فهرست محتوا
- 1 شیر حساس به زلزله چیست؟
- 2 انواع شیر زلزله از نظر مکانیسم عملگر
- 3 اجزا تشکیل دهنده شیر حساس به زلزله
- 4 شاخصه هاي عمومي سيستم هاي قطع اتوماتيك گاز در هنگام وقوع شوك حركتي
- 5 سنسورها
- 6 شیر حساس به زلزله چگونه عمل میکند؟
- 7 شير بخش قطع کن حساس به زلزله
- 8 چگونگی نصب شیرهای حساس به زلزله
- 9 چرا شیر های حساس به زلزله مهم هستند؟
- 10 در هنگام نصب شیرهای حساس به زلزله به چه نکاتی باید توجه کرد؟
- 11 نکاتی که در خرید شیرهای حساس به زلزله باید دقت کنید
شیرآلات قطع کن حساس به زلزله، دستگاههایی هستند که به طور خودکار جریان گاز را هنگام وقوع زلزله متوقف میکنند. این شیرها به لرزش زمین حساس بوده و اگر لرزش به اندازه مشخصی برسد، جریان گاز را در لوله قطع میکنند. بعد از بسته شدن، این شیرها به طور خودکار به حالت اولیه باز نمیگردند و باید به صورت دستی دوباره باز شوند تا جریان گاز برقرار شود.
برای تماس با مشاورین شرکت طنین سازه مهر البرز با شماره 02634492461 تماس حاصل فرمایید
شیرهای حساس به زلزله، شیرهای خاصی هستند که به کنتور گاز ساختمان شما وصل میشوند. در شرایط اضطراری، این شیرها به طور خودکار بسته میشوند و جریان گاز به خط شما قطع میشود. دو نوع رایج از این شیرها وجود دارد:
شیرهای قطع کننده گاز طبیعی لرزهای: این سنسورها زمانی کار میکنند که یک زلزله با بزرگی ۵.۱ یا بالاتر رخ دهد.
شیرهای جریان اضافی: این شیرها زمانی فعال میشوند که نشت گاز یا افزایش فشار در خط گاز را تشخیص میدهند.
شیر حساس به زلزله چیست؟
یکی از راههای خودکار برای جلوگیری از آتشسوزی یا ترکیدگی لوله هنگام زلزله، استفاده از شیرهای حساس به زلزله است که به طور خودکار جریان گاز را قطع میکنند. این شیرها یکی از تجهیزات مهمی هستند که باید در ساختمان نصب شوند و میتوانند برای گاز طبیعی و مایع استفاده شوند.
شیرهای حساس به زلزله روی کنتور گاز نصب میشوند. این شیرها طوری طراحی شدهاند که در صورت نشت گاز یا ترکیدگی لوله، جریان گاز را قطع کرده و از انفجار ساختمان جلوگیری میکنند. این شیرها بسیار دقیق عمل میکنند و اگر زلزلهای به بزرگی ۵ ریشتر یا بیشتر رخ دهد، حسگر آنها فعال شده و شناور شیر را آزاد میکند. این کار باعث مسدود شدن لوله و جلوگیری از ورود گاز به داخل ساختمان میشود.
انواع شیر زلزله از نظر مکانیسم عملگر
یک شیر حساس به زلزله یا شیر زلزله، یک دستگاه است که روی شبکه لولهکشی گاز نصب میشود. وظیفه آن این است که هنگام وقوع زلزله، با تشخیص امواج زلزله و شدت آن، جریان گاز را به صورت خودکار قطع کند. این شیر تنها زمانی فعال میشود که به صورت دستی تصمیم گرفته شود و شبکه اطمینان داده شود. این توضیح نشاندهنده کارکرد کلی این دستگاهها است.
شیر های حساس به زلزله با توجه مکانیسم عمل به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
- شیر زلزله مکانیکی
- شیر زلزله الکترومکانیکی
- شیر زلزله پنوماتیک- مکانیک
در میان این سه دسته، شیرهای مکانیکی بیشترین اهمیت را دارند. در واقع، این تفاوت به اندازهای مهم است که میتوان گفت دو دسته دیگر فقط در شرایط استثنایی مورد استفاده قرار میگیرند. در تمام کشورهایی که با خطر زلزله روبهرو هستند و مجبور به نصب شیرهای حساس به زلزله هستند، شیرهای مکانیکی برای این هدف استفاده میشوند.
شیر زلزله الکترومکانیکی عمدتاً در مکانهایی استفاده میشود که نیاز به یک سیستم ایمنی چند منظوره داریم. به عنوان مثال، وقتی نیاز به قطع جریان گاز در مواقع مختلف وجود دارد، ممکن است مهندس از یک شیر عملگر شات آف برقی استفاده کند.
سنسورهای نشتی گاز، منواکسید کربن و تشخیص زلزله میتوانند همزمان به شیر شات آف برقی فرمان قطع جریان گاز بدهند. وقتی زلزله رخ میدهد، شیر خودکار قطع جریان گاز میتواند از مکانیسمهای پنوماتیک یا هیدرولیک استفاده کند و به صورت مکانیکی تشخیص داده شده و جریان گاز را قطع کند. اکچویترهای پنوماتیک یا هیدرولیک برای انجام این عمل استفاده میشوند، که به صورت معمول در ایستگاههای تقلیل فشار TBS استفاده میشوند.
شیر حساس به زلزله مکانیکی
این شیرها به صورت مکانیکی باز و بسته میشوند. در داخل این شیرها، یک گوی حساس به زلزله وجود دارد که اگر زلزلهای با قدرت حداقل ۴ ریشتر رخ دهد، این گوی حرکت کرده و باعث بسته شدن مسیر جریان گاز میشود. البته خود گوی نمیتواند جریان گاز را قطع کند، بلکه از طریق یک مکانیزم طراحی شده، به میلهای فرمان میدهد تا جریان گاز را کاملاً قطع کند. اگر زلزلهای شدید و مخرب رخ دهد، ممکن است این شیرها آسیب ببینند و در این صورت بهتر است دوباره از آنها استفاده نشود.
شیرهای حساس به زلزله مکانیکی، با توجه به مکانیسم داخلیشان، ارزش بررسی دارند. برای درک بهتر نحوه کار آنها، باید به ساختار سنسور یا حسگر زلزله در داخل این شیرها نگاه کنیم. این حسگرها، معمولاً به عنوان جرمی عمل میکنند که در واکنش به نوسانات زلزله، حرکت میکند. به طور معمول، این جرمها از یک گوی غلتان تشکیل شدهاند. بسیاری از برندهای شیرهای حساس به زلزله از همین مکانیسم استفاده میکنند، اما برخی از آنها از جرم پاندولی نیز استفاده میکنند.
برای توضیح بهتر، فرض کنید که این جرمها مانند چرخهای هستند که در داخل شیر قرار دارند. زمانی که زمین لرزه میافتد، این چرخهها به طور خودکار به نوسانات و لرزشهای زمین واکنش نشان میدهند. این واکنشها باعث فرستادن سیگنال به شیر میشود تا جریان گاز را قطع کند.
برای مثال، برند لیتل فایرفایتر از یک سنسور پاندولی استفاده میکند که شبیه به یک گوی معلق است. وقتی زلزله رخ میدهد، این گوی شروع به حرکت میکند، همانند واکنشی که یک آویز معلق در حال تکان خوردن دارد. این حرکت باعث فرستادن سیگنال به شیر میشود تا جریان گاز را قطع کند و خطرات مربوط به نشت گاز را کاهش دهد.
مکانیسم عمل شیر زلزله کالیفرنیا ولو
شیر زلزله کالیفرنیا ولو از یک سنسور خاص استفاده میکند که به شکل یک گوی غلتان است. وقتی زمین لرزه میافتد، این گوی شروع به حرکت میکند. اگر شتاب زلزله به اندازه کافی بالا باشد، گوی بیشتر در حرکت میآید. یک استوانه عمودی مقر را احاطه کرده است. زمانی که گوی به استوانه برخورد میکند، به وسیلهٔ یک اهرم، استوانه به عنوان ضامن برای ساقه شیر عمل میکند. وقتی گوی به استوانه برخورد میکند، ضامن رها شده و ساقه شیر آزاد میشود. در نتیجه، پلاگ به ساقه شیر متصل شده و مسیر گاز مسدود میشود.
نحوه عمل شیر زلزله نورث ریج
روش کار شیر قطع کن گاز نورث ریج بسیار ساده است. این شیر دارای یک حسگر خاص است که در یک مقر واقع شده است. وقتی شیر زلزله فعال میشود، حسگر در مقر باقی میماند و مسیر گاز باز است. اما وقتی حرکات زلزله باعث حرکت حسگر میشود و به گوی لازمه شتاب را میدهد، حسگر به سمت پایین سقوط میکند و گاز را قطع میکند. فعالسازی مجدد این شیر با استفاده از یک صفحه آهنربایی انجام میشود. روی بدنه شیر یک ولوم نصب شده است که به یک مگنت متصل است و این مگنت گوی را به مقر خود باز میگرداند.
نحوه عمل شیر زلزله فایرفایتر
مکانیسم کارکرد شیر زلزله فایرفایتر همانند شیر نورث ریج است. تنها تفاوت در نحوه فعالسازی یا بازنشانی شیر است. در شیر فایرفایتر، طراح یک بازو یا اهرم را درون شیر تعبیه کرده است. این بازو قادر است گوی را از مسیر گاز به مقر بازگرداند. بازوی مورد استفاده در این شیر مانند یک آهنربا نیست و به جای آن از یک ساقه شیر برای چرخش بازو استفاده میشود. اپراتور میتواند با چرخاندن بازوی مذکور با استفاده از یک پیچ گوشتی، گوی را به مقر بازگرداند.
شیر حساس به زلزله الکتریکی
شیرهای حساس به زلزله الکتریکی بر اساس امواج نوع P عمل میکنند که این امواج بین ۱۰ تا ۶۰ ثانیه قبل از وقوع زلزله ظاهر میشوند. این شیرها دارای سنسوری هستند که وقتی این امواج یا امواج غیرمعمول دیگر را تشخیص میدهد، بلافاصله دستور قطع جریان گاز را صادر میکند تا از خطرات احتمالی جلوگیری کند. نوع دیگری از این حسگرها وجود دارند که به گاز کربن منواکسید حساس هستند. این حسگرها در صورت تشخیص این گاز، سیگنالی ارسال میکنند تا شیر گاز بسته شود. به این نوع حسگرها، نشتیاب گاز نیز گفته میشود.
مکانیسم عمل شیرهای حساس به زلزله الکترومکانیکی
شیر حساس به زلزله الکترونیکی شامل دو بخش است: یک تابلو کنترل و یک شیر شات آف برقی. تابلو دارای یک حسگر زلزله است که نوسانات شتاب را به یک بورد الکترونیکی ارسال میکند.
تابلو با ارسال یک فرمان الکتریکی به شیر شات آف برقی، جریان گاز را قطع میکند. حسگر زلزله در شیر زلزله الکترومکانیکی میتواند متنوع باشد. در بیشتر موارد، سنسور دارای یک گوی غلتان است که با حرکت ناشی از امواج زلزله، به یک کنتاکت الکتریکی وصل میشود. در برخی مدلها، به جای گوی از سنسورهای MEMS استفاده میشود.
سنسور MEMS یا micro electromechanical sensor یک جرم مرتعش بسیار کوچک است که نوسانات را با استفاده از یک کریستال نیمهرسانا تشخیص میدهد. این سنسورها به طور گستردهای در صنعت استفاده میشوند. به عنوان مثال، تقریباً تمامی گوشیهای همراهی که ما استفاده میکنیم، دارای یک یا چند سنسور MEMS هستند.
شیرهای زلزله الکترومکانیکی:
شیرهای زلزله الکترومکانیکی به دلیل نیاز به برق برای تشخیص زلزله و قطع جریان گاز، به ندرت در سطح جهان استفاده میشوند. زیرا در زمان زلزله احتمال قطع برق شهری بسیار زیاد است.
تأمینکننده معمولاً یک باتری در تابلو نصب میکند که بهطور خودکار با برق شهر شارژ میشود. وقتی برق شهر قطع است، این باتری باید همزمان بورد الکترونیکی را روشن نگه دارد و انرژی لازم برای تحریک بوبین شیر شات آف برقی را فراهم کند. باتریها به مرور زمان ظرفیت و توان خود را از دست میدهند. روشن نگهداشتن بورد کنترل کار سختی نیست، اما بوبین برای عملکرد خود به جریان نسبتاً بالایی نیاز دارد.
اگر جریان باتری کاهش یابد، ممکن است نتواند شیر شات آف را به درستی فعال کند. به همین دلیل، سیستم گاز ضد زلزله الکترونیکی باید به طور مداوم نظارت شده و باتری آن در دورههای مشخصی تعویض شود. از آنجا که آزمایش و بررسی این سیستمها مستقیماً بر روی شیر امکانپذیر نیست (زیرا قطع گاز خطرناک است و نیاز به مراقبتهای زیادی دارد)، تست خود شیر و اطمینان از توان باتری نیازمند کارهای پیچیدهای است.
اجزا تشکیل دهنده شیر حساس به زلزله
شاید برایتان جالب باشد که بدانید شیرهای حساس به زلزله از چه قطعاتی تشکیل شدهاند. این قطعات عبارتند از:
- عملگر: فرمان قطع جریان را از حسگر دریافت کرده و جریان گاز را قطع میکند.
- حسگر: قطعهای که لرزش یا موج P را حس کرده و خطر را تشخیص میدهد.
- وسیله قطع جریان: این قطعه از حسگر فرمان گرفته و جریان گاز را قطع میکند.
شاخصه هاي عمومي سيستم هاي قطع اتوماتيك گاز در هنگام وقوع شوك حركتي
اگر بخواهیم با تحلیل سیستمی به بررسی کلی این سیستمها بپردازیم، میتوانیم بگوییم که این سیستمها نیز مانند سایر سیستمها دارای ورودی (input)، فرآیند (process) و خروجی (output) هستند. به ندرت برای این سیستمها بازخورد اتوماتیک (feedback) پیشبینی شده است.
این سیستمها با دریافت نوسانهای ناشی از زلزله کار میکنند. به عبارت دیگر، اطلاعات محیطی به صورت نوسانهای اعمالی وارد این سیستمها میشود. چون ممکن است نوسانهای دیگری نیز غیر از نوسانهای زلزله روی آنها تأثیر بگذارند، طراحان این دستگاهها باید با روشهای مختلف این تحریکات را فیلتر کنند و تفاوت بین نوسانهای ناشی از زلزله و نوسانهای ناخواسته (مثل لرزشهای ناشی از ترافیک) را تشخیص دهند. در قسمت فرآیند، اطلاعات وارد شده با مکانیزمهای مختلف پردازش میشود و نتیجه به صورت قطع جریان گاز به محیط اعمال میگردد.
1.حسگر يا تشخيص دهنده نوسان
2.منبع تغذيه انرژي
- شير
4.انتقال دهنده فرمان از سنسور به شير
سنسورها
سنسورهاي بكار رفته در اين ادوات به دو دسته اصلي تقسيم مي گردند:
الف).سنسورهاي الكترومكانيكي
ب).سنسورهاي مكانيكي
سنسورهاي الكترومكانيك
سنسورهاي الكترومكانيكي با مكانيسم هاي مختلفي عمل مي كنند كه مهمترين آنها عبارتند از:
- ضربه اي
- القايي
- خازني
- مقاومتي
سنسورهاي ضربه اي
این سنسورها سادهترین نوع سنسورها هستند و در آنها تقویتکننده الکترونیکی وجود ندارد. عملکرد آنها به این صورت است که پاندول یا گوی مثل یک کلید عمل میکند. فاز منبع تغذیه به این پاندول یا گوی وصل میشود و با تحریکات، جریان برق را به یک حلقه هادی متصل میکند. در این سنسورها، استفاده از یک رله لازم است، چون اتصال به صورت لحظهای است و رله باید فقط با یک تحریک، جریان مداومی را به صورت فرمان الکتریکی به بقیه سیستم ارسال کند.
سنسورهاي القايي
در این سنسورها، حرکتها معمولاً توسط یک آهنربای دائم که به صورت پاندولی حرکت میکند، جریانی را در سیمپیچی که آن را احاطه کرده است، القا میکند. سپس، آمپلیفایر این جریانها را تقویت کرده و از طریق یک رله، جریان مداومی را به عنوان خروجی به قسمتهای دیگر سیستم ارسال میکند.
سنسورهاي خازني
این سنسور در واقع یک خازن خاص است که یکی از صفحات آن ثابت و دیگری متحرک است. صفحه متحرک میتواند به یک پاندول متصل باشد. نوسانات ناشی از زلزله، صفحه متحرک را به لرزش درمیآورد و این باعث تغییر ظرفیت خازن میشود. آمپلیفایر این تغییرات را تشخیص داده و رله را فعال میکند.
سنسور مقاومتي
در این نوع سنسورها، حرکت پاندول به یک مقاومت متغیر متصل است. وقتی پاندول حرکت میکند، میزان مقاومت تغییر میکند و به این ترتیب یک سیگنال الکتریکی ارسال میشود.
سنسورهاي مكانيكي
سنسورهای مکانیکی معمولاً تنوع کمتری نسبت به سنسورهای الکترومکانیکی دارند. آنها را میتوان به دو دسته، یعنی استفاده از گوی غلطان و آونگ، تقسیم کرد. انرژی حرکت گوی یا آونگ ناشی از جنبش زمین میتواند مستقیماً یا غیرمستقیماً باعث قطع شدن جریان گاز شود.
منبع تغذيه انرژي
سیستمهای خودکار قطع گاز در هنگام وقوع زلزله، مانند دیگر سیستمهای مکانیکی و الکترونیک، به تأمین انرژی نیاز دارند. برای بستن شیر – یا در سیستمهای الکتریکی، تأمین انرژی الکتریکی سیستم الکترونیکی – از روشهای مختلفی استفاده میشود. انواع عمدهای که وجود دارند به شرح زیر است:
1.الكتريكي
2.الكترومكانيكي
3.مكانيكي
در سیستمهای الکتریکی، از انرژی الکتریکی برای کارکرد استفاده میشود و هیچ نوع انرژی دیگری مورد استفاده قرار نمیگیرد. تنها زمانی که از انرژی مکانیکی استفاده میشود، این انرژی از نوسانات زمین به دست آمده و تنها برای تحریک اولیه الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. سیستمهای تقویت کننده نوسانات و مکانیزمهایی که شیر را قطع میکنند، توسط جریان الکتریکی تأمین میشوند و از باتری یا برق شهری کار میکنند. اما به دلیل اینکه شیرهای الکتریکی برای باز و بسته شدن نیاز به انرژی زیادی دارند و استفاده از باتریهای کوچک ممکن نیست، و همچنین احتمال قطع برق در زمان وقوع زلزله وجود دارد، برای تأمین انرژی اغلب از یک باتری قابل شارژ استفاده میشود که به طور خودکار یا دستی توسط برق شهر شارژ میشود. استفاده از این نوع تأمین انرژی معمولاً فقط در مواردی که استفاده از انرژی ذخیره شده در فنر ممکن نباشد، رایج است. بهعنوان مثال، در شیرهای شبکهای بزرگ که نیاز به نیروی زیادی برای بستن دارند، از سیستمهای الکتریکی، نیوماتیک یا هیدرولیک استفاده میشود.
منبع تغذيه الكترومكانيكي
سیستمهای الکتریکی که معمولاً استفاده میشوند، از چنین منبعی بهره میبرند. زمانی که فرد شیر را باز میکند، انرژی مکانیکی دستش در یک فنر ذخیره میشود و منبع الکتریکی فقط این انرژی را آزاد میکند. در بیشتر شیرهای خانگی که نیاز به انرژی در مقیاس بزرگ نیست، میتوان از این منبع تغذیه استفاده کرد.
منبع تغذيه مكانيكي
چون استفاده از منابع برقی در این سیستمها مشکلاتی مثل افزایش هزینه تولید و آسیبپذیری بیشتر را به همراه دارد، طراحان این ادوات تمایل دارند که فقط از نیروی مکانیکی استفاده کنند. برای تأمین انرژی برای بسته شدن خودکار جریان گاز، از انرژی پتانسیلی که در ارتفاع وجود دارد استفاده میشود. برخی از روشهای اصلی شامل استفاده از انرژی ذخیره شده در فنر یا ترکیبی از این دو روش است. در بعضی سیستمهای قطع کننده، یک گوی در یک نقطه ثابت تعادلی قرار دارد و به دلیل لرزشهای زمین، به داخل دریچه گاز میافتد. این سیستمها فقط از انرژی پتانسیل جسم در ارتفاع استفاده میکنند. در این سیستمها، اپراتور با استفاده از ضامنهای خاص، گوی را مجدداً به ارتفاع برمیگرداند و در نتیجه دریچه گاز باز میشود و شیر آماده عمل میشود. در اکثر سیستمهای جدید، اپراتور همزمان با باز کردن شیر، انرژی لازم برای بسته شدن مجدد را در یک فنر ذخیره میکند. انرژی ناشی از لرزشهای زلزله فقط باعث آزاد شدن این انرژی میشود.
شیر حساس به زلزله چگونه عمل میکند؟
عملکرد شیر حساس به زلزله بسیار ساده است. این شیر روی کنتور گاز نصب میشود، یعنی جایی که کنتور به لولههای گاز خانه وصل میشود. میتوان این شیر را مانند دری بین منبع گاز و خانه در نظر گرفت. در حالت عادی، گاز از این در عبور کرده و به خانه میرسد. اما هنگام وقوع زلزله، شیر این در را میبندد و جریان گاز به داخل خانه قطع میشود.
در داخل شیر، یک توپ فلزی وجود دارد که روی حلقهای بالای مسیر گاز معلق است. وقتی زلزله رخ میدهد، لرزش باعث میشود این توپ از جای خود خارج شود و در مسیر گاز بیفتد، جریان گاز را مسدود کند. تا زمانی که شیر را دوباره تنظیم نکنید، گاز نمیتواند وارد لولهها و خانه شما شود. برای تنظیم مجدد شیر، فقط کافی است توپ فلزی را به حالت اولیه برگردانید.
چگونگی نصب شیرهای حساس به زلزله
نصب شیرهای حساس به زلزله بسیار ساده است. ابتدا باید منبع اصلی گاز خانه را قطع کنید. سپس لوله گاز خانه را از کنتور گاز جدا کنید. بعد، دستگاه حساس به زلزله را بین لولههای گاز و کنتور قرار دهید. پس از نصب دستگاه، شیر را به انتهای جعبه تامین وصل کنید. محفظه سوپاپ که شبیه یک سیلندر است، رنگ متفاوتی دارد تا بتوانید آن را تشخیص دهید. در نهایت، شیر را به لولههای گاز خانه وصل کنید و بررسی کنید که درست کار میکند.
چرا شیر های حساس به زلزله مهم هستند؟
زمین لرزههای قوی میتوانند به سرعت لولههای گاز را خراب کرده و باعث نشت گاز خطرناکی شوند. نشت گاز، به ویژه درون ساختمانها، بسیار خطرناک است، زیرا گاز درون ساختمان محبوس و تجمع مییابد. این گاز قابل اشتعال و سمی است. همچنین، زلزله موقعیتهایی را ایجاد میکند که گاز به راحتی میتواند اشتعال بگیرد. اگر زمین لرزه به آتش سوزی منجر شود و آتش با گاز درون خانه شما تماس بگیرد، میتواند باعث انفجار شود.
در زمان زلزله بزرگ سان فرانسیسکو در سال ۱۹۰۶، بدترین خسارت به دلیل نشت گاز رخ داد. آتشسوزیها ۹۰ درصد از خسارتها را به شهر وارد کردند. پاره شدن خطوط گاز باعث شد که ۳۰ آتشسوزی بوجود بیاید که ۴۹۰ بلوک شهر را ویران کرد.
شیرها و سنسورهای زلزله، از خانه شما در برابر نشت گاز و آتش سوزی ناشی از زلزله محافظت میکنند. وقتی زلزلهای در نزدیکی شما رخ میدهد، ممکن است نتوانید به خطوط گاز خانهتان فکر کنید. اما یک سوپاپ اطمینان به شما آرامش میدهد و به شما اجازه میدهد به راحتی بر روی رفاه خانوادهتان تمرکز کنید. بعد از زلزله، اطمینان حاصل کنید که خطوط گاز آسیب ندیدهاند و اگر لازم باشد، شیرها را مجدداً تنظیم کنید. این کار باعث میشود که گاز وارد خانهتان نشود تا زمانی که خطوط تعمیر شوند.