تست حین کار شیر فشار شکن
در برخی از تاسیسات، پروسه در حال انجام، گزینه خارج کردن شیر برای سرویس و تست را بسیار دشوار می کند.
این امر به ویژه در مورد شیرهای با اندازه بزرگ و خصوصا در صنعت انرژی هسته ای (که ممکن است دریچه ها در داخل مناطق مهار قرار گیرند) صادق است و دسترسی به شیرها را مشکل ساز می کند.
خوشبختانه روش تایید شده دیگری برای تست حین کار شیر فشار شکن وجود دارد که این راه حل جایگزین ، موضوع این مقاله است.
نحوه ی عملکرد و تست Pressure Relief Valves - (PRV)
PRV ها وسایل نسبتاً ساده ای هستند.
آنها از یک نازل ورودی متصل به فرآیند تشکیل شده اند که توسط دیسکی که محکم روی seat نازل نگه داشته شده مسدود می شود (شکل زیر).
دیسک با تنظیماتی که در نقطه تنظیم سوپاپ به دقت انجام شده است، توسط یک فنر بسته نگه داشته می شود.
هنگامی که فرآیند به فشار تنظیم شده رسید، نیروی رو به بالا سیال فرآیند، نیروی رو به پایین فنر را جبران می کند و دیسک از روی سیت بلند می شود.
سیال فرآیند از طریق خروجی شیر تخلیه می شود تا زمانی که فشار به زیر نقطه تنظیم کاهش یابد. در این مرحله، نیروی رو به پایین فنر بر نیروی رو به بالا سیال غلبه می کند و دریچه بسته می شود.
طبق دستورالعمل انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) برای اطمینان از عملکرد PRV در هنگام شروع به کار، شیرهای کمکی باید به طور روتین بررسی شوند.
روش کار به طور معمول به این صورت است که در نیروگاه ولوهای کوچک‌تر را از موقعیت نصب شده خود (در هنگام قطع فرآیند) بیرون می‌کشند و سپس آنها را در یک محیط کارگاه بررسی و آزمایش می‌کند تا اطمینان حاصل شود که مطابق استاندارد عمل می‌کنند و در نقطه تنظیم فشار مناسب باز می‌شوند.
با این حال، این روش آزمایش در موارد خاص به این راحتی امکان پذیر نیست.
برخی از شیرهای کمکی بسیار بزرگ هستند و/یا در مناطقی که دسترسی به آن دشوار است قرار دارند. برخی دیگر در جای خود جوش داده می شوند و به راحتی از محل استقرار جدا نمی شوند. ولوهای داخل مناطق مهار هسته‌ای به‌ویژه مشکل‌ساز هستند، زیرا دسترسی به این مناطق معمولاً محدود بوده و با رعایت دقیق پروتکل‌های گسترده مورد نیاز برای ورود همراه است.
برای فائق آمدن به این موقعیت‌های چالش‌برانگیز، ASME ابزار جایگزینی برای آزمایش شیرهای کمکی در نظر گرفته است، که در ASME Performance Test Code (PTC) 25 دستگاه کاهش فشار مستند شده است.
این روش‌های آزمایشی شامل آزمایش در حین کار می‌شود که به کارخانه اجازه می‌دهد تا رلیف ولو را بدون حذف آن از فرآیند آزمایش کند.
این روش تست درجا می تواند کاملا دقیق و موثر باشد، اما به شرطی که به درستی با تجهیزات مناسب انجام شود.
روش های تست حین کار
سرویس و آزمایش PRV ها معمولاً در طول قطع تعمیرات منظم طبق دستورالعمل های ASME انجام می شود. فشارها و دماهای عملیاتی به سطوحی که برای سرویس دهی مناسب است کاهش می یابد و PRV ها توسط تکنسین های تعمیر و نگهداری آزمایش می شوند. برای این نوع آزمایش در حین کار یا در محل (in-service, or in-situ testing)، دستگاه‌های کمکی بالابر ( lift assist devices) همراه با فشارهای پایین‌تر سیستم استفاده می‌شوند تا تأیید شود که PRV در نقطه تنظیم، در محدوده مجاز کار می‌کند.
تست در حین کار مورد تایید ASME اجازه می دهد تا از دستگاه های کمکی بالابر متصل به استم شیر با تبدیل ها، همراه با سایر دستگاه های تست برای انجام تست تایید فشار تنظیم شده استفاده کنید.
تجهیزات نشان داده شده در (شکل زیر) اجازه می دهد تا زمانی که دیسک از روی سیت بلند می شود، یک نیروی بالابر با نظارت دقیق به استم یک PRV اعمال شود.
فشار فرآیند و نیروی بالابر ،سیستم کامپیوتری را قادر می‌سازد تا نقطه تنظیم PRV را تعیین کند و تأیید کند که در محدوده تحمل قرار دارد.
این نوع خاص از تجهیزات کمکی بالابر به عنوان دستگاه تأیید فشار تنظیم شده set pressure verification device (SPVD) شناخته می شوند.
البته چندین نوع دیگر از دستگاه های کمکی بالابر برای انجام تست تأیید فشار مجموعه در حین کار، با درجات مختلف اثربخشی، وجود دارد. اما SPVD روش ترجیحی برای تست حین کار است.
ویژگی های طراحی SPVD
ویژگی های ساخت SPVD تأثیر زیادی بر دقت و عملکرد دستگاه دارد. واحدهای SPVD با کارایی بالا از انواع ویژگی‌های طراحی برای اطمینان از اجرای صحیح آزمایشی و نتایج دقیق استفاده می‌کنند.
SPVD ها از سنسورهای فشار بسیار دقیق برای اندازه گیری فشار فرآیند و تعیین نیروی بالابر اعمال شده استفاده می کنند. این سنسورها شامل کالیبراسیون و تشخیص خودکار توسط کنترلر مبتنی بر رایانه SPVD برای تأیید عملکرد صحیح سنسورها قبل از هر آزمایش است.
یک ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT) برای تشخیص اولیه ترین نشانه حرکت ساقه سوپاپ، در محدوده 0.020 اینچ، (بسیار پایین تر از نقطه ای که دریچه به طور کامل بالا می رود)، استفاده می شود. در این زمان، مقادیر نیرو و فشار به‌دست می‌آیند و آزمایش برای جلوگیری از تخلیه بیهوده محیط فرآیند و به حداقل رساندن آسیب سیت به پایان می‌رسد.
شاید مهمترین ویژگی یک SPVD یک سیستم اجرای تست کاملاً خودکار باشد (شکل زیر). این سیستم دارای یک کامپیوتر لپ‌تاپ صنعتی است که پروتکل‌های تست خودکار شامل کالیبراسیون و تشخیص را اجرا می‌کند.
رایانه می تواند نتایج آزمایش تایید شده را چاپ کند و به حداکثر پنج شیر کمکی متصل شود، که این کار اجرای آزمایش را ساده کرده و سرعت می بخشد.
برخی از انواع دیگر دستگاه های بالابر کمتر به حالت تمام خودکار کار می کنند و فقط توسط پرسنل آموزش دیده و با هزینه قابل توجهی قابل استفاده هستند.
با این حال، یک SPVD کاملاً خودکار به اکثر تکنسین‌های کارخانه اجازه می‌دهد تا آزمایش‌های تأیید فشار تنظیم شده PRV را در صورت نیاز انجام دهند.
مفیدترین دستگاه های کمکی بالابر را می توان بر روی طیف گسترده ای از PRV ها نصب کرد، نه فقط بر روی دستگاه های سازنده خاص. در حالت ایده آل، دستگاه بالابر باید سبک وزن بوده و به راحتی قابل تطبیق باشد تا بتواند طیف وسیعی از شیرهای کمکی را در خود جای دهد.
صرفه جویی در هزینه و زمان از مزایای این روش می باشد، علاوه بر آن تست فشار مجموعه تمام اتوماتیک PRV نیز بدون توجه به تجربه پرسنل، به اطمینان از نتایج آزمایش کمک می‌کند.
لازم به توضیح است SPVD ها معمولاً نتایج آزمون تایید شده ASME را با دقت آزمایش کمتر از +/–1% خطا ارائه می‌دهند که به طور قابل‌توجهی کمتر از آستانه دقت آزمون ASME معمولی +/–3% است.
کاربردهای SPVD
SPVD انتخابی ارجح برای مسائل چالش برانگیز تست PRV است. برخی از شیرها یا بسیار بزرگ هستند و یا به راحتی از محل خود جدا نمی شوند، بنابراین آزمایش در حین کار به وضوح کم هزینه ترین گزینه است (شکل زیر). این امر می تواند به ویژه در مورد ولو های بزرگی که در لوله های فرآیند جوش داده شده اند صادق باشد.
در داخل نیروگاه های هسته ای، بسیاری از PRV های بزرگ در داخل ساختمان های مهار شده قرار دارند که دسترسی به آنها بسیار محدود است. برای PRVهای حیاتی در این مناطق، سرهای کمکی بالابر SPVD و آداپتورها را می توان به طور دائم بر روی شیرها نصب کرد و با کابل های رابط به سیستم کنترل متصل نمود.
از آنجایی که این نوع دستگاه بالابر عملکرد شیر را در طول عملکرد عادی یا شرایط فشار بیش از حد تحت تأثیر قرار نمی دهد، PRV همچنان می تواند در صورت لزوم کار کند. آزمایش‌ها را می‌توان از راه دور از خارج از ساختمان محفظه با اتصال کابل‌ها به یک سیستم آزمایشی و اجرای آزمایش انجام داد.
چنین نصبی به یک نیروگاه اجازه می دهد تا با اطمینان در شرایط عادی کار کند و PRV های حیاتی خود را بر اساس نیاز آزمایش کند، در حالی که از هرگونه قرار گرفتن در معرض تشعشعات بالقوه جلوگیری می کند.
