مبانی شناختی شیر فشار شکن

شیر تنظیم فشار هیدرولیک: شیر تنظیم فشار هیدرولیک شیری است که با اعمال نيرويي الکتریکی یا دستی عمل مي نمايد و ميزان جريان سیال را در يك سيستم هیدرولیک فرايندي قطع و وصل یا تنظيم مي كند، شير هیدرولیک شامل يك شير است كه به يك مكانيزم بوبین برقی "Solenoid" یا اهرم دستی و یا دریافت کننده سیگنال از سیستم کنترل که توانائي قطع و وصل جریان سیال و یا کنترل آن را دارد، متصل است. اين تغيير بر مبناي دستوری كه از سيستم كنترل دريافت مي شود، انجام می پذیرد. شیر تنظیم فشار هیدرولیک یکی پر کاربردترین شیرها در اتوماسیون صنایع فولاد، صنایع سیمان، صنایع شیمیایی، صنایع خودرو سازی، صنایع معدن و خطوط تولید ماشین آلات هیدرولیک است. که در انواع مختلف در دسترس می باشد.

انواع تنظیم شیر هیدرولیک:

• شیر هیدرولیک کنترل جریان
• شیر هیدرولیک توزیع کننده پیلوت دار
• شیر هیدرولیک کنترل فشار
• شیر پروپشنال هیدرولیک
• شیر ماژولار هیدرولیک
• شیر یک طرفه هیدرولیک
• شیر سرو هیدرولیک
• شیر فشار شکن هیدرولیک
• شیر اطمینان هیدرولیک

شرکت پترو کاسپین با دارا بودن توانمندی و استفاده از متخصصان در زمینه تجهیزات هیدرولیک و پنوماتیک، بزرگترین وارد کننده و تامین کننده انواع شیر تنظیم فشار هیدرولیک با برندهای معتبر اروپایی است که شامل موارد زیر است :

• شیر تنظیم فشار هیدرولیک ویکرز / شیر هیدرولیک Vickers
• شیر تنظیم فشار هیدرولیک هایدک/ شیر هیدرولیک Hydac
• شیر تنظیم فشار هیدرولیک دوپلوماتیک / شیر هیدرولیک Duplomatic
• شیر تنظیم فشار هیدرولیک یوکن / شیر هیدرولیک Yuken
• شیر تنظیم فشار هیدرولیک پارکر / شیر هیدرولیک Parker
• شیر تنظیم فشار هیدرولیک های استار / شیر هیدرولیک

 شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار پيلوت دار

موارد كاربرد:

شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار ساخت شركت مكانيك آب براي ثابت نگه داشتن فشار در بالا دست شير به كار مي روند. از اين شيرها معمولا در تقاطع خطوط لوله استفاده مي شود، چون اگر (در يك تقاطع) در يك جهت مقاومت كمتر و مصرف بيشتري در مقايسه با مسير ديگر وجود داشته باشد، مساله فرار آب به وجود خواهد آمد. بنابراين با نصب شير ثابت نگهدارنده فشار بر روي خط لوله اي كه مقاومت كمتري در مقابل جريان از خود نشان مي دهد، فشار در تقاطع خط لوله حفظ مي شود تا آب بتواند به مسير كه مقاومت بيشتري در مقابل جريان از خود نشان مي دهد نيز هدايت شود. از اين شيرها در انتقال آب به منبع هوايي و خروجي پمپ ها نيز استفاده مي شود.

مشخصات شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار فولادي:

• نوع پيستوني مجهز به مدار فرمان پيلوت دار
• در سايزهاي 1000- 50 ميلي متر
• فشار كار 40-10 بار
• اندازه پيشاني تا پيشاني (Face To Face ) طبق اندازه هاي ذكرشده در جدول ابعاد شير 
• سوراخ كاري فلنج طبق استاندارد DIN 2501 معادل ISO 7005-1

(با توجه به درخواست مشتري فلنج شير طبق موارد زیر تولید می شود:

• استاندارد A.S.A 150, 300 نيز توليد مي شود)
• تست نهايي استاندارد ISO 5208

مشخصات شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار چدن داكتيل:

• نوع پيستوني مجهز به مدار فرمان پيلوت دار
• در سايزهاي 600- 50 ميلي متر
• فشار كار 25-10 بار
• اندازه پيشاني تا پيشاني (Face To Face ) شير طبق استاندارد DIN 3202 ( ستونF1)
• سوراخ كاري فلنج طبق استاندارد ISO 7005-2
• تست نهايي طبق استاندارد ISO 5208

نام و جنس قطعات و ابعاد شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار فولادي پيلوت دار:

نام و جنس قطعات و ابعاد شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار چدن داكتيل پيلوت دار

مكانيزم عملكرد:

در شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار، فشار وروديP1، فشار خروجي P2و فشار داخل محفظه پيستون و سيلندر P3، عملكرد متقابل دارند با كاهش فشارP1 به كمتر از مقدار فشار تنظيمي، فشار زير ديافراگم شير پيلوت كاهش مي يابد در نتيجه نيروي فنر شير پيلوت مقطع عبور آب خود را كاهش مي دهد با اين كاهش فشار P3 افزايش يافته و در نتيجه پيستون شير اصلي به طرف پايين حركت مي كند و مقطع عبور آب را كاهش مي دهد اين عمل تا زمان تثبيت فشار P1 در فشار تنظيمي تداوم خواهد داشت. با اين عمل فشار در تقاطع خط لوله به مقداري افزايش مي يابد تا آب بتواند در خط لوله اي كه مقاومت بيشتري دارد نيز جريان پيدا كند.

1- شير پيلوت 2- شير يكضرب مدار فرمان ورودي3- صافي4- مانومتر 5- اوريفيس6- شير سوزني7- درپوش هواگيري
8- شيريكضرب مدار فرمان خروجي

روش تنظيم و كنترل:

تنظيم فشار ورودي شيرهاي ثابت نگهدارنده فشار فقط از طريق پيچ تنظيم فشار روي پيلوت انجام مي شود. بدين ترتيب كه با پيچاندن اين پيچ در جهت عقربه هاي ساعت فشار فنر روي ديافراگم شير پيلوت افزايش مي يابد در نتيجه فشار وروديP1 نيز براي فشار بيشتري نتظيم مي شود و بالعكس آن فشار تنظيمي وروديP1 را كاهش مي دهد. كنترل سرعت عملكرد اين شيرها از طريق شير سوزني واقع در ورودي مدار فرمان صورت مي گيرد مانند ساير شيرهاي كنترل بايد تدابير لازم جهت جلوگيري از تجمع هوا در داخل شير ثابت نگهدارنده فشار اتخاذ شود.

دستور العمل نگهداری، نصب و بهره برداری شیرهای فشار شكن

الف –نكات زیر باید  برای نگهداری شیر در انبار رعایت شود:

• شیرها تا نصب در بسته بندی كارخانه نگهداری شود.
• شیرها محل خشك و دور از تابش خورشید و عاری از گرد و غبار نگهداری شود .
• در صورتی كه شیر بیش از مدت 2 سال در انبار نگهداری شده باشد، لازم است مجددا تست و كنترل شود .

ب- نکات زیر باید در هنگام نصب شیر انبار رعایت شود:

• پس از خارج نمودن شیر از داخل بسته بندی، و قبل از نصب از تمیز بودن داخل لوله از اشیاء خارجی اطمینان حاصل نمائید .
• از تمیز بودن سطح فلنج های شیر اطمینان حاصل فرمایید.
• مدار فرمان شیر را بازرسی نموده و در صورت آسیب دیدن در اثر حمل و نقل نسبت به تعمیر و اصلاح آن اقدام نمایید.

ج –نكات زیر باید در هنگام نصب شیر فشار شكن رعایت شود:

• فلش نشان دهنده جریان روز شیر باید با جهت جریان سیال در لوله مطابقت داشته باشد .
• به علت اختلاف فشار بین دو طرف شیر فشار شكن و به منظور جلوگیری از حركت شیر به سمت جلو، مهار نمودن لوله قبل و بعد از شیر با نصب پایه و تكیه گاه الزامی می باشد.
• در اطراف محل نصب شیر باید فضای كافی برای انجام عملیات تعمیر وجود داشته باشد .
• برای جلوگیری از یخ زدگی حتی الامكان شیر در حوضچه سرپوشیده نصب شود. در صورت نصب شیر در فضای باز، باید آن را در مقابل عوامل جوی محافظت نمود.
• در موقع نصب شیر فاصله بین فلنج ها باید حداقل 20 میلی متر بزرگ تر از طول شیر باشد تا بتوان براحتی شیر و لاستیك های تخت آب بندی (گسكت) را در محل خود قرار داد. (این فاصله موقع محكم كردن پیچ ها با جابجا شدن قطعات قابل پیاده كردن، جبران می گردد).
• فلنج های لوله باید موازی و در یك راستا باشند .پس از قرار دادن شیر در محل خود، پیچ های اتصال را به طور یكنواخت و به شكل ضربدری محكم نمائید .در صورت عدم نصب صافی قبل از شیر فشار شكن، احتمال اختلال در عملكرد شیر وجود دارد که عبارت اند از:
• شیر قطع و وصل
• صافی حداکثر مش  MM2
• شیر فشار شکن
• قطعه قابل پیاده کردن (Dismantling Joint)
• شیر هوا

برای كاهش فشار زیاد (خارج از محدوده مجاز دیافراگم كاویتاسیون) دو شیر فشار شكن را می توان بلافاصله به یكدیگر وصل نمود .

د ) نكات زیر باید پس از نصب رعایت شود:

در اولین روز پس از انجام عملیات نصب و تنظیم شر، موارد زیر باید كنترل شود :

• فشار پایین دست
• تمیز بودن صافی مدار فرمان و صافی نصب شده قبل از شیر

شیرهای فشار شکن (P.R.V)

شیرهای فشار شکن (P.R.V) به طور اتوماتیک فشار زیاد و متغیر ورودی را به فشار کم و ثابت خروجی تبدیل می کند. چنانچه در شبکه بعد از شیر فشار شکن، مصرف آب وجود نداشته باشد؛ برای جلوگیری از انباشته شدن فشار استاتیک، شیر فشار شکن به طور اتوماتیک جریان را قطع می کند. استفاده از این شیر ها سهولت بهره برداری از شبکه و خطوط انتقال حذف هزینه های هنگفت خرید زمین و ساخت مخازن فشار شکن را در بردارد و نیز با کاهش فشارهای ناخواسته در شبکه ها و خطوط انتقال به مقدار زیادی از هدر رفتن سیال جلوگیری می کند.

نحوه قرارگیری شیر فشار شکن روی خط لوله

انتخاب شیر فشار شکن :

اولین قدم در انتخاب شیر دقت در محل استفاده از شیر و اطلاع از نحوه مصرف سیال می باشد. در بارهای کوچک که دقت بسیار زیادی مورد نظر نیست بهترین انتخاب شیر فشار شکن با عملکرد مستقیم است. در مصارف بیشتر و به منظور کنترل بسیار دقیق شیرهای فشار شکن از نوع پایلوت دار می تواند از بهترین انتخاب ها باشد. اندازه گذاری شیرهای تقلیل فشار سیال به راحتی با داشتن میزان گذر سیال عبوری و نیز فشار ورودی و خروجی شیر به وسیله جداول موجود انتخاب جهت نوع شیرها انجام می شود. انتخاب سایز بزرگ تر از حد لازم برای شیرها علاوه بر افزایش هزینه خرید شیر، باعث فرسودگی سریع تر شیر خواهد شد. زیرا در بارهای کم شیر ناچار بایستی در حالت نزدیک به بسته کار کند و به علت ایجاد فاصله کوچک بین قسمت پلاگ شیر و نشیمنگاه آن، سرعت در این قسمت زیاد شده باعث خورده شدن و نازک شدن قسمت های داخلی خواهد شد به علاوه حرکت بسیار کوچک در شیر باعث تغییرات زیاد در میزان گذر سیال گشته و باعث تغییرات فشار در خروجی خواهد شد.

از آن جایی که اکثر مشکلات فشار شکن ها بر اثر ورود اجسام خارجی (در سیستم بخار ورود بخار مرطوب) به وجود می آید حتما باید از صافی (سپریتور در سیستم بخار ) قبل از شیر های فشار شکن استفاده کرد و صافی ها به صورت دوره ای و با برنامه زمانی تمیز و سرویس گردند. اگر تجهیزات نصب شده در خروجی شیرهای فشار شکن قابلیت تحمل فشار ورودی به شیر را نداشته باشند باید از شیر های اطمینان (safety valve) استفاده نمود تا در صورت خرابی آن ها از دستگاه محافظت به عمل آید .

انواع شیرهای فشار شکن :

شیرهای تقلیل فشار با عملکرد مستقیم (Direct acting Pressure Reducing Valve)

شیرهای تقلیل فشار با عملکرد مستقیم از ساده ترین شیرهای تقلیل فشار می باشد (شکل زیر) نحوه کار به این صورت است که فشار سیال خروجی از شیر (فشار کاسته شده) بر قسمت زیرین دیافراگم A اعمال نیرو می کند و در مقابل فنر B نیروی رو به پایین را در خلاف جهت اعمال می نماید.

شیر تقلیل فشار با عملکرد مستقیم

شیرهای تقلیل فشار از نوع پایلوت دار (Pilot Operated Pressure Reducing Valve)

نحوه عملكرد شیرهای تقلیل فشار از نوع پایلوت دار به این صورت است كه فشار خروجي شير يا فشار تقليل يافته (از طريق لوله باريكF به قسمت زيرين ديافراگم كمكي C) اعمال نيرو مي نمايد كه باعث می شود در برابر نيروي رو به پايين فنر تنظيم B) متعادل شود. با كاهش فشار در خروجي شير، نيروي فنر بر نيروي ديافراگم كمكي غلبه كرده، شير راهنماي Eرا كمي باز تر مي نمايد و در نتيجه اجازه مي دهد بخار از طريق لوله  D به قسمت زيرين ديافراگم K منتقل گردد كه متعاقبا باعث خواهد شد تا شيراصلي H در مقابل فنر مربوط به خود  Gباز شده و اجازه عبور مقدار بيشتري از سیال را داده تا اين كه فشار پايين دست، به مقدار از پيش تعيين شده خود برگردد.

بالعكس، افزايش فشار در ناحيه پايين دست باعث بسته شدن شير راهنما شده و منجر به تخليه سیال زير ديافراگم اصلي K از طريق لوله باريك L و روزنه J خواهد شد و در نتيجه فنر برگرداننده G، شير اصلي را خواهد بست تا فشار جريان اصلي بيشتر كاهش يابد. در صورت ثابت بودن جريان و ميزان بار، شير هدايت گر (Pilot) و شير اصلي در موقعيت ثابتي قرار خواهد گرفت تا فشار ثابتي را در خروجي فراهم نمايند و هرگونه تغيير فشار يا بار در خروجي به سرعت توسط ديافراگم راهنما احساس خواهد شد تا شير اصلي را باز يا بسته نمايد. ميزان فشار مطلوب در خروجي شير بوسيله صفحه A تنظيم مي شود كه در واقع ميزان نيروي فشاري فنر  Bرا تغييرمی دهد. شيرهاي پايلوت دار داراي مزيت هايي نسبت به شيرهاي فشارشكن مستقيم هستند. به منظور تغيير وضعيت شير اصلي، فقط جريان بسيار كوچكي از بخار لازم است و بنابراين تغييرات بسيار كم فشار پايين دست باعث تغييرات بزرگ در ميزان جريان اصلي شده كه نشان دهنده حساسیت بالاي شير مي باشد. از طرف ديگر، خروجي اين شيرها مستقل از تغييرات فشار بالا دست جريان هستند به اين صورت كه اگرچه در اثر ازدياد فشار بالادست، نيروي عمودي وارد بر شير بيشتر مي شود، ولي از طرف مقابل همين نيرو از طريق لوله D به زير ديافراگم اصلي نيز وارد مي گردد كه با هم خنثي شده و در نتيجه شيري خواهيم داشت كه كنترل دقيق فشار را مستقل از تغييرات فشار ورودي، تامين خواهد كرد. نكته جالب اين است كه در صورت عدم مصرف بخار در مصرف كننده ها فشار بخار خروجي از اين شيرها همچنان به اندازه مورد نظر كاسته مي شود.

شیر تقلیل فشار از نوع پایلوت دار

• شیرهای تقلیل فشار از نوع پنوماتیکی (Pneumatic Pressure Reducing Valve)

این نوع شیرها با استفاده از قطعات جنبی نظیر اکچوایتور، پوزیشنر و کنترلر می توانند افت فشار بسیار بالای را در تقلیل فشار فراهم نمایند. میزان فشار جریان پایین دست شیر به وسیله سنسور مخصوص حس شده و به کنترلر ارسال می گردد.کنترلر این عدد با میزان از پیش تعریف شده، مقایسه کرده و به کمک پوزیشنر سیگنال نیوماتیکی لازم برای باز یا بسته شدن، شیر را به اکچوایتور شیر ارسال می نماید .

• کاهش فشار با بستن شیر فشار شکن به صورت سری:

در این روش کاهش فشار در چند مرحله انجام می گیرد که برای کاهش فشار در افت فشارهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد، کاهش فشار به وسیله دو شیر هنگامی توصیه می شود که فشار اولیه 200psi یا بیشتر و یا نسبت کاهش فشار 1 به 4 باشد به عنوان مثال کاهش فشار از 250 psi تا 50 psi جریانی که تا حد زیادی نوسان دارد را از دو مرحله کاهش فشار سریالی استفاده می کنیم که شیرها تحت تفاوت فشار زیادی قرار نمی گیرند و در نتیجه عمر شیرها طولانی تر می شود .

بستن شیر فشار شکن به صورت سری

  کاهش فشار با بستن شیر فشار شکن به صورت موازی :

زمانی که بخواهیم سیستم موازی (موازی بسته شدن فشار شکن ها به هم) افت فشاری را که بخواهیم با دو یا چند فشارشکن تامین می کنیم به این صورت عمل می کنیم ابتدا افت فشار را بین شیرهای فشار شکن تقسیم یا این که در سیستم از دو فشار شکن به صورت موازی استفاده می کنیم. هنگامی که یکی از آن ها از سیستم خارج شود دیگری وارد سیستم شده تا وقفه ایجاد نشود.(شکل زیر) یا در شرایطی که برای تامین آب یک ساختمان چند طبقه که برای هر طبقه یک مقدار افت فشار نیاز داریم از سیستم موازی برای قرار دادن فشار شکن ها در مسیر انتقال استفاده می کنیم.

بستن شیر تقلیل فشار به صورت موازی