صنعت پتروشیمی به عنوان یکی از صنایع سنگین و استراتژیک، نقش بسیار مهمی در اقتصاد کشورها ایفا می‌کند. در این صنعت، مواد خام نفتی و گازی به محصولات با ارزش افزوده بالا مانند پلاستیک، الیاف مصنوعی، کودهای شیمیایی و… تبدیل می‌شوند. اما چیزی که انجام این فرآیند پیچیده را ممکن می‌سازد، تجهیزات و ابزارآلات صنعتی است. یکی از مهم‌ترین این تجهیزات که به منظور تسلط بر سیال ها به کار می رود، شیرآلات صنعتی هستند.

شیرآلات صنعتی در واقع شیرهایی هستند که برای کنترل جریان سیالات در صنایع مختلف به کار می‌روند. در صنعت پتروشیمی، سیال های مختلف با درجه حساسیت های مختلف از خطوط لوله عبور می کنند. به طور مثال در یک واحد پتروشیمی از سیال هایی مانند آب آشامیدنی، آب پسماند صنعتی، بخار فشار پایین، بخار فشار بالا، اسید های مختلف، گاز شهری و یا سایز گازها مانند نیتروژن و هیدروژن و … استفاده می شوند. بر سر راه هر کدام از سیال های اشاره شده با توجه به پارامترهایی مانند دما، فشار، ویسکوزیته، غلظت، تراکم پذیری و … شیرهای صنعتی مختلفی نصب می شوند. به طور مثال شیر صنعتی که بر روی خط لوله آب مصرفی کارکنان پتروشیمی نصب می شود حساسیت بسیار کمتری در مقایسه با شیر نصب شده بر روی خط گاز دارد. درتقسیم بندی سیال های پتروشیمی بسیاری از سیالات فرایندی در دسته سیال های خطرناک یا گونه HAZARDOUS قرار می گیرند. این سیالات معمولاً مواد شیمیایی خورنده، سمی و یا دارای دمای بالا هستند که نیاز به شیرآلاتی با مقاومت بالا و عملکرد دقیق دارند. انتخاب شیرآلات صنعتی مناسب هر نقطه از فرایند در پتروشیمی ها، کار بسیار پیچیده و حساسی می باشد.

اهمیت انتخاب شیرآلات مناسب در صنعت پتروشیمی

انتخاب شیرآلات مناسب برای صنعت پتروشیمی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. زیرا یک انتخاب اشتباه می‌تواند منجر به بروز مشکلات جدی مانند:

نشت مواد شیمیایی: می‌تواند باعث آلودگی محیط زیست، آسیب به تجهیزات و حتی خطرات جانی شود.

خوردگی شیرآلات: سبب کاهش عمر مفید و نیاز به تعویض زود هنگام شیرآلات خواهد شد.

اختلال در فرآیند تولید: منجر به کاهش راندمان و افزایش هزینه‌های تولید می‌گردد.

انواع شیرآلات صنعتی مورد استفاده در صنعت پتروشیمی

در صنعت پتروشیمی، انواع مختلفی از شیرآلات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. برخی از مهم‌ترین انواع این شیرآلات عبارتند از:

1- شیرهای توپی (Ball Valves)

این شیرها برای قطع و وصل سریع جریان سیال استفاده می‌شوند و در انواع مختلفی از جمله بدنه فلزی و بدنه پلاستیکی تولید می‌شوند.

شیر توپی از یک بدنه، یک توپ توخالی با سوراخی در وسط و یک دسته تشکیل شده است. با چرخاندن دسته، توپ به اندازه 90 درجه می‌چرخد و سوراخ روی توپ با مسیر جریان هم‌راستا شده یا از آن خارج می‌شود. به این ترتیب جریان سیال قطع یا وصل می‌شود. شیر توپی که نام دیگر آن بال ولو نیز می باشد در انواع مدل ها، با  متریال های بدنه مختلف، کانکشن های مختلف، انواع سیت های آب بندی متفاوت و در کلاس و فشار های مختلف تولید می شوند. بال ولو ها در پتروشیمی می توانند بر سر راه آب، اسید های مختلف مانند اسید کلرید ریک و اسید سولفوریک، گاز طبیعی و گاز های خورنده مانند گاز ترش و … نصب شوند. عمر بالا و عملکرد ساده شیرهای صنعتی توپی، این نوع از شیرآلات را به شیرهای محبوب مورد استفاده در صنعت پتروشیمی و نفت و گاز تبدیل کرده است. بال ولو ها می توانند به صورت Manual و یا به صورت Actuated بال ولو مورد استفاده قرار گیرند. بال ولوهای اکچویتر دار در صنعت پتروشیمی به سه صورت بال ولو پنوماتیکی، بال ولو هیدرولیکی و بال ولو الکتریکی نصب می شوند.

2- شیرهای  کشویی (Gate Valves)

این شیرها برای قطع و وصل کامل جریان سیال استفاده می‌شوند و در اندازه‌ها و متریال‌های مختلفی موجود هستند. مهم ترین مزیت شیرهای کشویی این است که تا سایز های بسیار بالا مثلاً 48 اینچ به راحتی قابل تولید و نصب هستند.

گیت ولو از یک بدنه، یک دیسک (گیت) و یک ساقه تشکیل شده است. با حرکت عمودی ساقه، دیسک به سمت بالا یا پایین حرکت کرده و مسیر جریان را باز یا بسته می‌کند. شیرهای کشویی مورد استفاده در صنعت پتروشیمی می توانند به صورت فلنجی، لب جوش، جوش ساکتی، رینگی،  رزوه ای و … مورد استفاده قرار گیرند. بیشترین تعداد شیر نصب شده در هر واحد پتروشیمی شیر کشویی می باشد. هزینه ارزان ساخت شیرهای کشویی از ویژگی ها مهم این نوع از شیرآلات صنعتی است. شیرهای کشویی در صنعت پتروشیمی با متریال هایی مانند فولاد کربن استیل، استنلس استیل در گریدهای مختلف، فسفر برنز، برنج، چدن داکتیل، آلیاژهای خاص مانند F11، F22، F91 و مونل و اینکونل مورد استفاده قرار می گیرند.

3- شیرهای دیافراگمی (Diaphragm Valves)

این شیرها برای کنترل جریان سیالات خورنده و سمی استفاده می‌شوند و دارای دیافراگمی هستند که از تماس مستقیم سیال با اجزای داخلی شیر جلوگیری می‌کند.

شیر دیافراگمی از یک بدنه، یک دیافراگم انعطاف‌پذیر و یک ساقه تشکیل شده است. دیافراگم به صورت کامل مسیر جریان سیال را مسدود می‌کند. با حرکت ساقه، دیافراگم خم شده و مسیر جریان باز می‌شود. در شیرهای دیافراگمی تعمیرات نسبت به شیرهای کشویی و شیرهای بال ولو سخت تر می باشد. شیرهای دیافراگمی عمدتاٌ به صورت فلنجی و دنده ای مورد استفاده صنعت پتروشیمی هستند. شیرهای دیافراگمی تفلونی برای سیال های خورنده اسیدی بسیار پرکاربرد و مصرفی هستند.

4- شیرهای پروانه ای (Butterfly Valves)

شیرآلات پروانه ای نوعی از شیرآلات ربع گرد یا Quarter Turn هستند که مسیر سیال عبوری را به صورت On/ Off باز و بسته می کنند. شیرهای پروانه ای تعمیرات راحتی دارند و در بسیاری از مواقع این نوع از شیرآلات به صورتی که روی خط نصب هستند اورهال می شوند. شیرهای پروانه ای در صنعت پتروشیمی کاربردهای فراوانی دارند که از سایزهای بسیار پایین تا سایزهای بسیار بالا در واحد های مختلف پتروشیمی نصب هستند. به طور مثال شیرآلات پروانه ای از سایز ¾ اینچ تا 36 اینچ در پتروشیمی های کشور نصب شده اند. باترفلای ولو ها با استفاده از دیسکی که در وسط آن ها می باشد سیال را کنترل می کنند. نحوه ساخت این نوع از شیرهای صنعتی به شکلی است که فارغ از باز یا بسته بودن شیر پروانه دیسک همیشه در مسیر جریان سیال قرار دارد. از این روع انتخاب متریال دیسک مقوله بسیار حساسی می باشد. دیسک شیر پروانه ای مورد استفاده در صنعت پتروشیمی از متریال های مختلفی مانند کربن استیل، چدن، استنلس استیل 304، استنلس استیل 316، استنلس استیل داپلکس 1.4462،  استنلس های خاص مانند مونل، همچنین از متریال های پایه برنز مانند فسفر برنز ساخته و تولید می شود. نحوه ساخت دیسک شیر پروانه ای، نحوه ماشینکاری، ضخامت دیسک، نوع آب بندی و همچنین نحوه اتصال Stem به دیسک در هر برند با برند دیگر متفاوت است.

باترفلای ولوها در صنعت پتروشیمی در فشار های مختلفی نیاز هستند. به طور مثال شیرهای پروانه ای بدنه چدنی با لاستیک های EPDM و NBR در فشار های PN10 یا PN 16 استفاده می شوند. شیرهای پروانه ای می توانند در کلاس های 150، کلاس 300، کلاس 600، کلاس 900 نیز مورد استفاده قرار بگیرند. شیرهای پروانه ای نیز مانند بال ولوها می توانند به صورت Manual یا به صورت محرک دار مورد استفاده قرار بگیرند. شیر پروانه ای با دسته، گیر بکس، اکچویتر پنوماتیکی یا بادی، اکچویتر برقی یا موتور در سایت پتروشیمی نصب هستند. استفاده از اکچویتر پنوماتیکی بر روی باترفلاولو راهکار بسیار ساده و مقرون به صرفه برای کنترل این نوع از شیرآلات صنعتی از راه دور می باشد. خط فشار هوای ورودی به اکچویتر شیر پروانه ای می تواند با فشاری معادل 2 تا 9 بار داشته باشد که عمده اکچویترهای پنوماتیک جهت عملکرد بر روی فشار 7 بار طراحی شده اند. ویفر باترفلای ولو، لاگ باترفلای ولو و باترفلای ولوهای فلنجی سه تیپ از مدل های مرسوم شیر پروانه ای در صنعت پتروشیمی هستند.

5-  شیرهای ایمنی

شیرهای ایمنی، یکی از مهم‌ترین تجهیزات ایمنی در صنایع پتروشیمی هستند. این شیرها نقش حیاتی در جلوگیری از افزایش و کنترل فشار بیش از حد در سیستم‌ها ایفا می‌کنند و از بروز حوادث ناگوار جلوگیری می‌کنند.

از نمونه شیرهای ایمنی می توان به چک ولو ها و شیرهای اطمینان اشاره کرد. هر کدام از این مدل شیرآلات صنعتی وظایف مختلفی دارند.

به طور مثال چک ولو وظیفه جلوگیری برگشت سیال به عقب را دارد. چک ولو یا شیرخودکار انواع مختلفی دارند که همه مدل های آن در صنعت پتروشیمی پرکاربرد می باشند. چک ولو دبل پلیت، چک ولو سویینگ یا دریچه ای، چک ولو های پیستونی از مهم ترین مدل های شیرآلات خودکار هستند.

صنایع پتروشیمی با مواد شیمیایی خطرناک، فشارهای بالا و دمای زیاد سروکار دارند. افزایش ناگهانی فشار در این سیستم‌ها می‌تواند باعث انفجار، آتش‌سوزی و آسیب‌های جدی می شود. شیرهای اطمینان یا سیفتی ولوها (Safety valve) با باز شدن خودکار در صورت افزایش فشار بیش از حد، از بروز چنین حوادثی جلوگیری می‌کنند. سیفتی ولوها می توانند از فشارهای پایین مانند یک بار تا فشار های بسیار بالا مانند کلاس 2500 را پوشش دهند.

شیرهای کنترل (Control Valves)

این شیرها با تنظیم دقیق جریان سیالات، نقش مهمی در حفظ پایداری و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید ایفا می‌کنند. با استفاده از شیرهای کنترل، می‌توان پارامترهای مهمی مانند فشار، دما و سطح را در محدوده مشخصی نگه داشت و از این طریق، کیفیت محصولات را بهبود بخشید، مصرف انرژی را کاهش داد و ایمنی فرآیند را افزایش داد. این شیرها با توجه به نوع سیال، فشار و دمای کاری، در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شوند و با استفاده از عملگرهای پنوماتیکی، الکتریکی یا هیدرولیکی کنترل می‌شوند. با توجه به راحتی تولید هوای فشرده و دسترس بودن آن، استفاده از عملگر های پنوماتیکی در صنعت پتروشیمی بسیار مقرون به صرفه تر از عملگر های برقی و هیدرولیکی می باشد. از این رو تعداد کنترل ولوهای پنوماتیک نصب شده در هر سایت پتروشیمی بسیار بیشتر از سایر مدل های شیرهای کنترلی است. از مهمترین شیرهای کنترلی استفاده شده در صنعت پتروشیمی می توان به گلوب کنترل ولو پنوماتیکی اشاره کرد که با تنظیم دقیق جریان از شیرآلات کاربردی در پتروشیمی هست. استفاده از این تیپ از کنترل ولوها برای سیال هایی مانند آب و بخار و قیر و روغن داغ بسیار مرسوم است. اکسسوری های قابل نصب بر روی گلوب کنترل ولوها شامل سویچ باکس، پوزیشنر، شیر برقی، رگلاتور هوای فشرده، غبارگیر و … می باشد.

گلوب کنترل ولو SAMSON در پتروشیمی های مختلف کشور نصب شده است.

عوامل موثر در انتخاب شیرآلات صنعتی

به طور خلاصه عوامل مختلفی در انتخاب شیرآلات صنعتی برای صنعت پتروشیمی موثر هستند که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• نوع سیال
• دبی جریان
• فشار کاری
• دمای کاری
• محیط کاری

نکات مهم در انتخاب شیرآلات صنعت پتروشیمی

مشاوره با متخصصین: قبل از انتخاب شیرآلات، بهتر است با متخصصین این حوزه مشورت کنید تا شیر مناسب برای کاربرد شما انتخاب شود.

توجه به استانداردها: شیرآلات صنعتی مطابق با استانداردهای موجود انتخاب شوند تا ایمنی و عملکرد آن‌ها تضمین گردد.

کیفیت ساخت: کیفیت ساخت شیرآلات نیز بسیار مهم است و باید از محصولات با کیفیت بالا استفاده شود. کیفیت ساخت شیرآلات و قطعات استفاده شده در آن ها بر عواملی مانند عمر شیرها، کیفیت تولید محصولات پتروشیمی، هزینه تمام شده اورهال سایت پتروشیمی و … موثر است.

نگهداری و تعمیرات: شیرآلات صنعتی نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره ای دارند تا عملکرد آن‌ها بهینه باقی بماند. می توان ادعا کرد که با تعمیرات منظم و دوره ای شیرآلات صنعتی در پتروشیمی و تمیزکاری و روغن کاری ممتد آن ها، عمر شیرآلات صنعتی نصب شده افزایش پیدا می کند و هزینه خرید شیر آلات صنعتی جدید به شدت کاهش می یابد. همانطور که اشاره شد تعمیر و نگه داری شیرآلات صنعتی پتروشیمی شامل بازرسی چشمی، تمیزکاری شیرآلات، روان کاری و گریس زنی شیرآلات صنعتی، لپینگ و تراشکاری و … می باشد.

جمع بندی:

در نهایت، انتخاب شیرآلات مناسب برای صنعت پتروشیمی یک تصمیم بسیار مهم است که باید با دقت و توجه به تمام عوامل موثر انجام شود. یک انتخاب صحیح می‌تواند به افزایش ایمنی، کاهش هزینه‌ها و بهبود راندمان تولید کمک کند. شیرهای پروانه ای، شیرهای توپی و گیت ولو ها از پرکاربردی ترین شیرهای نصب شده در صنعت پتروشیمی هستند. انتخاب متریال، انتخاب سایز و فشار کاری، انخاب نوع شیر نصب شده (مانند بال ولو، پروانه ای ، گلاب ولو، شیر کشویی و …)، انتخاب نحوه عملکرد شیر صنعتی (مانند دستی بودن، پنوماتیکی یا الکتریکی و …)،  از مواردی هستند که در خرید شیرآلات صنعت پتروشیمی باید بررسی شوند. هدف کلی استفاده از شیرآلات صنعتی در هر واحد پتروشیمی، کنترل سیال و جلوگیری از آسیب دیدگی تجهیزات حساس تری مانند مبدل ها، پمپ ها، کمپرسورها، مخازن و … می باشد. کاربرد شیرآلات صنعتی در پتروشیمی ها بسیار گسترده است. کنترل پارامترهای عملکردی سیال، انتقال و تغییر مسیر سیال، تنظیم میزان دبی، جلوگیری از آسیب رساندن سیال به تجهیزات و عوامل پتروشیمی، نمونه گیری از سیال در نقاط مختلف خط لوله، قطع و وصل مسیر سیال و … از مهمترین این کاربردها می باشند.