Types of safety valves

ASME standard I, ASME standard VIII နဲ႔ ASME / ANSI PTC 25.3 standard အရသတ္မွတ္ထား တဲ႔၊ Safety valves နဲ႔ relief valves ေတြကေတာ႔ - ASME I valve , ASME VIII valve, Low lift safety valve, Full lift safety valve, Full bore safety valve, Conventional safety relief valve, Balanced safety relief valve, Pilot operated pressure relief valve နဲ႔ Power-actuated safety relief valve တို႔ ၿဖစ္ပါတယ္။

DIN 3320 standard အရ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔၊ Safety valves နဲ႔ relief valves ေတြကေတာ႔ -
Standard safety valve, Full lift (Vollhub) safety valve, Direct loaded safety valve, Proportional safety valve, Diaphragm safety valve, Bellows safety valve နဲ႔ Controlled safety valve တို႔ၿဖစ္ပါ တယ္။

Fig. Safety valve performance summary

EN ISO 4126 standard အရ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔၊ Safety valves ေတြကေတာ႔ - Safety valve, Direct loaded safety valve, Assisted safety valve, Supplementary loaded safety valve နဲ႔ Pilot operated safety valve တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

Safety valve materials

safety valves ေတြအမၽိဳးအစားကြဲၿပားေပမယ္႔၊ အသံုးၿပဳတဲ႔ materials မွာ ေယဘုယၽအားၿဖင္႔ တူညီမွဳ ရိွပါတယ္။ cryogenic applications, corrosive fluids applications ေတြနဲ႔  discharged fluid မွာ contamination ပါဝင္မွဳကိုခြင္႔မၿပဳတဲ႔ applications ေတြမွာ၊ သံုးတဲ႔ safety valves ေတြရဲ႕ materials ေတြ ကေတာ႔ကြာၿခားတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

safety valve discharging ၿပဳလုပ္တဲ႔အခါ၊ wetted parts ေတြမွတဆင္႔  fluid  ၿဖတ္သန္းသြားတာမို႔၊ wetted parts လို႔ေခါါတဲ႔ pressure-containing components အၿဖစ္အသံုးၿပဳတဲ႔ materials ေတြဟာ corrosion ကိုခံနိဳင္ရည္ရိွဖို႔လိုပါတယ္။ pressure-containing components ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳတဲ႔ materials ေတြကေတာ႔ Bronze, Cast iron, SG iron, Cast steel နဲ႔ Austenitic stainless steel တို ႔ ၿဖစ္ပါတယ္။

Bronze ကို 15 bar g အထိအသံုးၿပဳတဲ႔၊ steam, air နဲ႔ hot water applications ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳပါ တယ္။ ASME standard valve ေတြမွာ 17 bar g အထိ၊ Cast iron ကိုသံုးပါတယ္။ European vessels ေတြမွာ၊ 15 bar g မွ 25 bar g အထိ၊ SG iron ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ Cast steel ကို 40 bar g အထိအသံုးၿပဳၿပီး၊ high pressure valve လို႔ေခါါပါတယ္။

process applications ေတြအတြက္၊ safety valve body ကို cast steel နဲ႔သြန္းေလာင္းၿပီး wetted parts ေတြလို ႔ေခါါတဲ႔ pressure-containing components ေတြအၿဖစ္၊ austenitic full nozzle type ကိုသံုးပါတယ္။ food, pharmaceutical သို႔မဟုတ္ clean steam applications လို၊ process applications ေတြအတြက္၊ austenitic stainless steel ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ ၿမင္႔မားတဲ႔ extremely high pressure applications ေတြအတြက္၊ forged သို႔မဟုတ္ solid machined pressure containing components ေတြကိုသံုးပါတယ္။

spindle နဲ႔ guide လို၊ moving parts ေတြဟာ degrade မၿဖစ္ဖို႔နဲ႔ corrode မၿဖစ္ဖို႔ လိုအပ္သလို၊ process fluid ကိုထိတြ႔ေနရတဲ႔ seats နဲ႔ disc ေတြဟာလည္း၊ erosion နဲ႔ corrosion effect ကိုခံနိဳင္ ရည္ရိွဖို႔လိုပါတယ္။ process applications ေတြမွာ 'austenitic stainless steel' ကို၊ seats နဲ႔ disc ေတြ အၿဖစ္အသံုးၿပဳပါတယ္။ extremely corrosive fluids ေတြနဲ႔ထိေတြ႔မယ္႔ nozzles, seats နဲ႔ disc ေတြ အတြက္၊ 'monel' နဲ႔ 'hastelloy' လို materials ေတြကိုသံုးပါတယ္။

'austenitic stainless steel' ဆိုတာကေတာ႔၊ high corrosion resistance steel alloy လို႔ေခါါတဲ႔ stainless steel အုပ္စုထဲက၊ steel alloy တမၽိဳးသာၿဖစ္ပါတယ္။ stainless steel ေတြကိုခြဲၿခားႀကည္႔ရင္ austenitic, ferritic, martensitic, precipitation-hardening martensitic နဲ႔ duplex stainless steels ဆိုၿပီးေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Iron-carbon phase diagram/ austenitic structure

လက္ရိွအသံုးၿပဳေနတဲ႔ stainless steel 70 % ဟာ၊ austenitic stainless steel ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ Metallurgist သတၲဳေဗဒပညာရွင္ Sir William Chandler Roberts-Austen (1843–1902) တီထြင္ထုတ္လုပ္ခဲ႔တာၿဖစ္ ပါတယ္။ austenite သို႔မဟုတ္ gamma phase iron အၿဖစ္၊ austenitization နည္းလမ္းနဲ႔ထုတ္လုပ္တာ ၿဖစ္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ austenitic structure နဲ႔တည္ေဆာက္ထားၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

carbon content အမၽားဆံုး 0.15%, chromium content အနည္းဆံုး 16% ၊ nickel နဲ႔ manganese တို႔ကိုထည္႔သြင္းၿပီး austenitic structure ကိုဖြဲ႔စည္းထားပါတယ္။ typical composition အေနနဲ႔ chromium 18% နဲ႔ nickel 10% ပါတဲ႔၊ austenitic stainless steel ကို 18/10 flatအware stainless
လို ႔ေခါါ ႀကပါတယ္။  molybdenum content 6% အထက္ပါဝင္တဲ႔  AL-6XN နဲ႔ 254SMO austenitic stainless steels ေတြကို၊ superaustenitic stainless steels လို႔ေခါါႀကပါတယ္။ superaustenitic stainless steels ဟာ၊ nickel အမၽားအၿပားပါဝင္တဲ႔ alloy ၿဖစ္ၿပီး၊ ၿမင္႔မားတဲ႔ stress-corrosion cracking resistance ရိွပါတယ္။

အသံုးမၽားတဲ႔ SS 304 austenitic stainless steels ေတြကေတာ႔ low carbon content stainless steel alloys ေတြၿဖစ္ႀကပါတယ္။ 304 အုပ္စုကို 304, 304 L နဲ႔ 304 H ဆိုၿပီး carbon content ေပါါမူတည္ၿပီး သတ္မွတ္ထားပါတယ္။ maximum carbon 0.03% ပါဝင္တဲ႔  austenitic stainless steels ဟာ၊ 304 L ၿဖစ္ၿပီး၊ carbon 0.08% ပါဝင္တဲ႔ austenitic stainless steels ဟာ၊ 304 ၿဖစ္ပါတယ္။ carbon 0.1% အထက္ပါဝင္တဲ႔ stainless steels ကေတာ႔ 304 H ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Typical alloy content

austenitic stainless steel 304 ကိုအေၿခခံၿပီး၊ material ေတြထပ္မံေပါင္းစပ္တဲ႔အခါ၊ 316, 316 Ti, 320, 321, 347, 308 နဲ႔ 309 ဆိုၿပီး၊ အၿခား austenitic stainless steels alloy မၽားကိုရရိွလာပါတယ္။ 

'monel' ဆိုတာေတာ႔ US မွ၊ Special Metals Corporation ရဲ႕ trademark နာမည္တခုၿဖစ္ပါတယ္။ nickel 67 % အထက္ပါဝင္ၿပီး၊  copper, iron နဲ႔ အၿခား trace elements ေတြထည္႔သြင္းေရာစပ္ထားတဲ႔၊ nickel alloys သတၲဳစပ္တမၽိဳးၿဖစ္ပါတယ္။ International Nickel Co. ရဲ႕Chief metallurgist သတၱဳေဗဒ ပညာရွင္ David H. Browne မွ၊ တီထြင္ဖန္တီးထုတ္လုပ္ခဲ႔တာၿဖစ္ၿပီး၊  International Nickel Co. ပိုင္ရွင္ Ambrose Monell ရဲ႕နာမည္ကိုယူၿပီး၊ မူပိုင္ခြင္႔ကိုမွတ္ပံုတင္ခဲ႔ပါတယ္။

'monel alloy' ဟာ အလြန္မာတဲ႔ သတၲဳစပ္တမၽိဳးၿဖစ္ၿပီး၊ machines ခုတ္စားတဲ႔အခါ၊ slow speed နဲ႔ low feed rate နဲ႔ ခုတ္စားရပါတယ္။ corrosion နဲ႕ acids ေတြကိုခံနိဳင္ရည္ရိွတဲ႔အတြက္ highly corrosive application ေတြမွာအသံုးၿပဳပါတယ္။ aluminum နဲ႔ titanium အနည္းငယ္ကိုထပ္မံေရာစပ္ထားတဲ႔ K-500 monel alloy ဟာ၊ highly corrosive resistance အေနနဲ႔ ပိုေကာင္းလာေပမယ္႔၊ aging အသံုးခံ မွဳသက္ တမ္းတုိေတာင္းသြားတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ ေစၽးနံွဳးအရ 'monel' ဟာ stainless steel ထက္ေစၽးပို မၽားပါတယ္။

monel alloy ကို aerospace, marine, directional Drilling အစရိွတဲ႔ application ေတြနဲ႔ musical instruments ေတြမွာအသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ water နဲ႔ fuel tanks ေတြ၊ under water applications ေတြနဲ႔ propeller shaft နဲ႔ keel bolts ေတြအၿဖစ္လည္းအသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ monel alloy ဟာ non-magnetic alloy ၿဖစ္ၿပီး၊ marine application အေနနဲ႔ piping systems, pump shafts, seawater valves, trolling wire နဲ႔ strainer baskets ေတြအၿဖစ္အသံုးၿပဳပါတယ္။

minesweepers ေရၿမွဳတ္မိုင္းရွင္းသေဘ္ာေတြရဲ႕ anchor cable အၿဖစ္အသံုးၿပဳသလို၊ magnetic field measuring instruments ေတြရဲ႕ housing ကိုလည္း၊ monel alloy နဲ႔ၿပဳလုပ္ထားတာေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါ တယ္။

Fig. Galvanic corrosion

sea water နဲ႔ထိေတြ႔တဲ႔အခါ၊ monel alloy ရဲ႕ electrolytic action ေႀကာင္႔၊ တြဲသံုးမယ္႔ metal  မွာ၊ galvanic corrosion ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

'hastelloy' ဟာလည္း၊ Haynes International Inc. ရဲ႕ trademark နာမည္ၿဖစ္ပါတယ္။  metallurgical industry သတၱဳေဗဒနယ္ပယ္မွာေတာ႔ “superalloys”  သို႔မဟုတ္ “high-performance alloys” အၿဖစ္ သတ္မွတ္ထားႀကပါတယ္။ nickel ကိုအေၿခခံထားကာ၊ molybdenum, chromium, cobalt, iron, copper, manganese, titanium, zirconium, aluminum, carbon နဲ႔ tungsten သတၱဳေတြ ေပါင္းစပ္ ထားတဲ႔ metal alloy သတၱဳစပ္တမၽိဳးၿဖစ္ပါတယ္။ ေရာေနွာေပါင္းစပ္မွဳ အခၽိဳး အစားေပါါမူတည္ၿပီး၊ 'hastelloy' ကို B-2, B-3, C-4, C-2000, C-22, C-276, G-30, N နဲ႔ W ဆိုၿပီး၊ အမၽိဳးအစားထပ္မံခြဲၿခား ထားပါတယ္။

highly corrosion-resistant metal alloys ေတြၿဖစ္တဲ႔အၿပင္၊ high-temperature နဲ႔ high-stress service application ေတြအတြက္အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ nuclear reactors ေတြနဲ႔ chemical reactors ေတြရဲ႕ pressure vessels ေတြကို၊ 'hastelloy' နဲ႔တည္ေဆာက္ထား တာၿဖစ္ပါတယ္။

safety valve မွာ spring ဟာ critical element ၿဖစ္ၿပီး၊ moderate temperatures ေတြအတြက္၊ carbon steel ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ higher temperature အတြက္ tungsten steel ကိုသံုးၿပီး၊ non-corrosive applications ေတြနဲ႔ clean steam application ေတြအတြက္ stainless steel ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ sour gas နဲ႔ high temperature applications ေတြမွာ၊ တခါတရံ 'monel', 'hastelloy' နဲ႔ 'inconel'  materials ေတြကို safety valve spring အၿဖစ္အသံုးၿပဳထားတာေတြ႔ရပါတယ္။

Safety valve disc

high temperature applications ၿဖစ္တဲ႔ steam လို၊ application ေတြအတြက္၊ metal-to-metal seats ေတြအၿဖစ္၊ stainless steel ကိုသံုးပါတယ္။

Fig. Resilient discs

gas နဲ႔ liquid applications လို၊ low temperature applications ေတြမွာ seating surfaces အတြက္၊ resilient discs ေတြကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။

Fig. Seating materials

resilient disc ဟာ၊ lining ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားတဲ႔ disc ၿဖစ္ၿပီး၊ seal lining အၿဖစ္၊ viton, nitrile နဲ႔ EPDM တို႔ကို သံုးပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ soft seal insert disc ေတြလို႔ေခါါၿပီး၊ တခါတရံ seating surface ကိုလည္း၊ soft seal insert အေနနဲ႔ ၿပဳလုပ္ထားေလ့ရိွပါတယ္။

Safety valve lever

safety valves ေတြမွာ၊ seizing မၿဖစ္ေစဖို႔ routine safety checks အေနနဲ႔ေဆာင္ရြက္နိဳင္ရန္ easing lever ကိုတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ lever မွာ၊ operation pressure ထက္ 75% ကို၊ set pressure အၿဖစ္ ထားရိွပါတယ္။ အပူခၽိန္ 60°C ထက္ ပိုၿပီးအသံုးၿပဳမယ္႔ safety valve တိုင္းမွာ၊ lever တတ္ဆင္ဖို႔ ASME Boiler and Pressure Vessel Code အရ၊ သတ္မွတ္ထားပါတယ္။

Figs. Levers

easing lever ေတြကို၊ open lever နဲ႔ packed lever ဆိုၿပီးေတြ႔နိဳင္ပါတယ္္။ fluid ကို atmosphere အတြင္း သို႔ lever မတင္ၿပီး၊ discharge လုပ္နိဳင္တဲ႔၊ steam နဲ႔ air systems လို application ေတြမွာ၊ open lever ေတြကို၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳပါတယ္။ packed gland seal ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားတဲ႔ packed lever ကိုေတာ႔၊ atmosphere အတြင္းသို႔  discharge လုပ္ခြင္႔မရိွတဲ႔၊ application ေတြအတြက္အသံုးၿပဳၿပီး၊ discharge fluid ဟာ cap အတြင္းမွာသာရိွေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Gas tight cap

lever ထည္႔သြင္းဖို႔မလိုတဲ႔ application ေတြအတြက္ safety valve adjustment screw ကို cap နဲ႔ဖံုးအုပ္ ထားၿပီး၊ adjustment screw conjunction မွ atmosphere ထဲကို leak မၿဖစ္ေစဖို႔၊ gasket ကိုပါထည္႔သြင္း ထားပါတယ္။ 

Fig. Test gag

တခါတရံ test gag တတ္ဆင္ထာတဲ႔ safety valves ေတြကိုလည္းေတြ႔ရပါတယ္။ system ကို hydraulic testing လုပ္တဲ႔အခါ၊ တနည္းအားၿဖင္႔ system commissioning ကိုေဆာင္ရြက္တဲ႔အခါ၊ set pressure မွာ valve ပြင္႔မသြားေစဖို႔ test gag ကိုတတ္ဆင္ထားတာၿဖစ္ပါတယ္။ system commissioning မလုပ္ခင္  gag screw ကိုၿဖဳတ္ၿပီး၊ blanking plug နဲ႔ အစားထိုးစစ္ေဆးေလ့ရိွပါတယ္။ 

Fig. Diaphragm sealed safety valve

water applications ေတြအတြက္အသံုးၿပဳတဲ႔ safety valve ေတြရဲ႕၊ safety valve spring နဲ႔ upper chamber တို႔ႀကားမွာ process fluid ကိုတားဆီးဖို႔၊ flexible diaphragm သို႔မဟုတ္ bellows ကိုတတ္ဆင္ ထားေလ့ရိွပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ diaphragm sealing safety valve လို႔ေခါါႀကပါတယ္။

Safety valve spring housing 
open bonnet spring housing နဲ႔ closed bonnet spring housing ဆိုၿပီး၊ (၂) မၽိဳးေတြ႔ရပါတယ္။

Fig. Open bonnet spring housing

bellows သို႔မဟုတ္ diaphragm sealing ကိုအသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊  safety valve ရဲ႕ design ေပါါမူတည္ၿပီး၊  fluid ဟာ spring housing လို႔ေခါါတဲ႔ bonnet အတြင္းကို၊ ဝင္တတ္ပါတယ္။ atmosphere ထဲစြန္႔ထုတ္ ခြင္႔ရိွတဲ႔  fluid ေတြအတြက္အသံုးၿပဳတဲ႔၊ diaphragm sealed safety valve ေတြမွာ open bonnet ကို တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ boiler လို၊ high temperature fluids application ေတြမွာ၊ open bonnet spring housing ေတြကိုအသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ 

Fig. Closed bonnet spring housing

safety valve activated ၿဖစ္စဥ္၊ over pressure အေနနဲ႔ release လုပ္လိုက္တဲ႔ fluid ေတြဟာ၊ အကယ္၍ atmosphere ထဲစြန္႔ထုတ္ခြင္႔မရိွတဲ႔  fluid ေတြၿဖစ္ခဲ႔ရင္၊ closed bonnet spring housing ေတြကိုအသံုးၿပဳ ပါတယ္။ bellows သို႔မဟုတ္ diaphragm sealing မွယိုစိမ္႔လာတဲ႔ fluid ကို၊ safety valve ရဲ႕ discharge system အတြင္း၊ စီးဝင္ေစၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

Conventional safety valve

conventional safety valves ေတြကိုေလ့လာႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ discharge system မွ back-pressure ေပါါ မူတည္ၿပီး၊ operational characteristics ေတြၿခားနားမွဳရိွတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ total back-pressure လို႔ေခါါနိဳင္ၿပီး၊ superimposed back-pressure နဲ႔  built-up back pressure တို႔ပါဝင္ ပါတယ္။

superimposed back-pressure ဟာ၊ safety valve ပိတ္ေနစဥ္၊ discharge line မွာၿဖစ္ေပါါတဲ႔ pressure ၿဖစ္ပါတယ္။ built-up back pressure ကေတာ႔၊ valve ပြင္႔သြားစဥ္၊ discharge line မွာၿဖစ္ေပါါတဲ႔ additional pressure ၿဖစ္ပါတယ္။ conventional safety valves ေတြမွာ၊ superimposed back-pressure ဟာ၊ opening characteristic တနည္းအားၿဖင္႔ seat opening value မွာသက္ေရာက္မွဳ ရိွၿပီး combined back-pressure ကေတာ႔၊ blow-down characteristic တနည္းအားၿဖင္႔၊ re-seat value အေပါါ သက္ေရာက္မွဳရိွပါတယ္။

superimposed back-pressure ဟာ open bonnet spring housing ေတြရဲ႕၊ operational characteristics ေတြအေပါါသက္ေရာက္တဲ႔အတြက္၊ ASME/ ANSI standard အရ၊ ထုတ္လုပ္တဲ႔ safety valves ေတြမွာ၊ spring housing ဟာ discharge side ကိုသာ၊ vented စြန္႔ထုတ္ရန္သတ္မွတ္ထားပါ တယ္။

 

Fig. (a) Closed bonnet spring housing safety valve disc area force acting. Fig. (b) Open bonnet spring housing safety valve disc area force acting

Disc area 'A_D' မွာၿဖစ္ေပါါမယ္႔၊ force acting ကို

 

ပံုေသနည္း၊ နည္းနဲ႔ေဖာ္ၿပပါတယ္။

P_V = Fluid inlet pressure, A_N = Nozzle area, F_S = Spring force, P_B = Back pressure နဲ႔ A_D = Disc area အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။

superimposed back-pressure ဟာ၊ disc closing force ကိုၿမင္႔တက္ေစတဲ႔ အတြက္၊ disc ကို lift "မ" တင္ဖို႔၊ fluid inlet pressure ပိုမိုလိုအပ္တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ အဲဒီအခါ Open bonnet spring housing safety valve ေတြအတြက္၊ opening force ကို၊

အၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။  superimposed back-pressure ဟာ၊ spring force ကိုတိုးေစတာမို႔၊ design အရ တြက္ခၽက္ထားတဲ႔ opening pressure ဟာေလၽွာနည္းသြားတာကိုေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ safety valve design ကိုတြက္ခၽက္တဲ႔အခါ၊ superimposed back-pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽဖို႔ ထည္႔သြင္းစဥ္းစားရပါတယ္။

အလားတူ valve စတင္ပြင္႔စဥ္မွာ၊ ၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔ built-up backpressure ကိုလည္းထည္႔သြင္းစဥ္းစားရ ပါတယ္။ spring housing vented conventional safety valve ေတြမွာ၊ vented ဟာ discharge side မွာ ရိွတဲ႔အခါ၊ built up pressure ဟာ safety valve ရဲ႕ set pressure အေပါါသက္ေရာက္မွဳရိွတာကိုေတြ႔ရပါ တယ္။

P_S = set pressure of safety valve, A_N = nozzle area, F_S = spring force, P_B = back pressure, P_O = over ဆိုၿပီးသတ္မွတ္ေဖာ္ၿပပါတယ္။

backpressure ဟာ၊ vented စြန္႔ထုတ္လိုက္တဲ႔ overpressure ထက္ ပိုမၽားတဲ႔အခါ၊ valve ဟာၿပန္ပိတ္ သြားနိဳင္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ valve အဖြင္႔အပိတ္ဟာ instability တည္ၿငီမ္မွဳမရိွတာကိုေတြ႔ရမွာၿဖစ္ ၿပီး၊ flutter သို႔မဟုတ္ chatter လို႔သံုးနံွဳးေလ့ရိွပါတယ္။ EN ISO 4126 Standard code နဲ႔ API 520 Standard code အရ၊ conventional safety valves ေတြမွာ ၿဖစ္ေပါါတဲ႔ built-up back-pressure ဟာ၊ set pressure ပမာဏရဲ႕၊ 10% ထက္မပိုေစဖို႔သတ္မွတ္ထားပါတယ္။

Balance safety valves

Balance safety valves ေတြကို၊ piston type balance safety valve နဲ႔ bellow type balance safety valve ဆိုၿပီးေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။

Fig. piston type balanced safety valve

piston type disc ဟာ vent guid အတြင္းမွာအထက္ေအာက္ေရြွ႕လၽားပါ တယ္။ piston ရဲ႕ top surface area A_P အေပါါမၽက္နွာၿပင္ဟာ၊ nozzle seat area A_N နဲ႔ တူညီပါတယ္။ disc area အေပါါနဲ႔ ေအာက္ တူညီ တဲ႔အတြက္၊ effective backpressure ဟာညီမၽွေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။

P_V = fluid inlet pressure, A_N = nozzle area, F_S = spring force, P_B = back pressure, A_D = disc area, A_P = piston area တို႔မွာ၊ disc area သို႔မဟုတ္ piston top surface are A_P နဲ႔ nozzle seat area A_N တို႔ဟာတူညီေနတဲ႔အတြက္၊

ေအာက္မွတြန္းမယ္႔ fluid ရဲ႕ force တနည္းအားၿဖင္႔ nozzle area A_N ေပါါသက္ေရာက္မယ္႔ fluid pressure P_V ဟာ၊ အေပါါမွဖိထားမယ္႔ spring ရဲ႕ force F_S နဲ႔တူညီေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. piston type balanced safety valve

တနည္းအားၿဖင္႔ piston type balanced safety valve ေတြမွာ၊ back pressure သက္ေရာက္နိဳင္ၿခင္း မရိွ တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

spindle guide အနီးမွ၊ disc ရဲ႕ upper surface area A_B ဟာ၊ nozzle seat area A_N နဲ႔ တူညီပါတယ္။ disc ရဲ႕ upper surface area မွာ၊ သက္ေရာက္မယ္႔  back-pressure acting ကို bellows arrangement မွတားဆီးေပးပါတယ္။ 

Fig. bellows type balanced safety valve

အကယ္၍ upper disc area ဟာ၊ bellow အၿပင္ဖက္ကိုေကၽာ္လြန္ေရာက္ေနၿပီး၊ disc ရဲ႕ ေအာက္ဖက္ မၽက္နွာၿပင္ area နဲ႔ တူညီခဲ႔ရင္၊ forces acting ဟာညီမၽွေနမွာၿဖစ္သလို၊ ေသးငယ္တဲ႔ back-pressure လည္းေပါါေပါက္နိဳင္ၿပီး၊ valve opening pressure အေပါါ၊ သက္ေရာက္မွဳရိွလာနိဳင္ပါတယ္။

Fig. bellows type balanced safety valve

bellow expand and contract ကားသြားအခါနဲ႔ ကၽံဳ႕သြားတဲ႔ အခါေတြမွာ၊ bellow အတြင္းမွေလကို၊ bellow vent မွတဆင္႔အၿပင္ကိုထြက္သြားေစပါတယ္။  bellows balanced safety valves ေတြမွာ bellows failure လို႔ေခါါတဲ႔ bellow ေပါက္ၿခင္းဟာ၊  set pressure အပါအဝင္၊ valve ရဲ႕ capacity ကို ထိခိုက္ေစပါတယ္။  bellow ေပါက္တဲ႔အခါ၊ vent မွတဆင္႔ uncharacteristic fluid flow တခုၿဖစ္ေပါါလာ နိဳင္ပါတယ္။ oil and petrochemical industries ေတြမွာ၊ critical applications အေနနဲ႔အသံုးၿပဳတဲ႔ bellows balanced safety valves ေတြကို၊ uncharacteristic fluid flow detecting mechanism ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

ဒါ႔အၿပင္ corrosive fluid application ေတြမွာ၊ back-pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ဖို႔၊ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ spindle guide နဲ႔ spring ေတြကို၊ isolate  လုပ္ကာတတ္ဆင္ထားတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ balanced pressure relief valves ေတြဟာေစၽးနံွဳးအရႀကီးၿမင္႔ၿပီး၊ very precise  အလြန္တိကၽဖို႔လိုတဲ႔၊ set pressure နဲ႔ blow-down pressure လိုအပ္တဲ႔ေနရာမၽိဳးေတြနဲ႔  high pressure manifolds ေတြအတြက္ သာသံုးပါတယ္။ 

Pilot operated safety valves

flow media ကိုၿပန္သံုးၿပီး၊ activated လုပ္တဲ႔ pilot operated safety valves ေတြကိုလည္း၊ diaphragm နဲ႔ piston type ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ diaphragm type  pilot operated safety valves ေတြကို၊ low pressure in-compressible liquid applications ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳပါၿပီး၊ proportional type action နဲ႔အလုပ္လုပ္ပါတယ္။ steam application ေတြမွာအသံုးၿပဳမွဳမရိွသေလာက္နည္းပါတယ္။

 Fig. Piston type pilot operated safety valve

piston type pilot operated safety valve မွာ၊ obturator လို႔ေခါါတဲ႔ piston shaped closing device တတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ main valve နဲ႔ external pilot valve ဆိုၿပီး၊ အစိတ္အပိုင္း (၂) ခုပါဝင္ပါတယ္။ ဝင္လာ တဲ႔ fluid နဲ႔ ထိေတြ႔႔မယ္႔၊ piston ရဲ႕ bottom area ဟာ၊ piston ရဲ႕ top area ထက္ေသးငယ္ပါတယ္။  piston ရဲ႕ top area ပုိႀကီးတဲ႔အတြက္၊ ပံုမွန္အေၿခအေနမွာ piston အေပါါမွသက္ေရာက္မယ္႔ closing force ဟာ၊ piston ရဲ႕ bottom area မွသက္ေရာက္မယ္႔ inlet force ထက္ပိုမၽားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ တနည္း အားၿဖင္႔ piston ကို seat ေပါါမွာလံုေနေအာင္ အေပါါကဖိထားတဲ႔ downward force နဲ႔၊ ပိတ္ထားေပး တယ္လို႔ဆိုနိုင္ပါတယ္။

valve ထဲကို၊ ဝင္လာတဲ႔ inlet pressure တိုးလာတဲ႔အခါ၊ pilot line မွတဆင္႔ piston ေပါါသက္ေရာက္ေန တဲ႔ net closing force ဟာလည္းတိုးလာပါတယ္။ net closing force ေႀကာင္႔ piston ဟာ seat ေပါါမွာ tight shut-off အေနနဲ႔ပိတ္ထားဆဲၿဖစ္ပါတယ္။ set pressure value ကို၊ inlet pressure ေရာက္သြားတဲ႔ အခါ၊ pilot valve ဟာ pop action နဲ႔ပြင္႔သြားၿပီး၊ piston ရဲ႕ အေပါါဖက္မွ pressure ကိုုု release လုပ္လိုက္ မွာၿဖစ္ပါတယ္။ အဲဒီအခါ piston အေပါါမွဖိထားတဲ႔ net closing force လည္း၊ အနည္း ငယ္ေလၽွာ႔ကၽသြားၿပီး၊ piston ကိုတြန္းတင္ေနတဲ႔၊ upward pressure ေႀကာင္႔ တၿပိဳင္နက္တည္းမွာ၊ main valve ဟာ pop action နဲ႔ရုတ္တရက္ပြင္႔သြားၿပီး၊ process fluid ကို၊ discharge line သို႔ release လုပ္လိုက္ပါေတာ႔တယ္။

Fig. pilot operated safety valve

pilot pressure ၿပန္ကၽသြားတဲ႔အခါ၊ pilot valve ၿပန္ပိတ္သြားၿပီး net closing force နဲ႔ main valve ရဲ႕ piston ကို seat အေပါါမွာၿပန္ထိုင္ေစပါတယ္။ pilot operated safety valves ေတြဟာ blow-down performance ေကာင္းမြန္တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ set pressure နဲ႔ over pressure တို႔ႀကားမွာ၊ norrow blow-down marging ကိုလိုအပ္တဲ႔ application ေတြအတြက္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

ဒါေပမယ္႔ pilot pressure pipe line အရြယ္အစားေသးငယ္လြန္းတဲ႔အတြက္၊ forgin matter ေတြ ဝင္ေရာက္တဲ႔ အခါမၽိဳးေတြနဲ႔၊ condensate ေတြေႀကာင္႔လည္း block ပိတ္ဆို႔တတ္တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ pilot line ပိတ္တဲ႔အခါ၊ valve အဖြင္႔အပိတ္ function ေတြ၊ failure ၿဖစ္ေပါါနိဳင္ပါတယ္။

Fig. Full lift safety valve

Full lift, high lift နဲ႔ low lift safety valve

full life, high lift နဲ႔ low lift ဆိုတဲ႔အသံုးအနံွဳးကေတာ႔၊ valve disc ဟာ closed position မွ၊ ႀကြတက္ သြားၿခင္းကိုဆိုလိုတာၿဖစ္ၿပီး၊ valve ရဲ႕ discharge capacity အေပါါမွာသက္ေရာက္မွဳရိွပါတယ္။ full life safety valve ေတြမွာ၊ disc ဟာ bore diameter ရဲ႕ ¹/_4th ခန္႔ႀကြတက္သြားတဲ႔အတြက္၊ curtain area မရိွေတာ႔တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

 Fig. High lift safety valve

high lift safety valve ေတြမွာေတာ႔ bore diameter ရဲ႕ ¹/_12th ခန္႔သာ ႀကြတက္တဲ႔အတြက္၊ curtain area ကၽန္ရိွေနပါေသးတယ္။ high lift valve ေတြရဲ႕ discharge capacity ဟာ၊ full lift valve ေလာက္မၿမင္႔မား သလို၊ compressible fluid application ေတြမွာ၊ propotional action နဲ႔ အလုပ္လုပ္ပါတယ္။

 Fig. Low lift safety valve

low lift safety valve ကေတာ႔၊ bore diameter ရဲ႕ ¹/_24th ခန္႔သာႀကြတက္ၿပီး၊ discharge capacity ပိုမို နည္းပါးတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Post credit to : ဦးရီးထြန္း http://www.myanmarengineer.org
Reference and image credit to : Spirax Sarco USA - Steam engineering tutorials, Welding Metallurgy http://www.gowelding.com, http://en.wikipedia.org, http://www.SpiraxSarco.com