که در داخل سوپاپ تعبیه شده است به سمت بالا حرکت کرده و تخلیه سیال آغاز می شود
- تخلیه تا زمانی انجام می شود که فشار داخل محفظه به فشار از پیش مشخص شده یا همان فشار نرمال برسد، در نتیجه فنر به حال اولیه خود باز می گردد و صفحه دیسکی کل سر جای خود قرار می گیرد.
چگونگی انتخاب سوپاپ اطمینان مناسب
با توجه به گسترده مختلف شیر اطمینان موجود در بازار برای نیاز های مختلف، ممکن است چالش های برای مصرف کنندگان در انتخاب مناسب ترین ابزار برای فعالیت مرتبط با کارشان به وجود بیاید. پس از انتخاب نوع مناسب، لازم است که فشار و ظرفیت تخلیه بررسی شود و سوپاپ مناسب و فشار تنظیم شده مشخص برای هر شیر تعیین گردد. انتخاب نوع خاصی از این قطعه با توجه به عوامل مختلفی انجام می شود:
- هزینه. بدیهی ترین شرط در انتخاب شیر اطمینان هزینه و قیمت خرید آنها است. همواره در ذهن داشته باشید که نقش سوپاپ اطمینان در کمپرسور باد بسیار حیاتی است. پس به خاطر کمی اختلاف قیمت گزینه ارزان تر را انتخاب نکنید. با این حال زمانی که چند گزینه را در نظر گرفتید و مقایسه قیمتی را انجام دادید، سعی کنید گزینه معقول تر با بیشترین کارایی مناسب با سیستم خود را انتخاب کنید.
- نوع سیستم در دسترس. به عنوان مثال سوپاپ اطمینان که دارای درپوش باز است در پمپ هوا یا محفظه گاز غیر سمی می تواند مورد استفاده قرار گیرد، با این حال باید توجه شود که نحوه تخلیه در این سوپاپ ها به چه صورت است. از سوپاپ اطمینان با اهرم بالابر اغلب در این نوع کاربرد ها استفاده می شود. برای کاربردهایی که گاز یا مایع نباید مستقیما خارج شوند یا نباید به گونه ای خارج شوند که احتمال خطر وجود داشته باشد، باید از سیستم های شیر اطمینان سر بسته استفاده شود.
- جنس این قطعه. همانطور که در ابتدای مقاله بیان کردیم، شیر اطمینان باید قادر باشد در تمامی محیط های کاری استفاده شود. با این حال مواد بسیار کمی وجود دارند که چنین ویژگی را ارائه دهند. از این رو سعی می شود بسته به محیط کار، از مواد مختلفی برای ساخت سوپاپ های اطمینان استفاده شود. به عنوان نمونه سوپاپ اطمینان کمپرسور باد ساخته شده از فولاد کروم دار، قابلیت استفاده در محیط های آبی را دارد زیرا کمتر دچار زنگ زدگی و خوردگی می شود.
- تاییده. برای تمامی کاربرد هایی که از سوپاپ اطمینان استفاده می کنند، استاندارد وجود دارد. حتما باید در حین خرید سوپاپ از مطابقت آن با استاندارد مربوطه اطمینان حاصل کنید.
محل نصب سوپاپ اطمینان
بهترین محل برای نصب سوپاپ اطمینان پمپ باد، جایی است که بیشترین فشار مجاز در حین عملیات (MAWP) از آن محل عبور می کند. در کمپرسور های باد عموما سوپاپ های اطمینان در مسیر مخزن هوای فشرده نصب می شوند تا از عواملی همچون فشار بیش از حد، جریان برگشتی هوا و حتی افت فشار جلوگیری کنند.
یکی از نکاتی که در نصب شیراطمینان باید در نظر گرفته شوند، نصب محکم و دقیق آن در مخزن فشار پمپ باد است. نصب درست این سوپاپ باعث می شود از هرگونه نشتی احتمالی جلوگیری شود، در نتیجه عملکرد کلی سیستم بهبود می یابد. بسیار دیده شده که در اثر نصب نادرست، فشار مخزن به طور ناگهانی افت پیدا کرده و عملکرد دستگاه با اختلال همراه می شود. نصب بی دقت سوپاپ کمپرسور باد می تواند باعث از کار افتادن عایق ها شود و عملکرد خود سوپاپ را نیز با مشکلاتی همراه می کند. بهتر است سوپاپ های اطمینان فلزی در محلی هموار نصب شوند، سطوحی که کاملا پرداخت کاری در آنها انجام شده باشد. نکته دیگر و بسیار با اهمیت این است که همواره سوپاپ باید بالای محل انتقال باشد. به هیچ عنوان و تحت هیچ شرایطی نباید سوپاپ را در زیر محفظه قرار داد. زمانی که شیر در زیر محل انتقال فشار یا زیر کمپرسور هوا نصب شود به درستی قادر به تشخیص مقدار واقعی فشار محفظه نیست. عدم توانایی در تشخیص فشار واقعی می تواند بسیار خطر آفرین باشد یا حتی ممکن است خطاهای متعددی از سوپاپ سر بزند.
چه زمانی باید سوپاپ اطمینان را تعمیر یا تعویض کرد
شیر اطمینان باید همواره قادر به ارائه سرویس باشد. در غیر این صورت کل سیستم با مشکل مواجه می شود. دو رویه کلی برای حفظ و نگهداری سوپاپ وجود دارد: اول، هر سال اقدام به بازرسی سوپاپ کرده و آن را به صورت آزمایشی تست کنید تا از سلامت آن اطمینان حاصل نمایید. دوم، بهتر است پس از سه الی چهار سال، اقدام به تعویض قطعه نموده و شیر اطمینان نو جایگزین کنید.
