نقش حیاتی شیرهای اطمینان در صنایع مادر
نقش حیاتی شیرهای اطمینان در صنایع مادر و معرفی تکنیک جدید تست و تنظیم آنها بوسیله دستگاه لگاتست
دکتر حشمت ا… ظاهری۱ ، نیما بابائی
۱- مدیر عامل شرکت البرز پترو ایده توس
zaheri@iranapi.com
۲- کارشناس مکانیک
babaei@iranapi.com
چکیده
اتلاف انرژی در تمامی صنایع بخصوص صنایع مادر، به عنوان یک موضوع اساسی همیشه مد نظر بوده و هست و همواره در جهت کاهش آن، تلاشهای بسیاری صورت گرفته است. برای مثال حدود ۷۰ درصد تلفات انرژی کشور مربوط به بازده پایین نیروگاه‌ها و به خصوص نیروگاه‌های حرارتی است که ضرورت دارد افزایش بازده این نیروگاه‌ها اولویت اصلی برنامه‌های افزایش بهره وری انرژی کشور باشد. با در نظر گرفتن میانگین وزنی مصرف سوخت‌های فسیلی، نیروگاه‌ها با مصرف ۳۰% از کل مصارف سوخت فسیلی (گاز، گازوییل و نفت کوره) بیشترین سهم مصرف انرژی در میان مراکز مصرف‌کننده انرژی را دارند. از طرف دیگر، این مراکز با بازده میانگین ۳۷% بیشترین میزان اتلاف انرژی فسیلی را نیز به خود اختصاص داده‌اند. در این میان اتلاف و هدر رفت انرژی در تجهیزات بخصوص شیرآلات و از میان آنها شیرهای اطمینان(۱) ،یکی از مهمترین عوامل در تمامی پلانهای صنعتی هستند که میتوان با تست و کالیبره نمودن آنها در دوره های زمانی معین از صحت عملکرد آنها اطمینان حاصل کرد.
واژه های کلیدی: پلان صنعتی، لگا تست، شیر اطمینان، اتلاف انرژی،تست و کالیبره، نیروگاه حرارتی، بازده.
۱- مقدمه
از تجهیزات ویژه ای که یک واحد را در مقابل افزایش ناگهانی فشار ایمن می سازد شیرهای اطمینان۲ هستند.
شیرهای اطمینان به عنوان وسیله ای مناسب جهت جلوگیری از ازدیاد فشار ناگهانی در موتورخانه ها ،کارخانه ها و بطور کلی انواع سایتها های صنعتی و برای انواع سیالات مختلف از قبیل گاز ، بخار، آب ویا هوای فشرده استفاده می گردند.
محدودیت فشار دراینگونه کاربردها معمولا ناشی از فشار قابل تحمل تجهیزات ، لوله ها و دستگاهها و یا محصولات تولیدی و همچنین مسائل مرتبط با حفظ ایمنی افراد می باشد که اصطلاحا به محدوده فشار کارکرد امن ۳و یا اس ا ال پی معروف است. نحوه باز شدن شیرهای اطمینان و مشخصات کاری انها ارتباط مستقیم با نحوه طراحی قطعات داخلی شیر دارد. در اغلب موارد این طراحی بگونه ای انجام می گیرد که پس از شروع بازشدن شیر اطمینان در اثر ازدیاد فشار در اثر خاصیت پاپ اکشن این عمل به سرعت تشدید شده تا زمانی که شیر کاملا باز گردد شکل زیر نشان دهنده عملکرد یک شیر اطمینان می باشد.
شیرهای اطمینان بوسیله آزاد کردن مقداری ازسیال به واحد(یا به درون لاین)عملیات ایمن سازی را انجام می دهند. شیرهای فشار در جاهائیکه حداکثر فشار کاری بوجود می ایند نصب می گردند. درسیستمهای تولیدبخار ، شیرهای اطمینان برای جلوگیری از افزایش فشار بر روی بویلر ها نصب می گردند .
در این میان تست و تنظیم این شیرها بسیار حائز اهمیت می باشد. جهت این کار تاکنون واحدهای صنعتی مجبور به از سرویس خارج کردن خط لوله یا تجهیز مورد نظر که شیر اطمینان بر روی آن نصب می باشد، بودند تا جهت تست و تنظیم شیر مورد نظر، آن را به به کارگاه مربوطه منتقل نمایند.
شرکت البرز پترو ایده توس مفتخر است برای اولین بار در ایران تکنیک تست و تنظیم شیرهای اطمینان به صورت انلاین و روی کار، بدون نیاز به جداسازی شیر از روی تجهیز و از سرویس خارج کردن آنها و عدم نیاز به شات دان سیستم تولید یا بهره برداری، با استفاده از دستگاهی موسوم به لگاتست محصول شرکت ال پلن میباشد، را در ایران ارائه نماید.
۲-معرفی دستگاه لگاتست
این دستگاه محصول کشور آلمان و در شرکت ال پلن اسلوونی مونتاژ میگردد. این شرکت با سابقه ای بیش از ۳۰ سال در ساخت دستگاههای مختلف جهت تست و تنظیم و عیب یابی تجهیزات مختلف در حوزه های صنعتی از جمله صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و صنایع نیروگاهی فعالیت دارد.
شکل ۱- دستگاه لگاتست
این دستگاه، موفق ترین دستگاه جهت تست شیرهای اطمینان شناخته شده است که توسط بسیاری از سرویسها و مراکز بازرسی دنیا تایید و دارای گواهینامه های معتبری از جمله (TUV) ، (BV) ، (ATEX)(21) ، (DNV)، (SIQ)، (CE اروپا)، (ISO 9001& 14001)،(ISO 6385:2004)، (EN 61010-031:2003/oprA1:2005)، (EN 61187:1999)، (OHSAS18001)، (TIC)، (DGA) و (SA) می باشد.
لگاتست دستگاهی است که بر روی شیر اطمینان در سرویس نصب شده و با اعمال نیرویی معین که توسط نرم افزار کامپیوتری مخصوص دستگاه محاسبه میگردد، شروع به بالا کشیدن محور شیر می کند.
این دستگاه هیچگونه محدودیتی از لحاظ دمایی و فشار کاری و نوع سیال ندارد. لذا این دستگاه را میتوان در هر دما و فشاری استفاده کرد.
ایمنی دستگاه توسط مراکز معتبر بین المللی و شرایط بسیار سخت، بارها و بارها آزمایش شده و هیچگونه خطری برای سیستم و افراد ندارد. این دستگاه طوری طراحی شده است که تحت هرگونه شرایط غیر منتظره ای، سریعا شیر اطمینان را می بندد.
۳- ساختمان دستگاه
این دستگاه همانطور که در شکل (۱) مشاهده می شود، از دو پایه عمودی، دو پایه افقی، یک گیربکس، سنسور نیرو ، سنسور صدا ، سنسور ثبت میزان جابجایی محور شیر ، یک عدد باطری قابل شارژ ، یک دستگاه رایانه صنعتی به همراه نرم افزار مخصوص دستگاه جهت تحلیل اطلاعات و چند رشته کابل کواکسیال تشکیل شده است. در همین جا بایستی خاطر نشان کرد که به علت عدم استفاده از جریان برق، می توان این دستگاه را در محلهایی که فقدان جریان برق وجود دارد به کار برد. ضمنا به علت عدم استفاده از جریان برق می توان دستگاه را در محیطهای قابل اشتعال و خطرناک نیز استفاده کرد.
از مزیت های بارز دستگاه لگا تست”Lega Test” نسبت به موارد مشابه سیستم های موجود می توان به دقت بسیار بالای دستگاه و عملکرد کنترلی عالی آن در سطوح مختلف نرم افزاری و سخت افزاری اشاره نمود. این دستگاه با استفاده از سنسورهای نیرو (۵۰KN, 10KN, 5KN) و سنسور جابجایی “Lift” با دقتی فوق العاده بر جابجایی Stem شیر نظارت دارد و با کمک سنسورهای فشار و صدا نموداری بسیار دقیق از رفتار شیر تا زمان باز شدن و سپس بسته شدن را ارائه می دهد که از طریق آن کاربر به راحتی می تواندopening point را با دقتی در حدود± ۰٫۵% و مطابق EN/ISO 4126-1بدست آورد. لازم به ذکر است که این دستگاه با استفاده از یک سنسور بسیار دقیق در گیربکس (Gear box) خود میزان جابجایی را همواره محاسبه می کند و این نکته بسیار مهمی است زیرا با استفاده از این توانایی قابل اطمینان سیستم، می توانیم حداکثر میزان بلند شدنDisk از روی Seat را محدود نموده و به این ترتیب از pop کامل شیر اطمینان جلوگیری نمائیم:
“این پدیده در حالتی می تواند اتفاق بیفتد که به واسطه طراحی هندسی Diskچنانچه میزان بلند شدگی از حد معینی تجاوز کند با توجه به اضافه شدن سطحی جدید و بالا رفتن ناگهانی نیروهای فشاری و همچنین اثر تغییر در تکانه سیال، نیروی اضافی زیادی وارد شده و حتی قبل از رسیدن فشار سیستم به Set point به حالت pop برسیم.”
این سطح از دقت با بکارگیری Step motorسه فاز بسیار دقیق، فراهم شده است. بر اساس مطالب پیش گفته دقت در کنترل رفتار شیر در حین تست با دستگاه لگاتست به هیچ وجه قابل مقایسه با دستگاه هیدرولیک و یا تست های کلاسیک از طریق بالا بردن فشار سیستم، نیست زیرا در موارد تست با دستگاه هیدرولیک پاسخ کنترلی مناسبی وجود ندارد و بالا بردن فشار سیستم نیز تا pop شیرهای اطمینان کاری بسیار وقت گیر، پر هزینه و خطرناک است.
۴-نحوه کار دستگاه لگاتست
دستگاه لگا تست از طریق چهار پارامتر فشار سیستم ، فشار کار شیر اطمینان ، قطر خارجی نشیمنگاه و قطر داخلی نشیمنگاه شیر، اقدام به محاسبه مقدار متوسط نشیمنگاه و دیسک شیر می کند. دستگاه از رابطه ای ساده جهت کار استفاده می کند که به صورت زیر می باشد:
شکل ۲- دیاگرام نیروها
دستگاه با اعمال نیرویی معین که توسط نرم افزار محاسبه شده است، اقدام به بالا کشیدن محور شیر می کند. در این فرآیند، فنر شیر اطمینان فشرده شده و شیر تا میزان تعیین شده و قابل کنترل، باز می گردد. در این لحظه، سنسور صدا که بر روی فلنج خروجی شیر نصب گردیده، صدای خروج سیال پر فشار از شیر را دریافت و سپس دستگاه بلافاصله فنر را به حالت اولیه برگردانده و شیر اطمینان را می بندد. طی این عملیات، اطلاعات مربوط به لحظه باز شدن و بسته شدن شیر، نیروی اعمالی به فنر و مقدار جابجابی محور شیر و میزان فشار را به رایانه منتقل گردیده و نرم افزار اقدام به تحلیل این اطلاعات به صورت سه نمودار فشار سیستم، نیرو و مقدار جابجایی می کند و در نهایت اطلاعات مربوط به مقدار فشار اعمال شده جهت باز شدن شیر را به کاربر نشان میدهد.
این مقدار همان فشار واقعی جهت باز شدن شیر می باشد. در صورتی که این مقدار از فشار تنظیم شده جهت کاهش فشار سیستم کمتر یا بیشتر باشد، همزمان میتوان شیر را کالیبره و به مقدار مناسب و مورد نیاز رساند.
شکل۳- نحوه نصب دستگاه روی شیر اطمینان
۵- نتیجه گیری
استفاده از دستگاه لگاتست نه تنها هیچگونه مشکلی برای سیستم تولید نمی کند، بلکه دارای فواید زیر می باشد:
۱- عدم نیاز به از سرویس خارج کردن سیستم یا تجهیزات
۲- تست و تنظیم شیرهای اطمینان در شرایط واقعی فشار و دما
۳- عدم توقف فرآیند تولید و بهره برداری
۴- کاهش چشمگیر هزینه های ناشی از توقف مدار تولید
۵- کاهش هزینه های تعمیراتی این نوع تجهیزات
۶- اطمینان از صحت و عملکرد شیرها در حین سرویس و در شرایط بحرانی.
۷- کاهش چشمگیر اتلاف انرژی که مهمترین عامل در بازده هر پلان صنعتی است.
۸- با توجه به ماهیت تست و اینکه هیچگونه نیازی به بالا بردن فشار نیست از موارد ناخواسته پیدا و نهان زیادی جلوگیری می شود، نظیر:
۹- الف) تحمیل تنشهای اضافی به مخازن تحت فشار، اتصالات، خطوط جوش و پیچ ها و ……
۱۰- ب) تحمیل تنشهای حرارتی اضافی به سیستم
۱۱- ج) هدر رفت انواع حامل های انرژی در کل palnt
۱۲- د) اتلاف وقت
منابع و مراجع
۱) آمارتفصیلی صنعت برق ایران ویژه مدیریت راهبردی ۱۳۹۳
۲) ترازنامه هیدروکربوی کشور سال ۹۳
۳) اطلاعات مربوط به دستگاه، ارائه شده توسط شرکت ال پلن
۴) تجارب شرکت البرز پترو ایده توس در پلانهای مختلف
