I. نظرة عامة
تعد صمامات الأمان من ملحقات الأمان المهمة للغلايات وأوعية الضغط وغيرها من معدات تحمل الضغط. تؤثر موثوقيتها وأدائها بشكل مباشر على سلامة المعدات والأفراد، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالحفاظ على الطاقة وحماية البيئة. ومع ذلك، غالبًا ما يختار بعض المستخدمين وأقسام التصميم النموذج الخاطئ عند اختيار صمامات الأمان. ولذلك، تحلل هذه المقالة اختيار صمامات الأمان.
ثانيا. التعاريف
بالمعنى الواسع، تشمل صمامات الأمان صمامات التنفيس. من وجهة نظر لوائح الإدارة، صمام الأمان هو صمام يتم تركيبه مباشرة على غلاية بخارية أو وعاء ضغط من الدرجة الأولى، ويجب اعتماده من قبل قسم الإشراف الفني. بالمعنى الضيق، يطلق عليه صمام الأمان، في حين يشار إلى البعض الآخر عمومًا باسم صمامات التنفيس. تتشابه صمامات الأمان وصمامات التنفيس إلى حد كبير في الهيكل والأداء. كلاهما يقوم بتفريغ الوسط الداخلي تلقائيًا عند تجاوز ضغط الفتح لضمان سلامة معدات الإنتاج. وبسبب هذا التشابه الأساسي، غالبًا ما يخلط الناس بين الاثنين عند استخدامهما. بالإضافة إلى ذلك، تنص لوائح بعض مرافق الإنتاج على إمكانية اختيار أي منهما. ولذلك غالباً ما يتم التغاضي عن الاختلافات بين الاثنين، مما يؤدي إلى العديد من المشاكل. إذا كان هناك تمييز واضح بين الاثنين، فيمكن فهمه وفقًا للتعريف الوارد في الجزء الأول من رمز الغلايات وأوعية الضغط ASME:
1. صمام الأمانعبارة عن جهاز أوتوماتيكي لتخفيف الضغط يتم تشغيله بواسطة الضغط الساكن للوسيط الموجود أمام الصمام. ما يميزها هو إجراء فتح كامل مفاجئ. يتم استخدامه في تطبيقات الغاز أو البخار.
2. صمام الإغاثة،المعروف أيضًا باسم صمام الفائض، وهو عبارة عن جهاز أوتوماتيكي لتخفيف الضغط يتم تشغيله بواسطة الضغط الساكن للوسيط الموجود أمام الصمام. يفتح بشكل متناسب عندما يتجاوز الضغط قوة الفتح. يتم استخدامه بشكل رئيسي في تطبيقات السوائل.
3. صمام تخفيف الأمان(صمام تخفيف الأمان)، المعروف أيضًا باسم صمام الفائض الآمن، هو جهاز تخفيف الضغط التلقائي الذي يتم تشغيله بواسطة الضغط المتوسط. اعتمادًا على التطبيق، يمكن استخدامه كصمام أمان أو صمام تنفيس. في اليابان، على سبيل المثال، هناك عدد قليل نسبيًا من التعريفات الواضحة لصمامات الأمان وصمامات التنفيس. بشكل عام، تسمى أجهزة السلامة المستخدمة لأوعية الضغط الكبيرة لتخزين الطاقة مثل الغلايات بصمامات الأمان، بينما تسمى تلك المثبتة على خطوط الأنابيب أو المرافق الأخرى بصمامات التنفيس. ومع ذلك، وفقًا "للمعايير الفنية لتوليد الطاقة الحرارية" الصادرة عن وزارة التجارة الدولية والصناعة في اليابان، تم تحديد أجزاء مهمة من سلامة المعدات لاستخدام صمامات الأمان، مثل الغلايات وأجهزة التسخين الفائقة وأجهزة إعادة التسخين وما إلى ذلك. في الحالات التي يتم فيها تركيب صمام تخفيض الضغط على الجانب السفلي ويلزم توصيله بالغلايات والتوربينات، يجب تركيب صمامات تنفيس أو صمامات أمان. ومن هذا المنظور، يجب أن تكون صمامات الأمان أكثر موثوقية من صمامات التنفيس. بالإضافة إلى ذلك، واستنادًا إلى الاعتراف واللوائح الخاصة بحجم التفريغ الآمن في "لوائح إدارة الغاز عالي الضغط" التابعة لوزارة العمل اليابانية، بالإضافة إلى قواعد وزارة النقل وجمعيات السفن المختلفة، تسمى الصمامات التي تضمن حجم التفريغ بصمامات الأمان، في حين تسمى تلك التي لا تضمن حجم التفريغ بصمامات التنفيس. في الصين، يُشار إلى كلا النوعين من الرفع الكامل- والرفع الخفيف-بشكل جماعي باسم صمامات الأمان.
ثالثا. اختيار
1. التصنيف
في الوقت الحاضر، تنقسم صمامات الأمان في الإنتاج الضخم بشكل رئيسي إلى فئتين: نوع الزنبرك ونوع الرافعة. إلى جانب ذلك، هناك صمامات أمان من النوع النبضي، وصمامات أمان من النوع التجريبي، وصمامات تبديل أمان، وصمامات تخفيف أمان، وصمامات أمان من نوع الوزن، وما إلى ذلك. تعمل صمامات الأمان من النوع الزنبركي بشكل أساسي بقوة الزنبرك. يمكن تصنيف صمامات الأمان من النوع الزنبركي إلى النوع المغلق والنوع المفتوح. بشكل عام، يجب على الوسائط القابلة للاشتعال أو المتفجرة أو السامة اختيار النوع المغلق، بينما يمكن للبخار أو الغاز الخامل اختيار النوع المفتوح. في صمامات الأمان من النوع الزنبركي، هناك أيضًا تلك التي تحتوي على مفتاح ربط وبدونه. تتمثل الوظيفة الرئيسية لمفتاح الربط في التحقق من مرونة قرص الصمام، وفي بعض الأحيان يمكن استخدامه أيضًا لتخفيف الضغط اليدوي في حالات الطوارئ، كما هو موضح في الشكل 3. تعمل صمامات الأمان من نوع الرافعة بشكل أساسي بقوة الرافعة والوزن. ومع ذلك، نظرًا للحجم الكبير لصمامات الأمان من النوع الرافعة، فإن نطاق تطبيقها غالبًا ما يكون محدودًا. عند ارتفاع درجة الحرارة يجب اختيار صمامات أمان ذات زعانف لتبديد الحرارة.
المعلمة الرئيسية لصمام الأمان هي قدرته على التفريغ، والتي يتم تحديدها من خلال قطر مقعد الصمام وارتفاع رفع قرص الصمام. اعتمادًا على ارتفاعات الرفع المختلفة، يمكن تصنيف صمامات الأمان إلى نوعين: مرفوع قليلاً ومرفوع بالكامل. يشير صمام الأمان المرتفع قليلاً إلى صمام يكون ارتفاع رفع قرص الصمام فيه من 1/40 إلى 1/20 من قطر الحلق لمقعد الصمام. يشير صمام الأمان المرفوع بالكامل إلى الصمام الذي يكون فيه ارتفاع رفع قرص الصمام 1/4 من قطر الحلق لمقعد الصمام.
2. اختيار صمامات الأمان
يتم تحديد الضغط الاسمي لصمام الأمان من خلال ضغط التشغيل، وتحدد درجة حرارة التشغيل نطاق درجة حرارة صمام الأمان، وتحدد قيمة الضغط المحددة لصمام الأمان المحسوبة نطاق الضغط المحدد للزنبرك أو الرافعة، ومن ثم يتم تحديد نوع المادة والهيكل لصمام الأمان وفقًا للوسيط المستخدم. وأخيرًا، يتم حساب قطر حنجرة صمام الأمان بناءً على قدرة التفريغ لصمام الأمان. فيما يلي القواعد العامة لاختيار صمامات الأمان.
1. غلايات الماء الساخنبشكل عام، استخدم صمامات أمان غير محكمة الغلق مع مفاتيح ربط وميزات قابلة للفتح قليلاً.
2. صمامات أمان الرفع الكاملة-غير محكمة الغلقمع الشدات تستخدم عادة للغلايات البخارية أو خطوط أنابيب البخار.
3. بالنسبة للسوائل غير القابلة للضغط مثل الماء، يتم استخدام صمامات أمان الرفع الصغيرة المغلقة أو صمامات تخفيف الأمان بشكل عام.
4. بالنسبة لإمدادات المياه ذات الضغط العالي-، يتم استخدام صمامات أمان الرفع المغلقة بالكامل- بشكل عام، كما هو الحال في سخانات المياه ذات الضغط العالي والمبادلات الحرارية-.
5. بالنسبة للوسائط القابلة للضغط مثل الغازات، يتم استخدام صمامات أمان الرفع المغلقة بالكامل- بشكل عام، كما هو الحال في صهاريج تخزين الغاز وخطوط أنابيب الغاز.
6. تستخدم غلايات البخار من الفئة E- بشكل عام صمامات أمان ذات وزن ساكن.
7. بالنسبة لأنظمة -التجويف الكبير والتدفق العالي- والضغط العالي-، تُستخدم صمامات الأمان من النوع النبضي - بشكل عام، كما هو الحال في أجهزة إزالة الحرارة الزائدة وتقليل الضغط، وغلايات محطات الطاقة، وما إلى ذلك.
8. لنقل الغاز المسال بواسطة عربات صهاريج السكك الحديدية، صهاريج الطرق، صهاريج التخزين، وما إلى ذلك، يتم استخدام صمامات الأمان الداخلية بشكل عام.
9. الجزء العلوي من خزان الزيت مجهز عمومًا بصمام أمان هيدروليكي، والذي يجب استخدامه مع صمام التنفس.
10. تُستخدم صمامات الأمان -التشغيلية بشكل عام في الصرف تحت الأرض أو خطوط أنابيب الغاز الطبيعي.
11. يتم استخدام صمام ارتداد الأمان بشكل عام في خط أنابيب ارتجاع الطور السائل عند مخرج مضخة الخزان في محطة غاز البترول المسال.
12. تستخدم صمامات الأمان ذات الضغط السلبي الفراغي بشكل عام في الأنظمة ذات الضغط السلبي أو تلك التي قد تولد ضغطًا سلبيًا أثناء التشغيل.
13. تُستخدم صمامات الأمان الأنبوبية المتموجة عمومًا في أنظمة الحاويات أو خطوط الأنابيب ذات التقلبات الكبيرة في الضغط الخلفي وتلك التي تحتوي على مواد سامة وقابلة للاشتعال.
14. بالنسبة للأنظمة ذات نقطة التجمد المنخفضة للوسط، يتم بشكل عام اختيار صمامات الأمان المغلفة المعزولة.
