ایمنی یک نگرانی در هر نوع سیستم حاوی انرژی پتانسیل است، خواه الکتریکی، شیمیایی، گرانشی یا سیال. هر کدام از این ها روش های حفاظتی خاصی دارند و برای سیستم های سیال از شیرهای قطع کننده خاصی در شرایطی استفاده می شود که فشار اضافی ممکن است مشکل ساز باشد.
اصطلاحات TSV و PSV، از آنجایی که به ترتیب به شیرهای اطمینان حرارتی و شیرهای اطمنان فشاری مربوط می شوند، اغلب با چند نام دیگر خوانده می شوند. آنها ممکن است شیر های تسکین، شیرهای فشار شکن یا به سادگی شیرهای اطمینان نامیده شوند. صرف نظر از نام، آنها وظیفه کاهش فشار را در صورت رسیدن به سطح خطرناک انجام می دهند. آنها بر اساس اصول مختلف عمل می کنند و بنابراین در برابر موقعیت های مختلف محافظت می کنند.
به طور رسمی، یک شیر اطمینان به طور خودکار عمل می کند و از نیروی گاز یا مایع برای عملکرد شیر استفاده می کند. با این حال، برخی منابع ادعا می کنند که یک شیر اطمینان مناسب نه تنها شامل عملکرد خودکار است، بلکه یک نادیده گرفتن دستی نیز دارد، که باعث می شود آنها کمی متفاوت از یک شیر تسکین استاندارد باشند. به نظر می رسد که این مورد در برخی از شیرها ها صادق است، اما نه در هر شیر اطمینان ، بنابراین می توان فرض کرد که صنایع و برنامه های مختلف از تعاریف خاص خود برای تغییرات جزئی در این دستگاه ها استفاده می کنند.
ویژگی های شیر ایمنی حرارتی (TSV)
شیر اطمینان حرارتی همانطور که از نامش پیداست برای مواردی است که انبساط حرارتی یک مایع باعث ایجاد فشار بیش از حد در یک سیستم بسته می شود. وقتی مایع گرم می شود، منبسط می شود اما نه به اندازه گاز. حتی اگر افزایش دما کاملاً چشمگیر باشد، تغییر حجم مایع نه درصد زیادی است و نه معمولاً بسیار سریع است. اصطلاح صنعتی رایج‌تر برای این نوع شیر، شیر تسکین حرارتی است.
این عوامل منجر به تولید شیرهای حرارتی با چند ویژگی منحصر به فرد می شود. اولاً، لازم نیست که آنها خیلی بزرگ باشند، زیرا افزایش حجم نسبتاً کم خواهد بود. معمولاً قطر ورودی آنها از 1 اینچ بیشتر نیست. مایعات نیز اغلب برای تخلیه مستقیم به محیط، بدیهی است در مورد فرآورده های نفتی یا اسیدها، ایمن نیستند. حتی آبی که بسیار داغ شده است می تواند یک خطر زیست محیطی باشد، بنابراین نوعی روش مهار نیز در نزدیکی شیرهای اطمینان حرارتی حیاتی است.
کاربردهای متداول حفاظت در صورت دمای بیش از حد مایع در ظروف بسته، لوله های طولانی در معرض محیط (نور خورشید)، کاربردهای آبگرمکن و پمپ هایی که آب را در جایی که تجمع گرما می تواند مشکل ساز باشد، به گردش در می آورد.
عملکرد اکثر شیرها بر اساس فنر داخلی است که به شیر اجازه می دهد در صورتی که نیروی انبساط سیال به اندازه کافی زیاد باشد باز شود. این باعث می شود که عملکرد کاملاً شبیه به اکثر اجزای رایج کاهش فشار برای سیستم های هیدرولیک یا پنوماتیک باشد.
از آنجایی که این شیرها اغلب در مناطقی بدون دسترسی به سیستم کنترل قرار می گیرند، یافتن این شیر ها توسط یک سنسور دما/پردازنده/سلونوئید نوع سیستم کنترل شده غیر معمول است. آنها باید بتوانند در صورت خرابی سیستم کار کنند، بنابراین به گونه ای طراحی شده اند که بسیار بادوام بوده و بدون هیچ منبع تغذیه یا هیچ گونه ارتباطی با قسمت دیگری از سیستم به درستی کار کنند.
ویژگی های شیر اطمینان فشار (PSV)
درست مانند شیر حرارتی، نام صنعتی رایج برای این نوع شیرها “Pressure Relief Valve” است. بر خلاف موضوع مایع در کاربردهای شیر حرارتی، گازها با تغییر درصد حجمی بسیار بیشتری منبسط می شوند و می توانند بسیار سریعتر گرم شوند. قانون گاز ایده آل درجه بالاتری از همبستگی بین دما و حجم و اثرات آنها بر فشار را ثابت کرد. افزایش ناگهانی دما باعث افزایش شدید حجم یا فشار می شود و حجم اضافی باید تخلیه شود.
برای کاربردهای پنوماتیکی که از هوای خارج شده از محیط اطراف استفاده می کنند، معمولاً می توان آن را بدون مشکل تخلیه کرد. برای سایر گازها، همان ملاحظات مهار مایعات باید در نظر گرفته شود تا از آسیب به محیط زیست جلوگیری شود.
ساختار شیرهای فشار شبیه به شیرهای حرارتی است که معمولاً از نیرو برای باز کردن شیر فنری برای تخلیه فشار اضافی استفاده می کنند (شکل 2).
اغلب فنر قابل تنظیم است تا فشارهای مختلف برای باز کردن شیر امکان پذیر باشد. به دلیل تغییرات شدیدتر، شیر ها، در این مورد، می توانند قطر بسیار زیادی داشته باشند تا مواد بیشتری را در زمان بسیار کوتاهی تخلیه کنند.
ایمنی برای سیستم های سیال
هر دو شیرهای اطمینان فشاری و حرارتی (PSV و TSV) به منظور کاهش یک سیستم در صورت فشار بیش از حد با دوام و قابلیت اطمینان فوق العاده هستند. برای مایعات، انبساط کوچک ناشی از افزایش حرارتی باید با شیرهای کوچک و در عین حال قابل اطمینان تخلیه شود. برای گازها، فشار اضافی می تواند منجر به تغییرات حجم بیشتر شود، بنابراین شیر ها اغلب باید جریان های بزرگتری را ایجاد کنند.