شیرآلات فشار شکن ( Pressure Reducing valve)
در صنایع گوناگون برای حفظ ایمنی خطوط پایپینگ از شیرآلات خاصی استفاده می شود که از جمله آن ها می توان به شیر فشار شکن و شیر اطمینان اشاره کرد. برای کاهش فشار یا Overload در تجهیزات تحت فشار از شیرآلات فشار شکن یا Pressure Reducing valve استفاده می شود. شیر فشار شکن یا PRV فشار ورودی خود را به یک فشار ثابت در خروجی کاهش داده و باعث شده که نوسانات فشاری در ورودی شیر دمپ شوند.
شیر فشار شکن چیست؟
شیرهای فشار شکن یا کاهنده فشار در واقع نوعی از شیرآلات اتوماتیک کنترلی هستند که عمدتاً برای انجام فرایند خود نیاز به حضور اپراتور ندارند. شیرهای فشار شکن به دو دسته کلی پایلوت دار و بدون پایلوت تقسیم بندی می شوند. شیرهای فشار شکن معمولی یا بدون پایلوت عمدتاً برای بارهای فشاری کم مورد استفاده قرار می گیرند.
مزایای شیر فشار شکن
مزایای استفاده از PRV ولوها در سیستم لوله کشی به شرح زیر می باشد.
- رسیدن به جریان سیال با فشار ثابت در خروجی سیستم
- کاهش اثراتی مانند ضربه قوچ و سر و صدای خط لوله
- کاهش مصرف انرژی و هزینه های ناشی از نوسانات فشار
- عدم آسیب به تجهیزات حساسی مانند مخازن، تانک، مبدل و ….
مزایای شیرهای فشار شکن بدون پیلوت
- هزینه خرید شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت ارزان تر می باشد.
- حجم و سایز فشرده و کوچک
- نصب و راه اندازی آسان نسبت به نوع پایلوت دار
- تعمیر و نگه داری آسان
معایب شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت
بزرگترین معایب شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت تغییرات فشار تنظیم شده به مرور زمان نسبت به نوع پیلوت دار می باشد.
شیرآلات فشار شکن پیلوت دار برای جریان فشارهای بالاتر به کار می روند.
مزایای شیرهای فشار شکن پیلوت
مزایای شیرهای فشار شکن پیلوت دار به شرح ذیل می باشد.
- مدار کنترل فشار بسته
- پاسخ بسیار سریع به تغییرات فشار ورودی سیستم
معایب این نوع از شیرآلات PRV سایز بسیار بزرگ آن ها، تعمیرات سخت و هزینه بر، داشتن تجهیزات جانبی بسیار زیاد، قیمت زیاد و … می باشد.
تفاوت شیر فشار شکن با شیر اطمینان
تفاوت اصلی شیرهای فشار شکن با شیرهای اطمینان این است که شیرهای اطمینان مسیر تخلیه را به یک مسیر فرعی و متفاوت از خط اصلی انتقال می دهند. در واقع شیرآلات اطمینان یا همان Safety valve ها یک نقطه تنظیم یا Set point دارند که در صورتیکه فشار خط لوله یا تانک یا مخازن تحت فشار و سایر تجهیزات به بالاتر از ست پوینت ورود شیر اطمینان در مسیر قرار می گیرد و مسیر خروجی آن باز می شود. مسیر خروجی شیرهای اطمینان یا سیفتی ولو می تواند برای سیال هایی مانند هوا به اتمسفر باز شود یا برای سیال های گران قیمت و پر انرژی مانند بخار به خط فرعی باز شود و پس از انجام پروسس دوباره به خط اصلی مرجوع شود. در صورتیکه شیرهای فشار شکن PRV همواره در مسیر عبور جریان سیال قرار دارند و وظیفه آن ها کاهش فشار خروجی از شیر است و در طی این فرایند سیال درون مسیر اصلی باقی می ماند.
کاربرد
شیرهای فشار شکن در صنایع مختلف از جمله صنایع پتروشیمی، نفت، گاز، آب و فاضلاب و … مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از شیرآلات اتوماتیک از نقاط معمولی مانند آبگرمکن ها تا نقاط حساسی مانند ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری مورد استفاده قرار می گیرند.
اجزای مختلف شیرآلات فشار شکن
شیرآلات فشار شکن دارای یک فنر در قسمت فوقانی هستند که تعادل نیرو بین فشار فنر بر روی قسمت فوقانی دیافراگم و فشار جریان سیال بر روی قسمت تحتانی دیافراگم باعث عملکرد شیر پرشر ردیوس می شود.
بدنه
بدنه شیرآلات فشار شکن از متریال های مختلفی مانند چدن، برنج، فولاد، استنلس استیل ۳۰۴، استنلس استیل ۳۱۶، UPVC و PVDF ساخته می شوند. انتخاب جنس در شیرآلات فشار شکن مرتبط با نوع سیال عبوری از این تیپ از شیرآلات صنعتی می باشد. پارامترهایی مانند دما، فشار، نوع سیال، بحث خوردگی، درجه خطرناکی سیال (Toxic level)، رنج اختلاف فشار مابین ورودی و خروجی و … در انتخاب جنس بدنه شیرآلات پرشر ردیوس اهمیت بسزایی دارد.
اکچویتر یا عملگر
دیافراگم شیرهای فشار شکن و فنرهای مربوط به آن در قسمتی از شیر به نام عملگر هستند که وظیفه تنظیم تعادل بین فنر و نیروی وارده به سیت و پلاگ شیر را دارد.
فنر
فنر در شیرآلات کاهنده فشار از اهمیت بسزایی دارد. در واقع کنترل اختلاف فشار سیال ورودی شیر فشار شکن با فشار خروجی آن، تابعی از گام و طول فنر و همچنین سطح مقطع دیافراگم می باشد.
دیافراگم
ابعاد و اندازه دیافراگم مهم ترین پارامتر در انتخاب و خرید شیر فشار شکن می باشد. میزان اختلاف فشار در ورود و خروج شیر فشار شکن با دیافراگم مشخص می شود. دیافراگم در شیرآلات کاهنده فشار از یک طرف تحت فشار سیال و از طرف دیگر تحت فشار فنر شیر هستند. تعادل بین این دو نیرو باعث حرکت دیافراگم شیر به بالا یا پایین می شود. در شیرآلات فشار شکن مجرابند همان دیافراگم می باشد که مسیر سیال را باز یا بسته می کند و با این عمل فشار در خروج را کنترل می کند. دیافراگم در این نوع از شیرآلات از متریال هایی مانند EPDM و یا NBR و … ساخته می شود.
کانکشن
کانکشن شیرآلات فشار شکن می تواند به صورت فلنجی، جوشی، کلمپی و … باشد. شیرآلات فشار شکن برند سامسون عمدتاً دارای کانکشن های فلنجی می باشند. شیرآلات فشار شکن UPVC عمدتاً به صورت چسبی و مهره ماسوره ای استفاده می شوند.
تیوبینگ:
عمده شیرآلات فشار شکن دارای یک تیوب از جنس استنلس استیل هستند که قسمت دیافراگم را به بدنه جهت بالانس سیت و پلاگ متصل می کند.
برندهای سازنده شیرآلات فشار شکن
از مهم ترین برندهای سازنده شیرآلات فشار شکن یا پرشر ردیوس ولوها می توان به برندهایی چون SAMSON, MADAS, KROM SCHRODER، GEORGE FISCHER، STUBBE، GEMU،SPIRAX SARCO،EMERSON FISHER و … اشاره کرد.
فشار شکن های DP ۲۷ برند SPIRAX SARCO، فشار شکن DHV ۷۱۲ برند STUBBE، فشار شکن EMERSON FISHER ۶۲۷، فشار شکن SAMSON ۴۱۲۳ و … از نمونه های شیرآلات پرشر ردیوسینگ هستند.
استانداردها
شیرآلات فشار شکن یا پرشر ردیوسینگ ولوها می توانند تحت دو استاندارد محتلف DIN و ANSI تولید شوند. در استاندارد DIN عمده شیرآلات فشار شکن به صورت PN۱۶، PN۲۵، PN۴۰، PN۶۳ و … در استاندارد ANSI عمده PRV ها در فشارهای کاری ANSI ۱۵۰، ANSI ۳۰۰، ANSI ۶۰۰ و … ساخته می شوند.
نتیجه گیری
در مجموع، شیرآلات فشار شکن به منظور تثبیت فشار خروجی، فشار های ورود مختلف به خود را به یک فشار ثابت در خروجی تبدیل می کنند. تفاوت اختلاف فشار ورودی و خروجی شیرفشار شکن به پارامترهای مختلفی مانند اندازه دیافراگم، کلاس کاری شیر، پایلوت دار یا بدون پایلوت بودن شیر فشار شکن و … مرتبط است. شیرآلات فشار شکن یا کاهنده فشار می توانند به صورت برنجی، فولادی، چدنی، استنلس استیل، پلاستیکی و … ساخته شوند. شیرآلات فشار شکن به دسته بندی های مختلفی تقسیم می شوند که از جمله آن ها می توان فشار شکن integrated، فشار شکن Pilot operated PRV، فشار شکن بدون پیلوت Direct PRV را نام برد.
