(၁၉) ရာစုအစမွာ သေဘ္ာေတြနဲ႔ မီးရထား စက္ေခါင္း boiler ေတြမွာ၊ faulty safety devices ေတြေႀကာင္႔၊ မႀကာခဏ explosion ေတြေပါါေပါက္ခဲ႔ရာက ၊ safety relief valves ေတြနဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ အာရံုစိုက္ကာ တီထြင္မွဳေတြၿပဳလုပ္ခဲ႔ပါတယ္။
(၁၈၄၈) ခုနွစ္မွာ၊ Charles Retchie ဆိုသူက၊ valve accumulation chamber ရဲ႕၊ compression surface မွတဆင္႔ narrow overpressure margin အတြင္းမွာ၊ ခၽက္ၿခင္းပြင္႔နိဳင္မယ္႔ safety valve ကိုတီထြင္ခဲ႔ပါ တယ္။ အဲဒီကတဆင္႔ Safety valve သို႔မဟုတ္ safety relief valve တီထြင္ထုတ္လုပ္မွဳတိုးတက္လာခဲ႔ၿပီး၊ ယေန႔ေခါါတ္မွာေတာ႔ safety valves ေတြဟာ၊ boiler နဲ႔ air vessel လို၊ pressurized vessel ေတြအတြက္၊ over pressurized ေႀကာင္႔ explosion ကို၊ ကာကြယ္ဖို႔မၿဖစ္မေနထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ရတဲ႔ safety device တခုၿဖစ္လာတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။
Fig. Typical safety valves
over pressurized ၿဖစ္ေပါါမွဳကိုအလိုအေလၽွာက္ေလၽွာ႔ခၽေပးတဲ႔ safety devices ေတြနဲ႔ပက္သက္ၿပီး၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔၊ အေခါါ အေဝါါအသံုးအနံွဳးေတြဟာလည္း၊ စိတ္ဝင္စားဖို႔ေကာင္းပါတယ္။ Europe အေခါါ အေဝါါအရ 'safety valve' ဟာ၊ US အေခါါအေဝါါမွာ၊ 'safety relief valve' သို႔မဟုတ္ 'pressure relief valve' ၿဖစ္ပါတယ္။ တခါ US အေခါါအေဝါါအရ 'safety valve' ဆိုတဲ႔အသံုးအနံွဳးဟာ၊ Europe အေခါါအေဝါါ မွာ၊ full-lift type safety valve ကိုဆိုလိုတာၿဖစ္ပါတယ္။
European standard EN ISO 4126-1 အရ၊ "Safety valve" ကို၊ pressurized vessel မွာ မူလသတ္မွတ္ ထားတဲ႔ safe pressure ထက္ေကၽာ္လြန္တဲ႔အခါ၊ self activated ၿပင္ပအေထာက္အကူမပါပဲ၊ self activated opening အလိုအေလၽွာက္ပြင္႔ကာ၊ pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽၿပီး၊ normal pressure ကိုၿပန္ေရာက္ သြားတဲ ႔အခါ self activated closing အလိုအေလၽွာက္ၿပန္ပိတ္သြားတဲ႔ valve လို႔သတ္မွတ္ထားပါတယ္။
ASME / ANSI PTC25.3 standards အရ "Safety valve" ကို၊ Pressure relief valve, Safety valve, Relief valve နဲ႔ Safety relief valve ဆိုၿပီးခြဲၿခားသတ္မွတ္ထားပါတယ္။
Pressure relief valve - safety valves, relief valves နဲ႔ safety relief valves ေတြကိုစုေပါင္းေခါါေဝါါ သံုးစြဲတဲ႔၊ အသံုးအနံွဳးၿဖစ္ပါတယ္။ spring-loaded valve ၿဖစ္ၿပီး၊ excess pressure ကိုထုတ္ေပးစဥ္ပြင္႔ကာ၊ normal pressure condition မွာၿပန္ပိတ္ပါတယ္။ rapid-opening လို႔ေခါါတဲ႔၊ 'pop' action နဲ႔ ရုတ္တရက္ အလိုအေလၽွာက္ပြင္႔နိဳင္သလို၊ proportional increase pressure ရဲ႕ opening pressure ကိုေကၽာ္လြန္ သြားတဲ႔အခါ၊ proportional increase over opening pressure action နဲ႔ အလိုအေလၽွာက္ပြင္႔တဲ႔ valve အမၽိဳးအစားေတြၿဖစ္ၿပီး၊ compressible နဲ႔ incompressible fluids ေတြအတြက္အသံုးၿပဳပါတယ္။
Safety valve - pressure relief valve ၿဖစ္ၿပီး၊ inlet static pressure နဲ႔ အလုပ္လုပ္ကာ၊ rapid opening သို႔မဟုတ္ pop action နဲ႔ရုတ္တရက္ပြင္႔ပါတယ္။ steam နဲ႔ air services application ေတြ၊ တနည္းအား ၿဖင္႔ compressible gases ေတြနဲ႔ပက္သက္ၿပီးသံုးသလို၊ process applications ေတြအတြက္လည္း အသံုး ၿပဳပါတယ္။
Relief valve - inlet static pressure ဟာ၊ proportional increase ၿဖစ္လာၿပီး၊ opening pressure ထက္ေကၽာ္လြန္တဲ႔အခါ proportional increase over opening pressure action နဲ႔ ပြင္႔သြားမယ္႔၊ safety device လို႔သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ capacities နဲ႔ thermal expansion duty နည္းတဲ႔၊ liquid systems ေတြ၊ တနည္းအားၿဖင္႔ incompressible fluids ေတြ အတြက္သံုးသလို၊ pumped systems ေတြမွာလည္း pressure overspill protection devices ေတြ အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။
Safety relief valve - liquid or incompressible fluid system မွာ၊ pressure ဟာ proportional increase ၿဖစ္လာၿပီး၊ opening pressure ထက္ေကၽာ္လြန္တဲ႔အခါ proportional increase over opening pressure action နဲ႔ ပြင္႔သြားမယ္႔၊ valve မၽိဳးၿဖစ္ၿပီး၊ compressible gas system မွာတတ္ဆင္အသံုးၿပဳတဲ႔ အခါ၊ safety valve လို rapid opening သို႔မဟုတ္ pop action နဲ႔ ပြင္႔မွာၿဖစ္ပါတယ္။
ASME / ANSI Standard အရ၊ အသံုးအနံဳးအေခါါအေဝါါေတြအရ Safety valve ဟာ၊ inlet static pressure နဲ႔ အလုပ္လုပ္ကာ၊ rapid opening သို႔မဟုတ္ pop action နဲ႔ ပြင္႔တဲ႔ valve လို႔သတ္မွတ္နိဳင္ၿပီး၊
compressible gases ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။ Relief valve ဟာ proportional increase over opening pressure action နဲ႔ပြင္႔တဲ႔ valve လို႔သတ္မွတ္နိဳင္ၿပီး၊ incompressible fluids ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။
Safety valve ရဲ႕ rapid opening သို႔မဟုတ္ pop action နဲ႔ Relief valve ရဲ႕ proportional increase over opening pressure action (၂) မၽိဳးေပါင္းစပ္ထားတဲ႔၊ valve ကို Safety relief valve လို ႔ေခါါၿပီး၊ Safety valve, Relief valve နဲ႔ Safety relief valve ေတြအားလံုးကို စုေပါင္းၿပီး၊ Pressure relief valve ေတြအၿဖစ္သတ္မွတ္ထားပါတယ္။
Fig. Typical spring loaded safety valve
spring loaded safety valve ေတြဟာ 'standard' တနည္းအားၿဖင္႔၊ 'conventional' အသံုးမၽားတဲ႔၊ safety valve ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ self-acting device မွတဆင္႔ overpressure protection ကိုေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ right angle pattern valve body ကိုတည္ေဆာက္ထားၿပီး၊ basic elements ေတြအေနနဲ႔ valve inlet connection သို႔မဟုတ္ nozzle တို႔ပါဝင္ၿပီး၊ pressure-containing system နဲ႔အတူတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ discharge piping system ေပါါမူတည္ၿပီး out let connection ကို၊ flanged သို႔မဟုတ္ screwed connection အၿဖစ္ေတြ႔ရပါတယ္။
compressed air systems မွာအသံုးၿပဳတဲ႔ safety valve ေတြမွာေတာ႔၊ outlet connection မပါပဲ၊ over pressure fluid ကို atmosphere အတြင္းသို႔ directly vented အေနနဲ႔၊ release စြန္႔ထုတ္ပါတယ္။
Fig. Full-nozzle safety valve
valve inlet လို႔ေခါါတဲ႔ approach channel ကို၊ full-nozzle နဲ႔ semi-nozzle type ဆိုၿပီးခြဲၿခားထားပါတယ္။ full-nozzle type valve inlet ကို၊ ''wetted' inlet tract form ပံုစံတည္ေဆာက္ထားတာၿဖစ္ၿပီး၊ corrosive fluid applications ေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။
Fig. Semi-nozzle safety valve
semi-nozzle type မွာ၊ valve seat လို႔ေခါါတဲ႔ valve body seating ring ကိုထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားပါ တယ္။ safety valve မလံုေတာ႔တဲ႔အခါ၊ full nozzle type ေတြလို၊ valve တခုလံုးအစားထိုးလဲလွယ္ဖို႔မလိုပဲ၊ valve seat ကိုအလြယ္တကူလဲလွယ္နိဳင္ပါတယ္။
carbon steel နဲ႔ၿပဳလုပ္ထားတဲ႔ spring ကို၊ bonnet လို႔ေခါါတဲ႔ spring housing arrangement အတြင္းမွာ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ spring မွ၊ nozzle seat အေပါါမွာရိွတဲ႔ disc ကို closing force နဲ႔ "ဖိ" ထားပါ တယ္။ rapid opening လို႔ေခါါတဲ႔ pop type safety valve ေတြမွာ၊ valve disc အတြက္၊ shroud ပါဝင္ ပါတယ္။ pressure increased ၿဖစ္လာတဲ႔အခါ၊ shroud ဟာ၊ disc holder သို႔မဟုတ္ huddling chamber မွတဆင္႔ rapid opening action ကိုၿဖစ္ေပါါေစၿပီး၊ disc ကို "တြန္းမ" လိုက္မွာၿဖစ္ပါတယ္။ spring ရဲ႕ closing force လို႔ေခါါတဲ႔ compression force ကို၊ spring adjuster နဲ႔ အတိုးအေလၽွာ႔ ၿပဳလုပ္နိဳင္ပါတယ္။
Safety valve discharge capacity နဲ႔ပက္သက္ၿပီး၊ design ကိုတြက္ယူတဲ႔အခါ၊ Flow သို႔မဟုတ္ bore area, curtain area နဲ႔ discharge လို႔ေခါါတဲ႔၊ orifice area အစရိွတဲ႔အခၽက္ (၃) ခၽက္ကိုအေၿခခံပါတယ္။
Flow area ဟာ၊ inlet နဲ႔ valve seat ႀကား၊ minimum cross-sectional area ၿဖစ္ပါတယ္။ 'd' ဟာ Flow area ရဲ႕ diameter ၿဖစ္ပါတယ္။
valve seat ေပါါမွ၊ disc ဟာအေပါါါကိုႀကြသြားတဲ႔အခါ၊ ေပါါေပါက္လာမယ္႔ cylindrical သို႔မဟုတ္ conical discharge opening area ကို၊ Curtain area လို႔ေခါါၿပီး၊ 'd1' ဟာ curtain area ရဲ႕ diameter ၿဖစ္ပါတယ္။
Fig. discharge area
valve အတြင္းမွ၊ fluid ၿဖတ္သန္းစီးဆင္းသြားမယ္႔ area ဟာ၊ discharge area ၿဖစ္ၿပီး၊ flow နဲ႔ curtain area အရြယ္အစားတို ႔ထက္ေသးငယ္ပါတယ္။ valve discharge capacity ပိုေကာင္းေစဖို႔၊ curtain area ကိုမထည္႔ပဲ၊ flow area ကိုသာအဓိကထားတည္ေဆာက္ထားတဲ႔ valve ေတြကို၊ full lift valves ေတြ
လို ႔ေခါါ ပါတယ္။ full lift valves ေတြဟာ၊ low lift နဲ႔ high lift valves ေတြထက္၊ discharge capacity ပိုမိုေကာင္းမြန္ပါတယ္။
DIN Standard conventional safety valve ေတြနဲ႔ ASME Standard conventional safety valves ေတြ မွာ၊ ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ principal elements ေတြတူညီေပမယ္႔၊ design ပိုင္းအရ၊ အနည္းငယ္ ကြဲလြဲတာကိုလည္းေတြ႔ရပါတယ္။ DIN Standard valve ေတြရဲ႕၊ design ဟာရိုးရွင္းၿပီး၊ fixed skirt သို႔မဟုတ္ hood လို႔ေခါါတဲ႔၊ ပံုစံမၽိဳးတည္ေဆာက္ထားပါတယ္။
ASME Standard valves ေတြရဲ႕ design ဟာအနည္းငယ္ရွဳပ္ေထြးၿပီး၊ adjustable blow-down ring နဲ႔ fine-tune adjustable blow-down rings ေတြကို၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ blow-down value ကိုအတိ အကၽရေစဖို႔၊ adjustable blow-down ring ကိုတတ္ဆင္ထားတာၿဖစ္ၿပီး၊ overpressure ကိုအတိအကၽ တိုင္းတာနိဳင္ဖို႔၊ fine-tune adjustable blow-down rings ကိုတတ္ဆင္ထားတာၿဖစ္ပါတယ္။
orifice area ဟာ၊ valve inlet နဲ႔ outlet connection အရြယ္အစား၊ valve center line dimension နဲ႔ face dimensions အရြယ္အစားတို႔အေပါါမူတည္ပါတယ္။ European origin conventional safety valves ေတြမွာ၊ valve ေတြရဲ႕ nominal size ၿခင္းတူေပမယ္႔၊ dimensions ေတြကြဲၿပားမွဳေႀကာင္႔ orifice area ေတြမတူညီတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ valve body မွာေရးသားထားတဲ႔ သေက္တကိုဖတ္ၿပီး inlet နဲ႔ out let ကိုအတိအကၽေၿပာနိဳင္ေပမယ္႔၊ orifice size ကိုေတာ႔အတိအကၽမေၿပာနိဳင္ပါဘူး။
ASME standard conventional safety valves ေတြမွာေတာ႔၊ center line to face dimensions ေတြနဲ႔ orifice sizes ေတြကို၊ API Recommended Practice - 526 အရ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔အတိုင္း၊ အတိအကၽ ထုတ္လုပ္ထားတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ ဥပမာ 2 J 3 လို႔ေရးထားရင္၊ inlet ဟာ 2", orifice ဟာ standard 'J' size နဲ႔ outlet ဟာ၊ 3" ဆိုၿပီး သိနိဳင္ပါတယ္။
safety valves အမၽိဳးအစားေတြကြဲၿပားေပမယ္႔ basic operation အေနနဲ႔ကေတာ႔ Lifting နဲ႔ Re-seating ဆိုၿပီး၊ (၂) မၽိဳးသာရိွပါတယ္။
Lifting
inlet static pressure ဟာၿမင္႔တက္လာၿပီး၊ safety valve ရဲ႕ set pressure အထက္ကိုေရာက္လာတဲ႔အခါ၊ seat ေပါါမွ disc ဟာႀကြတက္လာသလို၊ အေပါါမွ spring compression fore လည္း increase ၿမင္႔လာ ပါတယ္။ inlet static pressure ဟာဆက္ၿပီးၿမင္႔တက္မွသာ disc ကို၊ lift "အေပါါသို႔' တြန္းတင္ၿပီး၊ significant flow အေနနဲ႔ valve မွထြက္သြားနိဳင္မွာၿဖစ္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ additional pressure အေနနဲ႔ ထပ္တိုးဖို ႔လိုအပ္ၿပီး၊ valve ဟာ၊ rated capacity အရ discharge လုပ္မွာၿဖစ္ပါတယ္။ additional pressure ကို overpressure လို႔ေခါါပါတယ္။
Fig. Typical disc and shroud arrangement used on rapid opening safety valves
particular application ေတြအရ၊ compressed air နဲ႔ steam အပါအဝင္ compressible fluids ေတြ အတြက္၊ overpressure ကို ( 3 % ~ 10 % ) နဲ႔ in-compressible liquids ေတြအတြက္၊ ( 10 % ~ 25 % ) လို႔သတ္မွတ္ထားပါတယ္။ ေသးငယ္တဲ႔ small overpressure ေႀကာင္႔၊ valve ဟာ full opening နဲ႔အတူ rapid opening action ကိုပါေဆာင္ရြက္ေစဖို႔၊ disc arrangement အေပါါမူတည္ပါတယ္။ shroud တနည္းအားၿဖင္႔ control chamber သို႔မဟုတ္ huddling chamber, skirt တို႔နဲ႔ disc တို႔ရဲ႕ arrangement ဟာအေရးႀကီးပါတယ္။
Fig. Opening force
chamber ထဲမွ fluid ရဲ႕ pressure ဟာ၊ shroud လို exposed area အေပါါတိုက္ရိုက္သက္ေရာက္ေနပါ တယ္။ (F = P x A) ဆိုတဲ႔ပံုေသနည္းအရ၊ fluid ရဲ႕ pressure (P) ဟာ၊ တိုက္ရိုက္ထိေတြ႔ေနတဲ႔ exposed area (A) ေပါါမူတည္ၿပီး၊ lifting force (F) အၿဖစ္၊ proportionally တိုက္ရိုက္အခၽိဳးနဲ႔ ၿမင္႔တက္ ပါတယ္။ opening force အေနနဲ႔ incremental increase တိုိိးသထက္တိုးလာတာၿဖစ္ပါတယ္။
Fig. Shroud's reverse direction reaction force
အဲဒီအခၽိန္မွာ အေပါါမွဖိထားတဲ႔ spring compression force ဟာလည္းၿမင္႔တက္လာ ပါတယ္။ ေအာက္မွ တြန္းတဲ႔ opening force ဟာ၊ အေပါါမွဖိထားတဲ႔ spring force ထက္ပိုသြားတဲ႔အခါ၊ disc ဟာ rapid opening action နဲ႔ ရုတ္တရက္ပြင္႔သြားပါေတာ႔တယ္။ တခၽိန္တည္းမွာပဲ shroud ဟာ flow ကို reverses direction အေနနဲ႔ reaction force တခုၿဖစ္ေပါါေစၿပီး၊ opening force သို႔မဟုတ္ lift ကို enhance ထပ္တိုးေစပါတယ္။
incremental increase opening force နဲ႔ shroud ေႀကာင္႔ရလာတဲ႔ reaction force (၂) ခုေပါင္း ဟာ၊ ေသးငယ္တဲ႔ over pressure limit မွာ၊ designed lift ကိုရရိွေစပါတယ္။ compressible fluids ေတြ ရဲ႕ rapid expansion ရုတ္တရက္ရုန္းကန္ထြက္နိဳင္တဲ႔ ဂုဏ္သတၱိေႀကာင္႔၊ lower pressure area ေပါါမွာ ကၽေရာက္တဲ႔၊ fluid volume ပမာဏႀကီးမားလာတဲ႔အခါ၊ rapid action ကိုရရိွတာၿဖစ္ပါတယ္။ in-compressible liquids ေတြမွာေတာ႔ proportional increase ေနွးတဲ႔အတြက္၊ overpressure limit ဟာ၊ ပိုမၽားပါတယ္။
Re-seating
pressure ဟာ normal operating conditions ေရာက္သြားတာနဲ႔ valve ၿပန္ပိတ္ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ disc area နဲ႔ fluid ဟာတိုက္ရိုက္ထိေတြ႔ ေနေသးတာမို႔၊ original set pressure ရဲ႕ ေအာက္ ကိုေရာက္မွ၊ seat ေပါါၿပန္ထိုင္ပါတယ္။ original set pressure ရဲ႕ ေအာက္အမွတ္ကို၊ re-seating pressure လို႔ေခါါပါတယ္။ set pressure နဲ႔ re-seating pressure တို႔ႀကားမွာ disc ဟာ seat မထိုင္ေသး တဲ႔အေၿခအေနကို၊ 'blow-down' condition အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ set pressure နဲ႔ re-seating pressure တို႔ၿခားနားခၽက္ဟာ၊ 'blow-down' pressure ၿဖစ္ပါတယ္။
Fig. Relationship between pressure and lift for a typical safety valve
'blow-down' pressure ကို၊ set pressure နဲ႔ နိွဳင္းယွဥ္ေဖာ္ၿပပါတယ္။ compressible fluids ေတြရဲ႕ 'blow-down' pressure ဟာ၊ set pressure ရဲ႕ ( 10 %) ခန္႔ရိွၿပီး၊ in-compressible liquids ေတြရဲ႕ 'blow-down' pressure ကေတာ႔ ( 20 %) ခန္႔ရိွပါတယ္။ pressure ဟာ potentially hazardous situation ေရာက္လာတဲ႔အခါ၊ shroud မွ၊ rapid opening နဲ႔ small blow-down action ကိုေဆာင္ ရြက္ေပးပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ overpressure ကိုအၿမန္ဆံုးေလၽွာ႔ခၽေပးၿခင္းနဲ႔ excessive quantities pressure ကို pressurized vessel ထဲမွာထိမ္းထားၿခင္းနဲ႔အတူ၊ disc ရုတ္တရက္ၿပန္ၿပီး lift မၿဖစ္ေစဖို႔ ထိမ္းထားၿခင္းတို႔ကိုေဆာင္ရြက္ေပးၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။
Fig. Blow-down rings on an ASME type safety valve
ASME Standard safety valves ေတြမွာ၊ overpressure နဲ႔ blow-down requirements တို႔အတြက္၊ lower blow-down (nozzle) ring ကို၊ မရိွမၿဖစ္ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ upper blow down ring ကေတာ႔ huddling chamber အတြက္ၿဖစ္ၿပီး၊ factory set ၿဖစ္ပါတယ္။
lower blow-down ring ဟာ၊ appropriate code performance requirements ေတြအရ factory set ၿဖစ္ေပမယ္႔လိုအပ္သလို၊ adjust လုပ္နိဳင္ပါတယ္။ lower blow-down ring ကို top position အထိ adjust လုပ္ႀကည္႔ရင္၊ overpressure value ကို minimizing value အထိရရိွနိဳင္ၿပီး၊ disc ၿပန္ထိုင္ဖို ႔အခၽိန္ပိုႀကာ တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ huddling chamber ႀကီးမားသြားၿခင္းလို႔ေၿပာနိဳင္ပါတယ္။ တခါ lower blow-down ring ကို၊ lower position အေန နဲ႔ adjust လုပ္ႀကည္႔ရင္၊ overpressure value ပမာဏကိုတိုးနိဳင္ၿပီး၊ blow-down value ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။
Fig. Standards relating to safety valves
Boiler နဲ႔ Pressure vessel ေတြအတြက္၊ အသံုးမၽားတဲ႔ Safety valve standard အခၽိဳ႕ကိုေဖာ္ၿပလိုက္ပါ တယ္။
Post credit to : ဦးရီးထြန္း http://www.myanmarengineer.org
Reference and image credit to : Spirax Sarco USA - Steam engineering tutorials, http://en.wikipedia.org, http://www.SpiraxSarco.com, Google
No comments:
Post a Comment