مقدمه ای بر شیر های صنعتی

شیر ها ابزاری هستنئد که در صنعت با توجه به مو قعیت و نحوه عمل آنها مورد استفاده قرار می گیرند. یک شیر ایده ال آن است که سیال را با کمترین مقاومت و ایجاد کمترین افت فشار از خود عبور دهد و به بیان دیگر در وقت لازم از عبور سیال به هر صورت از داخل خود جلوگیری کند.

چهار وظیفه اصلی ولوها را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود :

-         باز و بسته کردن جریان

-         کنترل جریان و تنظیم مقدار سیال عبوری

-         جلوگیری از بازگشت جریان

-         کنترل و تنظیم فشار جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به دستگاه ها و تجهیزات

ولوها از لحاظ شکل و نحوه محدود کردن جریان در انواع مختلف ساخته می شود تا چهار وظیفه عمده فوق را انجام دهد ، از جمله Gate , Globe , Butterfly , Ball , Plug Diaphragm , Check و... که در قسمت های بعدی به شرح آنها می پردازیم .

با توجه به محدوده دما و فشاری که ولو در آن کار می کند ، نوع سیال (گاز یا مایع ) و میزان خورندگی سیال ، اجزا و ساختمان ولو ها نیز تغییر می کند . این بدین معناست که ممکن است دو شیری که در یک طبقه بندی ( Gate, Globe,…) هستند از لحاظ شکل ظاهری تفاوت داشته باشند .

بطور کلی ساختمان عمومی شیرها از قسمت های زیر تشکیل می شود :

1-    قسمتی که وظیفه باز و بسته کردن مسیر را بر عهده دارد و معمولا بصورت دیسک یا توپی است.

2-    بدنه یا BODY شیر که کلیه قسمت های داخلی را در خود جای میدهد.

3-    ساقه یاSTEM  که وظیفه ایجاد ارتباط بین کاربر و قسمت داخلی را بر عهده دارد .

4-    نشیمنگاه یاSEAT  که قسمت متحرک بر روی آن قرار میگرد و هنگامی که شیربسته است وظیفه آب بندی ولو در مقابل جریان را نیز بر عهده دارد. این قسمت به بدنه شیر متصل می گردد.

5-    قسمت آب بندی(Packing) که مانع نشت سیال از قسمت فوقانی می گردد.

6-    Stuffing Box قسمتی ما بین Stem و Bonnet که Packing در آن قرار می گیرد.

7-    در برخی موارد، مثل زمانیکه نیاز به بازو بسته کردن شیر با سرعت بالا مورد نیاز باشد و اپراتور نتواند با این سرعت عمل کند و یا فضای کافی یا دسترسی به شیر امکان نداشته باشد و مواقعی که شیر باید در محل کنترل شود ، این کار با یک نیروی خارجی صورت می پذیرد که به آن محرک یا actuator گفته می شود. سه نوع actuator برای ولوها وجود دارد ؛ تمام گَرد یا Multiturn که برای gate valve ، globe valve و ولو های دیافراگمی استفاده می شود. نوع دوم actuator رُبع گرد است که برای ball valve , plug valve , butterfly valve مورد استفاده قرار می گیرد. نوع سوم نیز actuator خطی است که در gate valve , diaphragm ,globe valve مورد استفاده قرار می گیرد.نیروی محرک actuator می تواند موتور (MOV : Motor Operated Valve ، فشار هوا (نیوماتیکی ) یا هیدرولیکی باشد.

 8-    سرپوش یا Bonnet که در قسمت فوقانی بدنه قرار می گیرد .

بدنه ولوها بطور معول از موادزیر ساخته می شود :

1- ولوهای برنزی معمولا به سایزهای کوچک و برای سرویس های آب تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس محدود می شود.البته ممکن است آلیاژهای مختلف برای دما و فشارهای بالا نیز بکار رود .

2- از چدن معمولا برای آب و بخار تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس استفاده می شود و به اندازه های کوچک محدود می شود ، چدن با مقاومت تنشی بالا می تواند برای سایزهای بالا مورد استفاده قرار گیرد.

3- از مشخصات فولاد چکش خوار می توان به تحمل فشار بالا و مقاومت در برابر تنش و شُک می توان اشاره نمود . بنابراین در چنین شرایطی از این نوع فولاد استفاده می گردد.

4- چدن داکتیل دارای استحکام کششی بالا ، شکل پذیری خوب و مقاومت بهتر در برابر خوردگی است.

5- فولادهای آلیاژی دارای تنوع گسترده تری هستند و برای دما و فشار های بالا و شرایطی سخت تری نسبت به آهن ، چدن و برنز در بدنه ولوها مورد استفاده قرار می گیرند.

6- استنل استیل اغلب برای آب شرب و سیالاتی که خوردگی ایجاد می کنند مورد استفاده قرار می گیرد.

7- ترموپلاستیک ها به سرعت جای خود را در سیستم های یوتیلیتی ( سرویس های بخار ، آب ، هوای ابرار دقیق و ... ) پیدا نموده و در جاهائی که سیالات خورنده اجازه استفاده از متریال های متعارف را نمی دادند ویا هزینه استفاده از آن ها بالا بود ، ترموپلاستیک ها مورد استفاده قرار گرفت .بطور کلی ولو های پلاستیک تا دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 1035 کیلو پاسکال می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

پیش از توضیح انواع شیرها لازم است تا برخی اصطلاحات را توضیح دهیم :

-         کلاس کاری :

این اصطلاح در کلیه اجزا و قطعات استفاده می شود. برای فهم این واژه لازم است بدانیم که با توجه به متریال مورد استفاده در ساخت قطعات ، آنها قادر به تحمل فشار کاری مشخصی می باشند. برای مشخص نمودن این فشار در دماهای متفاوت استانداردهای بین المللی نسبت به تعریف گروههایی برای متریالها اقدام نموده اند. بدین صورت که بعنوان مثال جدول زیر مشخص کننده کلاسهای کاری برای متریال گروه یک – یک می باشد. لازم بذکر است که مرجع کلاس کاری تجهیزات پایپینگ را می توانید در استاندارد ASME-ANSI B 16.5 بیابید.

بعنوان مثال در جدول بالا A 106 , A360 Gr LF2 که روش تولید آنها فورج می باشد در گروه یک – یک قرار گرفته اند. همانطور که می دانید اگر روش تولید متفاوت باشد بعنوان مثال ریخته گری و یا ورقکاری باشند استانداردهای تولید متفاوت خواهد بود.

در قسمت پایین جدول مشخص است که برای نمومه قطعه تولید شده با این متریال با کلاش 400 قادر به تحمل فشار 800 Psi در دمای 500 درجه فارنهایت می باشد.

دوستان ، این بسیار مهم است که بخاطر بسپارید ، که کلاس کاری به گروه متریالی مربوط است.

 Bi-directional valve :

نوعی از شیر که قادر است که فشار اعمال شده از هر دو طرف شیر را تحمل کند.

Bleed :

Drain or Vent

Block valve :

به انواع شیرهای Gate,Plug,ball  گفته می شود که در حالت بسته بودن از عبور جریان جلوگیری می کنند.

Breakaway trust , Breakaway torque :

فشار یا تورکی است که لازم است که یک شیر را در حالی که از یک طرف ، تحت فشار حداکثری قرار دارد را باز کرد.

Full opening valve , Full bore valve :

هر دوی این واژه ها به یک معنی می باشد و مفهوم آنها این است که در حالت کاملا باز اجزای داخلی شیر اجازه عبور جریانی به اندازه اندازه اسمی شیر را از آن می دهند. شاید کمی نیاز به توضیح باشد. توضیح اینکه بعنوان مثال جریان عبوری از یک شیر دو اینچ اگر دو اینچ باشد ، شیر Full bore  خواهد بود.

Maximum Pressure difrentional:

بیشترین اختلاف فشاری است که در صورت اعمال در دو طرف یک شیر ، شیر قادر به باز شدن می باشد.

شیر دروازه ای

عمل اصلی این شیر در حقیقت قطع کامل ویا ایجاد ارتباط بین دو جریان سیال می باشد. این بدان معناست که این نوع شیرها یا بایستی کاملا بسته یا کاملا باز باشد و در واقع بصورت نیمه باز نمی توان ازآنها استفاده کرد. همینطور که از نام این شیر مشخص است ، به کمک دروازه ای که در مسیرحرکت سیال قابل تغییر مکان دادن می باشد عمل می نماید که در این دروازه به صورت عمودی در مسیر جریان حرکت کرده ودر مورد لزوم جریان را قطع ویا بر قرار می کند.

این شیر خود خود در نمونه های مختلف وبا اندازه های مختلف موجود می باشد. در مورد این نوع شیرها ذکر این نکته لازم است که همگی دارای اجزای یکسان می باشند که با توجه به مدلهای مختلف از نظر نوع شرکت سازنده با یکدیگر تفاوت جزئی دارند .

اجزای اصلی این شیرها به شرح ذیل است :

Hand wheel   در حقیقت دستة فلکه ای شیر است که بوسیله یک مهره حرکت آن در راستای عمودی محدود شده و چرخش آن باعث بالا آمدن و یا پائین رفتن Stem (ساقه) و در نتیجه Gate ، بر روی نشیمنگاه یا Seat Ring می شود . قسمت آب بندی نیز مانع خروج سیال از کنارهای Stem شده و شامل Packing ها ،Gland و Gland Flange می باشد و قسمتی که Packing ها درون آن قرار می گیرد Stuffing Box گفته می شود . قسمتی از شیر که در بالای بدنه قرارگرفته و به بدنه اتصال یافته سرپوش فلزی یا( Bonnet) نامیده می شود.

 Gate یا عضو مسدود کنندة شیر های دروازه ای می تواند به صورت Parallel ،Wedge ،Through-Conduit یا Knife (تخت ، گوه ای شکل ، مجرای مُدور یا چاقوئی) باشد .در نوع صفحه موازی ، عضو مسدود کننده یا Gate صفحه تخت با ضخامت یکسان می باشد ، در حالیکه این قسمت در نوع دوم گوه ای شکل بوده و باز کردن شیر در این نوع راحت تر از حالت Parallel می باشد،در ضمن میزان تنش وارده به صفحه در حالت گوه ای کمتر است ولی به دلیل اینکه هنگام باز بودن شیر، جریان به قسمت بالا نیز راه می یابد ، افت فشار آن بیشتر در این حالت بیشتر است و جریان مغشوش تر می شود . در نوع سوم gate صفحه ای با مقطع مستطیلی است که حفره ای دایره ای شکل به اندازه مجرای ورودی شیر بر سطح آن ایجاد شده است.در نوع آخر یا Knife ، عضو مسدود کننده دارای لبه های تیز است تا چنانچه ذراتی در seat قرار گرفته باشد ، آنها را قطع کند و آب بندی بهتر صورت گیرد.

منبع: http://shoaripour.blogfa.com