شیرآلات صنعتی

 با توجه به شناخت پروژه های صنعتی نیز کاربرد انواع شیرالات صنعتی در پروژه ها، پارس اکسین می تواند با توجه به دارا بودن تیم کارشناسی در این زمینه از بهترین سازندگان داخلی و خارجی خدمات تامین انواع شیرآلات صنعتی را ارایه نماید.

شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می رود. وظایف اصلی شیرهای صنعتی عبارتند از :

1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .

تاریخچه

اولین شیرهایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.

جنس و مواد

بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی / غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) میسازند. شیرها یا به‌وسیله دست یا عملگر خودکار (Actuator) باز و بست می‌شوند.

نکات مهم در طراحی و ساخت شیرها عبارتند از:

1- نیروی راه انداز وتجهیزات خاص راه اندازی
2- ارتعاش شیر
3- کاویتاسیون
4- تاثیر در جریان
5- میزان تحمل فشار
6- آب بندی وموادمصرفی درآب بندها
7- سهولت تعمیرو نگهداری ونصب وتنظیم آنها
8- حوضچه های آرامش

انواع شیرهای صنعتی

• شیر توپی(Ball Valve ) :

شیر های توپی و یا بال ولو ها یک نوع شیر ربع گرد می باشند که با استفاده از چرخش یک گوی کروی مسیر جریان را باز و یا بسته می کنند. شیر های توپی برای قطع و وصل جریان به کار می روند و عموماً از آنها برای تنظیم جریان استفاده نمی شود. محل عبور جریان سیال از درون گوی کروی شکل و همچنین از درون خود شیر را به اصطلاح بور (Bore) می گویند.

هنگامی که حفره درون گوی در راستای خط جریان لوله می باشد شیر در حالت باز قرار دارد و در غیر این صورت مسیر جریان مسدود و شیر بسته است. این نوع از شیر ها به دلیل ساختمان بسیار ساده ای که دارند بسیار مورد توجه طراحان در بخش پایپینگ قرار می گیرند. شیر های توپی به دلیل قابلیت اطمینان بالا و نوع آب بندی مناسبی که دارند گزینه بسیار مناسبی برای گازها می باشند.

شیرهای توپی با کانکشن¬های مختلف فلنچی، بین فلنچی،دنده ای (NPT)، لب جوش (Butt Weld)، ساکت (Socket Weld) تولید می شوند.

شیر های توپی از نظر ساختمان ظاهری بدنه به چهار دسته عمده قابلیت تقسیم دارند:

1- تمام جوش(Welded Body)

2- بدنه چند تیکه (Split Body)

3- ورود از بالا (Top Entry)

4- ورود از انتها (End Entry)

انواع بدنه های شیرهای توپی

مدل جوشی آنها برای مناطقی که شیر به صورت دفنی باید استفاده شود و یا برای خطوط دریایی بسیار مناسب هستند. این ساختار از بدنه عدم نشتی شیر را در طول عمر آن تضمین می کند. این نوع از شیرآلات برای سیال های سمی و مضر بسیار مناسب هستند.

شیر توپی های چند تیکه شامل دو مدل دو تیکه و سه تیکه هستند که به راحتی قابل تعمیر و بازرسی هستند. در مدلهایی که از بالا قابلیت باز شدن را دارا هستند شیر را می توان به راحتی درون خط تعمیر کرد و می توان قسمتی از آن را با قطعات یدکی تعویض نمود.

انواع شیرهای توپی (Ball valve)

تقسیم بندی شیر های توپی از نظر بور

شیر های توپی از نقطه نظر نوع بور به سه دسته کلی تقسیم می شوند: 1- Full Bore 2-Reduced Bore 3- V-Port

در مدل Full Bore، قطر داخلی بور به صورت تقریبی برابر با قطر خط می باشد در حالیکه در مدل Reduced Bore، قطر بور به اندازه یک یا دو سایز کوچکتر از خط اصلی است. میزان افت فشار در حالت Full بسیار کمتر می باشد. لازم است اشاره شود که در بسیاری از خطوط صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گازی، پس از گذشت مدت زمانی با استفاده از دستگاهی به نام Pig خطوط تمیز می شوند. در خطوطی که از چنین سیستم تمیز کاری استفاده می شود به هیچ عنوان نمی توان از مدل های Reduced استفاده کرد. همچنین در قسمت هایی همچون خطوط تخلیه از شیر های Reduce استفاده نمی شود. شیر های Reduced Bore در مقایسه با شیر های Full، قیمت پایین تری دارند.

شیر های توپی Full Bore

شیر های توپی Reduced Bore

شیر های توپی V Ball، نوعی از شیرهای توپی هستند که در آن ها شکل گوی و شکل سیت به صورت V شکل می باشند. در واقع فرق آنها با یک شیر توپی معمولی در شکل ظاهری عامل مسدود کننده شیر است. در شیر های توپی معمولی عامل مسدود کننده یک گوی کامل می باشد اما در شیر های V Ball این عامل یک نیم گوی با لبهV شکل می باشد. علاوه بر این تفاوت ظاهری می توان یک تفاوت کاربردی دیگر مابین این نوع از شیر ها مطرح کرد. شیرهای توپی معمولی، باید برای عمل قطع و وصل جریان به کار بروند در صورتیکه شیر های V Ball برای تنظیم رژیم و دبی جریان نیز به راحتی استفاده می شوند.

شیر های توپی با گوی V شکل

گوی v شکل درون این شیرها می¬تواند دارای زوایای قطاعی مختلفی باشد که هرکدام از این زوایا برای کاربرد خاص و میزان دبی عبوری مشخصی قابل استفاده هستند. بدیهی است که هرچقدر زاویه قطاع بزرگتر باشد میزان دبی عبوری آن بیشتر است.

استفاده از این نوع از شیرهای توپی برای سیالات خمیری، سیالات تمیز (صنایع دارویی، غذایی…) و دوغابی (Slurry) توصیه می شود.

تقسیم بندی شیرهای توپی از نظر مهار گوی

شیر های توپی از نقطه نظر نحوه مهار شدن گوی کروی به سه دسته تقسیم می شوند:

1- Floating Ball Valve

2- Trunnion Mounted Ball Valve

3- Rising Stem Ball valve

در مدل Floating Ball Valve در واقع گوی کروی ما بین دو سیت (Seat) شیر قرار گرفته است و شفت اصلی شیر در واقع به شکاف بالای گوی وصل شده که باعث دوران 90 درجه گوی کروی شکل می شود. این شفت تنها اجازه مقدار مجازی حرکت جانبی را به گوی می دهد که این حرکت باعث ایجاد مقداری فشار بر روی سیت شیر می شود. هنگامی که سایز شیر بزرگ می شود اندازه گوی، وزن آن و همچنین محیطی که تحت تاثیر فشار بالا قرار دارد بزرگتر شده که باعث افزایش بار وارده بر Seat می شود. بنابراین مقدار بار به حدی زیاد می شود که دیگر Seat تحمل این فشار را ندارد و باید از یک مدل طراحی دیگر استفاده شود.

مدل Trunion حالتی است که در آن گوی کروی درون شیر توسط دو ساپورت انکور به بدنه شیر وصل شده است، این مدل از شیر ها برای سیالاتی که فشار بالایی دارند مناسب می باشند. همچنین این عمل باعث می شود که برای باز و یا بسته کردن شیر به نیرو و گشتاور کمتری نیاز باشد. این نیروی کمتر در زمانی که بر روی شیر اکت (Actuator) نصب می شود بسیار پر اهمیت می باشد. بدیهی است گشتاور کمتر باعث کاهش سایز اکت و هزینه خرید آن می شود.

جنس سیت (Seat) در شیرهای توپی:

مهمترین و پرکاربردترین ماده استفاده شده برای آب بندی درون شیرهای توپی، PTFE می باشد. این ماده دارای ضریب اصطکاک بسیار پایین، قابلیت تحمل دمای بالا و همچنین خاصیت آب بندی بسیار مناسبی می باشد. لازم است اشاره شود که هرچه جنس سیت شیر، سخت تر می¬شود میزان قابلیت آن کاهش می یابد.

شیرهای کروی(Globe Valves ) :

این شیر اسم کروی را از روی شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته و ساختمان داخلی آن طوری است که مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن 180 درجه تغییر جهت می دهد . ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود .همچنین باز نبودن کامل شیر کروی موجب فرسودگی ان نمی شود . ولذا از آن می توان برای تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد. متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد .

از مشخصات شیرهای کروی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

جهت جریان سیال بر خلاف شیر کشویی تغییر می کند .
تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید .
تلاطم افت فشار را افزایش می دهد .
در شیر کروی افت فشار بیشتر از شیر کشویی می باشد .
در شیر کروی به محض قطع اتصال صفحه انتهایی ساقه و نشیمنگاه سیال کاملا جریان می یابد
در شیر کروی فرسودگی به علت اصطکاک خیلی کمتر از شیر کشویی می باشد .

یکی از انواع شیرهای کروی شیر کروی زاویه ای می باشد که در آن تغییر جهت سیال کمتر از شیر کروی معمولی می باشد و تلاطم سیال در شیر کروی زاویه ای کمتر از شیر کروی معمولی است . در آخر در مورد شیرهای کروی باید گفت که این نوع شیر برای کنترل سیال طراحی شده است و بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال ، باز کردن و بستن شیر ، خیلی سریعتر انجام می شود . درضمن باید گفت که مواد مختلف که در ساخت آنها به کار می رود در دسترس می باشد . و تعمیرات آنها از شیر کشویی کمتر و سهلتر می باشد به طوری که تعمیر آنها بدون خارج کردن آنها از مسیر لوله کشی امکان پذیر می باشد و جنس شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن می باشد.

 شير زاويه اي :ANGLE VALVE

اين نوع شير همان شير كروي است , با اين تفاوت كه يك زاويه 90 درجه بين ورودي و خروجي آن وجود دارد0 اين نوع شير نسبت به شير كروي افت فشار كمتري ايجاد مي كند و نيز به علت شكل مخصوص آن , در مصرف اتصالات لوله كشي و همين طور وقت مورد نياز براي نصب صرفه جويي مي كند .

این شیر اسم کروی را از روی شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته و ساختمان داخلی آن طوری است که مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن ۱۸۰ درجه تغییر جهت می دهد . ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود . همچنین باز نبودن کامل شیر کروی موجب فرسودگی آن نمی شود . ولذا از آن می توان برای تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد. متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد .

از مشخصات شیرهای کروی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

جهت جریان سیال بر خلاف شیر کشویی تغییر می کند .
تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید .
تلاطم افت فشار را افزایش می دهد.
در شیر کروی افت فشار بیشتر از شیر کشویی می باشد .
در شیر کروی به محض قطع اتصال صفحه انتهایی ساقه و نشیمنگاه، سیال کاملا جریان می یابد.
در شیر کروی فرسودگی به علت اصطکاک خیلی کمتر از شیر کشویی می باشد .

شير پروانه اي (Butterfly Valve)

     شير پروانه اي با حركت چرخشي براي قطع و وصل كردن جريان و همچنين تنظيم جريان مورد استفاده قرار مي گيرد. شیر پروانه ای با دو عملکرد قطع و وصل و همچنین کنترل جریان وبه دلیل قیمت پایین نسبت به سایر شیرآلات صنعتی بیشترین استفاده را در صنعت دارد.

     شير پروانه اي داراي عملكرد آسان و سريع مي باشند چون 90 درجه چرخش  دستگيره ، مجرابند را از حالت كاملاً بسته به حالت كاملاً باز تغيير وضعيت مي دهد. شيرهاي پروانه اي بزرگتر داراي عملگرهايي مختلفي بصورت دستي،پنوماتيك،وهيدروليك مي باشد. اين شيرها مزيتهاي فراواني نسبت به ساير شيرها دارند. خصوصاً  در سايزهاي بزرگ از اين نمونه شيرها استفاده مي گردد.

اين شير بر روي خطوط انتقال گاز و مايع در فشار هاي كم و جريان هاي Slurry مورد استفاده قرار مي گيرد .استفاده از اين شير در فشارهاي بالا به دليل نشتي توصيه نمي شود.

     شير پروانه اي در سايزهاي مختلف 2/1-1 الي 200 اينچ ساخته و تعميرات آنها ساده است ولي بايد مرتب گريسكاري شود. در بعضي از مواقع و در موارد خاص بوسيله فلكه دستي كه به ميله گرداننده صفحه وصل مي باشد و مكانيزم آن در يك جعبه چرخ دنده قرار دارد مجهز مي كنند تا چنانچه اگر گرداننده اصلي كه هوا يا هيدروليك باشد از كار بيفتد ، بتواند با آزاد كردن آن از دنده با اهرم يا فلكه دستي مجرابند را در هر حالت كه باشد نگه داشت . 

     ويژگي ديگر اين شيرها به حداكثر رساندن سرعت جريان سيال در حداقل زمان و حركت شير مي باشد. مخصوصاً در مورد كنترل فشار سيالات در مخازن يا برج هاي تحت فشار ، همچنين اين نوع شيرها در حجم زياد انتقال سيالات مورد استفاده قرار مي گيرد.

شیرپروانه ای در مواقعه ای که نیاز به عدم اپراتور باشداز شیر پروانه ای با عملگر برقی وپنوماتیک که با توجه به فشار کاری و نوع سیال و سایز شیر پروانه ای عملگر مشخص می شوداین عملگرها می توانند شیر پروانه ای را به طور اتوماتیک با دستور PLC یا آنالوگ قطع و وصل و یا کنترل سیال با 4تا بیست میلی آمپر باز و بسته شوند.

درصورتی که شیر پروانه ای با عملگر پنوماتیک برای کنترل سیال استفاده شودهمراه عملگر پنوماتیک ازپوزیشنر و یا سوییچ باکس استفاده می شود در صورتی که از سوییچ باکس استفاده شود باید از یک شربرقی (نامور) همراه با آن استفاده کرد که بتوان با انتقال پالس PLC به آن همراه باد کنترل سیال توسط شیر پروانه ای انجام شود.

انواع شیر پروانه ای(باترفلای ولو) از نظر اتصال

1-شیر پروانه ای ویفری

شیر پروانه ای ویفری که مابین دو تا فلنج قرار گرفته و با چهار تا پیچ بسته می شود، لازم بذکر است شیر پروانه ای ویفری برای فشار بالا بدلیل نقاط اتصال کمتر استفاده نمی شود، شیر پروانه ای ویفری با توجه به نوع سیال و شرایط کاری در متریال بدنه چدن،  بدنه فولاد، بدنه استیل وبدنه آلومینیوم برنز تولید می شود.

2-شیر پروانه ای فلنج دار

شیر پروانه ای فلنج دار معمولا از سایز 8 اینچ به بالا تولید می شود وبه دلیل حجم سیال دراین سایز ها از عملگر گیربکس حلزونی دستی استفاده می شود که توسط اپراتور با چرخاندن فلکه دستی شفت متصل به دیسک می چرخد وسیال عبور ی کند. شیر پروانه ای فلنج دار به مدل شیر پروانه ای فلنج باریک هم تولید می شود که برای مواردی که نیاز هست فشار بالایی تحمل شود و فضای کمتری هست استفاده می شود.

3-شیر پروانه ای لاگ و شیر پروانه ای لاگ ویفری

شیر پروانه ای لاگ بدلیل تعداد سوراخ اتصال بالاتر نسبت به شیر پروانه ای ویفری برای فشار بااتری استفاده می شود، از ترکیبی از شیر پروانه لاگ با شیر پروانه ای ویفری هم استفاده می شود که این شیر از لحاظ ضخامت شیر هماندد شیر پروانه ای لاگ و از لحاظ تعداد اتصال به فلنج به شیر پروانه ای ویفری شبیه می باشد.

انتخاب شیر پروانه ای (باترفلای ولو)

انتخاب شیر پروانه ای با توجه به نوع سیال، فشارکاری، نوع اتصال، فضا و محیط محل نصب بستگی دارد که با توجه به این شرایط از متریال های مختلف در شیر پروانه ای استفاده می شود بالای 70 درصد از خرابی های شیر پروانه ای مربوط به سیت شیر پروانه ای می باشد به همین دلیل علاوه براهمیت انتخاب متریال بدنه و دیسک، متریال سیت شیر پروانه ای از اهمیت بیشتری برخورداراست. برای مثال برای سیالات اسیدی تا دمای 130 درجه سانتی گراد از شیر پروانه ای سیت تفلون وبرای سیال های اسیدی دمای بالاتر از 130 درجه سانتی گراد از سیت فلزبه فلز استفاده می شود و از سیت epdm,nbr و نیکل آلومینیوم برنز هم به ترتیب برای آب سرد و آب گرم وآب شور با توجه به شرایط کاری استفاده می شود.

مزایایی شیر پروانه ای-باترفلای ولو

از مزاياي شير پروانه اي سبكي وزن، ارزاني قيمت ، نداشتن قطعات لغزنده و كشويي ، قابليت كنترل ، ساخت صفحه ديسك از موارد مختلف فلزي و غير فلزي مي باشد. و از ديگر مزاياي اين شيرها نداشتن محفظه اي براي به دام انداختن سيال و در نتيجه جلوگيري از خوردگي مي توان اشاره كرد. عمل آب بندي در شيرهاي پروانه اي بصورت Metal-Soft Seat مي باشد.

شیرهای ایمنی: ((Safety valves

شیر های ایمنی یک واحد فرآیندی را در مقابل افزایش ناگهانی و ناخواسته فشار درون تجهیزات موجود، (همچون کمپرسورها، دیگ های بخار، توربین ها، مخازن تحت فشار ولوله های فرآیندی) محافظت می نمایند. این شیرها در کنار تجهیزات کنترلی نصب می شوند و در صورتی که سیستم های کنترلی معیوب شوند و وظیفه خود را به درستی انجام ندهند، وارد عمل شده و فشار داخلی تجهیزات را که بیش از حد مجاز افزایش یافته، تخلیه می نماید. اگر این افزایش فشار ناگهانی کنترل نشود احتمال صدمه دیدن و ترکیدن تجهیزات و خطوط لوله وجود دارد. عملکردهای شیرهای ایمنی در کنترل فشار بصورت خودکار است و در واقع فشار سیال فرمان باز شدن این شیرها را صادر می نماید، بعد از تخلیه فشار اضافی و بازگشت مجدد فشار به محدوده مجاز، شیرهای ایمنی بسته می شوند. فشار مورد نظر جهت عملکرد شیرهای ایمنی با محاسبه فشار قابل تحمل تجهیزات و لوله ها و همچنین مسائل مرتبط با ایمنی سایت، تعیین و تنظیم می شود.

شیرهای کشویی (Gate valve)

شیرهای کشویی، شیرهایی هستند که برای قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. یا به طور کامل باز هستند و یا کاملاً بسته می باشند. دیسک شیرهای کشویی در زمانی که شیر کاملاً باز است از مسیر خارج می شوند و در بونت شیر قرار می گیرند.

در واقع در gate valve ها ، در زمان باز بودن، سیال از مسیری عبور می­کند که از نظر سایز و ابعاد با سایز خط یکسان می باشد. لازم به ذکر است که اگر از این مدل شیر، برای تنظیم جریان استفاده شود، به دلیل آنکه هنگامیکه جریان به دیسک شیر برخورد می­کند ارتعاشات درون دیسک شروع شده و علاوه بر آن باعث ایجاد سایش و فرسایش درون دیسک می شود. بنابراین هرگز نباید از شیرهای کشویی برای تنظیم جریان استفاده کرد. در این مدل از شیر باید دقت کرد که چه در زمان نگه داری در انبار و چه در زمان بسته بودن شیر برو روی خط، هرگز نباید شیر در وضعیت نزدیک به حالت بسته باشد.

هر شیر کشویی از پنج قسمت عمده تشکیل شده است:

شیر کشویی Gate valve

• سرفلکه (Handwheel): باز و بسته کردن این مدل از شیر­ها اکثراً از طریق سر فلکه و یا Handwheel انجام می شود. استفاده از اکت­های بادی و برقی بر روی این مدل از شیر­ها رایج نمی باشد.
• بدنه (Body): بدنه قسمتی از شیر است که به سایر اقلام و تجهیزات وصل می شود. این اتصال عموماً از طریق نوع فلنچ، دنده و یا جوش می­باشد.
• بونت (Bonnet): قسمتی از شیر است که قسمت های متحرک شیر درون آن قرار دارند و به بدنه عموماً از طریق پیچ وصل می شود.
• تریم (Trim): به مجموعه دیسک، استم، و سیت رینگ های (Seat Ring) یک شیر کشویی، Trim آن شیر می­گویند.

در شکل زیر قسمت­های مختلف شیر­های کشویی نمایش داده شده است.

محور ولو (Stem): استم در شیر کشویی وظیفه جابجا کردن دیسک درون شیر را دارا می باشد. در واقع عاملی است که گشتاور وارد آمده بر HandWheel و یا دسته را به دیسک منتقل می کتد و عامل حرکت آن به بالا و پایین می شود.

شیرهای کشویی از نظر نوع استم (Steam ) به دو دسته Rising Stem و Non Rising Stem تقسیم بندی می شوند.

درحالت Rising Stem، استم شیر در حالتی که شیر باز است به بالای دسته یا همان Hand Wheel می رود. این مدل از شیر­های کشویی را در نقشه P&ID و در Certificate ها با اسم OS&Y(Outside Screw and Yoke) مشخص می کنند.

اما در حالت   Non Rising، حرکت به سمت بالا از استم مشاهده نمی­شود. در واقع در این حالت دیسک با استفاده از دنده های روی استم، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. عمدتاً از شیر­های Rising Stem استفاده می شود چون باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم می باشد. علاوه بر آن به دلیل آنکه در حالت Non Rising دنده­های استم در معرض سیال قرار دارد بنابراین در معرض خوردگی، سایش و حرارت است که منجر به خرابی زود هنگام آن می­شود.

لازم به ذکر است که متخصص طراحی پایپینگ اگر از شیر کشویی Rising Stem استفاده می کند باید فضای مورد نیاز بالای شیر برای بیرون زدن استم را در نظر بگیرد.

انواع شیرهای کشویی

به طور کلی از مزیت های شیر های کشویی می توان به افت فشار کم، ظرفیت بالا (ضریب جریان Cv بالا) و میزان فرسایش کم اشاره کرد.

شیر­های کشویی از نظر نوع سیت و دیسک به چند دسته کلی تقسیم می­شوند:

• موازی (Parallel Gate Valve)
• گوه­ای (Wedge Gate Valve)
• گیوتینی (Knife Gate Valve)
• کانال دار (Conduit Gate Valve)

شیر کشویی موازی:

در حالت موازی، دو دیسک به صورت کاملاً موازی با یکدیگر می باشند. در این مدل دیسک، فشار در حالتی که دیسک در پایین ترین نقطه خود قرار دارد کمک می کند تا دیسک به سیت در سمت خروجی فشرده شود که باعث آب بندی بهتر می شود. مشهود است که هر چه فشار سیال بیشتر باشد، آب بندی در طرف خروجی بهتر است و از آن سو اگر فشار در سمت ورود کم شود، آب بندی دیسک با مشکل روبرو می شود. در بعضی از مدل­های موازی در واقع دیسک از دو صفحه موازی تشکیل شده است که از وسط توسط فنر به حامل وصل شده اند. وجود فنر باعث شده که در دماهای بالا و در مواقعی که اختلاف دمای پایین دست و بالا دست جریان زیاد می باشد اختلالی برای عملکرد دیسک به وجود نیاید. علاوه بر این مزیت، شیرهای کشویی با دیسک موازی برای سیالات با ذرات معلق (دوغ آبی) بسیار مناسب تر از مدل گوه ای می باشند.

شیر کشویی از نوع موازی

شیر کشویی گوه ای:

پرکاربردترین نوع از شیر کشویی، مدل گوه ای می باشد. این مدل از شیر به اصطلاح” Self Seating” است. در این حالت دیواره دیسک عمود بر مسیر عبور جریان سیال نیست و با صفحه عمود بر مسیر جریان سیال زاویه می­سازد. در واقع لبه پایینی این مدل از دیسک­ها به شکل یک گوه است و کاملاً صاف نمی باشد. در این مدل از شیر­ها با توجه به شکل ظاهری دیسک، میزان سایش و فرسایش مابین دیسک و نشیمنگاه بسیار کم می باشد. همانطور که پیش­تر نیز اشاره شد، در مدل موازی در فشار­های پایین آب بندی مناسبی مابین دیسک و سیت وجود ندارد اما در مدل گوه ای ، هم در فشار پایین وهم در فشار بالا، آب بندی مناسبی وجود دارد.

در شیر­های کشویی گوه ای، هنگامی که سیالات با ذرات معلق از مسیر عبور کرده اند ممکن است در هنگام بسته شدن این ذرات سطح روی سیت را بپوشانند و مانع از بسته شدن کامل دیسک شوند که باعث عدم آب بندی کامل می شود. لذا این مدل از شیرآلات با دیسک گوه­ای برای سیالات با ذرات معلق مناسب نمی باشند.

شیر های کشویی گوه ای با توجه به شکل ظاهری دیسک به کار رفته در آن ها به سه دسته مختلف زیر تقسیم می شوند.

• لبه صلب (Solid Wedge)

رایج ترین و پرکاربرد ترین نوع لبه دیسک در شیرهای کشویی نوع صلب می­باشد که از سادگی و قدرت بالایی برخوردار است. شیری با این نوع از لبه تقریباً در هر حالت و موقعیتی می­تواند به خط وصل شود و همچنین و تقریباً برای هر نوع مایعی به کار می­رود. این نوع از لبه در واقع ساختمانی یک تکه دارد. لبه صلب برای جریان های توربلانس بسیار مناسب می باشد.

لبه منعطف (Flexible Wedge)

در واقع این مدل از لبه شیر، تنها در مرکز دیسک به صورت صلب است و در سطوح خارجی تر و سطح تماس با سیت به صورت منعطف می باشد. در واقع یک دیسک یک تیکه می باشد که در محیط اطراف آن قسمت تو خالی وجود دارد که به منظور بهبود عملکرد دیسک در مواقعی که زاویه­ای بین سیت و دیسک به وجود می آید درست شده است.

لبه شکاف دار (Split Edge)

اسم دیگر این مدل از لبه دیسک دوبل است. این مدل، آب بندی بهتری در مقایسه با دیسک های صلب دارد. در واقع این مدل از دیسک قابلیت خود تنظیمی دارد و و خودش را با دو طرف سیت هم تراز می کند. در زمانی که شیر در حالت باز قرار دارد و دیسک بالا می باشد، دو تکه مختلف گوه با استفاده از فنر­های موجود در آن به یکدیگر نزدیک می شوند، در زمانیکه شیر در حالت بسته شدن است و دیسک به سمت پایین در حرکت می باشد، بدون هیچگونه تماس با سیت تا انتها می رود. سپس در آخرین نقاط از کورس حرکتی خود، مکانیزم جداکننده دو سمت دیسک عمل می کند و سبب جدا شدن دو قسمت از یکدیگر و چسبیدن آن­ها به سیت می شود. لازم است اشاره شود که این نوع از شیر­ها در واقع یک مدل خاص هستند و از قیمت­ آن­ها نیز بالا می باشد و کمتر در بازار فروش شیرآلات یافت می شوند.

انواع شیر های گوه ای (Wedge Gate Valve)

به صور ت عمومی در سیستم های طراحی پایپینگ پیشنهاد می شود که شیر های کشویی با قطر نامی کمتر از “2، به صورت لبه صلب باشند و بزرگتر از آن به صورت لبه منعطف باشند. از لبه شکاف دار بیشتر برای سیستم­های بخاری استفاده می شود که در آن ها نمی­توان از شیرهای کشویی با دیسک مواز ی استفاده کرد.

شیر گیوتینی (Knife Gate Valve):

در مدل گیوتینی شیر­های کشویی، دیسک به شکل یک چاقو عمل می کند و قادر است با قدرت زیاد سیال را مسدود کند. به علت مدل ساختاری دیسک آن­ها، شیرهای گیوتینی برای سیالاتی که ویسکوزیته بالایی دارند و یا حالت خمیری دارند (همانند خمیر کاغذ) بسیار مناسب هستند. در بسیاری از مواقع در شیر­های کشویی معمولی نیز میزان ذرات معلق موجود در سیال به حدی زیاد می باشد که مانع از نشستن کامل دیسک بر روی نشیمنگاه می شوند از این رو و با در نظر گرفتن سایر شرایط، از شیر­های گیوتینی استفاده می شود تا با استفاده از لبه برنده دیسک آن­ها این ذرات را ببرد.

شیر گیوتینی (Knife Gate Valve)

در شکل زیر نیز قسمت های مختلف یک شیر گیوتینی قابل مشاهده می باشد.

قسمت های مختلف یک شیر گیوتینی

شیرهای گیوتینی بر اساس استاندارد TAPPI ساخته می شوند. از نظر شکل ظاهری، شیر­های گیوتینی باریکتر و سبک وزن تر از شیر­های کشویی معمولی می باشند. در قسمت پکینگ شیر­های گیوتینی، یک واشر گرد دور تا دور محل قرار گیری دیسک قرار دارد. شیر­های گیوتینی می توانند با کانکشن­های مختلف ویفری، لاگ و …. ساخته شوند.

شیر کشویی کانال دار (Conduit Gate Valve):

یک مدل دیگر از شیر­های کشویی نوع کانال دار آن می باشد که در واقع در قسمت تحتانی دیسک آن سوراخی به اندازه سایز خط لوله تعبیه شده است. در حالتی که شیر باز می باشد این سوراخ هم راستا با لوله است و سیال قادر به عبور از آن می باشد. هنگامی که با چرخاندن سر فلکه و بالا آمدن دیسک شیر بسته می شود قسمت دیگر نیمه تحتانی دیسک مسیر عبور سیال را مسدود می کند. از این مدل شیرهای کشویی در خطوط انتقال نفت خام و گاز طبیعی به شدت استفاده می شود. دلیل استفاده از این مدل از شیر در این سیستم­ها این است که هنگام تمیز کاری خط و استفاده از دستگاه Pig، این تجهیز در مقطع ولو گیر نمی کند و باعث آسیب رساندن به سیت ولو نشود.

شکل کلی یک شیر کشویی کانال دار

نمای داخلی شیر کشویی کانال دار Conduit Gate Valve

معایب عمده شیر­های کشویی به صورت کلی این است که در مقایسه با شیرهای پروانه ای و توپی قابلیت سریع باز و بسته شدن را ندارند. ابعاد و وزن آن­ها زیاد است (در مقایسه با شیرهای توپی و پروانه ای). هنگام تعمیرات شیر به فضای زیادی نیاز می باشد.

شیرهای یک‌طرفه (Check Valves)

به شیرهایی گفته می‌شود که که از برگشت جریان در سیستم خطوط لوله جلوگیری می‌کنند. این شیرها معمولاً به عنوان شیرهای Non-return valve یا به اختصار NRV هم شناخته می‌شوند.
فشار سیال ورودی دیسک را بلند کرده و باعث باز شدن شیر می‌شود. جریان در برگشت نیز باعث چسبیدن دیسک به نشیمن‌گاه و بسته شدن شیر می‌شود. چک ولوها باعث می‌شوند جریان کاملاً بدون مانع باشد. هر گاه فشار خروجی از فشار ورودی بیشتر شد شیر به صورت اتوماتیک بسته می‌شود. البته نحوه عملکرد دقیق آن‌ها متفاوت بوده و بستگی به مکانیزم شیر دارد.