دریچه های تسکین فشار (PRV) دستگاه های ایمنی اساسی در سیستم های صنعتی هستند. آنها به طور خودکار فشار اضافی را برای جلوگیری از آسیب تجهیزات ، خرابی سیستم یا انفجارهای خطرناک آزاد می کنند. درک چگونگی عملکرد این دریچه ها و وضعیت عملیاتی آنها برای حفظ عملیات صنعتی ایمن و کارآمد بسیار مهم است.
این تجزیه و تحلیل جامع همه چیزهایی را که باید در مورد دریچه های تسکین فشار بدانید ، از اصول اساسی گرفته تا تکنیک های نظارت پیشرفته ، پوشش می دهد. ما انواع مختلف دریچه ها ، مشکلات رایج ، استراتژی های نگهداری و استانداردهای صنعت را کشف خواهیم کرد که این دستگاه های ایمنی مهم را به درستی کار می کنند.
شیر تسکین فشار مانند یک نگهبان ایمنی برای سیستم های تحت فشار است. به عنوان یک دکمه انتشار خودکار فکر کنید که وقتی فشار زیاد می شود باز می شود. هنگامی که فشار داخل یک سیستم به یک سطح خطرناک می رسد ، شیر باز می شود تا برخی از مایعات تحت فشار (گاز یا مایع) فرار کنند. هنگامی که فشار به سطح ایمن برگردد ، شیر دوباره بسته می شود.
دریچه از طریق یک مکانیسم ساده اما مؤثر کار می کند. یک سیستم بهار یا آزمایشی دائماً فشار را کنترل می کند. هنگامی که فشار به اندازه کافی قوی برای غلبه بر نیروی بهار می شود ، شیر باز می شود. این اتفاق به طور خودکار و بدون هیچ گونه کنترل انسانی اتفاق می افتد ، و آن را به آخرین خط دفاعی قابل اعتماد در برابر تصادفات مربوط به فشار تبدیل می کند.
حوادث صنعتی که شامل فشار بیش از حد است می تواند فاجعه بار باشد. حادثه معروف هسته ای جزیره سه مایل نشان داد که این دریچه ها برای ایمنی چقدر مهم هستند. بدون تسکین فشار مناسب ، تجهیزات می توانند منفجر شوند و باعث شود:
PRV ها به عنوان سد ایمنی نهایی عمل می کنند و در صورت عدم موفقیت سایر سیستم های کنترل ، از افراد و تجهیزات محافظت می کنند.
درک مؤلفه های اصلی به توضیح نحوه عملکرد این دریچه ها کمک می کند:
عناصر دریچه:قسمتهای اصلی متحرک شامل دیسک (بخشی که باز و بسته می شود) و مهر و موم هایی که در هنگام بسته شدن از نشت جلوگیری می کنند.
عناصر سنجش:این تغییرات فشار را تشخیص می دهد. آنها می توانند یا دیافراگم باشند (برای کاربردهای کم فشار ، با دقت بالا) یا پیستون ها (برای استفاده با فشار زیاد و سنگین).
عناصر نیروی مرجع:چشمه های قابل تنظیم معمولاً که سطح فشار را که در آن دریچه باز می شود ، تعیین می کنند. قطعات اضافی مانند نازل و اتاقهای فشار پاسخ شیر را به خوبی تنظیم می کنند.
مواد:مواد متداول شامل برنج برای استفاده عمومی و فولاد ضد زنگ (نمرات 303 ، 304 یا 316) برای محیط های خورنده است. انتخاب بستگی به این دارد که چه نوع سیال دستگیره شیر و شرایط عملیاتی را انجام می دهد.
دریچه های مدرن مانند سری J Emerson از طرح های زنگ دار متعادل استفاده می کنند که تأثیر فشار پایین دست را کاهش می دهد و آنها را دقیق تر و قابل اطمینان تر می کند.
PRV در بسیاری از صنایع یافت می شود:
نفت و گاز:محافظت از خطوط لوله و تجهیزات پردازش در برابر سنبله های فشار خطرناک.
پردازش شیمیایی:جلوگیری از انفجارهای راکتور و محافظت در برابر واکنشهای فراری.
سیستم های بخار:محافظت از دیگهای بخار و شبکه های توزیع بخار در نیروگاه ها و امکانات تولید.
تصفیه آب:حفظ فشارهای ایمن در سیستم های پردازش و توزیع آب.
تولید دارویی:محافظت از ظروف استریل و تجهیزات پردازش.
سیستم های HVAC:اطمینان از عملکرد ایمن سیستم های گرمایشی و سرمایش در ساختمانها.
چندین شرایط می تواند باعث ایجاد فشار خطرناک شود:
در حالی که هر دو نوع در برابر فشار بیش از حد محافظت می کنند ، آنها متفاوت کار می کنند:
دریچه های تسکین فشار (PRV):به تدریج باز شده و به طور معمول با مایعات استفاده می شود. آنها در حدود 3-5 ٪ بالاتر از فشار تنظیم شده شروع می کنند و وقتی فشار 2-4 ٪ پایین تر از نقطه تنظیم می شود ، کاملاً نزدیک می شوند.
دریچه های تسکین ایمنی (SRV):با یک عمل "پاپ" به سرعت باز شوید و از گاز یا بخار استفاده می شود. آنها می توانند افزایش فشار 10-20 ٪ بالاتر از فشار تنظیم شده را تحمل کنند.
دریچه های ترکیبی:بسته به نوع سیال ، می تواند مایعات و گازها را کنترل کند و بین عمل تدریجی و پاپ جابجا شود.
اینها رایج ترین نوع هستند و از چشمه برای بسته نگه داشتن دریچه استفاده می کنند.
بهترین استفاده برای:دیگهای بخار ، برنامه های فرآیند عمومی
این دریچه ها با استفاده از یک سیستم زنگ یا پیستون ، اثرات فشار کمر را جبران می کنند.
بهترین استفاده برای:سیستم هایی با فشار متغیر پشت ، خدمات کثیف یا خورنده
اینها از یک دریچه خلبان کوچک برای کنترل دریچه اصلی بزرگتر استفاده می کنند.
بهترین استفاده برای:سیستم های با ظرفیت بزرگ ، برنامه های فشار بالا
این دیسک های فلزی نازک هستند که وقتی فشار زیاد می شود ، پشت سر می گذارند.
بهترین استفاده برای:وقایع فشار بیش از حد فشار ، محیط های خورنده
این دریچه های ویژه در عرض میلی ثانیه برای محافظت در برابر سنبله های فشار ناگهانی باز می شوند.
بهترین استفاده برای:محافظت در برابر تغییرات فشار سریع در خطوط لوله
این فشاری است که شیر شروع به باز می کند. باید با دقت کالیبره شود ، معمولاً سه بار آزمایش می شود تا از صحت 3 ± یا 0.1 بار اطمینان حاصل شود. فشار عملیاتی طبیعی باید حداقل 20 ٪ زیر فشار تنظیم شده (حداقل 10 ٪) باشد تا از نشت جلوگیری شود.
فشار تسکین برابر با فشار تنظیم شده به علاوه کمک هزینه فشار بیش از حد است. برنامه های مختلف سطح فشار بیش از حد فشار را امکان پذیر می کنند:
استانداردهای ASME فشار بیش از حد 10 ٪ از حداکثر فشار کار مجاز (MAWP) را برای بیشتر کشتی ها یا 21 ٪ در شرایط اضطراری آتش سوزی محدود می کند.
فشار مجدد هنگامی که شیر دوباره به طور کامل بسته می شود ، فشار است. ضرب و شتم تفاوت بین فشار تنظیم شده و فشار مجدد ، به طور معمول 4-20 ٪ است. حاشیه 3-5 ٪ از پچ پچ جلوگیری می کند.
این بالاترین فشاری است که تجهیزات محافظت شده می توانند با خیال راحت از آن استفاده کنند. فشار مجموعه دریچه نباید از MAWP تجاوز کند ، و فشار تسکین نباید از حداکثر فشار انباشته مجاز (MAAP) تجاوز کند.
درک حالت های خرابی معمولی به عیب یابی و پیشگیری کمک می کند:
علل:
عواقب:فشار بیش از حد سیستم ، آسیب تجهیزات احتمالی یا انفجار
علل:
عواقب:خرابی فاجعه بار ، حوادث ایمنی (مانند مورد سه مایل جزیره)
علل:
عواقب:از دست دادن انرژی ، انتشار محیطی ، ناکارآمدی سیستم
علل:
عواقب:سایش سریع اجزای دریچه ، آسیب لوله ، سر و صدا
علل:
عواقب:خرابی دریچه ، نشت غیر منتظره ، سازش سیستم ایمنی
بیشتر مشکلات ناشی از مشکلات سیستم به جای نقص دریچه ، با تأکید بر اهمیت انتخاب مناسب ، نصب و نگهداری مناسب است.
تعمیر و نگهداری پیشگیری:بازرسی منظم ، تمیز کردن ، روغن کاری و آزمایش. برنامه های پرخطر ممکن است نیاز به نگهداری سالانه داشته باشد.
تعمیرات اساسی اصلی:جداسازی کامل ، آزمایش غیر مخرب ، تعویض مؤلفه و آزمایش کامل قبل از بازگشت به خدمات.
بازرسی اساسی:بررسی های بصری و آزمایش نشت می تواند مشکلات آشکار را شناسایی کند.
آزمایش پیشرفته غیر مخرب (NDT):
این تکنیک های پیشرفته می توانند مشکلات را زودتر تشخیص دهند ، هزینه ها را کاهش داده و از خرابی جلوگیری می کنند.
فناوری مدرن سیستم های نظارت پیشرفته را ارائه می دهد:
نظارت بر آکوستیک بی سیم:سیستم هایی مانند Rosemount 708 می توانند عملکرد شیر را بدون تماس فیزیکی تشخیص دهند.
فرستنده موقعیت:دستگاه هایی مانند فیشر 4400 موقعیت شیر را به طور مداوم مانیتور می کنند.
هوش مصنوعی:هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ، داده های نظارت را برای پیش بینی خرابی قبل از بروز تجزیه و تحلیل می کنند.
شرکت هایی که از این فناوری ها استفاده می کنند تا 50 ٪ کاهش در تعطیل های غیرمترقبه را گزارش می کنند. داستانهای موفقیت از Shell ، General Motors و Frito-Lay پس انداز میلیون ها دلار را از طریق برنامه های پیش بینی نگهداری نشان می دهند.
RBI:احتمال عدم موفقیت و عواقب آن را تعیین می کند و به منابع نگهداری اجازه می دهد تا روی تجهیزات بالاترین خطر تمرکز کنند.
RCM:یک رویکرد با محوریت عملکرد را در نظر می گیرد و مؤثرترین کارهای نگهداری را برای هر مؤلفه تعیین می کند.
این رویکردها برای بهینه سازی برنامه های نگهداری و بهبود قابلیت اطمینان کلی سیستم با هم کار می کنند.
رعایت استانداردهای صنعت برای ایمنی و عملکرد قانونی ضروری است:
بخش اول (دیگهای بخار) و بخش VIII (کشتی های فشار): فشار بیش از حد تا 10-21 ٪ MAWP را بسته به شرایط محدود کنید. برای محافظت از فشار مستقل برای هر کشتی نیاز دارید.
استانداردهای بین المللی که الزامات دریچه ایمنی ، از جمله دریچه های آزمایشی و دیسک های پارگی را پوشش می دهد.
مقررات اروپایی که نیاز به مارک CE و ارزیابی انطباق برای تجهیزات فشار دارند.
مقررات ایمنی در محل کار ایالات متحده ممنوعیت جداسازی دریچه و نیاز به سیستم های تسکین فشار مستقل.
PRV های مدرن به طور فزاینده ای از سیستم های نظارت و کنترل دیجیتال استفاده می کنند. دریچه های هوشمند می توانند وضعیت خود را ارتباط برقرار کنند ، نیازهای تعمیر و نگهداری را پیش بینی کنند و عملکرد را به طور خودکار بهینه کنند.
مواد جدید در برابر خوردگی بهتر مقاومت می کنند و در محیط های سخت بیشتر ماندگار هستند. این مواد نیازهای نگهداری را کاهش داده و قابلیت اطمینان را بهبود می بخشند.
شبیه سازی های رایانه به مهندسین کمک می کند تا سیستم های دریچه ای بهتر را طراحی کرده و عملکرد را در شرایط مختلف پیش بینی کنند. این امر نیاز به آزمایش فیزیکی گران را کاهش می دهد.
دریچه های جدید در حالی که عملکرد ایمنی را حفظ می کنند ، انتشار و تأثیرات زیست محیطی را به حداقل می رسانند. این امر به ویژه در پردازش شیمیایی و کاربردهای پالایش نفت بسیار مهم است.
وضعیت عملیاتی دریچه تسکین فشار شامل پارامتر حالت پایدار (مانند فشار و ظرفیت جریان تنظیم شده) و ویژگی های پاسخ گذرا (مانند زمان باز و محافظت از افزایش) است. قابلیت اطمینان به رعایت استانداردهای مناسب ، نگهداری منظم و سیستم های نظارت هوشمندانه بستگی دارد.
اکتشافات مهم از تحقیقات اخیر:
با پیروی از این توصیه ها و حفظ یک رویکرد جامع برای مدیریت شیر تسکین فشار ، سازمان ها می توانند ضمن برآورده کردن کلیه الزامات نظارتی ، عملیات ایمن ، قابل اعتماد و مقرون به صرفه را تضمین کنند.
آینده فناوری دریچه تسکین فشار امیدوار کننده به نظر می رسد ، با نظارت هوشمند ، نگهداری پیش بینی کننده و مواد پیشرفته همچنان به بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان ادامه می یابد. آگاهی از این تحولات و اجرای بهترین شیوه ها برای حفظ مزیت رقابتی ضمن اطمینان از بالاترین سطح ایمنی ، ضروری خواهد بود.
