در هنگام انتخاب شیرآلات پروانه‌ای سؤال‌های زیادی هست که باید به آن‌ها جواب داده شود. به طور مثال اینکه بالاترین و پایین‌ترین دمای قابل تحمل در ولو چقدر باید باشد و دیگر اینکه سیال عبوری چه خواصی دارد و چه میزان خورندگی و سایش در شیر پروانه‌ای ایجاد می‌کند و… به طور کلی شیرآلات پروانه‌ای به دو دسته کلی شیرآلات معمولی (General butterfly valve) و شیر پروانه‌ای با کارایی برتر (High performance butterfly valve) تقسیم‌بندی می‌شوند.

مشخصات شیر پروانه‌ای معمولی

در شیر پروانه‌ای معمولی عموماً بدنه ولو از جنس چدنی ساخته می‌شود و سیت شیرآلات از الاستومر‌های لاستیکی با متریال‌هایی از جنس EPDM، NBR، PTFE، VITON، FPM و… ساخته می‌شود. این نوع از شیر‌های پروانه‌ای در مقایسه با پروانه‌ای‌های تمام فلزی (High Performance) قیمت بسیار کمتری دارند و دارای گشتاور مورد نیاز بیشتری می‌باشند. الاستومرشیرآلات پروانه‌ای جنرال یا معمولی باعث شده تا حداکثر دمای کاری آن‌ها محدود شود.

به طور مثال استفاده از NBR دما را به ۸۰ درجه سانتیگراد، EPDM دما را به ۱۲۰ درجه سانتیگراد و استفاده از PTFE دما را به ۲۲۰ درجه سانتیگراد محدود می‌کند. شیر‌های پروانه‌ای معمولی عمدتاً برای آب، هوا، بخار در دمای پایین و سایر گاز‌ها استفاده می‌شود. این نوع از شیرآلات می‌توانند دیسک‌هایی از چدن داکتیل، استنلس استیل، استنلس استیل داپلکس (Duplex stainless steel)، آلومینیوم برنز، نیکل برنز و… داشته باشند.

مشخصات شیر پروانه‌ای فشار – دما بالا

در ولو پروانه‌ای فشار- دما بالا (High performance butterfly valve) بدنه شیرآلات عمدتاً از استنلس استیل، کربن استیل یا سایرآلیاژ‌های آن‌ها ساخته می‌شود. شیرآلات پروانه‌ای با کارایی برتر می‌توانند تا سایز ۶۴ اینچ ساخته شوند و قابلیت تحمل دما تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد را دارا می‌باشند. سیت در پروانه‌ای فشار بالا، قابل تعویض می‌باشد و بر روی بدنه آن یک زایده برای نگه محکم نگه داشتن سیت در جای خود وجود دارد.

سیت شیرآلات پروانه‌ای تمام فلزی

شیرآلات پروانه‌ای High performance برای shutoff یا باز و بست ناگهانی خط و همچنین برای throttling خط مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع از شیرآلات برای عبور هرگونه سیالی از جمله سیال‌های داغ، گاز‌های خورنده، مایعات ویسکوز، بخار دما بالا و… به کار برده می‌شوند.

حالت‌های مختلف سیت شیرآلات پروانه‌ای تمام فلزی

سیت شیرآلات پروانه‌ای تمام فلزی می‌تواند به یکی از حالت‌های زیر باشد:
۱- دارای رینگی از تفلون (PTFE) که عملکرد شیر را باز از نظر دمایی محدود می‌کند. به این مدل از رینگ اصطلاحاً soft seat نیز اطلاق می‌شود.
۲- سیت‌های فلزی (Metal Seat) برای استفاده در برابر سیال‌های اسیدی، ویسکوز، دما بالا و…
۳- سیت‌های Fire Safe برای شیرآلات مقاوم در برابر آتش
شیر‌های پروانه‌ای metal seat یا فلز به فلز در صنایع مختلفی در پتروشیمی، پالایشگاه، نیروگاه‌ها، کارخانجات فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. از معروف‌ترین برند‌های سازندگان شیرآلات پروانه‌ای فلز به فلز می‌تواند به KSB، KEYSTONE، METSO، FISHER، WINN، DEZURIK، SUMA، ZWICK، TUFLIN، FLOWSERVE، NBSو… اشاره کرد.
شیرآلات پروانه‌ای فلز به فلز یا High performance می‌توانند به صورت دستی (Lever)، گیر بکسی، عملگر بادی (Pneumatic actuator)، عملگر برقی (Motorized) مورد استفاده قرار بگیرند.

استاندارد‌های ابعاد فیس تو فیس (Face to Face) شیرآلات پروانه‌ای high performance شامل API۶۰۹، ANSI B۱۶. ۱۰ و MSS SP۶۸ می‌باشد.

راه حل کاهش فرسایش در شیر پروانه‌ای High Performance

در ولو‌های پروانه‌ای High Performance، به دلیل آنکه تماس فلز با فلز در زمان باز یا بسته شدن ولو ایجاد می‌شود فرسایش زیادی به وجود خواهد آمد. برای کاهش این تماس مضر و فشار ناشی از آن، محور حرکت دیسک در ولو را خارج از مرکز دیسک قرار می‌دهند و در واقع بین آن‌ها یک offset ایجاد می‌کنند. حال با حرکت این مجموعه خار از مرکز (Eccentric) تماس میان دیسک و seat تنها در لحظات آخر و با حداقل نیرو وجود خواهد داشت. این نوع از طراحی باعث می‌شود که علاوه بر محدود شدن اصطکاک و سایش میان دیسک و سیت، آب‌بندی مطلوبی نیز حاصل می‌شود.
در شکل زیر می‌توان یک شیر پروانه‌ای double offset را مشاهده کرد.

۱- انحراف اول (First Offset) این است که محور شفت پشت خط مرکز محل آب‌بندی سیت و دیسک می‌باشد.
۲- انحراف دوم (Second Offset) این است که محور شفت نسبت به مرکز ولو یا لوله، خارج از مرکز می‌باشد.
شیرآلات پروانه‌ای double offset در فشار‌های ANSI ۱۵۰، ANSI ۳۰۰، ANSI ۶۰۰ و همینطور به صورت PN۱۶، PN۲۵، PN۴۰ ساخته می‌شوند.
در بسیاری از خطوط که سیال‌ها حاوی ذرات جامد معلق هستند و یا دما و فشار خیلی بالا می‌باشد و شیرآلات پروانه‌ای Double Offset جوابگو نیستند از ولو پروانه‌ای Triple Offset استفاده می‌شود.
در ولو Triple Offset یک افست مخروطی شکل در آن طرف دیسک قرار دارد که ب روی سیت می‌نشیند و شکل سیت به نحوی می‌باشد که دیسک به خوبی و با کمترین تماس فلز به فلز در آن محکم می‌شود.

ولو پروانه‌ای Triple offset با سیت فلز به فلز

همانطور که در شکل بالا مشخص است افست مابین محور کونیک دیسک و مرکز ولو قرار دارد.