انواع شیرآلات صنعتی و کاربرد آنها

انواع شیرآلات یا ولو ها جزو تجهیزات مکانیکی محسوب می شوند، که برای کنترل و یا هدایت جریان سیالات مختلف مثل مایعات، گاز ها و ... مورد استفاده قرار می گیرند. نحوه عملکرد و کارکرد انواع شیرآلات متفاوت است، به همین خاطر تصمیم گرفتیم در این مطلب شما را با صفر تا صد انواع شیرآلات صنعتی و کاربرد هایی که دارند، آشنا کنیم؛ پس با ما همراه باشید.

 
مهمترین انواع شیرآلات بر اساس کاربرد موارد زیر می باشند:

1. نوع باز و بسته on/off: این نوع شیر ها کاملا باز یا کاملا بسته خواهند بود و نمیه باز و یا نمیه بسته ندارند. 
2. شیر تنظیم کننده فشار regulation valve: شیرهایی که جریان را تنظیم می کنند. 
3. شیر یکطرفه Non return valve:  این شیر ها اجازه نمی دهند که جریان خروجی از شیر دوباره به عقب باز گردد.
4. شیر اطمینان یا شیر ایمنی Safety valve: شیر هایی که از سیستم در برابر افزایش فشار، محافظت می کند.
5. شیر محدود کننده Choke Valve: شیر هایی هستند که افت فشار خیلی سنگین به سیستم وارد می کنند. از این نوع شیر در سیستم های پتروشیمی و پالایشگاه استفاده نمی شود و بیشتر سر چاه که فشار خیلی زیاد است و بخواهند فشار را کاهش دهند، مورد استفاده قرار می گیرند.
6. شیر کنترلی Control Valve: شیری است که به شکل دستی عمل نمی کند و توسط سیگنالی که برای آنها مشخص شده است کار می کنند.
هر کدام از شیرآلات صنعتی در یکی از این دسته بندی ها جای دارد و برای آن کاربرد، استفاده می شود.

از شیرآلات  نوع on/off بهترین هایی که می توان نام برد عبارتند از:

شیر دروازه ای Gate
شیر توپی  Ball
شیر پروانه ای Butter fly
شیر سماوری plug

از شیرآلات نوع تنطیم کننده بهترین هایی که می توان نام برد؛ عبارتند از:

شیر کروی globe valve
شیر زاویه ای angle valve
شیر پیستون piston valve
شیر دیافراگمی diaphragm valve
شیر گلویی pinch valve
شیر فشاری squeeze
شیر سوزنی Needle Valve

از شیرآلات نوع یک طرفه بهترین هایی که می توان نام برد، انواع شیر چک check valve ها می باشد.  

نکته مهم: انتخاب نوع شیر بر عهده بخش process می باشد، به عنوان نمونه انتخاب اینکه شیر دروازه ای باشد یا توپی بر عهده این بخش است.

شیر های نوع on/off :

 این مدل شیر ها همواره یا به طور کامل باز هستند یا به طور کامل بسته می باشند، زیرا در غیر این صورت باعث ایجاد پدیده چترینگ chattering می شوند.


پدیده chattering : وقتی یک شیر  on/off که به شکل نیمه باز است، جریان در آن باعث ارتعاش در سیستم می شود و شیر آسیب دیده و همین طور آب بندی سیستم را از بین می برد. در شیرآلات نوع باز و بسته هیچ گونه افت فشار در سیستم نداریم. در اینگونه شیرآلات صنعتی، جهت جریان معنایی ندارد.(دقیقا برعکس شیر های تنظیم کننده)


نکته: در شیرآلات  نوع باز و بسته on/off با توجه به قواعد زیر، نوع آن تعیین می شود:

1. برای سرویس های مایع یا گاز معمولی (نیتروژن، هوا یا steam) از انواع شیر دروازه ای استفاده می شود.
2. برای سرویس های گاز یا HAZ Liq (مایعات خطرناک) از شیر های توپی Ball یا سماوری Plug استفاده می کنیم. 

شیر دروازه ای Gate

شیر دروازه ای یا شیر کشویی جزو پر مصرف ترین شیرآلات نوع on/off می باشد. حرکت این محصول به صورت خطی می باشد که اغلب برای قطع و وصل کامل جریان از آن استفاده می شود. 

شیر توپی Ball Valve

نکته: شیرهای توپی معمولا نشیمنگاه هایی از جنس تلفون دارند.

شیر توپی با وروردی جانبی (side entry Ball Valve): در این نوع شیر فلنج ها از کنار شیر باز می شوند و توپی شیر جا می خورد.
شیر توپی با وروردی بالا (Top entry Ball Valve): فلنج در این نوع شیر ها از بالا باز می شود و سپس توپی شیر جا می خورد.


نکته: آب بندی شیرهای توپی و سماوری نسبت به شیر های دروازه ای بسیار بهتر است و فضایی برای تجمع سرویس در حال عملکرد وجود ندارد.

شیر پروانه ای Butter fly

استانداردی که شیر های پروانه ای را پوشش می دهد؛ API 609 می باشد. این نوع شیر ها درسیستم های Utility کاربرد بسیار دارند. (ماکزیمم ریتینگ برای آنها 600# است و ماکزیمم ریتینگ طراحی برای آنها 300# است) 

در سایز های بزرگ می توان از شیرآلات صنعتی پروانه ای استفاده کرد. این شیر ها می توانند کار شیر های on/off و تنظیم کننده را نیز انجام دهند.

Positioner/Indicator : در قسمت بیرونی یک شیر پروانه ای نصب می شود و میزان انحراف تیغه را در درون شیر نمایش می دهد.

نکته: درون شیر های پروانه ای را می توان با توجه به خوردگی سیستم (مثلا آب دریا) پوشش دار کرد.

شیر های پروانه ویفری و لاگ (wafer logged): نوعی شیر است که به ترتیب میان یک فلنج، دو گسکت و مجدد فلنج قرار می گیرد. بدنه ی خود شیر به تعداد سوراخ های فلنج ها، سوراخ کاری شده است. 

شیر سماوری plug

یکی دیگر از انواع شیرآلات صنعتی در دسته ی باز و بسته، شیرآلات سماوری می باشد. که برای مسدود کردن جریان مورد استفاده قرار میگیرند و این کار را به شکل مخروطی و استوانه ای انجام می دهند.
 

شیر تنظیم کننده فشار regulation valve

بهتر است به این مورد توجه کنید که در شیر های نوع تنظیم کننده مثل شیر کروی، همواره افت فشار وجود دارد و اینگونه می توان میزان دبی را تنظیم کرد. 

شیر کروی globe valve

شیر های کروی یا بشقابی نوعی از شیرآلات صنعتی می باشند که در آنها یک دیسک به شکل مخروطی ناقص یا نیم کره وجود دارد که جریان سیال را کنترل می کند. این نوع شیر یکی از پر کاربرد ترین شیرآلات صنعتی به حساب می آید.

شیر زاویه ای angle valve

اگر روتینگ پایپینگ طوری باشد که نتوان آن را افقی کرد، برای تنظیم کردن جریان می توان از شیر زاویه ای استفاده کرد. 

شیر پیستون piston valve

شیر پیستونی برای کنترل جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد و حرکت خطی دارد. کاربرد گسترده ای که این نوع از شیرآلات دارد در موتورهای بخار است؛ اما به طور کلی در سیستم های پایپینگ گاز و سیالات شیمیایی نیز به کار گرفته می شود. عملکرد این شیر ها مشابه با شیر توپی می باشد.

شیر دیافراگمی diaphragm valve

شیر دیافراگمی diaphragm Valve یک شیر خطی به حساب می آید که به منظور باز کردن، بستن یا کنترل جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد. علت نام گذاری این شیر به دیافراگم، وجود یک دیسک انعطاف پذیر است. 

شیر گلویی pinch valve

یکی دیگر از انواع شیرآلات صنعتی نوع تنطیم کننده، شیر گلویی می باشد که عملکرد خطی دارد. این شیر شامل یک مجرای انعطاف پذیر لاستیکی است. درون مسیر عبور سیال این شیر، هیچ گونه تجهیزاتی وجود ندارد. شیر گلویی انتخابی مناسب برای قطع، تنظیم و عبور جریان سیالاتی که ذرات جامد دارند، می باشد.

شیر فشاری squeeze

شیر فشاری، یکی دیگر از شیرآلات صنعتی نوع تنظیم کننده می باشد که برای تنظیم جریان مایعات سنگین مثل فاضلاب و یا پودر ها مورد استفاده قرار می گیرد. شیرهای فشاری فقط یک سیت (Seat) مرکزی دارند و به شکل کامل بسته می شوند. در برخی از موارد آنها تا 80 درصد شیر بسته می شود.

شیر سوزنی Needle Valve

شیر سوزنی یا نیدل ولو یکی دیگر از انواع شیرآلات صنعتی در پایپینگ می باشد که از نظر عملکرد به دو شکل آزمایشگاهی و صنعتی تقسیم می شود. این شیر به منظور کنترل دقیق نرخ جریانات گاز های تمیز یا سیالات، مورد استفاده قرار می گیرد. این شیر ها بهترین انتخاب برای سیستم هایی است که مواد سیالات  آن سبک و چسبناک با دبی کم می باشد.


 

اجزای مختلف یک شیر به صورت زیر مشخص می شود:

1. عملگر یا محرک (Hand wheel): همان فلکه شیر است. 
2. ساقه (stem): محوری که به عملگر متصل است و با چرخش عملگر، این محور هم به بالا و پایین می رود.
3. بدنه (Body) 
4. کلاهک یا سرپوش (Bonnet)
5. یوک (yoke): روی سرپوش سوار می شود  و ساقه را در سر جایش محکم می کند.
6. Seat: نشیمن گاهی است که  wedge یا کوه در آن می نشیند.
7. Trim: بخش های متحرک و در تماس با جریان می باشد. جنس آنها از جنس خود بدنه می باشد.

توجه: برای اتصال بدنه و سرپوش، می توان از روش های جوشی یا پیچی نیز استفاده کرد.


روش های تمایز یک شیر کروی و یک شیر دروازه ای:

• در شیر های کروی همیشه یک قوس در پایین بدنه وجود دارد.
• روی بدنه شیرهای کروی همواره جهت جریان مشخص شده است که می تواند به شکل یک فلش باشد.
  
• اگر عملگر شیرآلات صنعتی دروازه ای را بچرخانیم، ارتفاع عملگر ثابت است و تنها ساقه بالا و پایین می رود؛ اما در شیرآلات کروی عملگر هم با ساقه حرکت می کند

شیر چک check valve:

این مدل شیرها عملگر دستی ندارند و از نوع پیستونی می باشند که به سه خانواده ی اصلی تقسیم می شوند:

نوع بالا رونده
نوع چرخشی
نوع صفحه دوتای


از شیرهای چک نوع بالا رونده برای سایز های زیر 2 اینچ استفاده می شود.
 
از شیرچک نوع چرخشی در دو مکان استفاده می شود:

1. در سیستم های پتروشیمی در رنج سایز های 2 الی 24 اینچ
2. در سیستم های پالایشگاه در سایز های 2 الی 12 اینچ


چک ولو های نوع صفحه دوتایی بسیار با کیفیت و همین طور گران قیمت هستند و از این مدل نیز در دو مکان زیر استفاده می شود:

1. در سیستم های پتروشیمی در رنج سایز های 26 اینچ به بالا
2. در سیستم های پالایشگاهی در رنج سایز های 14 اینچ به بالا


نکته: در شرایطی که جریان به شکل افقی باشد یا در اصطلاح Horizontal run داشته باشیم از شیرهای چک نوع توپی استفاده می شود. در این مدل check valve  ها به جای پیستون یک گوی فلزی قرار دارد که با برقرای جریان، گوی از سر جای خود بلند شده و با افت جربان به سر جای خود باز می گردد و از بازگشت جریان به عقب جلوگیری می کند. اما اگر جریان به شکل عمودی باشد (Vertical Run) باید این نوع شیر ها Spring Loaded شوند؛ یعنی از یک فنر در پشت گوی استفاده شود تا سر جایش لق نخورد.

بهتر است بدانید که شیر های چک در نوع چرخشی در سایز های بالا، به دلیل سنگینی دیسک آنها، در زمان بسته شدن با توجه به وزن زیاد، موجب پدیده ضربه قوچ می شود. به همین خاطر این نوع شیر ها از کیفیت بالایی برخوردار نیستند.

 مرجع استانداردی که شیر های چک مدل صفحه دوتایی را پوشش می دهد، API 594 می باشد. این نوع چک ولو ها ضربه قوچ کمتری دارند. 


 


به طور کلی اگر سایز شیر بزرگ باشد و همین طور rating یا همان رتبه بندی هم بالا باشد، برای تسریع کار و همین طور راحتی در باز و بسته کردن آن، برای شیر جعبه دنده یا (Gear Box) قرار می دهند.



Fire safe: عملکردی است که ابتدا شیر را آتش می زنند و پس از آتش گرفتن میزان کارایی شیر را دوباره اندازه گیری می کنند. این کار بیشتر در شیرهای بکار رفته در خطوط لوله کاربرد دارد.

توجه: زمانی که شیرآلات و یا اقلام حساس ساخته می شوند، برای جلوگیری از ورودی آب باران، گرد و خاک و همین طور جوندگان، از یک درپوش که به آن Night Cap می گویند؛ استفاده می شود.

نکته: شیرآلات سنگین اغلب دارای گیره هایی سوراخ دار برای جابجایی هستند که به آنها  lifting lug می گویند.