هنگامی که فشار سیال فراتر از محدودیتهای ایمن در سیستمهای هیدرولیک، دیگها یا تجهیزات فرآیندی افزایش مییابد، چیزی باید به شما بدهد. اینجاست که شیرهای کاهش فشار وارد می شوند - آنها آخرین خط دفاعی سیستم شما در برابر خرابی فاجعه بار هستند. اما وارد هر کاتالوگ عرضه صنعتی شوید و ده ها نوع شیر را خواهید یافت که هر کدام برای شرایط خاص طراحی شده اند. انتخاب نوع نادرست فقط پول را هدر نمی دهد. می تواند ایمنی را به خطر بیندازد.
این راهنما انواع اصلی شیرهای فشار شکن را که با آنها روبرو خواهید شد، توضیح می دهد و توضیح می دهد که هر کدام چگونه کار می کنند و چه زمانی باید از آنها استفاده کنید. چه در حال طراحی یک مدار هیدرولیک جدید باشید یا یک شیر موجود را جایگزین کنید، درک این تفاوت ها مهم است.
چگونه دریچه های کاهش فشار در واقع کار می کنند
قبل از غواصی در انواع خاص، اجازه دهید اصل اساسی را ایجاد کنیم. هر شیر کاهش فشار بر اساس تعادل نیرو عمل می کند. هنگامی که نیروی بسته شدن (معمولاً از یک فنر) از نیروی باز شدن ناشی از فشار سیستم وارد بر ناحیه دیسک شیر بیشتر شود، شیر بسته می ماند.
[تصویر نمودار تعادل نیروی شیر فشار شکن]معادله اساسی ساده است:
وقتی فشار سیستم به اندازه کافی بالا می رود، نیروی بازشدن بر نیروی فنر غلبه می کند و دریچه برای تخلیه سیال باز می شود. هنگامی که فشار به اندازه کافی کاهش یافت، فنر دیسک را به عقب بر روی صندلی خود فشار می دهد و جریان را متوقف می کند.
این مفهوم ساده زمانی که انواع مختلف مایعات، اثرات فشار برگشتی و الزامات کاربردی را در نظر بگیرید، به سرعت پیچیده می شود. به همین دلیل است که انواع شیرهای متمایز داریم.
شیرهای عمل مستقیم با فنر: اسب کار صنعت
دریچه های فنری رایج ترین نوع هستند که در کاربردهای صنعتی می بینید. یک فنر مارپیچ در بالای دیسک سوپاپ قرار دارد و نیروی بسته شدن را فراهم می کند. با افزایش فشار ورودی، فنر را فشرده می کند تا زمانی که دیسک از روی صندلی خود بلند شود.
شیرهای معمولی فنری
اینها طرح اولیه هستند. درپوش (درپوش) دریچه های فنر را به سمت خروجی دریچه قرار می دهد. این چیدمان ساده در بسیاری از برنامه ها خوب عمل می کند، اما یک محدودیت حیاتی دارد.
فشار برگشتی - هر فشاری در سمت خروجی - در پشت دیسک سوپاپ عمل می کند و به نیروی بسته شدن می افزاید. این یعنی:
هنگامی که فشار سیال فراتر از محدودیتهای ایمن در سیستمهای هیدرولیک، دیگها یا تجهیزات فرآیندی افزایش مییابد، چیزی باید به شما بدهد. اینجاست که شیرهای کاهش فشار وارد می شوند - آنها آخرین خط دفاعی سیستم شما در برابر خرابی فاجعه بار هستند. اما وارد هر کاتالوگ عرضه صنعتی شوید و ده ها نوع شیر را خواهید یافت که هر کدام برای شرایط خاص طراحی شده اند. انتخاب نوع نادرست فقط پول را هدر نمی دهد. می تواند ایمنی را به خطر بیندازد.
دریچه های دم متعادل: مبارزه با فشار برگشتی
برای غلبه بر حساسیت فشار برگشتی، مهندسان طرحهای دمهای متعادل را توسعه دادند. یک دم فلزی منعطف به دور ساقه سوپاپ پیچیده شده و کاپوت را از سیال فرآیند میبندد. ناحیه موثر دم با ناحیه صندلی مطابقت دارد.
بخش هوشمندانه اینجاست: فشار برگشتی دیسک را به سمت عقب فشار می دهد اما به طور همزمان به پایین فشار می آورد. از آنجایی که هر دو ناحیه برابر هستند، این نیروها خنثی می شوند:
این طراحی تا 30 تا 50 درصد فشار تنظیم شده را بدون تأثیر بر عملکرد سوپاپ کنترل می کند.
| ویژگی | متعارف | بلوز متعادل |
|---|---|---|
| حد فشار برگشتی | 10 درصد فشار تنظیم شده | 30-50 درصد فشار تنظیم شده |
| پیچیدگی طراحی | ساده، قطعات کمتر | Bellows پیچیدگی را اضافه می کند |
| هزینه | پایین تر | بالاتر (15-30٪ حق بیمه) |
| ریسک نگهداری | پایین تر | خستگی/پارگی دم |
| برنامه معمولی | سیستم های مستقل | هدرهای تخلیه رایج |
شیرهای کمکی که توسط خلبان کار می کنند: دقت تحت فشار
هنگامی که به کنترل دقیق نیاز دارید یا با شرایط شدید مواجه می شوید (فشار بسیار بالا، نرخ جریان زیاد یا فشار برگشتی بسیار ناپایدار)، شیرهای فنری به محدودیت های خود می رسند. فنرها بیش از حد بزرگ و غیر قابل انعطاف می شوند. اینجاست که شیرهای کمکی (PORV) که توسط خلبان کار می کنند می درخشند.
[تصویر شماتیک شیر امدادی که به صورت پایلوت کار می کند]اصل آب بندی معکوس
PORV از یک شیر اصلی (معمولاً از نوع پیستونی) و یک شیر پایلوت کوچک تشکیل شده است. جادو در تفاوت منطقه نهفته است. قسمت بالای پیستون (مساحت گنبد) 30-50٪ بزرگتر از قسمت پایین (مساحت صندلی) است. فشار سیستم، محفظه گنبد را از طریق یک لوله اتصال پر می کند.
$$F_{باز شدن} = P_{system} \times A_{seat}$$
از آنجایی که مساحت گنبد از مساحت صندلی بیشتر است، نیروی بسته شدن همیشه برنده است - تا زمانی که فشار گنبد برابر فشار سیستم باشد. با افزایش فشار، سوپاپ محکمتر میبندد، برعکس دریچههای فنری که در آن فشردهسازی آببند نزدیک به فشار تنظیم شده کاهش مییابد.
پاپ اکشن در مقابل خلبان های تعدیل کننده
انتخاب بر اساس برنامه: سناریوهای دنیای واقعی
- خلبان های پاپ اکشن:پس از رسیدن به فشار تنظیم شده، کاملا باز شود. رفتار شیر اطمینان مرسوم را برای خدمات گازی که نیاز به کاهش فشار سریع دارند تقلید می کند.
- خلبانان تعدیل کننده:ترک متناسب با فشار بیش از حد باز می شود. ضروری برای محافظت از خط مایع برای جلوگیری از چکش آب.
جریان در مقابل طراحی غیر روان
خلبان های نوع جریاناجازه دهید سیال فرآیند از مکانیزم پایلوت عبور کند، که در صورت کثیف بودن مایعات می تواند مسدود شود.طرح های غیر روانسیال را از پایلوت دور کنید و آنها را برای خدمات کثیف مانند نفت خام یا گاز طبیعی با مایعات حباب شده عالی می کند.
شیرهای ایمنی در مقابل شیرهای کمکی: سیال مهم است
شما اغلب می شنوید که این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما ASME Boiler and Pressure Vessel Code بر اساس تراکم پذیری سیال تمایز واضحی ایجاد می کند.
برای رفتار پاپ اکشن طراحی شده است. هنگامی که فشار تنظیم شده به دست می آید، دریچه ظرف چند میلی ثانیه به حالت کاملا باز می رسد. چرا؟ گازها به سرعت منبسط می شوند. باز شدن تدریجی ممکن است فشار را به اندازه کافی سریع کاهش ندهد تا از انبساط ناگهانی جلوگیری کند.
شیرهای کمکی برای سیالات تراکم ناپذیر (مایعات)
برای تعدیل باز شدن طراحی شده است. دیسک به تدریج متناسب با فشار بالا می رود. این مانع می شودچکش آب- افزایش فشار مخرب ناشی از توقف یا شروع ناگهانی جریان مایع.
ASME بخش اول در مقابل بخش هشتم: چرا کد مهم است
همه شیرهای فشار شکن مطابق با استانداردهای ASME قابل تعویض نیستند.
- ASME بخش I (بویلر):برای دیگهای بخار پخته شده > 15psig. مهر "V". فشار بیش از حد حداکثر 3٪. اولویت: جلوگیری از انفجار با حفظ بخار.
- ASME بخش هشتم (ظروف تحت فشار):برای راکتورها، مخازن، مبدل ها. مهر "UV". فشار بیش از حد حداکثر 10٪. اولویت: رسیدگی به سیالات فرآیندی مختلف.
انتخاب بر اساس برنامه: سناریوهای دنیای واقعی
ترشح مسدود شدهیک پمپ با خروجی بسته کار می کند. شیر باید ظرفیت جریان کامل پمپ را تحمل کند. این اغلب انتخاب اندازه برای مایعات را کنترل می کند.
آتش بیرونیگرما باعث می شود مایع به سرعت بجوشد. بخار در حال انبساط به ظرفیت تسکین عظیمی نیاز دارد. سناریوهای آتش سوزی اغلب بزرگ ترین اندازه روزنه مورد نیاز را تعیین می کنند.
انبساط حرارتیمایع محبوس شده در لوله ها گرم می شود (گرمایش خورشیدی/ردیابی). حتی چند درجه باعث افزایش شدید فشار می شود. یک دریچه تسکین کوچک در اینجا ضروری است.
حالت های نصب و خرابی
لوله کشی ورودی و قانون 3 درصد
API 520 بیان می کند که برای جلوگیری از افت فشار لوله ورودی نباید از 3 درصد فشار تنظیم شده تجاوز کندپچ پچ کردن. چتر یک چرخه خشونت آمیز است که در آن شیر باز می شود، فشار ورودی به دلیل اصطکاک کاهش می یابد، دریچه بسته می شود، فشار افزایش می یابد و دوباره باز می شود. این به سرعت به سطوح نشیمنگاه و فلنج ها آسیب می رساند.
حالت های رایج شکست
- نشتی/جوش گرفتن:کثیفی روی صندلی محبوس شده یا خیلی نزدیک به فشار تنظیم شده کار می کند (سیم کشی).
- پچ پچ:بزرگی یا افت بیش از حد فشار ورودی.
- گیر کرده:مایعات خوردگی یا پلیمریزه شده که اجزا را به هم می چسبانند.
- پارگی دم:شکست خستگی که فنرها را در معرض سیالات خورنده قرار می دهد.
تعمیر و نگهداری و نظارت هوشمند
استراتژی های تست
- تست نیمکت:سوپاپ را بردارید و در مغازه تست کنید. نیاز به خاموش شدن دارد.
- تست درجا:هنگام نصب از تجهیزات کمکی هیدرولیک برای آزمایش استفاده کنید. فشار تنظیم شده را تأیید می کند اما ظرفیت تخلیه را ندارد.
فناوری نوظهور: نظارت هوشمند
سنسورهای آکوستیک بی سیم:تشخیص فرکانس های اولتراسونیک از نشت، ارائه هشدارهای فوری.
υποστήριξη των πράσινων στόχωνیک فرستنده فشار در دریچه کاپوت در مورد پارگی دم هشدار می دهد و تعمیر راکتیو را به پیش بینی تبدیل می کند.
نتیجه گیری
شیرهای کاهش فشار نشان دهنده فناوری بالغ هستند، اما انتخاب نوع اشتباه باعث ایجاد مشکلاتی از نشت مزاحم تا آسیب فاجعه بار می شود. برای تجزیه و تحلیل شرایط عملیاتی خود - به ویژه فشار برگشتی و نوع سیال - وقت بگذارید و ویژگی های شیر را با نیازهای واقعی خود مطابقت دهید.
