شیر اطمینان (شیر ایمنی) (safety valve): کاربری این نوع شیر بر روی مخازن تحت فشار و جهت جلوگیری فشار بیش‌تر از حد طراحی بر روی مخازن می‏‌باشد. این نوع از شیرها توسط يك فنر بسته شده‌‏اند و با رسيدن فشار پشت شير به يك فشار استاتيكی مشخص عمل كرده و به سرعت باز می‏‌شوند. با مشخص بودن مساحت سطح مقطع و اندازه‏‌ی نازل می‏‌توان مشخص نمود كه چه حجمی سيال از شير خارج خواهد شد. در ابتدا بايد اندازه نازل خروجی محاسبه گردد. شيرهای اطمينان به وسيله‏‌ی آزاد كردن مقداری از سيال به بیرون از منطقه‌‏ی تحت فشار، ايمن‌‏سازی را انجام مي‏‌دهند. شيرهای اطمینان در جاهایی كه حداكثر فشار كاری به وجود مي‏‌آيد نصب می‌‏گردند. در سيستم‏‌های توليد بخار، شيرهای اطمينان برای جلوگيری از افزايش فشار بر روی بويلرها نصب مي‏‌گردند. شیر اطمینان از آخرین تجهیزاتی است که در صنعت‏‌هایی مانند نیروگاه، پتروشیمی، دیگ بخار، نفت و گاز، و داروسازی استفاده می‏‌گردند و در فشارهای بیش از حد تعیین شده در یک نیروگاه یا سیستم فعال می‌شوند. در نتیجه عملکرد شیر به گونه‏‌ای است که نهایتا باعث ایمن‌‏تر شدن می‏‌شود. طراحی شیر اطمینان به صورتی است که در فشارهای بیش از حد مجاز به صورت خودکار عمل می‏‌کنند. شیر اطمینان علاوه بر جلوگیری از آسیب به تجهیزات در فشارهای بالا، به کاربر اطمینان می‌‏دهد که فشار در محدوده‏‌ی تنظیم شده‌‏ی دستگاه باقی می‏‌ماند. از مزیت‏‌های شیر اطمینان عملکرد سریع در حالت‏‌هایی است که فشار به طور ناگهانی افزایش می‏‌یاید. بعد از برگشت فشار به حد مجاز شیر به حالت اولیه باز می‏‌گردد.

مشخصات فنی و کاربرد شیر اطمینان

بیش‌ترین کاربرد این نوع شیرها، بر روی مخازن تحت فشار جهت جلوگیری از تحت فشار بیش‌تر از حد طراحی بر روی مخازن می‌‏باشد. نکته‌ی این نوع شیرها این است که قطر ورودی شیر کوچک‏‌تر از قطر دهانه‏‌ی خروجی آن می‏باشد. نحوه‌ی تنظیم شیر اطمینان در ادامه‏‌ی متن توضیح داده خواهد شد. از جمله کاربری‏‌های شیر اطمینان صنعتی می‌‏توان به شیر ایمنی درون چاهی، شیر ایمنی سطحی، شیر ایمنی فشار و شیر ایمنی قطع کننده اشاره نمود. 

صنایع، مخازن و تجهیزات تحت فشار باید به وسيله شیر اطمینان محافظت شوند. شیرهای ایمنی را بايد به نحوی انتخاب كرد كه در صورت به هم خوردن تعادل در فشار مخزن، شير اطمينان باز شده و مقادير اضافی سیال را خارج كند. در مواردی كه تجهیزات فشار علاوه بر امكان به هم خوردن تعادل در شرایط كاری در معرض خطرات آتش سوزی و يا انفجار نيز هستند، بايد اين شيرها طوری انتخاب شوند كه نه فقط در فشار معينی باز گردند بلكه ظرفيت آن را داشته باشند تا مقدار زيادی سیال داخل مخزن را كه در اثر حرارت تغيير حالت داده است را به بیرون تجهیزات انتقال دهند. شيرهای اطمينان در فشاری در حدود 10% بيش از فشاری كه تجهیزات بايد نگه‌‏داشته شوند و يا در حدود بالاترين فشاری كه مخزن می‏‌تواند تحمل كند، باید انتخاب شوند. در مخازن ضد انفجار، فشار مخزن نبايد از 20% فشار طراحی بالاتر برود. شيرهای ایمنی به عنوان وسيله‌ای مناسب جهت جلوگيری از ازدياد فشار ناگهانی در موتورخانه‌ها، كارخانه‏‌ها و به طور كلی انواع سايت‏‌های صنعتی و برای انواع سيالات از قبيل گاز، بخار، آب و يا هوای فشرده استفاده می‏‌گردند. محدوديت فشار در اين گونه كاربردها معمولا ناشی از فشار قابل تحمل تجهيزات، لوله‏‌ها و دستگاه‏‌ها و يا محصولات توليدی و همچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمنی افراد می‏‌باشد كه اصطلاحا به محدوده‏‌ی فشار كاركرد امن معروف است. نحوه‏‌ی باز شدن شيرهای اطمينان و مشخصات كاری آن‌ها ارتباط مستقيم با نحوه طراحی قطعات داخلی شير دارد. در اغلب موارد اين طراحی به گونه‏‌ای انجام می‌گيرد كه پس از شروع باز شدن، شير اطمينان در اثر ازدياد فشار اين عمل به سرعت تشديد شده تا زمانی كه شير كاملا باز گردد. 

انواع شیرهای اطمینان عبارتند از:

شیر اطمینان با فنر: ساختار شیر اطمینان با فنر به این صورت است که روی صفحه‏‌ی دریچه‏‌ی آن فنری تعبیه شده و به وسیله‏‌ی مهره‌ای که در بالای این فنر وجود دارد می‌‏توان فشار روی دریچه‏‌ی مخزن را تا حد ایمنی مورد نظر تنظیم کرد. این نوع شیر اطمینان بیشتر برای مخازن تحت فشار استفاده می‏‌شود.

شیر اطمینان وزنه‌‏ای: ساختار این نوع از شیرهای اطمینان به این صورت است که فشار درون مخزن توسط نیروی وزنه‏‌های موجود روی دریچه‏‌ی مخزن تا حد ایمنی مجاز مورد نظر قابل تنظیم می‏‌باشد.

شیر اطمینان با فنر و دیافراگم: این نوع از شیرهای اطمینان برای کنترل مواد و سیالات در مخزن استفاده می‏‌شود و همزمان می‌‏تواند فشار و سطح مایع درون مخزن را به خوبی کنترل کند.

انواع شیرهای اطمینان بر اساس کاربری

سیفتی ولو( Safety valve ) : این نوع از شیرهای اطمینان بیش‌تر روی مخازن و دستگاه‌‏های محتوی گاز، هوا و بخار نصب می‏‌شوند.

ریلیف ولو (  Relief valve ):  این نوع از شیرهای اطمینان غالبا بر روی مخازن و دستگاه‌‏های محتوی مایع نصب می‏‌شوند.

شیر اطمینان دو منظوره ( Relief safety valve ) : این نوع از شیرهای اطمینان بر روی هر دو منابع و دستگاه‏‌های محتوی گاز و مایع نصب می‏‌شوند و قابلیت کنترل فشار برای هر دو نوع سیال را دارا می‌باشد.

شیر اطمینان ( Conventional Relief Valve ) :  از جمله شیرهای فنر‌دار بوده که عملکرد آن‌ها مستقیما به تغییرات فشار برگشتی (Back Pressure) وابسته است. 

شیر اطمینان فشار متعادل ( Balanced Pressure Relief Valve ) : این شیرها با داشتن یک سیلندر یا ابزاری مشابه، تاثیرات فشار برگشتی را بر عملکرد شیر به حداقل می‌رسانند. 

شیر کنترل فشار ( Pilot Operated Pressure Relief Valve ): این تجهیز یک شیر اطمینان ترکیبی است که از دو شیر آزاد کننده فشار تشکیل شده است و درواقع شیر اصلی آن توسط شیر دومی (پیلوت) کنترل می‌شود. 

شیرهای خلاء شکن ( Vacuum Relief Valve ) : این تجهیز برای جبران افت فشار در تجهیزاتی چون مخازن ذخیره که امکان ایجاد خلاء وجود دارد بسیار ضروری است که اساس کاری این نوع شیر اطمینان معکوس شیرهای تخلیه فشار است. 

شیرهای کنترل دما ( Temperature Safety Valve ) : این نوع شیر اطمینان به دما واکنش نشان می‌دهد. گاهی به دلیل توقف پروژه و یا ایجاد وقفه در تولید و حرکت سیال، مقداری از سیال در لوله‌ها به دام می‌افتد و در اثر افزایش دما حجم آن زیاد شده و فشار در لوله‌ها بالا می‌رود.

شیر اطمینان درون چاهی (Sub surface Safety Valve) : این شیراطمینان از جمله مهم‌ترین تجهیزات ایمنی لازم در فرآیند تکمیل چاه به شمار می‌رود و در کشتن چاه کاربرد دارد. شیر اطمیان درون چاهی در عمق 100 تا 300 متری از سر چاه قرار می‌گیرد و با کنترل فشار در هنگام بهره‌برداری از چاه‌های تولیدی علی‌الخصوص چاه‌های گازی دریایی، از تجهیزات سرچاهی محافظت می‌کند. در حقیقت استفاده از این شیر اطمینان زمانی است که شیرآلات ایمنی سرچاهی به هر دلیلی اعم از انفجار، بمباران یا عدم کارکرد بهینه، قادر به عملکرد مناسب نباشند. شیر اطمینان درون چاهی درواقع به صورت یک مکمل برای تجهیزات ایمنی سطحی عمل می‌کند

راپچر دیسک (رپچر دیسک) (Rupture Disc) که دیسک انفجاری و صفحه گسيختگی (Burst Disc) و یا دیافراگم انفجاری (Burst Diaphragm) هم نامیده می‌شود، یک وسیله کنترل فشار است که برای محافظت از مخازن تحت فشار و یا تجهیزاتی که احتمال وجود فشار بسیار زیاد و یا خلا ناگهانی در آنها وجود دارد، به کار می‌رود.

شير اطمينان با بارگذاری مستقيم (Direct Loaded Safety Relief Valve)

شیر اطمینان دو فنره ( Double & Twin Safety Relief Valves) 

شیر اطمینان هوا ( Atmospheric Safety Relief Valves )

شیر اطمینان فنر‌دار (Spring Loaded Safety Valve)

شیر اطمینان وزنه‌ای (Dead-Weight Safety Valve)

دریچه‌های ایمنی با ظرفیت متوسط ( Medium Capacity Safety Relief Valves ) 

اصطلاحات شیرهای اطمینان

بالاترين فشار (over pressure): فشاری است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار می‏‌گيرد و حداكثر ظرفيت تخليه‏‌ی خود را دارا می‌‏باشد. واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه‏‌ی تنظيم (set pressure) می‌‏باشد و مقدار آن با توجه به كاربردها و استانداردهای مختلف، متفاوت می‌باشد. استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را در مورد سيستم‌‏های بخار و گاز برابر با حداكثر 10% درصد فشار تنظيمی شير اطمينان در نظر می‌گيرد. شيرهای اطمينان در فرآيندهايی كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول و يا تجهيزات خسارتی وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيری می‏‌كنند. 

پايين‌ترين فشار (blow down): مقدار اختلاف فشار پايين‏‌تر از نقطه‌‏ی تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل و محكم شدن شير اطمينان پس از باز شدن و سپس برگشت سيستم به فشار عادی مورد احتياج می‌‏باشد. اين پارامتر به reset differential نيز معروف است. ميزان blow down نيز طبق استاندارد مذكور حدود 10% می‏‌باشد. مقادير over pressure و blow down بسته به نوع سيستم و انتخاب طراح متغير بوده و به طور مثال می‌‏تواند به ترتيب 3% و 4 % انتخاب گردند.

نقطه تنظيم (set point): تنظيم مناسب نقطه‏‌ی عملكرد و باز شدن شير اطمينان، اولا به دلايل ايمنی مذكور و ثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا و همچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروری می‌باشد. اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد و از طرفی بايد به خاطر داشت كه تنظيم فشار آزادسازی شير اطمينان روی فشاری كمتر از SOL/P هيچ‏گونه مزيتی به همراه نخواهد داشت و تنها باعث افزايش احتمالی دفعات باز شدن شير اطمينان و فرسوده شدن آن خواهد گشت. ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تا از باز شدن بی‌مورد شير جلوگيری به عمل آيد. در صورت ناديده انگاشتن اين مورد، شير اطمينان در بسياری از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمود كه به اين پديده simmering گفته می‌‏شود. اين حالت در نتيجه‏‌ی نزديك بودن بيش از اندازه‏‌ی فشار سيستم به نقطه‏‌ی تنظيم روی می‌دهد و علاوه بر ايجاد سر و صدا و مسائل جانبی، باعث ايجاد صدمه به قسمت‌‏های داخلی شير و در نتيجه نشت دائمی آن خواهد شد. 

فشار اطمينانی (shut-off margin): هنگامی كه فشار كاری سيستم و نقطه‌‏ی تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالی سيستم كه در بالا عنوان گرديد، فشار اطمينانی نيز به عنوان گارانتی كردن و مطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير بر فشار كاری سيستم اضافه می‌گردد كه معمولا حدود 1/0 بار است. 

فشار تنظيم (set pressure): فشار نسبی ورودی به شير ايمنی كه شير برای باز شدن در اين فشار تنظيم می‌شود. 

فشار پشتی (back pressure): لاين خروجی PSV می‌تواند توسط يك لوله به هوای آزاد (فشار اتمسفر) تخليه گردد يا اينكه به يك خط ديگر هدايت گردد. 

فشار پشت ساختار (build-up back pressure): به افزايش فشار در مدار تخليه در اثر جريان ناش از باز شدن شير ايمن فشار می‌گويند. 

فشار تحميلی (superimposed back pressure): فشار استاتيكی در خروجی شير ايمنی فشار درست در لحظه باز شدن شير را می‌گويند. اين فشار می‌تواند ثابت و يا متغيير باشد. 

فشار باز شدن (opening pressure): فشار استاتيكی در ورودی شير كه موجب باز شدن شير بسته می‌گردد. 

فشار بسته شدن (closing pressure): فشار استاتيكی در ورودی شير كه منجر به بسته شدن مجدد يك شير اطمينان باز می‌گردد. 

حداكثر فشار عملكرد  (maximum operating): ماكزيمم فشاری كه در حين عملكرد سيستم اتفاق می‌‏افتد. 

حداكثر فشار كاری قابل قبول ((MAWP) maximum allowable working pressure): مبنايی برای تنظيم كردن فشار در شيرهای ايمنی كه بر روی مخازن نصب می‌شوند و همچنين فشاری است كه برای طراحی مخازن مورد استفاده قرار می‌گيرد. 

فشار انباشتگی (accumulation pressure): به افزايش فشار از مقدار MWAP يك مخزن كه باعث تخليه از تجهيزات ايمنی فشار می‌گردد گفته می‌‏شود و بر حسب واحد يا درصد بيان می‌شود. بيش‌ترين مقدار مجاز برای آن توسط كدهای كاربردی برای حوادث در حين كار و يا انفجاری بيان می‌شود.

تفاوت Safty valve و Relief valve

در شيرهای اطمينان (safety valve) به محض اينكه فشار عملكردی به فشار تنظيمی (set point) برسد سريعا اين شير عمل می‌كند و تا هنگامی‌كه فشار عملكردی به پائين‏‌تر از فشار تنظيمی نرسد اين شير باز خواهد ماند. ولي در شيرهای اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگامی‌كه فشار ورودی سيال تا نقطه‏‌ی فشار تنظيمی بالا برود اين شيربه تدريج باز شده تا فشار را بالانس کند. شير فشارشكن عموما براي سيالاتی كه غير قابل تراكم می‌باشند مانند آب و روغن مورد استفاده قرار می‌گيرد ولی شير اطمينان عموما برای سيالات تراكم‌پذير مورد استفاده قرار می‌گيرد. شيرهای اطمينان معمولا به صورت مداوم در حالت overpressure عمل می‌كنند تا فشار سيستم را در حد نرمال تنظيم كنند. عمل كردن اين شيرها هيچ‏‌گاه به صورت POP-action (عمل كردن ضربه‌‏ای) نمی‌باشد. شیر اطمینان و ریلیف ولو برای ایمنی دستگاه و جلوگیری از ورود فشار بیش از حد در سیستم برای صنایع طراحی شده است. اگرچه هر دو شیر برای اهداف یکسانی به کار می‌‏روند اما تفاوت اصلی در چگونگی عملکرد این دو شیر است. هدف اصلی نصب شیر اطمینان، افزایش دوام، کاهش هزینه‏‌ی تجهیزات در مقابل فشارهای بیش از حد مجاز در یک سیستم است.به عبارت دیگر شیر اطمینان با افزایش فشار از حد مجاز باز می‌شود.