شیر فشار شکن یا Pressure Relief Valve or P.R.V ، شیر اطمینان ، قطعه ای است که از بالا رفتن فشار جلوگیری کرده و بدین ترتیب از سیستم حفاظت می کند ، پس همان گونه که از نام قطعه پیداست کاهش یا شکستن فشار سیال را منجر شده و سبب افزایش ایمنی و جلوگیری از صدمه دیدن اجزا مدار می شود؛ از این رو وجود فشار شکن لازم و ضروری در یک سیستم ایده آل است .
شیر فشارشکن یا شیر اطمینان (به انگلیسی: Relief valve) گونهای از شیرهای صنعتی است که جهت تنظیم ، کاهش و ثابت نگه داشتن فشار خروجی شیر در مدار ،قرار می گیرند. شیر های فشار شکن در دو نوع مکانیکی و پایلوت دار ارائه می شوند .
نکته بسیار بسیار مهم در اینجا ذکر این مطلب است که قطعات فراوانی در یک مدار می توانند عمل کاهش فشار را با مکانیسم های متفاوت انجام دهند و از این حیث نام های منحصر به خود را دارند مثلا پرشر ردیوسینگ ولو ها ، پرشر کنترل ولو ها و پرشر کنترل ولو ها که به فضل الهی بررسی تک تک این موارد در مقالات جداگانه خواهیم پرداخت .
ولی مقصود ما در این مقاله دقیقا نوع خاص پرشر ریلیف ولو یا شیر های اطمینان می باشد .
شیرهای اطمینان با عبور دادن سیال تحت فشار از یک مسیر جانبی به سمت مخزن یا هر جای دیگری که نیاز باشد ، فشار موجود در سیستم را رها و کاهش می دهند . این شیرها به گونه ای طراحی و تنظیم شده اند که در صورتی که فشار مدار به یک فشار معینی رسید ، عمل میکنند .
معمولا در یک مدار هیدرولیکی، پمپهای هیدرولیک موجب تولید دبی میشوند. شیرهای فشار شکن، فشار ایجاد شده توسط پمپها و سایر قطعات را کنترل و تعدیل میکنند. این شیر برای کنترل فشار به فشارسنج هیدرولیکی یا مانومتر نیازمند است.
عملکرد شیر فشار شکن هیدرولیک
نوع فعالیت شیر فشار شکن بر اساس نیروهای متضادی است که در روبروی همدیگر قرار گرفته اند. نیرویی که از فشار سیال حاصل میشود برابر و خلاف جهت نیروی فشردگی فنر داخل فشار شکن است، این دو نیرو در جهت خنثی کردن یکدیگر فعالیت میکنند. و در نهایت فشار مدار هیدرولیک به شکل پایدار درمیآید.
پدیده هیدرولیک پنوماتیک ؛ پیشرو در ارایه ی خدمات با کیفیت صنعتی
پدیده هیدرولیک پنوماتیک امروز، سالهاست که به عنوان یکی از تاثیر گذاران موفق در حوزه ی هیدرولیک و پنوماتیک صنعتی ایران شناخته میشود. این مجموعه با تمرکز بر کیفیت و نوآوری، انواع یونیت ها و مدارهای صنعتی را طراحی ، تولید و عرضه می نماید. پدیده هیدرولیک پنوماتیک با بهرهگیری از فناوریهای پیشرفته و رعایت استانداردهای بینالمللی، نیازهای متنوع صنایع مختلف را تامین نموده و جایگاه معتبر خود در بازار را تثبیت نموده است .
در مدارهای هیدرولیکی یا پنوماتیکی ، اغلب برای اطمینان از عملکرد صحیح ، دائمی سیستم و اطمینان از رفع نیاز مدار در صورت استهلاک و تضعیف پمپ از پمپ هایی استفاده می شود که توان عملکردی بالاتری نسبت به نیاز واقعی مدار دارند. این موضوع ارتباط مستقیم با فرسودگی و پایین آمدن عمر مفید سایر قطعات مدار دارد.
زمینه ساز وجود شیرهای فشارشکن در مدار ایجاد اطمینان از عدم آسیب سیستم در هنگام افزایش فشار و تثبیت فشار مدار در برابر تغییرات احتمالی فشار می باشد.
این تجهیزات همان طور که از نام آنها پیداست، اغلب برای پایین آوردن فشار در سیستم سیال محور به کار می روند و اهمیت فراوانی برای سلامت و عمر بالای ادوات درگیر دارند. این نوع شیرها رابطه مستقیمی با عملکرد مانومترهای هیدرولیک دارند که اندازه گیر فشار سیال عبوری هستند.
معرفی انواع شیر فشار شکن
می توان این تجهیزات را از دو منظر به دو دسته تقسیم بندی نمود: گروه اول از نظر نوع سیال و گروه دوم از حیث نحوه کارکرد.
از نظر نوع سیال ما حد اقل دو نوع مختلف از فشارشکن ها را در اختیار داریم:
هیدرولیک: طبیعتاً نوع سیال در این سیستم ها مشخص است. یک اهرم دستی به شیر متصل می شود و جریان را کنترل می کند. این نوع شیرها که در صنایع سیمان، خودروسازی، فولاد و… کاربرد فراوانی دارند.
پنوماتیک: در این مدل با هوا سروکار داریم و صنایع کشاورزی، صنایع چوب و صنایع غذایی از آن بهره می برند. اغلب قطعات جانبی مانند سنسور، پوزیشنر و کنترلر به کمک فشارشکن افت فشار شدیدی در مدار به وجود می آورند.
گروه های دیگری هم می توانند در این دسته قرار بگیرند که به دلیل وسعت بیش از حد به آنها فعلا نمی پردازیم ولی حتما شما حدس می زنید که چه عناوینی در این دسته هستند که نام برده نشده اند !!!
از نظر نحوه مکانیسم داخلی ، عملکرد و شماتیک ، دو نوع شیر فشارشکن داریم:
عملکرد مستقیم: (Direct Acting Pressure Relief Valve) این نوع شیر سادهترین نوع شیرهای کاهنده فشار هستند. در این نوع شیر، فشار سیال بر روی قسمت زیرین دیافراگم اعمال نیرو میکند اگر این نیرو بر نیروی فنر غالب شود می تواند با کنار زدن دیافراگم به مسیر تعیین شده راه یابد. فشار موجود در و نیروی فنر موجود در فشارشکن عکس هم ولی هم جهت و هم راستا با هم سبب می شوند که دبی اضافه به مسیر دیگری راه یافته و فشار سیستم کاهش یابد .
پایلوت دار: (Pilot Operated Acting Pressure Relief Valve) اکثراً در سیستم هایی با تنظیم دقیق فشار و میزان دبی زیاد کاربرد داشته و دارای دو نوع دیافراگمی و پیستونی هستند. به طور کلی این نوع شیرهای کنترل فشار حساسیت بالایی دارند و برای نرخ جریان های بالا و کنترل ثابت به کار می روند.
ساختار اصلی سری دیافراگمی شامل فنر تنظیم، دیافراگم کمکی، شیر هدایتگر، شیر اصلی و دیافراگم اصلی است.شیرهای پایلوت دار مزیتهایی نسبت به شیرهای فشارشکن مستقیم دارند. برای تغییر وضعیت شیر اصلی، تنها نیاز به جریان بسیار کمی از دبی است. و به همین دلیل، تغییرات کوچک در فشار ورودی به شیر تغییرات قابل توجهی در جریان اصلی ایجاد میکند که نشاندهنده حساسیت بالای شیر است.
علاوه بر این، خروجی این شیرها مستقل از تغییرات فشار ورودی است. به عبارت دیگر، اگرچه با افزایش فشار ورودی، نیروی عمودی بر روی شیر بیشتر میشود، اما همان نیرو از طریق لوله به زیر دیافراگم اصلی وارد میشود و باعث تعادل میشود. در نتیجه، این شیرها قادر به ارائه کنترل دقیق فشار، مستقل از تغییرات فشار ورودی، هستند. همچنین، در صورت عدم مصرف دبی توسط مصرفکنندهها، فشار دبی خروجی از این شیرها به میزان تنظیم شده کاهش می یابد. تجهیزات تهویه مطبوع، آبیاری و ساختمان سازی مهمترین موارد استفاده از این نوع هستند.
مزایا و معایب شیر فشار شکن
گل بی خار خداست ، همانند تمامی قطعات هیدرولیکی و پنوماتیکی، این ادوات هم مزایا و هم معایب خاص خود را دارند که باید هنگام طراحی و انتخاب به آنها توجه داشت تا بتوان بهترین تصمیم را اتخاذ نمود.
مهمترین مزایای این نوع تجهیزات عبارتست از:
طراحی ساده ، هزینه تولید پایین و در نتیجه تعمیر و نگهداری آسان و ارزان یکی از مزایای فشارشکن ها است.
نیازی به نیروی خارجی برای کنترل فشار نیست.
نشتی مدار را کاهش می دهند.
عمر سیستم و عملکرد آن بهبود می دهند، حفاظت از تجهیزات و سیستمها ، افزایش عمر مفید تجهیزات ، کاهش هزینههای انرژی ، بهبود عملکرد سیستم ، افزایش ایمنی
مهمترین معایب استفاده از این نوع تجهیزات عبارتست از:
قطعات شیر فشار شکن نسبت به هر گونه آلودگی داخلی یا خارجی بسیار بسیار حساس می باشند و عملکرد آن ها را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. از همین رو ، یکی از الزامات استفاده از این ادوات قرار دادن فیلتراسیون در مدار می باشد .
شیرهای فشار شکن که در تجهیزات قرار می گیرند، سر و صدای زیادی تولید می کنند.
نحوه تنظیم شیر فشار شکن:
شیرهای فشارشکن ، شیر اطمینان ، سفتی ولو معمولا در خط P , خط فشار یا خط پمپ نصب می شود که وقتی فشار از حد تنظیمی شما عبور کرد خط فشار را به خط مخزن یا خط T متصل می کند .
نحوه محاسبه شیر فشار شکن :
اندازهگیری و محاسبه ی سایز شیرهای کاهنده فشار سیال به راحتی با استفاده از میزان گذر سیال عبوری مشخص میشود. همچنین، برای انتخاب نوع شیرها، فشار ورودی و خروجی شیر برگه های فنی خود قطعات می توانند استفاده شوند.
چنانچه سایز بزرگتر از حد لازم برای شیرها انتخاب شود، علاوه بر افزایش هزینه خرید شیر، ممکن است باعث فرسودگی سریعتر شیر شود. زیرا در بارهای کم، شیر ناچار به کار کردن در حالت نزدیک به کلوز است و این باعث ایجاد فاصله کوچک بین قسمت پلاگ شیر و نشیمنگاه آن میشود. سرعت بالا در این قسمت باعث خوردگی و نازک شدن قسمتهای داخلی شیر میشود. همچنین، تغییرات و نوسان های بسیار کوچک در شیر میتواند منجر به تغییرات زیاد در میزان گذر سیال و در نتیجه تغییرات فشار در خروجی شود.
مشکلات شایع شیر فشار شکن
شایع ترین مشکلی که ممکن است برای یک شیر فشار شکن روی دهد ، ورود اجسام خارجی به سیستم است، بنابراین، استفاده از فیلتر قبل از شیرهای فشار شکن الزامی است تا این مشکلات را به حداقل برساند. فیلتر ها ها باید به صورت دورهای و با برنامه زمانی تمیز و سرویس شوند.
مراحل انتخاب و نصب شیر فشار شکن
تعیین نیاز دقیق به شیر فشار شکن
اولین قدم در انتخاب شیر فشار شکن، تعیین نیاز به آن است. فشار ورودی و فشار مورد نیاز خروجی باید بررسی شوند. همچنین، نوع سیال (آب، گاز، بخار و غیره) و شرایط کاری (دما، جریان و …) و نحوه ی نصب و نوع فضای که فشارشکن باید در آن کار کند نیز باید در نظر گرفته شوند.
مشخصات فنی شیر
در انتخاب شیر فشار شکن، باید به مشخصات فنی زیر توجه کنید:
شیر باید قادر به تنظیم فشار در محدوده مورد نظر باشد یعنی محدوده فشار مشخص باشد.
شیر باید توانایی عبور جریان با حجم مورد نیاز را داشته باشد یعنی ظرفیت جریان مشخص باشد .
شیر باید از مواد مقاوم به خوردگی و مناسب برای نوع سیال انتخاب شود یعنی نوع و جنس قطعه مشخص باشد.
دقت تنظیم فشار و پایداری آن باید بررسی شود.
نوع شیر فشار شکن
اکنون به راحتی نوع شیرهای فشار شکن مورد نیاز خود را بر اساس نیاز از بین شیرهای فنری، دیافراگمی ، کنترل الکترونیکی ، بلوکی ، بین راهی و غیره انتخاب نمایید . انتخاب نوع مناسب به نیازهای خاص سیستم و دقت تنظیم مورد نظر بستگی دارد.
نحوه نصب شیر فشار شکن
محل نصب
شیر فشار شکن باید دقیقا بعد از پمپ در محلی مناسب و نزدیک به نقطهای که فشار بالا ممکن است به سیستم آسیب برساند، نصب شود. باید توجه داشت که نصب شیر در مکانهای قابل دسترسی برای تعمیر و نگهداری آسان باشد.
آماده سازی و نصب
قبل از نصب شیر، باید کل مدار ، لوله ها و اتصالات به دقت تمیز شوند تا ذرات معلق و زنگ زدگیهای موجود از بین بروند.
شیر فشار شکن باید به صورت صحیح و مطابق با جهت جریان نصب شود. معمولاً روی بدنه شیر نماد های راهنمایی وجود دارد.
فراموش نکنید برای خود قطعه فشار شکن هم اتصالات باید با کیفیت ، محکم و بدون نشتی باشند.
تنظیم و تست
پس از نصب شیر، تنظیمات اولیه باید انجام شود تا فشار خروجی به مقدار مورد نظر تنظیم گردد. همچنین، باید تستهای عملکردی و نشتی انجام شود تا از صحت عملکرد شیر اطمینان حاصل شود.
نگهداری و تعمیرات
برای اطمینان از عملکرد بهینه شیر فشار شکن، نیاز به نگهداری و بررسی دورهای وجود دارد. برخی اقدامات شامل بررسی نشتیها، تمیز کردن و تعویض قطعات ساییده شده است. تعمیرات باید توسط تکنسینهای ماهر انجام شود تا از عملکرد صحیح شیر و سیستم کلی اطمینان حاصل شود.
انواع شیر فشارشکن
شیر فشارشکن تنظیمی: این نوع شیرها بهطور دستی قابل تنظیم هستند و میتوان فشار خروجی را با چرخاندن پیچ تنظیم تغییر داد. این شیرهای فشارشکن قابلیت تنظیم پذیری فوق العاده ای دارند.
شیر فشارشکن اتوماتیک: این شیرها بهطور خودکار و بدون نیاز به تنظیم دستی، فشار را در حد معین نگه میدارند. آنها بیشتر در سیستمهایی که تغییرات فشار متغیر دارند، به کار میروند.
شیر فشارشکن ترکیبی: این نوع شیرها ترکیبی از شیرهای تنظیمی و اتوماتیک بوده و قابلیت تنظیم و کنترل فشار را بهطور همزمان دارند.
نحوه عملکرد شیر فشارشکن
حسگر فشار: شیر فشارشکن معمولاً شامل حسگری است که فشار جاری سیستم را اندازهگیری میکند.
تنظیمکننده فشار: بر اساس فشار اندازهگیریشده، تنظیمکننده فشار شیر بهطور خودکار مقدار آن را کاهش میدهد.
شیر کنترل: با استفاده از مکانیزمهای مختلف مانند فنر یا مکانیسمهای هیدرولیکی، فشار خروجی را در محدودهی مورد نظر نگه میدارد.
شیرهای کنترل فشار (Pressure Valves)
شیرهای کنترل فشار توسط یک مربع به همراه یک فلش که جهت جریان را مشخص می نماید، نشان داده می شوند. پورت های شیر را توسط علامت P(پورت فشار)، T (پورت مخزن) یا A و B مشخص می نمایند. موقعیت فلشها داخل مربع نشان دهنده این موضوع است که شیر نرمال باز یا نرمال بسته است.
قابلیت تنظیم شیرهای فشار
انواع شیر های تنظیم فشار
پدیده هیدرولیک پنوماتیک وارد کننده ی انواع قطعات هیدرولیک و پنوماتیک معتبر، به منظور تکمیل اطلاعات شما برند های مطرح در جهان را که منحصرا قطعات فشارشکن عالی تولید می نمایند را معرفی می نماید . هانیول، فیشر، سامسون، ماسونیلان ، پارکر ، ویکرز ، رکسرود و …
سمبل شیرهای کنترل فشار (Pressure Valves Symbols)
نماد شیر های کنترل فشار
تمایز دیگر شیرهای فشار در قابل تنظیم و ثابت بودن آن ها است که در حالت اول یک فلش مورب بر روی فنر کنار مربع شیر کشیده می شود.
