اطلاعات فنی شیرآلات

شیرآلات توپی (Ball Valve  )

در این ولوها یک چرخش 90 درجه ای باعث باز و یا بسته شدن مسیر سیال خواهد شد. این مکانیزم باعث کاهش زمان عملکرد ولو شده و احتمال عبور آب از دریچه را در حالت بسته بودن کاهش می¬دهد. بال ولوها را می توان بر اساس مسیر ورود سيال به آن  ها به دو دسته کلی تقسیم نمود:
1- ولوهایی که در آن ها سطح مقطع حفره روي گوي كمتر از ورودي و خروجي شير است.(Reduced bore)
2- ولوهایی که در آن¬ها سطح مقطع حفره روي گوي هم اندازه ورودي و خروجي شير است. ( Full bore )
در ولوهای نوع Full bore افت فشار کمتری نسبت به ولوهای Reduced bore ایجاد خواهد شد.
بال ولوها معمولا برای کاربردهایی که به صورت قطع و وصل جریان می باشد، پیشنهاد می شوند. این ولوها برای تنظیم میزان جریان عبوری مناسب نیستند؛ زیرا در این ولوها از یک حلقه آب بندی استفاده می شود که در صورت استفاده از ولو در حالت نیمه باز، فشار تنها به قسمتی از این حلقه وارد شده که می تواند باعث تغییر شکل آن شود. در صورتی که این حلقه تغییر شکل دهد، می تواند باعث شود عملکرد ولو را دچار مشکل کرده و باعث عبور سیال حتی در حالت قطع شود.
در شکل زیر اجزای داخلی یک بال ولو نمایش داده شده است.
نماد بال ولو در نقشه های مربوطه به صورت زیر می باشد.
 

شیرآلات پروانه ای (  Butterfly Valve)

در این نوع ولو، شدت جریان عبوری توسط یک المان دیسک مانند که در وسط ولو قرار دارد، کنترل می شود. این دیسک از طریق یک میله قابلیت حرکت دورانی دارد. همانند بال ولو، شیرهای پروانه ای نیز دارای سرعت عمل مطلوبی می باشند، چرا که با تغییر 90 درجه ای می توان مسیر سیال را باز و یا بسته نمود. از ویژگی های منحصر به فرد شیرهای پروانه ای می توان به ساختار ساده، سبک بودن و حجم کم اشاره کرد. در برخی موارد این حجم کم ممکن است باعث افت جریان سیال در مسیر شود. مواد مورد استفاده در ساخت این نوع از ولوها، عملکرد آن ها را در دماهای بالا و یا در صورت استفاده از برخی سیالات محدود می کند. این گونه ولوها برای کابردهایی که سیال مورد نظر آب و یا هوا می باشد و همچنین قطر لوله های مورد استفاده زیاد باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
در شکل زیر یک شیر پروانه ای و همچنین نماد آن را مشاهده می کنید..

شیرآلات سوپاپی یا بشقابی ( Globe Valve )

شیرهای سوپاپی برای کاربرد در زمینه های مختلف، از کنترل شدت جریان سیال گرفته تا حالت قطع و وصل سیال، کورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع ولو، میزان شدت جریان عبوری، از طریق حرکت عمودی شاخه ولو (فاصله شاخه تا نشیمن گاه یا سیت ولو )کنترل می شود. یکی از ویژگی های شیر سوپاپی این است که در صورت استفاده در حالت نیمه باز، احتمال آسیب رسیدن به نشیمن گاه ولو، نسبت به سایر ولوها بسیار کمتر می باشد. در میان انواع مختلف شیرهای سوپاپی، نوع سوزنی آن برای کنترل میزان شدت جریان سیال مناسب تر می باشد. نکته دیگری که در رابطه با شیرهای سوپاپی بایستی توجه داشت، این است که میزان افت جریان در این نوع ولوها بیشتر از سایر ولوها می باشد؛ چرا که مجرای عبور این ولوها به صورت S شکل می باشد. همچنین زمان عملکرد این مسیرها بسیار بیشتر است؛ به این دلیل که میله ولو بایستی تعداد دفعات زیادی چرخانده شده تا باز و یا بسته شود. همچنین باید توجه داشت که میله کنترل ولو نبایستی بیش از حد چرخانده شود، زیرا ممکن است باعث آسیب رساندن به قسمت نشیمن گاه ولو شود.
در ادامه تصاویر مربوط به شیر سوپاپی و نماد آن آورده شده است.

شیرآلات کشویی ( Gate Valve )

ساختار شیر کشویی همانند یک سیل گیر می باشد. جریان سیال توسط بالا و پایین رفتن المان کنترلی ولو کنترل می شود. همانند شیرهای توپی، شیرهای کشویی نیز برای کنترل جریان سیال استفاده نمی شوند و معمولا در دو حالت باز و بسته مورد استفاده قرار می گیرند. دلیل آن هم امکان آسیب دیدن المان متحرک هنگام نیمه باز بودن می باشد. در این شیر نیز افت جریان سیال وجود دارد. این شیرها نسبت به سایرین سرعت عملکرد بسیار کمتری دارند، چرا که برای باز و بسته کردن این شیر بایستی دفعات زیادی آن را چرخاند تا آن را از حالت باز به بسته و یا بالعکس تغییر داد.
اجزای داخلی شیر کشویی به همراه نماد آن در ادامه آورده شده است.

شیرآلات دیافراگمی (  Diaphragm Valve)

در این دسته از شیرها برای باز و بسته کردن مجرای آب از یک دیافراگم قابل انعطاف استفاده می شود. یکی از مزایای شیرهای دیافراگمی این است که اجزای شیر از سیال ایزوله هستند و در مسیر آن قرار ندارند. چنین ساختاری احتمال نشت سیال را کاهش می دهد. همچنین به علت تحت فشار بودن دیافراگم، امکان ساییدگی آن بسیار زیاد بوده و لذا بایستی به طور منظم اجزای شیر مورد بررسی قرار گیرند و در صورت نیاز تعویض شوند. این نوع از شیرها برای کار در دمای بالا مناسب نبوده و معمولا برای سیستم هایی که سیال مورد استفاده مایع می باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
شماتیک عملکرد شیر دیافراگمی به همراه نماد آن را در ادامه مشاهده می کنید.

نیدل ولو(NEEDLE VALVE)

شیر سوزنی یا همان نیدل ولو شیری است که دیسک آن بصورت عمودی حرکت میکند و مسیر جریان سیال را مسدود میکند.
همانطور که در تصویر پایین مشاهده مینمائید ، دیسک آن بشکل سوزن NEEDLE میباشد و دلیل نامگذاری شیرسوزنی نیز همین دیسکی میباشد که مشاهده میکنید.
با حرکت افقی و یا عمودی این دیسک ما قادر خواهیم بود میزان جریان سیال عبوری از شیرسوزنی را کنترل و یا مسیر آن را مسدود نمائیم .
نشیمنگاه نیدل ولو طوری طراحی شده که در صورت پایین بودن کامل دیسک آب بندی مینماید و مسیر عبور سیال را بطور کامل مسدود میکند .
میزان کنترل جریان سیال و دقت کنترل سیال بستگی به نوع انتخابی شیرسوزنی و تعداد دور بسته شدن هندول شیر دارد که این مزایای نیدل ولو باعث شده تا شیر سوزنی در انواع مختلفی ساخته و تولید شود.

check valve شیر یکطرفه

چک ولوها (CHECK VALVE)  صرفا جهت جلوگیری از برگشت سیال مورد مصرف در صنایع در نظر گرفته میشوند . نحوه باز و بسته شدن مسیر عبور جریان در چک والو کاملا وابسته به عبور جریان سیال در مسیر انتقال میباشد ، یعنی زمانی که سیال خلاف جهت عبوری شیر یکطرفه حرکت کند ، مسیر مسدود کننده چک والو بسته خواهد شد . مسدود کننده ها در شیر خودکار (یکطرفه) در انواع مختلفی ارائه میگردد.

گلاب ولو، کاربرد، مزایا و معایب

گلاب ولو از سری شیرهای خطی است که برای قطع و وصل، راه اندازی و تنظیم جریان سیال به کار می رود. در این مقاله به بررسی ساختار گلاب ولو، کاربرد، مزایا و معایب آن میپردازیم.
در ساختار گلاب ولو یک دیسک در نظر گرفته شده است. دیسک می تواند به طور کامل از مسیر عبور سیال کنار برود یا اینکه مسیر عبور سیال را کامل ببندد.
از گلوب ولو می توان برای جداسازی یا تخلیه نیز استفاده کرد.
گلوب ولو در مقایسه با گیت ولو، پلاگ ولو، بال ولو … افت فشار بالاتری در سیال ایجاد می کنند. در مواردی که افت فشار در سیال از فاکتورهای تعیین کننده نیست، می توان از گلوب ولو استفاده کرد.
تمام فشار وارد شده به دیسک شیر منتقل می شود، سپس به شفت شیر انتقال می یابد، بنابراین در طراحی این مدل شیر محدودیت داریم . با توجه به موارد گفته شده اندازه شیر نهایتا (NPS 12 (DN 300 می تواند باشد. گلاب ولوهایی با اندازه بزرگ معمولا استثنا هستند.
اگر شیر در اندازه گفته شده طراحی نشوند به نیروی عظیمی برای باز و بسته کردن شیر نیاز داریم.
گلوب ولوهایی تا اندازه های  (NPS 48 (DN 1200 طراحی و نصب شده اند.
گلوب ولو به طور گسترده برای کنترل جریان استفاده می شوند. برای اطمینان از عملکرد شیر باید محدوده کنترل جریان، افت فشار و عملکرد شیر را در نظر گرفت.
اختلاف فشار وارد شده نباید از 20 درصد حداکثر فشار کاری شیر بالاتر باشد.

گلاب ولو T شکل یا TEE PATTERN GLOBE VALVE

رایج ترین مدل گلوب ولو در صنعت T شکل است. تنظیمات افقی سیت، امکان قرار گرفتن میله  به صورت عمود بر روی دیسک در راستای خط افق را فراهم می کند.
این مدل طراحی کمترین ضریب جریان و افت فشار بالاتری دارد. از این مدل طراحی معمولا برای کاربردهایی که افت فشار مهم نیست استفاده می کنیم.

گلاب ولو زاویه ای یا ANGLE PATTERN GLOBE VALVES DESIGN

در این مدل دریچه خروجی دارای زاویه 90 درجه نسبت به دریچه ورودی است و سیال با یک زاویه 90 درجه میچرخد. این مدل نسبت به مدل قبلی ضریب کمتری دارد. از این مدل عموما برای کاربردهایی استفاده میشود که جریان سیال به صورت دوره ای یا پالسی از شیر عبور می کنند.

گلاب ولو Y شکل یا WYE PATTERN GLOBE VALVES DESIGN

در این مدل سیت و میله شیر زاویه 45 درجه با هم درست می کنند. بنابراین در این مدل مسیر جریان کاملا مستقیم و حداقل مقاومت در برابر جریان را باعث می شود. برای یک دوره طولانی بدون اینکه نیاز به سرویس باشد می توان از این مدل استفاده کرد.            

مزایا و معایب گلاب ولوها

مزایا

- قابلیت خوب قطع و وصل جریان سیال
- توانایی بالا در نگه داری جریان سیال
- سرعت قطع و وصل بالاتر در مقایسه با گیت ولو
- طراحی در سه مدل مختلف
- تنظیمات و تعمیر آسان سیت
- در صورت قطع ارتباط دیسک با میله به عنوان چک ولو به کار می رود.

معایب

- افت فشار بالا
- نیروی بالا و محرک زیاد برای تغییر وضعیت شیر

کاربردهای معمول گلاب ولوها

در ادامه برخی از کاربردهای معمول گلاب ولوها را مشاهده میکنید
- سیستم های خنک کننده که نیاز به تنظیم جریان داریم.
- سیستم سوخت نفت که نیاز به تنظیم جریان و نشتی سیال است.
- در کاربردهای تحلیه از بالا و تخلیه از نقطه پایین که ایمنی و نشتی سیال اهمیت بالایی دارد.
- مواد خوراکی، شیمیایی، استخراج هوا و سیستم های تخلیه
- دریچه و خروجی بویلر، دریچه های بخار، دریچه های توربین و تخلیه

شیرهای اطمینان یا safety valve

شیرآلات اطمینان به عنوان وسیله‌ای مناسب جهت جلوگیری از نشت ناگهانی در موتورخانه‌ها و کارخانه‌ها و بطور کلی انواع سایت‌های صنعتی و برای انواع سیالات مختلف از قبیل بخار، گاز، آب و هوای فشرده استفاده می‌شوند.
محدودیت فشار در این‌گونه کاربردها معمولا ناشی از فشار قابل تحمل لوله‌ها، تجهیزات، دستگاه‌ها و یا محصولات تولیدی و همچنین مسائل مرتبط با حفظ ایمنی افراد می‌باشد که اصطلاحا به محدوده فشار کارکرد امن معروف است.
نحوه باز شدن این نوع از شیرآلات صنعتی و مشخصات کاری آن‌ها ارتباط مستقیم با نحوه طراحی قطعات داخلی شیر دارد. در اغلب موارد این طراحی به شکلی انجام می‌گیرد که پس از شروع باز شدن شیر اطمینان در اثر فشار زیاد، در اثر خاصیت (POP Actio11 ) این عمل به سرعت تشدید شده تا زمانی که شیر کاملا باز گردد. شیرهای اطمینان بوسیله آزاد کردن مقداری از سیال به واحد، عملیات ایمن سازی را انجام می‌دهند. شیرهای فشار در مواقعی که حداکثر فشار کاری بوجود می‌آیند، نصب می‌گردند. در سیستم‌های تولید بخار، شیرهای اطمینان برای جلوگیری از افزایش فشار بر روی بویلرها نصب می‌گردند.

 تله بخار

تله بخار شیر اتوماتیکی است که مانع از خروج بخار از سیستم شده و در صورت لزوم آب و یا گازهای نامحلول موجود در سیستم را تخلیه می‏نماید.
تله های بخار بصورت موازی با سیستم نصب شده و وظیفه آنها تخلیه کندانس موجود در خطوط است.

تله های بخار به طور کلی به سه دسته
•    مکانیکی
•    ترموستاتیک
•    ترمودینامیک
تقسیم بندی می شوند که با توجه به سیستم مورد نظر باید نوع مناسب را انتخاب کرد.

     تله بخار مکانیکی
تله بخار مکانیکی پراستفاده ترین نوع تله است که با استفاده از تفاوت چگالی بین بخار و کندانس عمل می کند.
بنابراین عوامل دیگری مانند دمای سیال یا سرعت سیال در عملکرد تله بخار مکانیکی تاثیر گذار نیست.

تله بخار از نوع ترموستاتیک
این دسته از تله ها، با استفاده از تشخیص  دمای سیال ورودی عمل می‏نمایند و منحنی کارکرد آنها همواره پایین تر از منحنی بخار اشباع میباشد.
این تراپها به سه دستهBallanced Pressure, Liquid Expansion و Bimetallic دسته بندی میشوند.!

تله بخار نوع ترمودینامیک     (Thermodynamic)
این نوع از تله ها با استفاده از خاصیت سرعت سیال کار می نمایند.
هنگام ورود سیال با دمای پایین،‌دیسک متحرکی که درخروجی تراپ ودرقسمت فوقانی قرارداد غوطه ور شده
و اجازه خروج کندانس را بدست می‏دهد.
با رسیدن بخار و یا کندانس دما بالا،  به علت عبور سیال از یک گلوگاه و افزایش سرعت عبور، مقداری از کندانس به بخار تبدیل شده و پدیده فلاش روی  می‏دهد
که با توجهبه تفاوت سطح مقطع در قسمت بالا و پایین دیسک, نیروی رو به پایین به دیسک  بیشتر شده و تراپ بسته می‏شود