شیر صنعتی

شیر صنعتی فولادی(gate valve)
شیر صنعتی یا ولو (Valve) وسیله‌ای است که برای قطع و وصل جریان سیال‌ها در خط لوله‌ها و شبکه‌های لوله‌کشی و محیط‌های صنعتی به کار می‌رود.
طبقه‌بندی شیرآلات
۱-بر اساس نوع سیال
رفتار ذرات در گاز
سیالات گازی (مانند گاز ترش، گاز شیرین، بخار):
در این گروه می‌توان به شیر سماوری مخروطی(Lubricated Taper Plug Valve)، شیر توپی (Ball Valve)، شیر دروازه‌ای تخت (Flat Gate Valve) و به صورت محدود به شیر یکطرفه (Check Valve) و شیر بشقابی کروی(Globe Valve) اشاره نمود.
سیالات مایع بدون ذرات معلق (مانند آب، نفت، گازوئیل):
در این گروه می‌توان به شیر دروازه‌ای گوه‌ای(Wedge Gate Valve)، شیر یکطرفه (Check Valve) و شیر بشقابی کروی(Globe Valve) و به صورت محدود به شیر سماوری/(Plug Valve)و شیر توپی (Ball Valve) اشاره نمود.
سیالات حامل ذرات معلق:
در این گروه می‌توان به نوعی از شیرهای اصلاح شده دروازه‌ای (Modified Gate Valve) و شیر یکطرفه (Check Valve) اشاره نمود.
۲-بر اساس نوع بهره‌گیری و موارد استفاده آن‌ها
شیرهای سرویسهای عمومی -شیرهای سرویس‌ها ی سنگین و سخت -شیرهای سرویسهای ویژه و مخصوص.
۳-بر اساس نوع حرکت عضو مسدودکننده جریان
حرکت خطی
حرکت خطی عضو مسدودکننده عمود بر جریان مانند: شیر دروازه‌ای، شیر بشقابی (کروی)
حرکت چرخشی عضو مسدودکننده مانند: شیر سماوری، شیر توپی
حرکت اتوماتیک عضو مسدودکننده: شیر یکطرفه
۴-بر اساس شرح وظیفه
شیرهای قطع و وصل (on - off) :بیشتر شیرها درصنایع مختلف، به منظور باز یا بسته کردن مسیر سیال بکار برده می‌شوند و مسیر را در حالت کاملا باز یا بسته قرار می‌دهند.
نوع کانال جریان آن‌ها معمولا Straight Way بوده و در مقابل عبور جریان مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهند. با توجه به ساختار داخلی و نوع المانهای آب‌بندکننده نباید این شیرها را در حالت نیمه باز قرار داد زیرا با انجام این عمل آسیب جدی به مجرابند و سایر اجراء آب‌بندی شیر وارد خواهد شد و بدین ترتیب عمر بهره‌برداری آن شدیدا کاهش یافته و در مواقع اضطراری و حوادث غیرمترقبه که نیاز به قطع جریان وجود دارد. شیر مورد نظر وظیفه خود را به درستی انجام نداده و موجب اتفاقات ناگوار و گاهی جبران‌ناپذیر خواهد گردید. شیرهای توپی، سماوری و دروازه‌ای در این دسته قرار می‌گیرند.
البته می‌توان با اعمال نمودن تغییراتی در ساختار داخلی، از آن‌ها برای تنظیم جریان نیز استفاده نمود.
شیرهای کنترل جریان کنترل جریان (Controlling Flow) : اگرچه از این دسته شیرها برای قطع و وصل جریان نیز می‌توان استفاده کرد لیکن به صورت عمده جهت تنظیم جریان و بعبارت دیگر کم و زیاد نمودن جریان سیال بکار می‌روند.
در مواردی مانند تنظیم دما، تنظیم میزان سیال خروجی یا تنظیم فشار مورد بهره‌برداری قرارمی گیرند. شیر آب روشویی منازل از این دسته هستند. این شیرها با توجه به ساختار داخلی خود، در حالت نیمه باز آسیب زیادی نمی‌بینند و مقاومت بیشتری در مقابل برخورد سیال عبوری از خود نشان می‌دهند. شیرهایی که به عنوان کنترل ولو (Control Valve) در صنایع مختلف بکار می‌روند از این دسته‌اند و با بکارگیری یک عملگر و یک کنترلر، به صورت یک شیر کنترلی درآمده و با توجه به شرایط موجود در حلقه‌های کنترلی، در یک وضعیت خاص قرار می‌گیرند که الزاما باز یا بسته کامل نیست. شیرهای Globe وPinch و Butterfly و needleاز این دسته هستند.
شیرهای یکسوکننده جریان
یکسوکننده جریان (Back Flow Prevention) : برخی از تجهیزات نصب شده در تاسیسات و خطوط انتقال دارای بخشهای حساس و آسیب‌پذیری هستند که در صورت مواجه شدن با ضربات سیال دچار آسیب دیدگی یا حتی تخریب کامل خواهند شد. این ضربات ممکن است در اثر جریانهای برگشتی، ضربه قوچ یا Surge ناشی از انفجار یا شکست خط باشد. علاوه بر تجهیزات فوق مواردی وجود دارد که جریان برگشتی به تاسیسات یک مجموعه که برای فشار خاصی طراحی شده، آسیب می‌رساند و مواردی دیده شده که این‌گونه جریانهای ناخواسته یا پیش‌بینی نشده یک مجموعه از تاسیسات را بطور کامل تخریب نموده و ضررهای بسیاری به یک مجموعه وارد نموده‌است.
بطور کلی اساس عملکرد این شیرها طوری است که اگر فشار پایین دست شیر، بیشتر یا برابر با بالادست جریان باشد، دیسک شیر روی نشیمن خود قرار می‌گیرد و از عبور جریان معکوس جلوگیری می‌کند.
Check Valve, Back Pressure Valve, Back Flow Valve, Back Flow Prevention Valve, … در این گروه از طبقه‌بندی قرار می‌گیرند.
شیرهای انحراف حریان
انحراف جریان (Diverting Flow) :مواردی وجود دارد که یک شیر وظیفه‌ای غیر از سه مورد فوق دارد و به عنوان یک شیر انتخاب مسیر عبوری سیال عمل می‌کند. بدنه این شیرها معمولا ۳ یا بیشتر ورودی و خروجی دارد و مجرابند آن‌ها با شیرهای یادشده تفاوت دارد و بیشتر بنام شیرهای چند راهه شناخته می‌شوند. البته انواع خاصی از این شیرها علاوه بر انحراف جریان توانایی باز و بست و حتی کنترل جریان را نیز دارند و لی معمولا از آن‌ها فقط برای هدایت جریان از مسیری به مسیر دیگر استفاده می‌شود.
این شیرها بسیار مفید و پرکاربرد بوده و به تنهایی می‌توانند وظیفه ۲ یا ۳ عدد شیر و حتی بیشتر را هم‌زمان انجام دهند و براحتی با چرخاندن یک دسته، جهت جریان ورودی یا خروجی را انتخاب نمود. ساختار بسیار دقیق و حساسی دارند و درصورت عدم رعایت دستورالعملهای نگهداری و راه‌اندازی، عمر بهره‌برداری کمی خواهند داشت.
شیرهایی مانند Ball, Plug , Globe دارای انواع انحراف جریان می‌باشند.
۵-بر اساس روش باز و بست (Operation Type)
دستی یا آچاری (Wrench, Lever, Hand wheel Operation)
گیربکسی (Gear Operation)
شیرهای با عملگر اتوماتیک (Actuator Operation , Actuated Valve)
۶-بر اساس کانال جریان
Ball Valve- Full Bore
Full Bore - Reduce Bore
شیرهای با مجرای کامل (Full Bore/Port)
برخی از انواع شیرهای دروازه‌ای، یکطرفه، توپی و حتی سماوری به گونه‌ای طراحی می‌شوند، که در حالت کاملا باز هیچگونه برآمدگی و فرورفتگی در داخل شیر وجود نخواهد داشت. به عبارتی مجرای عبور سیال این نوع شیر با سطح ورودی آن کاملا برابر بوده وسیال بدون محدودیت می‌تواند ازداخل آن عبور کند.
شیرآلات با مجرای کاهنده (Reduce Bore/ Port)
در این نوع شیرآلات مساحت مجرای عبور سیال، از مساحت محل اتصال به خط لوله کوچکتر می‌باشد.
در حقیقت نوع طراحی داخل بدنه و اندازه مجرای عبوری به گونه‌ای است که در حالت باز نیز باعث افت فشار در مسیر می‌شود.
اساسی‌ترین استفاده این نوع شیرها در سرویسهای تنظیم جریان می‌باشد. به این ترتیب کنترل دقیقتری انجام می‌شود.
این شیرها قیمت ارزانتری در مقایسه با نوع Full Bore دارند. در مسیری که افت فشار و موضوع پیگ رانی مطرح نباشد استفاده از این نوع شیر به صرفه‌تر است.
بطور کلی شیرهای با مجرای کاهنده سیستم را دچار کمبود سیال می‌کنند-محدودیت موجود در شیر می‌تواند باعث تجمع فشار در قسمت ورودی وبالارفتن فشار قبل از شیر گردد و این پدیده گاهی باعث وارد آمدن صدمه به پمپ‌ها و تجهیزات قبل از شیر می‌شود.
اجزاء اصلی ساختمان شیرآلات صنعتی
Globe Valves Part
بدنه (Body)
بدنه شیر یکطرفه
بدنه شیر محفظه تو خالی برای عبور سیال است که باید بتواند فشار سیال را تحمل کند، به خط لوله بتواند نصب شود، دارای محفظه‌ای برای قطعات داخلی شیر باشد.
کلاهک، درپوش، کلوژر (Bonnet)
قطعه مکمل مجموعه بدنه است و معمولا به صورت اتصال فلنجی به بدنه متصل می‌شود. در اکثر موارد ساقه stem از میان این قطعه عبور می‌نماید.
عملگر (operator)
دستی یا آچاری (Wrench, Lever, Hand wheel Operation)
گیربکسی (Gear Operation)
شیرهای با عملگر اتوماتیک (Actuator Operation , Actuated Valve)
هندویل (HAND WHEEL)
قطعه‌ای به شکل چرخ است و با چرخیدن آن توسط دست، شیر باز و بسته می‌شود. همچنین باید جهت بسته شدن در جت عقربه ساعت، بر روی آن حک شده باشد. هندویل نباید هیچ لبه تیزی داشته باشد و جنس آن می‌تواند از فولاد ساده کربنی یا چدن نشکن (DUCTILE IRON)در نظر گرفته شود. تعداد پره‌های هندویل نباید از ۶ عدد بیشتر بوده و از محیط هندویل فراتر باشد. مطابق استاندارد قطر هندویل نباید از اندازه طول شیر(F TO F - E TO E) یا حداکثر ۱۰۰۰ میلیمتر (هر کدام که کوچکتر باشد) تجاوز نماید.
مهره هندویل (HAND WHEEL NUT)
مهره‌ای است که هندویل توسط آن به استم نات (STEM NUT) سفت می‌شود و جنس آن از فولاد ساده کربنی در نظر گرفته می‌شود.
نشان دهنده موقعیت(position indicator)
قطعه‌ای موقعیت عضو کنترل جریان را از بیرون شیر نشان می‌دهد.
عضو مسدودکننده جریان (obturator)
عضو مسدودکننده جریان در شیر توپی
قسمتی از یک شیر که وظیفه قطع و وصل، تنظیم یا انحراف جریان را بر عهده دارد. این قطعه در شیر توپی کروی شکل، در شیر سماوری معمولا مخروطی شکل در شیر دروازه‌ای گوه‌ای شکل یا صفحه‌ای سوراخ دار، در شیر بشقابی و شیر یکطرفه به شکل دیسک و… می‌باشد.
حلقه یا محل آب‌بندی (seat)
سطوحی در داخل بدنه که در اثر تماس عضو مسدودکننده جریان، با آن‌ها شیر آببندی می‌کند، نشیمنگاه یا سیت نامیده می‌شود. باید در نظر داشت درحالتیکه شیر بسته است، مجرابند با سیتها در تماس است. سطوح سیت که در آب‌بندی ایفای نقش دارند جزء تریم محسوب می‌شود.
ساقه (Stem)
ساقه (stem)
ساقه، شفت، استم، میله به قطعه‌ای گفته می‌شود که وظیفه انتقال نیرو از طرف اپراتور به عضو مسدودکننده جریان را بر عهده دارد. این قطعه می‌تواند شامل یک یا چند جزء باشد.
حداقل قطر استم در جدول مربوطه در استاندارد API 600 آورده شده‌است. رزوه‌های استم از نوع دنده ذوزنقه‌ای که مختص انتقال قدرت هستند، بوده و دنده‌ها به صورت چپ گرد باشند تا هنگام چرخش هندویل در جهت عقربه‌های ساعت شیر بسته شود. طراحی انتهای پایینی استم باید به نحوی باشد که هنگامی که شیر در سرویس است، دیسک در جای خود نچرخد و استم از دیسک جدا نشود.
پکینگ یا طنابهای آب‌بند(PACKING)
پکینگها وظیفه آببندی دور استم را بر عهده دارند. این عمل با فشرده شدن آن‌ها توسط گلند صورت می‌پذیرد. محل قرارگیری آن‌ها STUFFING BOX می‌باشد. حداقل تعداد آن‌ها نباید کمتر از ۵ حلقه باشد. سایز پکینگها و میزان لقی آن‌ها در استاندارد API 600 مشخص شده‌است.
واشرها (Gaskets)
در شیرهایی که بدنه و کلاهک، درپوش، کپ، کلوژر و… با اتصال فلنجی متصل می‌شوند، بین فلنجها از گسکتها برای آببندی استفاده می‌شود. گسکتها باید متناسب با محدوده دمایی شیر انتخاب شوند و همچنین بتوانند تحمل فشار طراحی شیر را داشته باشند.
برخی از انواع گسکت :-FLAT - SPIRAL - O RING - C RING - U RING
گلند(Gland)
بوش دو پله‌ای است که برای فشرده سازی پکینگها در بالای آن‌ها قرار می‌گیرد.
فنرها (Spring)
فنرهای اینکونل
انواع شیرآلات
ولوها از لحاظ شکل و نحوه محدود کردن جریان در انواع مختلف ساخته می‌شوند:
شیر دروازه‌ای Gate Valve
شیر سماوری با سیستم روانکاری Lubricated plug valves
شیر سماوری بدون سیستم روانکاری Non Lubricated plug valves
شیر توپی Ball valve
شیر یکطرفه Check Valve
شیر پروانه‌ای Butterfly Valve
شیر بشقابی یا کروی Globe valve
شیر سوزنی Needle Valve
شیر دیافراگمی Diaphragm Valve
شیر قطع خودکار جریان Excess flow valve
اجزا و ساختمان والو با توجه به محدوده دما و فشاری که والو در آن کار می‌کند، نوع سیال (گاز یا مایع) و میزان خورندگی سیال، تغییر می‌یابد. به عبارت دیگر دو شیری که در یک طبقه‌بندی هستند ممکن است از لحاظ شکل ظاهری تفاوت داشته باشند.
تریم(Trim)
قطعاتی که در آببندی نقش مستقیم داشته باشند اصطلاحا تریم نامیده می‌شوند. متریالهایی که بطور استاندارد می‌توانند برای این قطعات در نظر گرفته شوند در جداول استاندارد API 600 آورده شده‌اند.
تریم در شیرهای دروازهای:
استم(stem)
نشیمنگاه (SEAT SURFACE).
قسمت آب‌بند دیسک (GATE SEATING SURFACE).
بک سیت بوشینگ (BACK SEAT BUSHING).
قسمت‌های کوچک داخلی که به‌طور عادی با سیال در ارتباط هستند، مانند پین‌هایی که استم را به گیت متصل می‌کنند.
پوشش(Coating)
عایقکاری شیر سماوری درون منهول با سیستم پترولاتیوم
سطوح بیرونی شیرهایی که متریال آن‌ها از دیدگاه مقاومت خوردگی ضعیف می‌باشند می‌باید مطابق با استاندارد کارخانه تولیدی پوشش داده شوند. قطعات و تجهیزاتی که سطوح فلزی بدون روکش دارند باید با یک ماده مناسب بنحوی پوشش داده شوند تا در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد (۱۲۲ درجه فارنهایت) محافظت شوند.
از آنجا که سازنده شیر اطلاعات لازم از محل نصب شیر «میزان رطوبت، صدمات احتمالی مکانیکی، نوع خاک (در صورت دفنی بودن) و…» را دارا نمی‌باشد مسلما برای پایین آوردن قیمت تمام شده ارزانترین نوع پوشش را انتخاب خواهد نمود و هیچگونه مغایرتی نیز با استاندارد وجود نخواهد داشت . انتخاب نوع پوشش با توجه به شرایط نصب بر عهده خریدار یا مصرف‌کننده نهایی خواهد بود.
برخی از انواع پوشش برای شیرآلات عبارتند از:
سیستم پترولاتیوم شامل پرایمر، ماستیک، نوار - پلی یورتان POLY URTHANE - پلی یوریاPOLY UREA - کلتار CAOLTAR - نقاشی رنگ آمیزی PAINTING