منطقه چهار عمليات انتقال گاز عمليات بهره برداري خطوط لوله گاز آموزش جامع شيرهای صنعتی شرکت انتقال گاز ايران منطقه چهار عمليات انتقال گاز عمليات بهره برداري خطوط لوله گاز Comprehensive Training of Industrial Valves تهيه و تنظيم: مهدي جوينده www.nigc.coo.ir jooyandeh@hotmail.com اسفند ماه 1386

شيرها شير وسيله‌اي معمولاً فلزي است که براي بازوبست، تنظيم و کنترل جريان مايعات يا گازها در لوله‌کشي به کار ميرود. امروزه انواع بسياري از شيرها طراحي، ساخته و توليد مي شوند که در صنعت و خانه به کار مي روند. شيرآلات به گروه شيرهايي گفته ميشود که خود بنا به کاربرد، نحوه کارکرد يا شکل آن به زيرگروهاي مختلف دسته بندي مي‌شود.

تاريخچه اولين شيرهايي که به ‌وسيله انسان اختراع شد، همان چيزي است که اکنون به عنوان (دريچه) آب‌بند ميشناسيم. دريچه اي که با گذاشتن يا برداشتن آن در مسير آب، جريان را بسته، باز يا نيمه باز مي گذاشتند. شيرهاي دروازه اي امروزي در واقع همان آب بند هاي قديمي هستند

انواع شيرآلات بنا به کاربرد شيرآلات خانگي و حمام که در انگليسي به آن Faucet ميگويند. شيرآلات صنعتي که در ايران آنرا والو ميخوانند. (Industrial Valve).

انواع شيرآلات بنا به کاربرد شيرها يا براي باز و بست (قطع و وصل) جريان سيال استفاده مي‌شوند، مانند:شيرهاي توپي (Ball Valve)، شيرهاي پروانه اي (Butterfly Valve)، شيرهاي دروازه اي (Gate Valve)، شير مخروطي (Plug Valve) يا براي تنظيم و کنترل جريان بکار ميروند، مانند: شيرهاي کره اي (Globe Valve)، شير يکطرفه (Check Valve)، شير سوزني (Needle Valve) غير از موارد بالا مي توان از شيرهاي ديافراگمي-صفحه اي (Diaphragm Valve) نام برد. برخي از شيرهاي فوق الذکر ممکن است براي هر دو کاربرد استفاده شود مانند شير توپي يا شير پروانه اي.

ساختمان شير اغلب شيرها در ساختمان داراي اجزايي هستند که بين آنها مشترک است: بدنه (Body) کليه قسمت هاي داخلي را در خود جاي ميدهد. ديسک (Disc) که در شيرهاي توپي و مخروطي همان توپ يا استوانه مخروطي است. نشيمنگاه (Seat) محل نشستن ديسک و يا واسط بدنه و ديسک است. اغلب از جنس نرمي ساخته مي‌شود تا کار آب بندي را انجام دهد. دسته (Stem) و فلکه (Hand wheel)، فلکه با دسته به ديسک وصل مي‌شود، معمولاً با چرخاندن فلکه شير باز يا بسته مي‌شود. قسمت آب بندي(Packing) که مانع نشت سيال از قسمت فوقاني مي گردد. سرپوش يا Bonnet که در قسمت فوقاني بدنه قرار مي گيرد . Stuffing Box قسمتي ما بين Stem و Bonnet که Packing در آن قرار مي گيرد. شير يکطرفه که بطور خودکار تنها اجازه جريان در يک سو را مي‌دهد، اجزاي دسته و فلکه را ندارد.

جنس و مواد بنا به کاربرد، مصالحي که در ساخت شير بکار برده مي‌شود، مختلف است. در کارهاي ساختماني شيرهاي چدني، برنزي، برنجي و گاهي استيل (SS) استفاده مي‌شود. در کارهاي صنعتي مانند، نيروگاهها، کارخانه هاي پتروشيمي، پالايشگاه ها، کشتي سازي و صنايع دارويي / غذايي، بسته به نوع سيالي که از شير عبور مي‌کند ويا محيطي که شير در آن قرار دارد، بدنه و ديگر اجزاي آنرا از فولاد کربني، فولاد آلياژي، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) ميسازند.

بدنه ولوها از متريال هاي زير ساخته مي شود : ولوهاي برنزي معمولا به سايزهاي کوچک و براي سرويس هاي آب تا دماي ۲۳۰ درجه سلسيوس محدود مي شود.البته ممکن است آلياژهاي مختلف براي دما و فشارهاي بالا نيز بکار رود . از چدن معمولا براي آب و بخار تا دماي ۲۳۰ درجه سلسيوس استفاده مي شود و به اندازه هاي کوچک محدود مي شود ، چدن با مقاومت تنشي بالا مي تواند براي سايزهاي بالا مورد استفاده قرار گيرد. از مشخصات فولاد چکش خوار مي توان به تحمل فشار بالا و مقاومت در برابر تنش و شُک مي توان اشاره نمود . بنابراين در چنين شرايطي از اين نوع فولاد استفاده مي گردد.

چدن داکتيل داراي استحکام کششي بالا ، شکل پذيري خوب و مقاومت بهتر در برابر خوردگي است. فولادهاي آلياژي داراي تنوع گسترده تري هستند و براي دما و فشار هاي بالا و شرايطي سخت تري نسبت به آهن ، چدن و برنز در بدنه ولوها مورد استفاده قرار مي گيرند. استنل استيل اغلب براي آب شرب و سيالاتي که خوردگي ايجاد مي کنند مورد استفاده قرار مي گيرد. ترموپلاستيک ها به سرعت جاي خود را در سيستم هاي يوتيليتي ( سرويس هاي بخار ، آب ، هواي ابرار دقيق و ... ) پيدا نموده و در جاهائي که سيالات خورنده اجازه استفاده از متريال هاي متعارف را نمي دادند ويا هزينه استفاده از آن ها بالا بود ، ترموپلاستيک ها مورد استفاده قرار گرفت .بطور کلي ولو هاي پلاستيک تا دماي 120 درجه سانتيگراد و فشار 1035 کيلو پاسکال مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

محرکِ ولو (actuator) : باز و بسته کردن ولوها اکثراً دستي انجام مي گيرد. در هنگامي که نيروي زيادي براي باز و بسته کردن ولو مورد نياز باشد – مانند شير هاي سايز 6” به بالا، کلاس 900 , 1500 پوند- از سيستم چرخ دنده و گيربکس استفاده مي شود . سيستم زنجير نيز موقعي استفاده مي گردد که دسترسي به hand wheel سخت است . ولي در برخي موارد، مثل زمانيکه نياز به بازو بسته کردن شير با سرعت بالا مورد نياز باشد و اپراتور نتواند با اين سرعت عمل کند و يا فضاي کافي يا دسترسي به شير امکان نداشته باشد و مواقعي که شير بايد در محل کنترل شود ، اين کار با يک نيروي خارجي صورت مي پذيرد که به آن محرک يا actuator گفته مي شود.

سه نوع actuator براي ولوها وجود دارد تمام گَرد يا Multiturn که براي gate valve ، globe valve و ولو هاي ديافراگمي استفاده مي شود. نوع دوم actuator رُبع گرد است که براي ball valve , plug valve , butterfly valve مورد استفاده قرار مي گيرد. نوع سوم نيز actuator خطي است که در gate valve , diaphragm , globe/needle valve مورد استفاده قرار مي گيرد. نيروي محرک actuator مي تواند موتور (MOV : Motor Operated Valve ، فشار هوا (پنوماتيکي ) يا هيدروليکي باشد.

شيرهاي صنعتي (VALVES): چهار وظيفه اصلي ولوها را ميتوان به صورت زير خلاصه نمود : براي باز و بسته کردن جريان کنترل جريان و تنظيم مقدار سيال عبوري جلوگيري از بازگشت جريان کنترل و تنظيم فشار جهت جلوگيري از آسيب رسيدن به دستگاه ها و تجهيزات   ولوها از لحاظ شکل و نحوه محدود کردن جريان در انواع مختلف ساخته مي شود تا چهار وظيفه عمده فوق را انجام دهد با توجه به محدوده دما و فشاري که ولو در آن کار مي کند ، نوع سيال (گاز يا مايع ) و ميزان خورندگي سيال ، اجزا و ساختمان ولو ها نيز تغيير مي کند . اين بدين معناست که ممکن است دو شيري که در يک طبقه بندي ( Gate, Globe,…) هستند از لحاظ شکل ظاهري تفاوت داشته باشند .

انواع ولو از نظر ساختار شير دروازه اي Gate valve شير سماوريPlug/Cocks valve شير توپي Ball Valve شير بشقابي Globe Valve شير سوزنيNeedle Valve شير ديافراگميDiaphragm Valve شير پروانه ايButterfly Valve

شير دروازه اي Gate Valve عمل باز و بسته شدن در اين شيرها توسط حرکت عمود بر جريانِ يک صفحة کشوئي که بين دو نشيمنگاه محصور شده صورت مي گيرد. به gate valve گاهي اوقات slide valve نيز گفته مي شود. در اين نوع شير افت فشار در حالت باز نسبت به بقيه شيرها کمتر است ، بنابراين در جاهائي که در حالت عادي بطور کامل باز يا کاملاً مسدود است مورد استفاده قرار مي گيرد و براي کنترل جريان مورد استفاده قرار نمي گيرد.البته در سايزهاي بالا از برخي از اين نوع شيرها را مي توان براي کنترل جريان استفاده کرد.کاربرد اين نوع ولو معمولاً در سيستم هاي يوتيليتي – آب ، هوا، بخار و ... است . اين نكته مهم است كه قطر ورودي سيال به داخل ولو دقيقا همان قطر لاين مي باشد

انواع Gate Valve سه نوع gate valve وجود دارد:   نوع اول كه به نام موازي يا تخت معروف است بر اساس استفاده از يك يا دو ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد. مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.

نوع ديگر ازgate valve  ها بنام ‌gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند. دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off) باز کردن شير در اين نوع راحت تر از حالت Parallel مي باشد،در ضمن ميزان تنش وارده به صفحه در حالت گوه اي کمتر است ولي به دليل اينکه هنگام باز بودن شير، جريان به قسمت بالا نيز راه مي يابد ، افت فشار آن در اين حالت بيشتر است و جريان مغشوش تر مي شود .

در نوع سوم gate صفحه اي با مقطع مستطيلي است که حفره اي دايره اي شکل به اندازه مجراي ورودي شير بر سطح آن ايجاد شده است.

چگونگي عملکرد شير دروازه اي Hand wheel در حقيقت دستة فلکه اي شير است که بوسيله يک مهره حرکت آن در راستاي عمودي محدود شده و چرخش آن باعث بالا آمدن و يا پائين رفتن Stem (ساقه) و در نتيجه Gate ، بر روي نشيمنگاه يا Seat Ring مي شود . قسمت آب بندي نيز مانع خروج سيال از کنارهاي Stem شده و شامل Packing ها ،Gland و Gland Flange مي باشد و قسمتي که Packing ها درون آن قرار مي گيرد Stuffing Box گفته مي شود . قسمتي از شير كه در بالاي بدنه قرارگرفته و به بدنه اتصال يافته سرپوش فلزي يا( Bonnet) ناميده مي شود. باتوجه به سادگي ساختمان Gate Valve تعمير و تعويض قطعات آن راحت تر و کم هزينه تر از بقيه شيرهاست

شير سماوري Plug Valves حرکت سيال در اين شير توسط يک محور (plug) که عمود بر جريان سيال است قطع و وصل مي شود. شيرهاي سماوري با يک چرخش 90 درجه اي (در بعضي از انواع تا 270 درجه) ، از حالت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز و برعکس تبديل مي گردند .از مزاياي آن مي توان به سرعت عملکرد آن در عمليات نام برد. ظرفيت اين شيرها بستگي به قطر اُرفيس و مساحت سطح روزنهء شير دارد و هر چه قدر نسبت اين قطر به قطر لوله نزديک باشد بازده شير به عنوان يک وسيله کنترل کننده جريان ، کم خواهد شد.

انواع شير سماوري شير سماوري مخروطي Taper Plug Valve شير سماوري استوانه اي Parallel Plug Valve شير سماوري توپيBall Plug Valve

خصوصيات شيرهاي سماوري از اين شير نمي توان براي کنترل و تنظيم جريان استفاده نمود. در صورت استفاده از آن براي کنترل سيال علاوه بر خرابي سريع شير دو اشکال ديگر نيز پيش مي آيد: روغن و گريس سطح قطعات آن با سيال ادغام شده و در نتيجه توليد آلودگي مي کند. ايجاد خوردگي نموده و بسته کردن شير را مشکل مي سازد. ساختمان اين شير به صورتي است که در صورت استفاده صحيح از آن براي مدتي طولاني مي توان از آن استفاده نمود. به دليل عملکرد جذبي اين شير، در صورت استفاده در دماي بالاتر از دماي مجاز شير باعث به سختي باز و بسته شدن آن و حتي قفل شدن شير بگردد. سرعت عمل بالاي اين شير. اين شير در اشکال گوناگون استوانه ايٍ، کروي و مخروط ناقص ساخته مي شود که البته هرکدام مي توانند از يک تا حتي 3 ورودي و يا خروجي داشته باشند. افت فشار بسيار کم در زمان باز بودن شير

روانکاري شيرهاي سماوري از نظر روانکاري Plug Valve ها بر دو نوع هستند: الف- روغني: که در نشيمنگاه خود در بدنه کاملا محکم و جذب هستند و به وسيله فشار روغن که توسط ما تامين مي شود ديواره مابين Plug و بدنه روغن کاري شده و عمل چرخش را آسان مي کند. عمل روغنکاري توسط مجرايي در قسمت فوقاني شير صورت مي گيرد که روي آن توسط يک پيچ پوشانده شده و با پيچاندن اين پيچ و ايجاد فشار روغن يا گريس توسط مجراي تعبيه شده به سطح خارجي Plug مي رساند. ب- غير روغني: در اين شير در صورت چرخش، Plug خود به خود از نشيمنگاه بلند شده و چرخش به راحتي صورت مي گيرد. در بعضي از موارد محل نشيمنگاه از فلز نرمتر ساخته مي شود که در اين حالت نيز نياز به روغن کاري نمي باشد.

شير توپي يا Ball Valve اين شير همانند شير سماوري(Plug) داراي مجرايي در راستاي جريان سيال است. اين مجرا داخل يك كره تعبيه شده، كه كره فوق توسط يك محور كه در قسمت فوقاني آن نصب است مي تواند حول محور افقي خود گردشي داشته باشد. نشيمنگاه شير نيز به صورت كروي و از دو طرف داراي آب بند مي باشد. كره يا همان توپي كه به محور شير وصل است با حركت 90 درجه اي مجراي خودش را در مسير جريان سيال قرار مي دهد.

انواع شير توپي شير توپي دروازه اي Wedge ball Valve شير توپي شناور Floating ball Valve شير توپي با بدنه جوش شده Welded body ball Valve اين ولوها عموماً در دو نوع Full Ball (Full bore) , V-Port (Reducer bore) ساخته مي شوند . در نوع Full، حفرة روي گوي به اندازه قطر ورودي – خروجي شير است ولي در نوع portV- يک حالت اُرفيس مانند داريم .

خصوصيات شير توپي اين شير نيز همانند شير سماوري براي قطع و وصل كامل جريان بكار مي رود و از آن جهت كنترل شدت جريان سيال استفاده نمي شود. همانند شير سماوري اين شير نيز با چرخش 90 درجه (حداكثر 270 درجه) باز و بسته مي شود. بنابراين به سرعت مي توان آنرا باز و بسته نمود. همانند شير سماوري اين شير نيز مي تواند بيش از يك ورودي و يك خروجي داشته باشد. يكي از خصوصيات منحصر به فرد اين شير (SORT) و يا راندن جريان سيال خروجي از يك محور به محورهاي ديگر در فضاي قطبي مي باشد. سطح تماس توپي با بدنه زياد است و معمولا محتوي لوله يا همان سيال وظيفه روانكاري را انجام ميدهد. لبه هاي نشيمنگاه كه اكثرأ مجهز به آب بند (seaf) نيز است سطح خارجي توپي را تميز نموده و ضمنأ باعث آب بندي هم مي شود. قيمت پائين ، وزن کم ، ساختمان فشرده ، نصب و بهره برداري آسان . در حالت کاملاً باز ، اغتشاش جريان بسيار کم است و در هنگام بسته شدن جريان بطور متعادل کنترل مي گردد. افت فشاردر اين نوع شيرها کم است. گشتاور مورد نياز براي باز و بسته کردن آن کم است ؛ در نتيجه انتخاب محرک ((Actuator آسانتر است.

شير بشقابي Globe Valve اين شير داراي مجرايي جهت عبور جريان سيال است كه محور اين مجرا به مسير سيال عمود مي باشد، اين مسير توسط يك بشقاب (Disk) عمومأ به شكل مخروط ناقص كه توسط يك محور پيچ شده كه در پشت آن نصب است مي تواند حركت رفت و برگشتي داشته باشد و نيز يك نشيمنگاه مدور كه هم راستاي Disk است، كنترل ميگردد بطوري كه در زمان بسته شدن با فشار محور ديسك روي نشيمنگاه قرار مي گيرد و باعث قطع كامل جريان سيال مي گردد. در اين نوع شير جريان از يک مسير مستقيم عبور نمي کند ، بنابراين مقاومت آن در برابر جريان افزايش يافته و افت فشار قابل توجهي را ناشي مي شود.حرکت جريان در اين نوع شير تقريباً دو چرخش 90 درجه اي مخالف هم است.بر خلاف Gate Valve ،در اين نوع شير يک رابطه مستقيم بين تعداد دور هاي باز شدن شير و ميزان جريان عبوري دارد. بطور مثال اگر در چهار دور يک شير بطور کامل باز شود ، با دو دور باز کردن ميزان جريان حدود پنجاه درصد خواهد بود.تفاوت ديگر آن اين است که در شيرهاي Globe عضو مسدود کننده موازي جريان حرکت مي کند ، در حاليکه اين قسمت در شيرهاي کشوئي عمود بر جريان حرکت مي کند.

انواع شير بشقابي اين شير همانند شيرهاي كشويي مي تواند از نوع بيرون ساقه اي Rising Stem و يا درون ساقه اي Non-Rising stem باشد.ضمنأ در انواع اصلي زير ساخته مي شوند. شير بشقابي زاويه دار Angle glob valve شير بشقابيY شكل Oblique & Y form globe valve شير بشقابي با دو نشيمنگاه Double sitting globe valve

خصوصيات شيرهاي بشقابي به دليل ساختمان ويژه اين شير كه سيال در آن دو مرتبه و هر دفعه 270 درجه تغيير مسير مي دهد، ما شاهد امكان تغيير شدت جريان توسط اين شير در مسير سيال مي باشيم كه اين خصيصه ما را قادر مي كند كه جريان سيال را كم و زياد يا به عبارتي كنترل نماييم. به دليل دو تغيير مسيرناگهاني تلاطم در شير به وجود آمده و جريان توربولنت (Turbulent) در شير افزايش پيدا مي كند كه اين خود نيز باعث افت فشار خواهد بود كه گريز از آن امكان پذير نمي باشد. به دليل اينكه سطح تماس ديسك و نشيمنگاه دايره كامل است و اينكه اين سطح تماس در يك لحظه به وجود مي آيد، فرسودگي موضعي نخواهيم داشت، در نتيجه همانند شيرهاي كشويي مشكل خرابي تدريجي و موضعي زبانه وجود ندارد. در اين نوع شير به محض اينكه اتصال ديسك و نشيمنگاه قطع شود جريان سيال به آرامي و يكنواختي برقرار شده و جريان كم سيال باعث خرابي شير نمي شود چون پديده Friction در تمامي لبه هاي ديسك و نشيمنگاه به طور يكنواخت بروز مي كند، پس اصولأ امكان تخريب در اين شير كم است و نهايتأ با پيچاندن بيشتر محور ديسك فرسودگي جبران خواهد شد.

خصوصيات شيرهاي بشقابي در اين شير نيز هنگام باز بودن چون مجري شير دقيقأ در راستاي سيال قرار مي گيرد ما شاهد افت فشار كمي هستيم. با توجه به اينكه در اين نوع شير روغنكاري نداريم، نميتوان انتظار فشار بالاي آب بندي را در آن داشت. با توجه به ساختمان آن، تعميرات دقيق و نيزاجزاء گران اين شير، باعث شده تا دقيقأ در محل مصرف مناسب از آن استفاده شود. به در اين نوع شير مي توان جهت تنظيم جريان سيال از كمترين حد تا بيشترين حد به راحتي استفاده نمود و جريان سيال را كنترل نمود. به اين دليل در مسيرهاي (By Pass) شيرهاي خودكار وكنترل غالبأ از اين شيرها استفاده مي شود. به دليل اينكه افت فشار در اين شير زياد است، اصولأ در سايزهاي كوچك مورد مصرف بيشتري دارد. عمومأ طراحي و نصب آن بصورتي است كه فشار زير ديسك باشد، حسن اين كار علاوه بر احتمال كمتر نشت سيال، راحتي باز و بسته نمودن شير را به دنبال دارد.

شير سوزني Needle Valve اين شير را مي توان در رديف شيرهاي بشقابي قلمداد نمود، بدين صورت كه همانند شير بشقابي داراي يك ديسك ولي به شكل استوانه اي است كه توسط يك محور پيچ شده در پشت آن حركت رفت و برگشتي را داخل بدنه شير تامين مي كند و نيز داراي يك نشيمنگاه است كه سطح تماس آن با ديسك بصورت دايره مي باشد و در صورت قرار گرفتن روي نشيمنگاه جريان سيال كاملأ قطع ميگردد. ساختمان اين شير طوري است که جريان به يک حفره کوچک هدايت مي شود و پس از چرخش 90° به نوک يک مخروط هدايت مي شود و همانگونه که از شکل پيداست جريان از بين اين حفره و يک قطعه سوزني شکل به خروجي راه مي يابد . اين شير براي کنترل دقيق مايعات و گازها مورد استفاده قرار مي گيرد .(بطور مثال هنگامي که نياز به ترکيب يک سيال با سيال ديگر هنگامي که نسبت ترکيب دو سيال مهم است ، مورد استفاده قرار مي گيرد)

انواع شير سوزني شير سوزني Y شکل Oblique & Y form globe valve شير سوزني T شکل Angle & T form globe valve

خصوصيات شير سوزني با توجه به شباهت زياد شيرهاي سوزني و بشقابي، مي توان تمامي خصوصيات شير بشقابي را جهت اين شير برشمرد. شير سوزني اصولأ در محل هايي كه فشار سيال پايين و دقيق لازم است كاربرد دارد، همانند آزمايشگاه ها و مدارهاي ابزار دقيق (Instrument). رزوه هاي ريز روي دسته باعث مي شود که حرکت سوزن شير به ازاي چرخش دسته کم باشد و در نتيجه دقت عمل شير در کنترل جريان زياد مي شود ؛ البته سطح مقطع زياد نشيمنگاه نيز به اين مسئله کمک مي کند . با توجه به نحوه عملكرد شير فوق، عمومأ اين شير در قطرهاي كمتر از 2 اينچ در صنعت يافت مي شود. اين شير در محل هايي كه محدوديت لازم باشد بكار ميرود، يعني با اين شير مي توان تأخير زماني قطع و وصل و تغييرات آرام جريان سيال را ثبات تدريجي تامين نمود. اين شيرها آسيب پذيري زيادي در برابر جريان ناگهاني و ازدياد فشار دارند ، بنابراين تلاطم جريان را بايد قبل از رسيدن به اين شير کنترل نمود. بکاربردن اين نوع شير در مواقعي که لزجت سيال بالا بوده يا سيال چسبنده است توصيه نمي شود .

شيرهاي ديافراگمي Diaphragm valves يك ولو ديافراگمي ، ولوي است با حركت خطي كه در موارد باز كردن مسير ، تنظيم ميزان جريان وهمچنين بستن مسير سيال مورد استفاده قرار مي گيرد. علت نامگذاري اين ولو بخاطر وجود يك ديسك قابل انعطاف در درون آن مي باشد كه با seat ولو در قسمت بالاي ولو جهت ايجاد يك آب بندي مناسب قرار گرفته   است. مطابق شکل ، حرکت ساقه شير باعث محدود شدن سطح مقطع عبوري جريان شده و در واقع آنرا کنترل مي کند. واضح است که جنس پرده دياگرامي بايد ارتجاعي باشد

تقسيم بندي ولوهاي ديافراگمي نوع با برامدگي داخل بدنه (weir type): در اين نوع يك قسمت برامدگي در داخل بدنه بصورت ريخته گري تعبيه مي گردد و درهنگام بسته شدن ولو، ديافراگم بر روي اين برامدگي مي نشيند و عبور جريان را محدود مي كند. نوع بدون برامدگي داخل بدنه (straight-through type ) در اين نوع ولوها ، ديافراگم بصورت يك شكل گوه اي در مي ايد

خصوصيات شيرهاي ديافراگمي بر طبق استاندارد MSS SP-88 اين نوع شير مناسب براي zero leakage ( نشتي صفر ) مناسب تشخيص داده شده است . با دقت در ساختمان شيرهاي ديافراگمي مي توان متوجه شد که نشت سيال از اجزاء آن به حداقل مي رسد. عمر مفيد اين نوع شيرها نسبت به ساير شيرها نيز بالاست. عمر مفيد ديافراگم بستگي به نوع ماده اي كه از داخل ولو مي گذرد وهمچنين دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگي دارد. از عيب هاي آن مي توان به محدوديت دما وفشار کاري آنها اشاره نمود . سايز شيرهاي ديافراگمي معمولاً بين ¼” تا 12” است. از اين نوع شير بدليل کمينه بودن سطوح تماس سيال با شير، در جريان سيالات تميز و شيميائي، مانند صنايع دارويي و جاهائيکه خلوص مهم باشد، استفاده مي شود. از ولوهاي ديافراگمي مي توان در كنترل نمودن جريان نيز استفاده نمود.نوع weir(داراي برامدگي سد كننده در وسط) براي كنترل جريان گزينه مناسبي بوده ولي عيب آن محدود بودن منطقه عبور سيال مي باشد. در بعضي از انواع مواد تشكيل دهنده ديافراگم هاكه از نوع الاستومري مي باشند ، اين ديافراگمها مقاومت بسيار خوبي در دماهاي بسيار بالا دارند.هرچند كه بايد توجه داشت خواص مكانيكي مواد الاستومري در دماهاي بالا پائين خواهد آمد وامكان از بين رفتن آن نيز در فشار هاي بالا وجود دارد.بيشتر مواد الاستومري در دماي پائين تر از 150 F بهترين عملكرد را دارا مي باشند. از موارد ديگر مزاياي اين ولوها ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي باشد. باتوجه به اينكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سيال عبوري قرار نمي گيرد لذا در تهيه متريال آن مي توان از مواد ارزانتري استفاده نمود

شير پروانه اي Butterfly Valve شير پروانه اي Butterfly Valve اين شير داراي مجرايي در راستاي جريان سيال مي باشد. يک پولک که عموماٌ دايره اي شکل است در داخل شير و در راستاي عمود بر جريان سيال در مقابل حرکت سيال قرار دارد که قطرآًن با قطر داخلي شير يکسان است. اين پولک به وسيله اهرمي از قسمت بالا به يک محور و از پايين به يک پاشنه نگهدارنده متصل است که حرکت چرخشي حول محور خود را از آن تأمين مي کند. با حرکت اين محور و به تبع آًن پولک، زماني که سطح پولک عمود بر جريان سيال باشد شير قطع و با چرخش پولک زمانيکه پولک بيشترين سطح تماس خود را در مقابل جريان سيال دارد، شير بسته و زمانيکه کمترين سطح تماس را دارد، شير باز مي باشد.

انواع شير پروانه اي: شير پروانه اي با دو فلنچ Double flanged butterfly valve شير يک طرفه پروانه اي Butterfly check valve

خصوصيات شير پروانه اي سادگي ساخت، نصب و تعمير آن، ولي منتها بايد مرتباٌ روغنکاري شود. حجم و عرض کم اين نوع شير بدليل غالباٌ پلاستيکي بودن نشيمنگاه اين شير داراي محدوديت دمايي کارکرد دارد. پولک داخل شير مي تواند به صورت عمودي يا افقي تعبيه گردد که در سايزهاي بزرگ در حالت افقي مي توان از نيروي ثقل جهت راحت بسته نمودن شير استفاده نمود. از اين شير براحتي در جريان هاي زياد و فشار بالا استفاده مي شود و کارايي مناسبي دارد. از اين شير مي توان جهت تنظيم شدت جريان استفاده نمود، اگرچه در لبه هاي پولک به مرور زمان ساييدگي ايجاد مي شود. ديگر ويژگي آن حداکثر نمودن سرعت جريان سيال ودر حداقل زمان و حرکت فيزيکي شير است. وزن سبک آن در مقايسه با فشارهاي بالايي که از آن استفاده مي شود. اين شير اصولاٌ آب بند خوبي نيست.

انواع شير از نظر کاربرد و عملکرد شير يکطرفه شير موتوري شير ايمني شير سولنوئيدي شير خودکار شير کنترل جريان شير قطع کننده شير مخلوط کننده

شير يکطرفه Check Valve شيرهاي يکطرفه را مي توان جزو شيرهاي خودکار طبقه بندي نمود ، چون اپراتور هيچ کنترلي روي آن ندارد . شيرهاي يک طرفه با جريان سيال ( فشار سرعتي ) بطور خودکار باز شده و در قطع جريان و با استفاده از نيروي جاذبه يا نيروي ناشي از برگشت جريان سيال بسته مي شوند و مانع برگشت جريان از بالا دست جريان به پايين دست جريان مي گردد.

انوع شير يکطرفه شيرهاي يک طرفه به سه ، چهار گونه عمده تقسيم مي گردند که مهمترين آنها Swing Check Valve است و ساختمان آن ، همانگونه که در شکل مشاهده مي شود ، از يک قطعه معلق تشکيل شده که با يک لولا از بالا مهار شده و در حالتي که فشار در سمت راست ( پايين دست) بيشتر از سمت راست (بالا دست ) باشد اين صفحه معلق بروي يک نشيمنگاه نشسته و با آب بندي مناسب مانع نفوذ جريان به بالا دست مي شود و در حالتي که فشار سمت بالا دست بالا باشد قسمت معلق (Flapper) حول لولا به سمت بالا چرخيده و جريان به پايين دست حرکت مي کند . مسلم است نيروي مورد نياز براي بلند کردن Flapper به فشار استاتيکي دو طرف و فشار ديناميکي طرف بالا دست جريان بستگي دارد 1- Cap 2- Cover Plate 3- Disc 4- Body seat ring 5- Hinge 6- Hinge Pin 7- Nut 8- Cotter Pin 9- Nuts 10- Stud bolts 11- Cover Gasket 12- Washer 13- Cap Bolt 14- Cap Gasket

انوع شير يکطرفه در ديگر انواع شيرهاي يکطرفه مي توان به tilting disk check valve اشاره نمود ، در شکل زير يک Tilting Disk از « نماي بالا » نمايش داده شده ، ساختمان اين شير از دو صفحه نيم دايره با يک فنر در پشت آن که باعث فشرده شدن اين صفحات به نشيمنگاه مي شود ، تشکيل شده است. فشار سيال در پشت شير باعث باز شدن Flapper ها مي شود . در حالتي که فشار بالا دست جريان پايين تر از فشار پايين دست باشد فلاپر با نيروي فنر بسته مي شود. با توجه به شکل « کتابي » ، اين شيرها معمولاً در بين دو فلنج بر روي يک خط لوله قرار مي گيرند . و به شيرهايي که اين قابليت را دارند Wafer type گفته مي شود. ( براي شير يک طرفه: Dual Plate Wafer-type Check Valve )

انوع شير يکطرفه نوع ديگري از شيرهاي که در تجهيزات ابزار دقيق کاربرد عمده اي دارد و در سايزهاي کوچک ساخته مي شود Ball Check Valve است و ساختمان آن مطابق شکل مقابل از يک گوي فلزي تشکيل شده که بر روي يک حفره قرار داشته و مانع عبور جريان از بالا به پايين مي شود . ولي در صورتي که فشار پايين باشد گوي به سمت بالا رفته و جريان برقرار مي شود . سوراخ بالا براي عبور پين در نظر گرفته شده تا مانع خارج شدن گوي از شير شود. نوع افقي شير هاي Ball Check Valve نيز با ساختماني شبيه به اين شير نيز وجود دارد .

شير يکطرفه در کل شيرهاي يک طرفه داراي تنوع زياد در ساخت بوده و شرح کامل آنها از حوصله اين بحث خارج است . با توجه به اينکه نيروي گرانش نقش عمده اي در عملکرد اين شيرها دارد ، محل نصب شير بايد بادقت انتخاب شود . همچنين انتخاب نادرست مي تواند سبب لرزش و شکستن فلاپر شير گردد. قرار گرفتن اين شير در محلي که جريان مخشوش است ( مانند نزديک زانويي و سه راهي يا خروجي پمپ ) توصيه نمي شود. معمولاً فاصله شير تا فيتينگ را برابر 8~10 برابر قطر لوله در نظر مي گيرند .

شيرهاي موتوري Motorize Valves اين نوع شيرها اصولأ خيلي بزرگ هستند و به همين دليل از نيروي برق براي باز و بسته کردن آن استفاده مي شود. اکثر شيرهاي موتوري مانند شيرهاي خودکار به دستگاهي به نام Hand Jack يا کنترل دستي و يا Manual actuator يا محرک دستي مجهز هستند. موتور اين شيرها با نيروي برق يا هواي فشرده کار ميکنند و در محلهايي که عمليات به آساني انجام نمي گيرد از دستگاه فرمان از راه دور Remote Control استفاده مي نمايند و در محلهايي که احتمال ايجاد آتش سوزي باشد از هواي فشرده استفاده مي شود. در مواقعي که دسترسي به شير ممکن ولي حرکت ساقه شير نياز به نيروي زيادي داشته باشد, مي توان به جاي استفاده از موتور از چرخدنده استفاده کرد. اين نوع شير را چرخدنده اي Gear operation گويند.

شيرهاي ايمني Safety & Relief Valves از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند.شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند. محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد.

اصطلاحات مربوط به شيرهاي اطمينان Over Pressure فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد. شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند. Blowdown مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد. مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند. Set Point تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت. ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بي مورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجاد سروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد. Shut-off Margin همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد

انواع Safety Valve valve safety هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است . براي مثال استاندارد I و VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد. بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير تعريف گرديده است: LOW LIFT SAFETY VALVES FULL LIFT SAFETY VALVES FULL BORE SAFETY VALVES BALANCES SAFETY VALVES PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES CONVENTIONAL SAFETY VALVES LIFT SAFETY VALVES HIGH LIFT SAFETY VALVES PROPORTIONAL SAFETY VALVES DIAPHRAGM SAFETY VALVES BELLOWS SAFETY ALVES CONTROLLED SAFETY VALVES ASSISTED SAFETY VALVES BALANCED PISTON SAFETY VALVES

مکانيزم داخلي شيرهاي اطمينان مکانيزم داخلي شيرهاي اطمينان بر سه نوع مي باشد: شيرهاي اطمينان با فنر شيرهاي اطمينان وزنه اي شيرهاي اطمينان با فنر و ديافراگم

Safety-Relief Valves  واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند . در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف، كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند. در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است. در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود. در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي . از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point) برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند. ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد. شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد. Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.

نصب safety valve قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمود، لذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد. Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است.

تست SAFETY VALVS در حالت كلي Safety Valve ها بوسيله هوا، آب وبخار تست مي شوند. در اكثر اوقات safety valve ها را درهواتست مي كنند وفرايند تست آن به شرح ذيل مي باشد: اگر توسط هوا تست صورت گيرد بايد در قسمت خروجي Safety Valve كه توسط يك فلنجي بسته شده ، لوله اي به قطر 6mm (همانند شكل) تعبيه گرددوانتهاي اين لوله در درون ظرف آب شفافي قرار بگيرد.دقت گردد كه اين لوله بايد به مقدار 12.7mm در درون آب قرار بگيرد(همانند شكل).درحالت تست ، تعداد حبابهاي خروجي از قسمت اين لوله شمرده مي شود. عموما براي safety valve ها كه درزير مقدار 70 bar g تنظيم مي گردند تعداد حبابها بايد برابر 20 حباب باشد

شير سولنوئيدي Solenoid Valve سولنوئيد، سيم روپوش داري است که با عبور جريان برق يک ميدان مغناطيسي در اطراف آن ايجاد مي شود که مي تواند مانند يک آهنربا اجسام آهني را جذب خود نمايد. در شيرها از اين خاصيت سولنوئيد جهت باز و بسته نمودن شير استفاده مي شود. در بعضي از سولنوئيدها مي توان با تنظيم شدت جريان عبوري شير را به مقدار دلخواه باز يا بسته نمود. مصرف اين نوع شيرها در صنايع مخصوصاٌ در مواقع ضروري و فوري براي بستن راه هاي خروجي دستگاههاي کنترل کننده به شيرهاي کنترل مي باشد. معمولاٌ اين شيرها در سايزهاي ¼ اينچ تا 1 اينچ مي سازند

شير سولنوئيدي اين شيرها نبايد در محلي نصب شوند که با آب يا مايعات ديگر تماس پيدا کنند زيرا موجب اتصال بين سيم پيچي ها مي شود. اين شير اصولاٌ با ساعت برقي Timer کار مي کند و بيشتر در محل هايي به کار مي برند که مسئله ايمني و کنترل سيستم در ميان باشد. اين شيرها به دو دسته نرمال بسته و نرمال باز تقسيم مي شود.

Automatic Control Valves شيرهاي خودکار Automatic Control Valves اين نوع شيرها با نيرويي غير از نيروي انسان کار مي کند و شدت جريان و فشار و درجه حرارت و سطح سيال يک پروسه را متناسب با فرمانهايي که مي گيرند، تنظيم مي کند. فرمانهايي که براي تنظيم پروسه فرستاده مي شود، ممکن است هوائي، برقي ويا هيدروليکي باشند.بين فرمانها، فرمان هوايي (Pneumatic) از دونوع ديگر معمولتر است. فرمان اين شيرها معمولأ از اتاق کنترل و توسط ارسال هواي فشرده با فشاري محاسبه شده (3-15 psi) صادر شده و اين هواي فشرده از بالاترين قسمت کاسه اي شکل شير و بر روي ديافراگمي که در اين قسمت موجود است وارد مي گردد، بسته به فشار هواي ارسالي، ديافراگم ميله شير را بالا و پايين برده و عمل کنترل صورت مي گيرد.

Automatic Control Valves

شير کنترل جريان Flow Control Valve از اين نوع شير براي ثابت نگه داشتن جريان سيال در يک محدوده خاص به صوت خودکار و با دقتي حدود ±10% استفاده مي شود. با روش کار يک نوع از اين شيرها در اسلايدهاي بعدي آشنا مي شويم.

INLET OUTLET

INLET OUTLET

شير قطع کننده Line Break Valve اين شير در صورتي که فشار خط لوله از حد معيني بالاتر و يا پايينتر رود عمل نموده و اقدام به بستن و قطع نمودن مسير جريان مي نمايد. اين سيستم خط را در مقابل مخاطراتي همچون انفجار در قسمتي از خط، خط را با بستن شير, حفظ مي کند. معمولا سيستم کنترلي اين شير در هر 5 ثانيه فشار مسير جريان را کنترل مينماييد و هنگام دريافت اختلاف فشار محسوس عمل مي کند. LineGuard 2100 LineGuard 2100 در اين ولو اجازه تغيير و تنظيم عملکرد شيررا داريم. همچنين ميتوان از ارتباطات راديويي و پروتکل هاي ارتباط شبکه اي در کنترل اين ولو استفاده نمود. VT VERES KFT +36 76 500 170

شير مخلوط کننده Mixing Valve اين نوع شير براي مخلوط کردن آب گرم و سرد يا بخار و آب، بکار مي رود و به دو نوع اصلي تقسيم مي شود. Thermostatic Mixing Valve اين شير به طور خودکار جبران تغييرات درجه حرارت و فشار در خروجي را نسبت به ورودي شير انجام مي دهد تا بتوان درجه حرارت مورد نظر را پس از اخطلاط بدست آورده و آن را حفظ کرد.اين عمل توسط يک ترموستات با قابليت تنظيم انجام ميگرد که علاوه بر دما، نسبت به افت فشار نيز حساس و با افت يا ازدياد ناخواسته فشار، ميزان دبي خروجي را تغيير و نهايتأ تنظيم مي کند. Non Thermostatic Mixing Valve اين شير همانند نوع اول است با اين تفاوت که مدار فرمان جهت کنترل حرارت و فشار را ندارد و اين عمل توسط دست انجام مي گيرد.شيرهاي ساختماني از اين دسته ولوها مي باشند.

Mixing Valve

انواع ديگر شيرآلات انواع شيرهاي عمومي مورد استفاده در صنايع در بخش هاي قبلي توضيح داده شده و اين شيرها دامنه کاربرد وسيعي را شامل مي گردند ولي نمي توان گفت همه شيرآلات را در بر مي گيرند . شيرهايي در صنعت وجود دارد که کاربرد آنها نسبت به موارد ذکر شده قبلي کمتر است و برخي ديگر کلاسه بندي نگرديده اند . بطور مثال شير Bibb Valve ، شيري شبيه به شيرهاي برداشت خانگي با خروجي رو به پايين است. در برخي موارد نيز به جاي ذکر نوع شير ، عبارت عملکرد آن استفاده مي گردد ؛ مثلاً Block Valve که مي تواند يک شير کروي باشد و بخاطر اينکه براي مسدود کردن مسير مورد استفاده قرار مي گيرد به اين نام خوانده مي شود . مثال ديگر Blowdown Valve است که يک معمولاً Globe Valve است و جهت تخليه رسوبات کف مخازن ، بويلرها و Dripleg ها مورد استفاده قرار مي گيرد ولي بخاطر عملکرد به آن Blowdown Valve و در برخي موارد Drain Valve مي گويند .

DripLeg Valve جهت تخليه دستي مايع کندانس شده در خطوط بخار يا گاز در لوله هاي با طول زياد و قطر بالاي 3” از يک انشعاب در انتهاي خط و به شکل زير استفاده مي گردد اين سيستم براي تخليه رسوبات نيز مورد استفاده قرار مي گيرد . B DRIPLEG SIZE (INCH) LINE SIZE (INCH) 250 3 4 6 8 10 300 12 14 16 350 18   20 24 26 28 30

نشتي در اتصالات شیرها يکي از مهمترين دلايل ايجاد نشتي در اتصالات فلنجي صنايع نفت و گاز و پتروشيمي و خطوط لوله ، عدم رعايت رويه مربوط به سفت کردن پيچ هاي فلنج مي باشد . يکي از پارامترهاي مهم اين رويه ، سفت کردن پيچ با گشتاور مناسب مي باشد که مقدار آن با تغيير شرايط ، متفاوت خواهد بود . اصولاً ميزان گشتاور لازم براي بستن پيچ هاي فلنج به عوامل مختلفي بستگي دارد که بطور خلاصه مي توان به موارد زير اشاره نمود : فشار فرايند: سطح مقطع پيچ بايد نيروي حاصل از اين فشار را تحمل نمايد. دماي فرايند : با توجه به اينکه مقدار تنش هاي مجاز وارد بر پيچ به دما بستگي دارد ، دماي فرايند در محاسبات تاثير مستقيم دارد. نوع گسکت : ساختمان گسکت در محاسبات مربوط به ميزان سطح آب بندي استفاده مي شود و داده هاي متريال گسکت نيز جهت اطمينان از مقاومت آن در مقابل تنش هاي اعمال شده و جلوگيري از لهيدگي گسکت مهم مي باشد. نوع پيچ : ابعاد پيچ ( سطح مقطع ، مشخصات رزوه ها و طول ) جهت محاسبه نيروي وارد شده بر پيچ و متريال آن جهت تعيين حداکثر تنش مجاز پيچ مورد استفاده قرار مي گيرد . دلايل زيادي جهت لزوم رعايت گشتاور مناسب براي سفت کردن پيچ ( BOLTING ) وجود دارد که در زير به چند مورد اشاره مي شود : اگر پيچ ها با گشتاور کمتر از Min. Required Torque سفت شوند ، اتصال مربوطه آب بندي نخواهد شد.اگر پيچ ها با گشتاور بيشتر از Max. Allowable Torque سفت شوند ، مشکلاتي مانند خراب شدن رزوه هاي پيچ ، خراب شدن Seat فلنج ، خطر بريدن پيچ هاي فلنج و ... ممکن است بوجود بيايد. توضيحات فوق ما را بيشتر به اهميت رعايت گشتاور مناسب جهت سفت کردن پيچ آگاه مي سازد .

مشخصه های ذاتي شير مشخصه ذاتي شير: ارتباط بين موقعيت ساقه شير و CV ، مشخصه ذاتي شير يا Inherent Characteristic ناميده مي شود . به بيان ديگر با باز شدن شير (به درصد) ، ميزان جريان عبوري از آن به ميزان صفر تا 100 درصد تغيير مي کند ؛ رابطه اين دو کميت « مشخصه شير » مي باشد و در حقيقت سرعت پاسخ شير به جريان در هنگام باز يا بسته شدن را بيان مي کند . معمولاً اين نسبت در نموداري که محور افقي آن درصد باز شدن شير و محور عمودي آن درصد جريان يا CV است ارائه مي شود . اگر نسبت باز شدن شير با ميزان جريان عبوري رابطه خطي داشته باشد يعني بطور مثال با باز شدن 10 درصدي شير ، ميزان جريان عبوري 10 درصد جريان عبوري کل (در حالت باز بودن کامل شير) باشد و در هنگام باز شدن شير باندازه 20 درصد ، جريان نيز 20 درصد شود و ... به اين نوع شير با اين مشخصه « خطي » يا Linear گفته مي شود . اگر با باز شدن شير ، ميزان جريان تغييرات سريع تري داشته باشد يعني مثلاً با باز شدن 10 درصدي ، جريان 15 درصد شود و با باز شدن 20 درصدي ، جريان به30 درصدي جريان Full Open برسد ، به اين شير ، «شير سريع باز شونده » يا Quick-Open گفته مي شود .   اگر اين نسبت برعکس حالت قبلي باشد يعني با باز شدن تدريجي شير ، جريان به کندي افزايش پيدا کند ، به اين شير ، « شير درصد مساوي » يا Equal Percentageگفته مي شود .

مشخصه های ذاتي شير اين مشخصه و نمودار آن بيشتر در شيرهاي کنترل ( کنترل ولو) مورد توجه قرار مي گيرد و يکي از مبناهاي انتخاب شير است .در جدول زير مشخصه هاي ذاتي توصيه شده براساس چند کاربرد مختلف آمده است : توضيحات بيشتر در مورد مشخصه ذاتي شير خارج از حوصله اين بحث بوده و علاقمندان مي توانند براي کسب اطلاعات بيشتر ، هندبوک هاي شيرآلات (Valve Handbook) را مطالعه نمايند . Recommended Inherent Characteristic Flow Application Equal Percentage Liquid Process Equal Percentage , Linear Gas Process Linear Constant Pressure Drop Service By pass

محاسبات مربوط به شيرها يکي از پارامترهاي مهم در طراحي پايپينگ ، ميزان افت فشار در هنگام عبور سيال از آن است . واضح است که اين افت فشار به درصد باز بودن شير ، نوع سيال و شرايط آن و عواملي ديگري از جمله نوع شير ، ساختمان داخلي ، سايز ، متريال ، صافي سطوح داخلي و ... بستگي دارد . عوامل فوق الذکر در يک کميت کاربردي خلاصه مي شود . اين کميت « ضريب جريان شير » يا « ضريب شير » (Cv) نام دارد که با مشخص بودن اين شير مي توان محاسبات مربوط به افت فشار و ديگر محاسبات شير را انجام داد . از اين ضريب براي تعيين سايز شير استفاده مي گردد تا دبي پايدار مورد نظر با افت فشار مناسب تامين گردد . طبق تعريف يک CV عبارت است از يک گالن آمريکايي از آب 60 °F که در هنگام عبور از شير 1 PSI افت فشار داشته باشد. در برخي موارد نيز بجاي CV ضريب ديگري بنامKV مورد استفاده قرار مي گيرد که KV نسبت جريان حجمي عبوري از يک شير بر حسب متر مکعب در ساعت ، در دماي بين 5 الي 40 درجه سانتيگراد و فشار1 bar است . رابطه KV با ضريب CV به اين صورت است :

محاسبات مربوط به شيرها مقدار CV توسط سازنده شير (جداول کاتالوگ شير) ارائه مي شود . البته براي محاسبات پايپينگ ، بطور تخميني از جداول عمومي نيز استفاده مي گردد که در زير نمونه هايي از اين جداول آمده است. نمونه اي از جدول مقادير (CV) براي يک نوع خاص از Valve % OPEN Size 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.2 0.19 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.03 1/2 0.39 0.37 0.34 0.31 0.28 0.24 0.11 3/4 0.65 0.62 0.57 0.52 0.46 0.4 0.33 0.26 0.09 1 1.56 1.48 1.37 1.24 1.11 0.95 0.79 0.43 0.23 1 1/2 2.64 2.5 2.31 2.1 1.87 1.61 1.33 1.05 0.73 0.38 2 3.83 3.62 3.35 3.05 2.71 2.33 1.93 1.51 0.55 2 1/2 5.81 5.5 5.08 4.62 4.11 3.53 2.93 2.3 1.6 0.84 3 9.51 9.01 8.33 7.57 6.73 5.78 4.81 3.76 2.62 4 20.5 19.5 18 16.3 14.5 12.5 10.4 8.1 5.7 6 40.6 38.4 35.5 32.3 28.7 24.7 16.1 11.2 5.8 8 58.4 55.3 51.1 46.5 41.3 29.5 23.1 8.4 81.9 77.5 71.7 65.2 58 49.8 41.4 32.4 22.6 11.8 12 همانگونه که از جدول نيز مشخص است، مقدار CV تابعي از درصد باز شدن شير است .

محاسبات مربوط به شيرها براي تعيين مقدار CV ميتوان از آزمايش نيز استفاده نمود ؛ بدين ترتيب که سيالي را با دبي خاصي از شير عبور داده و ميزان افت فشار آن را سنجيده مي شود . رابطه زير براي محاسبه مقدار CV براي هنگامي که از يک مايع براي تست استفاده مي شود کاربرد دارد : ΔP : Actual Pressure Drop (PSI) Sg : Specific Gravity ( water=1) Qa : Actual Flow ( gpm) و براي هنگامي که سيال تست گاز باشد ، روابط زير را داريم ΔP : Actual Pressure Drop (PSI) P1 = Inlet Pressure (PSI) P2 = Outlet Pressure (PSI) Sg : Specific Gravity (air=1) Qa : Actual Flow ( Standard ft3/hr) T= Flow Temp.(°R) (=°F + 460) منظور از ft3/hr استاندارد (SCFH)يعني دبي اي که در دماي استاندارد و فشار محيط استاندارد اندازه گيري مي شود . براي تبديل دبي اندازه گيري شده در آزمايشگاه به دبي استاندارد از رابطه زير استفاده مي شود :

محاسبات مربوط به شيرها به مثال زير توجه کنيد : حال ديگر مي توان ميزان افت فشار جريان در هنگام عبور از يک شير محاسبه نمود . ميزان افت فشار از فرمول زير محاسبه مي شود : hL : افت هد (m)Cv : ضريب جريان شير V : سرعت سيال (m/s) g g : شتاب گرانش (9.81 m/s2) به مثال زير توجه کنيد : مثال : ميزان افت فشار جريان آب در يک لوله 4” با سرعت 3 m/s در هنگام عبور از يک شير کنترل ، هنگامي که شير بطور کامل باز باشد چقدر است ؟ افت فشار را در حالتي که شير نيمه باز است حساب کنيد و با مقدار آن را با افت فشار بدست آمده در قسمت اول مقايسه کنيد . جدول CV مربوط به اين شير به شرح زير است : 100° 90° 80° 70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 5° OPENING/ SIZE 70.0 58.1 42.6 27.3 22.5 18.6 10.0 5.3 2.1 .3 .25 4”

Information on Standard Commercial Control Valves محاسبات مربوط به شيرها براي محاسبات عمومي شيرهايي که جدول ضريب جريان ندارند ، با تقريب مناسبي مي توان از جدول زير اين ضريب را استخراج نمود : Information on Standard Commercial Control Valves Cd = Cv/d2 Size (in) Body Type 10 1/4 to 16 Globe 30 1/2 to 36 Ball 20 3/4 to 20 Butterfly 22 1/4 to 20 Diaphragm * d سايز شير ( قطر لوله اي که به شير متصل مي شود ) براساس اينچ مي باشد.

منطقه چهار عمليات انتقال گاز پايان منطقه چهار عمليات انتقال گاز www.nigc.coo.ir