דרישות ביצועי שסתום בטיחות

שסתום הבטיחות הוא התקן בטיחות המשמש למניעת עלייה בלחץ בציוד הלחץ מהערך המותר. תפקידו של שסתום הבטיחות מתממש על ידי תהליך הפעולה הבא: כאשר המערכת מגיעה ללחץ המרבי המותר, שסתום הבטיחות יכול להיפתח במדויק, להגיע במהירות לגובה הפתיחה המדורג, ולפרוק את כמות מדיום העבודה המדורגת; שסתום הבטיחות במצב פתוח. הפריקה צריכה להיות יציבה; כאשר לחץ המערכת יורד לערך מסוים, יש לסגור את שסתום הבטיחות בזמן, ובמצב סגור, יש לשמור אותו אטום. להלן תיאור דרישות הביצועים הבסיסיות של שסתומי בטיחות.

1. פתח במדויק

שסתום הבטיחות צריך להיפתח באופן אמין עד לגובה הפתיחה שצוין תחת לחץ שנקבע מראש ולהגיע לקיבולת הפריקה שצוינה. זוהי הדרישה הבסיסית משסתום הבטיחות. כלומר, כאשר לחץ הכניסה של שסתום הבטיחות מגיע ללחץ שנקבע מראש, שסתום הבטיחות צריך להיפתח במדויק ולהגיע במהירות לגובה הפתיחה שצוין.

כאשר הלחץ במערכת מגיע ללחץ המרבי המותר, התגובה הלא רגישה של שסתום הבטיחות לעלייה בלחץ תוביל למצבים מסוכנים כגון קרע ונזק לדוודים, מכלי לחץ וצנרת. במיוחד עבור מדיות גז דחיסות, הסכנה גבוהה יותר.

הלחץ המוגדר של שסתום הבטיחות לא צריך להיות גדול מערך הלחץ המתוכנן של הדוד, מיכל הלחץ והצינור.

סטיית הלחץ החיובי של שסתום הבטיחות נקבעה בבירור בתקנות ובתקנים הרלוונטיים. כאשר שסתום הבטיחות מכוון ללחץ ההגדרה, יש לשלוט בקפדנות בסטייתו בטווח שצוין.

2. פליטות יציבות

לאחר ששסתום הבטיחות מגיע לגובה הפתיחה שצוין, הוא שומר על מצב פריקה יציב ויכול לפלוט כמות מדורגת של מדיום עבודה. צריכות להיות תכונות מכניות טובות (ללא קפיצות תדר, רעידות וכו') במהלך תהליך פריקת המדיום. דרישה זו חשובה מאוד.

שסתום הבטיחות צריך להיות בעל מבנה סביר וקפיץ בעל קשיחות סבירה כדי לשמור על מאפיינים מכניים טובים ויכולת פריקה יציבה. גודל מעבר הזרימה של שסתום הבטיחות צריך לעמוד בדרישות הפרמטרים הנדרשות לחישוב. אם שטח החתך של מעבר הזרימה קטן מדי, לאחר פתיחת שסתום הבטיחות, החלק של לחץ יתר של המדיום לא יוכל להתפרק בזמן, ולחץ המערכת ימשיך לעלות, וזה מסוכן מאוד. להיפך, אם שטח החתך של מעבר הזרימה גדול מדי, לאחר פתיחת שסתום הבטיחות, הלחץ יירד בחדות מתחת ללחץ העבודה, ודיסקית שסתום הבטיחות תיסגר ותגרום לפגיעה אלימה במושב השסתום; עם זאת, מכיוון שגורם עליית הלחץ במערכת לא בוטל, הדיסקית תיפתח שוב ויוצרת קפיצת תדר, וכתוצאה מכך, מושב השסתום ומשטח האיטום של הדיסקית ייפגעו עקב פגיעות חוזרות ונשנות. כאשר משתמשים בשסתומי בטיחות עבור נוזלים בלתי דחיזים, קפיצות תדר עלולות גם לגרום לפטיש מים במערכת.

לחץ הכניסה של שסתום הבטיחות כאשר הוא מגיע לגובה הפתיחה המדורג נקרא לחץ פריקה. הוא משמש במדיה שונה או באותו מדיה בתנאי עבודה שונים, ולחץ הפריקה המדורג שלו שונה, כפי שנקבע בבירור בתקנות ובתקנים הרלוונטיים. הוא מבוטא בדרך כלל כאחוז הלחץ שנקבע העולה על הערך. התכנון המבני של שסתום הבטיחות צריך להבטיח שלחץ הפריקה המדורג נשלט בקפדנות בטווח שצוין.

3. סגירה בזמן

כאשר פריקת שסתום הבטיחות מפחיתה את לחץ המדיום לערך מסוים, כנף השסתום נופלת במגע עם משטח האיטום של מושב השסתום ומגיעה שוב למצב סגור. ניתן לסגור ולסגור את שסתום הבטיחות בזמן וביעילות, וזהו אינדיקטור חשוב לביצועים טובים.

פעולת שסתום הבטיחות אינה בהכרח מחייבת את הציוד או המערכת להפסיק לפעול או לתקן. לעיתים, פעולת שסתום הבטיחות נגרמת מגורמים מקריים כגון פעולה שגויה במערכת. במקרה זה, לא רצוי שלחץ ההחזרה של שסתום הבטיחות יהיה נמוך מדי מלחץ העבודה. לחץ החזרה נמוך מדי פירושו אובדן מוגזם של אנרגיה ותווך, ומשבש את הפעולה התקינה של המערכת כולה. להיפך, לחץ הגב של המושב אינו גבוה מדי. אם לחץ ההחזרה קרוב ללחץ הפתיחה, קל לגרום לשסתום הבטיחות להיפתח מחדש, מה שיגרום לשסתום הבטיחות לקפוץ לעתים קרובות, וזה לא תורם לחידוש האטימה לאחר הסגירה. בנוסף, במקרה שלא ניתן לסגור את שסתום הבטיחות בצורה אמינה, מכיוון שהתווך בין משטחי האיטום אינו מנותק לחלוטין, בלתי אפשרי לשחזר את ביצועי האיטום תחת לחץ העבודה הרגיל של המערכת.

תכנון שסתום הבטיחות צריך להבטיח שניתן יהיה לסגור אותו במהירות וביעילות. החזרה מהירה וחזקה של המושב תורמת יותר ליצירת יכולת אטימה מאשר החזרה הדרגתית ואיטית של המושב.

ביצועי החזרת המושב של שסתום הבטיחות נמדדים באופן יחסי על ידי ערך לחץ הפתיחה, אשר נקבע בדרך כלל על ידי הפרש לחצי הפתיחה והסגירה. לשסתומי בטיחות המשמשים עבור מדיות שונות יש הפרשי לחצי פתיחה וסגירה שונים, אשר נקבעים בבירור בתקנות ובתקנים הרלוונטיים.

4. איטום אמין

כאשר המערכת המוגנת נמצאת בלחץ פעולה רגיל, לשסתום הבטיחות הסגור יש ביצועי איטום טובים ואמינים. מכיוון ששסתום הבטיחות דולף, אמצעי העבודה (לעיתים אמצעי יקר מאוד או מסוכן) יאבד, צריכת האנרגיה תגדל, והסביבה והאטמוספרה שמסביב יזוהמו על ידי אמצעי העבודה. דליפה מוגזמת אף תשפיע על הפעולה הרגילה של הציוד או המערכת, ואף תכריח את המכשיר להפסיק לפעול. דליפה מתמשכת תגרום גם לשחיתות במשטח האיטום של שסתום הבטיחות, וכתוצאה מכך לכשל מוחלט של שסתום הבטיחות.

חידוש האטימה לאחר הפעלת שסתום הבטיחות קשה יותר מאשר שמירה על מצב האטימה המקורי. מכיוון ששסתום הבטיחות סגור, לחץ המדיום פועל על שטח גדול יותר של דיסק השסתום, אך לפני הפתיחה הוא פועל רק על שטח קטן יותר המוגבל על ידי משטח האטימה. לכן, ביצועי האיטום של שסתום הבטיחות צפויים להיפגע לאחר הפעולה, וכך יאבדו. בפרט, קשה יותר לפתור את בעיית האטימה האחורית של שסתום הבטיחות הפועל בעומס ישיר. בשסתומי בטיחות עם מנגנוני הפעלה עזר, בעיה זו נפתרת באמצעות איטום כפוי.

קשה יותר לדרוש משסתומי בטיחות לשמור על אטימות מאשר שסתומים המשמשים בדרך כלל לשסתומי סגירה. מכיוון שאין כוח גדול המופעל בין האטמים, דיסק שסתום הבטיחות נצמד למושב השסתום רק כדי ליצור לחץ אטימה עם לחץ ספציפי לאיטום קטן. לחץ האיטום נקבע על ידי ההפרש בין לחץ ההגדרה של שסתום הבטיחות ללחץ ההפעלה של הציוד, בדרך כלל ערך קטן (בדרך כלל 10% מלחץ ההגדרה), ולכן גודל וחספוס פני השטח של משטח האיטום של שסתום הבטיחות נדרשים מאוד.

הדרישות לאטימות של שסתום הבטיחות משתנות בהתאם למדיום או לתנאי העבודה. באופן כללי, קשה להשיג שסתום בטיחות עם משטח איטום מתכת-מתכת כדי למנוע דליפה. לשסתום בטיחות עם מבנה איטום רך של מתכת-לא-מתכת יש ביצועי איטום טובים בהרבה.