شیر تنفسی

شیر تنفسی، که با نام‌های شیر تخلیه فشار یا شیر خلاء نیز شناخته می‌شود، به طور ویژه برای حفاظت از مخازن ذخیره طراحی شده است. این شیر قادر است فشار اضافی مخزن را تخلیه کند یا خلاء ایجاد شده در آن را برطرف نماید. استفاده از شیر تنفسی همچنین می‌تواند با تنظیم فشار مخزن، از خروج بخارات جلوگیری کند و امنیت عملیات را افزایش دهد. از آنجا که مخازن ذخیره معمولاً در فشار نزدیک به فشار اتمسفر کار می‌کنند و دامنه فشار مجاز آنها بسیار محدود است.

این تجهیز باید قادر باشد حجم زیادی از گاز را در فشار تنظیمی مشخص تخلیه کند تا از آسیب دیدن، مچاله شدن یا شکست مخزن جلوگیری شود. گروه صنعتی رادفر از این تجهیزات در طراحی و بهره‌برداری ماشین‌آلات صنعتی خود استفاده می‌کند تا ایمنی و کارایی سیستم‌ها تضمین شود.

انواع شیر تنفسی

شیرهای تنفسی در انواع مختلف برای محافظت از مخازن ذخیره طراحی شده‌اند و به صورت اتصال فلنچ با تخلیه به اتمسفر نصب می‌شوند. این شیرها بسته به نیاز سیستم، در سه حالت اصلی فشاری، خلاء و ترکیبی فشار-خلاء موجود هستند و کاربرد گسترده‌ای در مخازن ذخیره بزرگ با سرپوش ثابت یا متغیر دارند تا تبخیر و فشار غیرمجاز کنترل شود.

شیر تنفسی حالت فشاری

در این نوع شیر تنفسی، تمرکز اصلی بر کنترل و تخلیه فشار اضافی مخزن است. زمانی که فشار داخلی مخزن از حد مجاز تعیین شده فراتر رود، شیر به‌طور خودکار باز می‌شود و گاز اضافی را به اتمسفر هدایت می‌کند تا از آسیب یا انفجار مخزن جلوگیری شود. این نوع شیر به ویژه در سیستم‌هایی مانند مخزن استیل که در تجهیزات صنعتی و خطوط تولید حساس به فشار استفاده می‌شوند، اهمیت بالایی دارد و نقش کلیدی در حفظ ایمنی و عملکرد پایدار تجهیزات ایفا می‌کند.

شیر تنفسی حالت ترکیب فشار-خلاء

این نوع شیر تنفسی توانایی کنترل همزمان فشار اضافی و خلاء مخزن را دارد. زمانی که فشار داخلی کاهش یابد یا خلاء ایجاد شود، شیر به‌طور خودکار اجازه ورود هوا به مخزن را می‌دهد تا از آسیب به ساختار مخزن جلوگیری شود. در مقابل، هنگام افزایش فشار بیش از حد، گاز اضافی به بیرون هدایت می‌شود تا فشار در محدوده ایمن باقی بماند. چنین شیرهایی به ویژه در سیستم‌هایی مانند آبسرد کن صنعتی که نیازمند کنترل دقیق فشار برای حفظ عملکرد پایدار و ایمنی تجهیزات هستند، کاربرد گسترده‌ای دارند و نقش کلیدی در پیشگیری از خسارت و افزایش طول عمر تجهیزات ایفا می‌کنند.

شیر تنفسی حالت خلاء

این نوع شیر تنفسی به‌طور ویژه برای محافظت از مخازن در برابر کاهش فشار یا ایجاد خلاء طراحی شده است. در شرایطی که فشار داخل مخزن از حد ایمن پایین‌تر بیاید، شیر به‌صورت خودکار هوا را وارد مخزن می‌کند تا از مچاله شدن، آسیب‌های ساختاری یا اختلال در عملکرد جلوگیری شود. چنین شیرهایی در تجهیزات حساس مانند شیر سردکن صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارند، زیرا کنترل دقیق فشار و جلوگیری از خلاء، عملکرد پایدار سیستم و ایمنی تجهیزات را تضمین می‌کند و از خسارات احتمالی ناشی از فشار منفی جلوگیری می‌نماید.

ضرورت استفاده از شیر تنفسی

شیر تنفسی یک تجهیز حفاظتی است که روی نازل یا سرپوش ثابت مخازن ذخیره نصب می‌شود و هدف اصلی آن محافظت از مخزن در برابر انفجار یا مچاله شدن ناشی از تغییرات فشار است. در یک مخزن با سرپوش ثابت که امکان باز شدن کنترل‌شده ندارد، افزایش فشار به دلیل پمپاژ مایع یا تغییرات دمایی می‌تواند منجر به انفجار شود. همچنین، کاهش فشار داخلی مخزن به زیر فشار اتمسفر، به‌خصوص هنگام کاهش سطح مایع، می‌تواند باعث مچالگی و آسیب به مخزن شود؛ در این شرایط شیر تنفسی به‌صورت کنترل‌شده هوا یا بخار را وارد مخزن می‌کند تا خلاء جبران شود.

انتخاب مناسب شیر تنفسی باید بر اساس استانداردهای معتبر مانند API 2000 یا سایر استانداردهای صنعتی انجام شود تا ایمنی کامل سیستم تضمین شود. این نوع تجهیزات به‌ویژه در سیستم‌هایی مانند دیگ بخار اهمیت بالایی دارند، زیرا کنترل دقیق فشار و تخلیه ایمن، مانع از آسیب دیدن مخزن و اختلال در عملکرد تجهیزات می‌شود.

عملکرد شیر تنفسی

در حالت معمول، فشار ست (Set Pressure) برای هر دو حالت فشار مثبت و خلاء در مخزن بر اساس اینچ ستون آب تعیین می‌شود. دلیل این انتخاب این است که اکثر مخازن بزرگ ذخیره دارای فشار کاری مجاز نسبتاً پایینی هستند.

بیشتر مخازن اتمسفری نیازمند تجهیزاتی مانند شیر تنفسی هستند تا بتوانند حجم زیادی بخار را در شرایط فشار پایین از مخزن خارج کنند. این مخازن معمولاً طبق استاندارد API 650 به صورت جوشی ساخته می‌شوند و برای تطبیق با حجم‌های زیاد و ست پرشرهای پایین، شیرهای تنفسی دارای پورت‌های بزرگ‌تر نسبت به اتصال نازل هستند. به همین دلیل، تنظیم پایین فشار، اغلب استفاده از بارگذاری وزنه‌ای در شیر تنفسی را به جای بارگذاری فنری الزامی می‌کند. در نتیجه، یک شیر تنفسی برای باز شدن کامل تقریباً به ۱۰۰ درصد Over Set Pressure نیاز دارد.

علاوه بر این، هنگام تعیین ست پرشر، MAWP (Maximum Allowable Working Pressure) باید حداقل دو برابر ست پرشر انتخاب شود تا جریان بهینه در شیر حاصل شود. در صورتی که MAWP کمتر از ۱۰۰ درصد ست پرشر باشد، شیر می‌تواند نسبت به اندازه استاندارد کمی بزرگ‌تر انتخاب شود. در غیر این صورت، احتمال ایجاد Chattering و افزایش سایش سیت و دیافراگم وجود دارد.

به عبارت ساده‌تر، یک شیر فشار/خلاء (شیر تنفسی) همانند یک شیر تخلیه فشار بالا نیست و نباید برای ست پرشرهای بسیار پایین ۱۰ تا ۲۰ درصد طراحی شود. در طراحی این شیرها باید از منحنی‌های جریان سازنده بهره برد و مقدار اورست پرشر کافی انتخاب شود تا عملکرد ایمن و پایدار سیستم تضمین گردد، به‌ویژه در سیستم‌هایی مانند مبدل حرارتی که کنترل دقیق فشار و جریان بخار اهمیت بالایی دارد.