صمام تخفيف الضغط

صمام تخفيف الضغط أو صمام تخفيف الضغط ( PRV ) هو نوع من صمامات الأمان المستخدمة للتحكم في الضغط أو الحد منه في النظام؛ وإلا فقد يتراكم الضغط الزائد ويؤدي إلى اضطراب في العملية أو عطل في الأجهزة أو المعدات أو انفجار أو حريق.

يتم تخفيف الضغط الزائد بالسماح للسائل المضغوط بالتدفق عبر ممر فرعي خارج النظام. صُمم صمام تخفيف الضغط أو ضُبط ليفتح عند ضغط محدد مسبقًا لحماية أوعية الضغط والمعدات الأخرى من التعرض لضغوط تتجاوز حدود تصميمها. عند تجاوز الضغط المحدد، يصبح صمام تخفيف الضغط " مسار المقاومة الأقل " حيث يُفتح قسرًا ويُحوّل جزء من السائل عبر المسار الفرعي.

في الأنظمة التي تحتوي على سوائل قابلة للاشتعال، يُعاد تجميع السائل المُحوَّل (سائل، غاز، أو خليط من سائل وغاز) ^{[ 1 ]} بواسطة نظام استعادة بخار منخفض الضغط وعالي التدفق، أو يُوجَّه عبر نظام أنابيب يُعرف باسم خط تجميع الشعلة أو خط تصريف الضغط إلى شعلة غاز مركزية مرتفعة حيث يُحرق، مُطلقًا غازات الاحتراق غير المُغطاة في الغلاف الجوي. ^{[ 2 ]} أما في الأنظمة غير الخطرة، فيُصرَّف السائل غالبًا إلى الغلاف الجوي عبر أنابيب تصريف مُناسبة مُصممة لمنع دخول مياه الأمطار التي قد تؤثر على ضغط الرفع المُحدد، ومُثبَّتة بحيث لا تُشكِّل خطرًا على الأفراد.

مع تحويل السائل، يتوقف الضغط داخل الوعاء عن الارتفاع. وبمجرد وصوله إلى ضغط إعادة إغلاق الصمام، يُغلق الصمام. يُعبّر عن نسبة التفريغ عادةً كنسبة مئوية من الضغط المضبوط، وتشير إلى مقدار انخفاض الضغط اللازم لإعادة إغلاق الصمام. تتراوح نسبة التفريغ عادةً بين 2% و20% تقريبًا، وتتميز بعض الصمامات بإمكانية ضبطها.

في أنظمة الغاز ذات الضغط العالي، يُنصح بأن يكون مخرج صمام التنفيس في الهواء الطلق. في الأنظمة التي يكون فيها المخرج متصلاً بالأنابيب، يؤدي فتح صمام التنفيس إلى تراكم الضغط في نظام الأنابيب أسفل الصمام. وهذا يعني غالبًا أن صمام التنفيس لن يُغلق تلقائيًا بمجرد الوصول إلى الضغط المحدد. في هذه الأنظمة، تُستخدم عادةً صمامات تنفيس "تفاضلية". وهذا يعني أن الضغط يؤثر فقط على مساحة أصغر بكثير من مساحة فتحة الصمام. عند فتح الصمام، يجب أن ينخفض ​​الضغط بشكل كبير قبل أن يُغلق، كما أن ضغط المخرج كافٍ لإبقائه مفتوحًا. من الاعتبارات الأخرى أنه في حال وجود صمامات تنفيس أخرى متصلة بنظام أنابيب المخرج، فقد تُفتح هذه الصمامات مع ازدياد الضغط في نظام أنابيب العادم، مما قد يُسبب تشغيلًا غير مرغوب فيه.

في بعض الحالات، يعمل ما يُسمى بصمام التجاوز كصمام تخفيف الضغط، حيث يُستخدم لإعادة كل أو جزء من السائل المُفرَز من المضخة أو ضاغط الغاز إلى خزان التخزين أو مدخل المضخة أو ضاغط الغاز. ويتم ذلك لحماية المضخة أو ضاغط الغاز وأي معدات مُرتبطة بهما من الضغط الزائد. قد يكون صمام التجاوز ومساره داخليين (جزءًا لا يتجزأ من المضخة أو الضاغط) أو خارجيين (مُثبَّتين كمكون في مسار السائل). تحتوي العديد من سيارات الإطفاء على صمامات تخفيف الضغط هذه لمنع زيادة الضغط في خراطيم الإطفاء .

في حالات أخرى، يجب حماية المعدات من التعرض لضغط منخفض (أي فراغ داخلي) أقل مما تتحمله. في هذه الحالات، تُستخدم صمامات تخفيف الضغط لفتحها عند حد ضغط منخفض محدد مسبقًا، ولإدخال الهواء أو غاز خامل إلى المعدات للتحكم في مقدار الفراغ.

في صناعات تكرير البترول والبتروكيماويات والصناعات الكيميائية ومعالجة الغاز الطبيعي وتوليد الطاقة ، يرتبط مصطلح صمام التنفيس بمصطلحات صمام تخفيف الضغط ( PRV ) وصمام أمان الضغط ( PSV ) وصمام الأمان :

• صمام تخفيف الضغط (PRV) أو صمام تحرير الضغط (PRV) أو صمام أمان الضغط (PSV): الفرق هو أن صمامات أمان الضغط (PSV) مزودة بذراع يدوي لتفعيل الصمام في حالات الطوارئ. معظم صمامات تخفيف الضغط تعمل بنابض. عند الضغوط المنخفضة، تستخدم بعضها غشاءً بدلاً من النابض. أما أقدم تصميمات صمامات تخفيف الضغط فتستخدم ثقلاً لإحكام إغلاق الصمام.
• ضغط الضبط: عندما يرتفع ضغط النظام إلى هذه القيمة، يفتح صمام تخفيض الضغط. قد تخضع دقة ضغط الضبط للإرشادات التي وضعتها الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME).
• صمام تخفيف الضغط (RV): صمام يستخدم في خدمة السوائل، ويفتح بشكل متناسب مع زيادة الضغط الذي يتغلب على ضغط الزنبرك.
• صمام الأمان (SV): يُستخدم في خدمة الغاز. معظم صمامات الأمان من النوع الذي يُفتح بالكامل أو يُفتح فجأة، حيث ينفتح تمامًا.
• صمام تخفيف الضغط (SRV): صمام تخفيف ضغط يمكن استخدامه مع الغاز أو السائل. ومع ذلك، فإن ضغط الضبط يكون دقيقًا عادةً لنوع واحد فقط من السوائل في كل مرة.
• صمام تخفيف الضغط الذي يعمل بالطيار (POSRV، PORV، POPRV): جهاز يقوم بتخفيف الضغط عن طريق أمر عن بعد من صمام تجريبي متصل بضغط النظام العلوي.
• صمام أمان الضغط المنخفض (LPSV): نظام أوتوماتيكي يُخفف الضغط عن طريق الضغط الساكن للغاز. يكون ضغط التخفيف منخفضًا وقريبًا من الضغط الجوي.
• صمام أمان ضغط الفراغ (VPSV): نظام أوتوماتيكي يُخفف الضغط عن طريق الضغط الساكن للغاز. يكون ضغط التخفيف صغيرًا وسالبًا وقريبًا من الضغط الجوي.
• صمام أمان الضغط المنخفض والفراغ (LVPSV): نظام أوتوماتيكي يُخفف الضغط عن طريق الضغط الساكن للغاز. يكون ضغط التخفيف صغيرًا، أو سالبًا، أو موجبًا، وقريبًا من الضغط الجوي.
• صمام تحرير الضغط والفراغ (PVRV): هو عبارة عن صمام يجمع بين ضغط الفراغ وصمام تخفيف الضغط في غلاف واحد. يُستخدم في خزانات تخزين السوائل لمنع الانفجار الداخلي أو زيادة الضغط.
• التشغيل السريع: عكس التشغيل التدريجي، يشير إلى صمام "ينفتح" فجأة. ينفتح الصمام بالكامل في أجزاء من الثانية. ويتم ذلك عادةً بوجود حافة على القرص بحيث يؤثر السائل المار عبر المقعد فجأة على مساحة أكبر، مما يُولّد قوة رفع أكبر.
• التعديل: يفتح بما يتناسب مع الضغط الزائد.

في معظم البلدان، يُلزم القانون الصناعات بحماية أوعية الضغط وغيرها من المعدات باستخدام صمامات تخفيف الضغط. كما يُلزم القانون في معظم البلدان بالامتثال لقوانين تصميم المعدات، مثل تلك التي توفرها الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) والمعهد الأمريكي للبترول (API) ومنظمات أخرى مثل المنظمة الدولية للمقاييس (ISO 4126)، والتي تتضمن معايير تصميم صمامات تخفيف الضغط. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

المعايير أو القوانين أو التوجيهات الرئيسية هي:

• AD Merkblatt (ألمانية)
• معهد البترول الأمريكي (API)؛ المعايير 520 و521 و526 و2000
• الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME)؛ قانون الغلايات وأوعية الضغط، القسم الثامن، الجزء 1 والقسم الأول
• الجمعية الأمريكية لأعمال المياه (AWWA)، خزانات التخزين
• EN 764-7؛ معيار أوروبي قائم على توجيه معدات الضغط 97/23/EC
• الكود الأوروبي EN 1993 -4-2، صهاريج التخزين.
• المنظمة الدولية للتوحيد القياسي ؛ ISO 4126
• لوائح السلامة لأنظمة الضغط لعام 2000 (PSSR)؛ المملكة المتحدة

تأسس معهد تصميم أنظمة تخفيف الضغط في حالات الطوارئ ^{[ 5 ]} عام 1977، وكان عبارة عن اتحاد يضم 29 شركة تحت رعاية المعهد الأمريكي للمهندسين الكيميائيين (AIChE)، وقد عمل على تطوير أساليب تصميم أنظمة تخفيف الضغط في حالات الطوارئ للتعامل مع التفاعلات الكيميائية الخارجة عن السيطرة. وكان هدفه تطوير التقنيات والأساليب اللازمة لتحديد حجم أنظمة تخفيف الضغط في المفاعلات الكيميائية، ولا سيما تلك التي تُجرى فيها تفاعلات طاردة للحرارة. وتشمل هذه التفاعلات العديد من فئات العمليات ذات الأهمية الصناعية، بما في ذلك البلمرة، والنترجة، والديازوتة، والسلفنة، والإيبوكسدة، والأمينة، والأسترة، والتعادل، وغيرها الكثير. يُعد تصميم أنظمة تخفيف الضغط أمرًا صعبًا، لا سيما وأن المادة المنبعثة قد تكون غازًا/بخارًا، أو سائلًا، أو مزيجًا منهما - تمامًا كما هو الحال مع علبة مشروب غازي عند فتحها فجأة. ويتطلب تصميم أنظمة تخفيف الضغط في التفاعلات الكيميائية معرفة واسعة بمخاطر التفاعلات الكيميائية وتدفق السوائل.

أجرى معهد DIERS دراساتٍ معمقة حول ديناميكيات بدء/انفصال التدفق ثنائي الطور (بخار-سائل) وديناميكيات السوائل لأنظمة الإغاثة الطارئة، وذلك من خلال أعمال تجريبية وتحليلية واسعة النطاق. ^{[ 6 ]} وقد انصبّ اهتمام المعهد بشكل خاص على التنبؤ بتدفقات التهوية ثنائية الطور، ومدى ملاءمة طرق تحديد الأحجام المختلفة لتدفقات البخار-السائل المتذبذبة ثنائية الطور. تحوّل معهد DIERS إلى مجموعة مستخدمين في عام 1985.

تُعدّ مجموعة مستخدمي نظام DIERS الأوروبي (EDUG) ^{[ 7 ]} مجموعةً تضمّ في غالبيتها صناعيين واستشاريين وأكاديميين أوروبيين يستخدمون تقنية DIERS. تأسست المجموعة في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، وتعقد اجتماعًا سنويًا. وقد نشرت هيئة الصحة والسلامة المهنية (HSE) في المملكة المتحدة ملخصًا للعديد من الجوانب الرئيسية لتقنية DIERS. ^{[ 8 ]}

• الوسائط المتعلقة بصمامات التنفيس على ويكيميديا ​​كومنز
• PED 97/23/EC ؛ توجيه معدات الضغط – الاتحاد الأوروبي.