مقدمه و طبقه‌بندی شیرهای ایمنی

به عنوان مهندس شیر ایمنی با ۲۰ سال تجربه، از این فرصت که بتوانم دانش خود در مورد شیرهای ایمنی به اشتراک بگذارم بسیار خوشحالم. این شیرها در سیستم‌های صنعتی بسیار حیاتی هستند و به عنوان آخرین خط دفاعی عمل می‌کنند تا از فشار بیش از حد تجهیزات جلوگیری کرده و ایمنی عملیات را تضمین کنند.

شیرهای ایمنی کاربردهای گسترده‌ای در صنایع متعدد دارند. در صنعت نفت، این شیرها از خطوط لوله نفت، مخازن ذخیره و تجهیزات پالایش در برابر فشار بیش از حد در حین استخراج، انتقال و پردازش نفت محافظت می‌کنند. به عنوان مثال، در ستون تقطیر یک پالایشگاه نفت، شیر ایمنی از آسیب‌دیدگی تجهیزات در صورت افزایش ناگهانی فشار ناشی از تغییرات غیرمنتظره در مواد اولیه یا شرایط فرآیندی جلوگیری می‌کند.

در بخش شیمیایی، این تجهیزات رآکتورها، مخازن نگهداری مواد شیمیایی و لوله‌کشی‌هایی که با مواد خورنده یا واکنش‌گر سروکار دارند، محافظت می‌کنند. به عنوان مثال در یک کارخانه تولید کود، شیرهای ایمنی روی رآکتورهای سنتز آمونیاک از تجاوز فشار از حد مجاز جلوگیری می‌کنند و بدین ترتیب واکنش‌های خطرناک را پیش از وقوع متوقف می‌کنند.

صنعت انرژی به این تجهیزات در دیگ‌های بخار و توربین‌های بخار وابسته است. در یک نیروگاه حرارتی زغال‌سنگی، شیرهای ایمنی روی طومار دیگ بخار، فشار اضافی را در صورت اختلال در سطح آب یا نرخ احتراق، تخلیه می‌کنند و از انفجار دیگ جلوگیری می‌کنند.

در صنعت داروسازی، این تجهیزات برای تجهیزات استریل‌سازی و مخازن تحت فشار که در تولید دارو استفاده می‌شوند ضروری هستند. در طول تولید داروهای تزریقی، اتوکلاوها از شیرهای ایمنی برای حفظ فشار در سطح ایمن در طول چرخه‌های استریل‌سازی استفاده می‌کنند.

در اصل، در هر جایی که سیالات تحت فشار ذخیره یا پردازش می‌شوند، شیرهای ایمنی برای جلوگیری از خرابی تجهیزات، حوادث و اطمینان از اجرای روان عملیات صنعتی ضروری هستند. هنگامی که فشار در یک سیستم از مقدار از پیش تعیین‌شده‌ای فراتر رود، شیر ایمنی به‌صورت خودکار باز می‌شود تا سیال را تخلیه کند و فشار را کاهش دهد. پس از آنکه فشار به سطح ایمنی برسد، شیر به‌طور محکم بسته می‌شود تا فشار سیستم حفظ شود.

طبقه‌بندی شیرهای ایمنی

شیرهای ایمنی را می‌توان بر اساس محیطی که در آن کار می‌کنند و اصول ساختاری/عملکردی آنها، همان‌گونه که در نمودار نشان داده شده است، طبقه‌بندی کرد:

1. شیر ایمنی گاز متداول

• شیر ایمنی گاز طبیعی : برای سیستم‌های گاز طبیعی طراحی شده است و از مواد و ساختارهای مقاوم در برابر خوردگی ناشی از اجزای گاز طبیعی بهره می‌برد. این شیر اطمینان از تخلیه ایمن فشار در خطوط لوله و تجهیزات گاز طبیعی را فراهم می‌کند.
• شیر ایمنی هوای نیتروژن : برای سیستم‌های هوای فشرده و نیتروژن مناسب است و معمولاً در صنایعی مانند متالورژی و الکترونیک که در آن‌ها هوای فشرده یا نیتروژن به عنوان محیط کار استفاده می‌شود، به کار می‌رود.

2. شیر ایمنی برای گازهای خورنده

• شیر ایمنی گوگرد دو هیدروژن (با فلکه و فنری) : گوگرد دو هیدروژن بسیار خورنده است. ساختار فلکه مانع نشت محیط می‌شود و طراحی فنری کنترل دقیق فشار را تضمین می‌کند و در صنایع نفت و گاز با محیط‌های حاوی گوگرد دو هیدروژن استفاده می‌شود.
• شیر ایمنی گاز کلر (با فلکه و فنری) : گاز کلر سمی و خورنده است. ترکیب فلکه و فنری در آن، درزبندی محکم و تخلیه قابل اطمینان فشار را در سیستم‌های گاز کلر تضمین می‌کند.

3. شیر ایمنی با چگالی پایین

• شیر ایمنی آمونیاک مایع (فنری و اپراتور پیلوت و با فلکه) : آمونیاک مایع دارای چگالی پایین و فرار است. مکانیزم اپراتور پیلوت امکان تخلیه حجم زیادی را فراهم می‌کند و فلکه از نشت آمونیاک جلوگیری می‌کند و در صنایع سرمایشی و شیمیایی با آمونیاک مایع استفاده می‌شود.
• شیر ایمنی روغن (فنری و اپراتور پیلوت و با فلکه) : برای سیستم‌های روغن، طراحی فنری و اپراتور جانبی نیازهای تخلیه فشار را برای ویسکوزیته‌ها و فشارهای مختلف روغن برآورده می‌کند و در عین حال بافل یا دمکش جلوی نشت روغن را می‌گیرد.

4. شیر ایمنی بخار اشباع

• شیر ایمنی بخار اشباع کم‌فشار (فنری) : در سیستم‌های بخار اشباع کم‌فشار (مانند بویلرهای کوچک) استفاده می‌شود، نوع فنری ساده و قابل اطمینان برای تخلیه فشار است.
• شیر ایمنی بخار اشباع متوسط‌فشار (فنری) : در موارد بخار اشباع متوسط‌فشار (مانند بویلرهای صنعتی) به کار می‌رود و کنترل دقیق فشار را فراهم می‌کند.

5. شیر ایمنی بخار فوق‌العاده گرم ا

• شیر ایمنی فشار بالا برای نیروگاه (فنری) : برای بخار فوق‌العاده گرم فشار بالا در نیروگاه‌ها طراحی شده است و ساختار فنری محکم آن قادر به تحمل دما و فشارهای بالا است و عملکرد ایمن بویلرها و توربین‌های بخار نیروگاه را تضمین می‌کند.

6. شیر ایمنی ترکیبی گاز-مایع

• شیر ایمنی ترکیبی گاز و مایع (با عملکرد پایلوت و دارای بellow) : برای سیستم‌هایی که در آن محیط‌های گازی و مایع با هم مخلوط می‌شوند، نوع پایلوت امکان تنظیم انعطاف‌پذیر فشار را فراهم می‌کند و bellow از تداخل و نشت محیط جلوگیری می‌کند و در رآکتورهای شیمیایی پیچیده استفاده می‌شود.

7. شیر ایمنی برای محیط‌های بسیار سمی

• شیر ایمنی نوع اسید فلوریدریک (با bellow) : اسید فلوریدریک بسیار سمی و خورنده است. ساختار bellow از نشت اسید فلوریدریک جلوگیری می‌کند و از محیط زیست و پرسنل محافظت می‌کند و در صنایعی که با اسید فلوریدریک کار می‌کنند به کار می‌رود.

در نتیجه، انواع مختلف شیرهای ایمنی به منظور پاسخگویی به نیازهای خاص محیط‌های مختلف و شرایط کاری توسعه یافته‌اند و نقشی جایگزین‌ناپذیر در ایمنی صنعتی ایفا می‌کنند.