شیرآلات صنعتی

انواع شیرآلات صنعتی

شیرآلات صنعتی یکی از مهم ترین اجزای خط لوله ها می باشند که بدون استفاده از آن ها انتقال مایعات و گاز ها غیر ممکن می باشد. شیرهای صنعتی نوعی تجهیز مکانیکی هستند که برای متوقف کردن و یا تنظیم جریان سیال به کار گرفته می شوند. شیرآلات صنعتی در نقاط مختلفی از خط لوله ها به کار برده می شوند که دما و فشار های مختلفی دارند. همچنین ولوهای صنعتی باید قابلیت عملکرد بر روی رنج مختلفی از سیالات مانند آب، گاز، بخار، هیدروژن، نیتروژن، اسید سولفوریک، کلر و …را داشته باشند. جهت انتخاب مناسب ترین شیر صنعتی پارامترهای مختلفی باید بررسی شوند که از جمله آن ها می توان به دمای کاری، فشار کاری، نوع سیال، میزان خوردگی سیال، ارتعاشات خط لوله، افت فشار، ضربه قوچ و … اشاره کرد. امروزه طیف وسیعی از انواع مختلف ولوها با کاربردهای ساده ای نظیر انتقال آب تا شیرهای کنترلی مجهز به میکرو پروسسور ومیکرو سوییچ ها توسعه پیدا کرده اند.

انواع شیرآلات صنعتی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی ، نیروگاهی، صنایع آب و فاضلاب و … به شرح ذیل می باشند:

• بال ولو
• گیت ولو
• گلوب ولو
• دیافراگم ولو
• باترفلای ولو
• پلاگ ولو
• چک ولو
• شیر اطمینان
• پینچ ولو
• نایف گیت ولو
• نیدل ولو

تقسیم بندی شیرآلات صنعتی

الف: طبقه بندی بر اساس نوع عملکرد

ب: طبقه بندی بر اساس نوع کاربرد

ج: طبقه بندی بر اساس نوع حرکت

د: طبقه بندی بر اساس نوع پورت ورودی

شیرآلات صنعتی را از نقطه نظرهای دیگری مانند جنس بدنه ولو، شیرآلات لاینینگ دار یا معمولی، استاندارد طراحی ولوها (ANSI / DIN)، نوع بونت شیر (کمر جوش، چهار پیچ، کرایژونیک یا گلوبلند)، نوع کانکش شیر و … می توان تقسیم بندی کرد. مهم ترین نقطه نظر در تقسیم بندی ولوها، نحوه کارکرد ولوهای صنعتی می باشد.

الف: تقسیم بندی شیرآلات صنعتی بر اساس نحوه عملکرد:

با توجه به نوع طراحی شیرآلات صنعتی و وظیفه ای که این گروه از ولوها در جابجا نمودن سیالات فرایندی دارند می توان آن ها را به سه گروه عمده تقسیم بندی کرد.

• وظیفه باز و بسته کردن لاین سیال

این نوع از شیرآلات پرکاربرد وظیفه باز و بسته کردن مسیر عبوری سیال را دارا می باشند. این مدل از ولوها به اصطلاح ON-OFF VALVE نام دارند. از جمله پرکاربردترین انواع ولوهای ON-OFF می توان به شیرآلات کشویی، پلاگ ولو،  بال ولو و شیرآلات پروانه ای اشاره کرد. این ها 4 مدل از پرکاربرد ترین شیرآلات مسدود کننده خط هستند. مهم ترین کاربرد این مدل از شیرآلات صنعتی تغییر جهت جریان از قسمتی از فرایند که در تعمیرات است می باشد. همچنین برای اختلاط چندین مدل سیال در خطوط مختلف با یکدیگر از این نوع از شیرآلات صنعتی استفاده می شود. می توان ادعا کرد که شیرآلات تخلیه فشار مانند شیرهای اطمینان (Pressure safety valve) نیز از این مدل از شیرآلات صنعتی هستند اما به صورت اتوماتیک در زمان لازم عمل می کنند.

• ولوهایی که تنها در یک طرف به سیال اجازه عبور می دهند

بعضی از مدلهای والوهای صنعتی تنها به سیال در یک جهت اجازه عبور می دهند که چک ولوها از این تیپ از شیرآلات صنعتی می باشند. این مدل از شیرآلات صنعتی جهت جلوگیری از برگشت سیال یا همان Back Flow استفاده می شوند. استفاده از چک ولوهای صنعتی بعد از تجهیزات بسیار حساسی مانند پمپ ها و کمپرسور ها بسیار ضروری است. شیر خودکارها که خود دارای انواع مختلفی نیز هستند از مهم ترین و حساس ترین شیرآلات صنعتی در خطوط پایپینگ می باشند. مدل های مختلف چک ولوهای صنعتی در مقاله چک ولو و انواع آن به صورت کامل تشریح شده است.

• ولوهایی که وظیفه آن ها تنظیم جریان، دما یا فشار هست

گروه بعدی از شیرآلات صنعتی پرکاربرد، شیرهایی هستند که وظیفه تنظیم جریان، دما یا فشار سیال در هر حالت باز یا بسته ای را دارند که این تیپ از شیرآلات حساس و کاربردی، Throttling valve نام دارند. این نوع از شیرآلات صنعتی که در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بسیار پرمصرف هستند می توانند به صورت دستی Manual و یا اکچویتر دار Actuated عمل کنند. از جمله این نوع از شیرآلات صنعتی دستی که برای تنظیم جریان استفاده می شوند گلوب ولو، دیافراگم ولو هستند و از نوع پنوماتیک به طور مثال شیرهای فشار شکن یا Pressure regulators از این دسته از شیرآلات صنعتی هستند که وظیفه آن ها تنظیم فشار در پایین دست جریان می باشد. در شیرفشار شکن در صورتیکه فشار ورودی شیر بالاتر از حد مورد نظر برود، این نوع از شیرهای Self Actuated با استفاده از فنری که دارند سریعاً فشار خروجی را بر روی مقدار ست شده تنظیم می کنند. مدل دیگری از این دسته از ولوهای تنظیم جریان، کنترل ولو ها هستند که قادرند بنا بر شرایط و وضعیت های مختلف، میزان جریان مشخصی را مطابق با الزامات نصب شده بر روی آن ها تامین نمایند. این نوع از شیرآلات کنترلی، به گونه ای طراحی شده اند که یک سیگنال فرمان ورودی را دریافت می کنند و آن را به یک وضعیت مشخص در ولو تبدیل می کنند. از مهم ترین انواع کنترل ولوها، می توان به گلاب کنترل ولوهای سامسون اشاره کرد.

ب: تقسیم بندی شیرآلات صنعتی بر اساس کارکرد:

شیرآلات صنعتی از نقطه نظر نوع کاربرد آن ها نیز به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند. نوع کارکرد به عوامل مختلفی مانند دمای سیال، میزان خطرناکی سیال، فشار سیال و عوامل مختلف دیگری مرتبط است.

• شیرآلات صنعتی سرویس های معمولی یا شیرالات سرویس های جنرال

طراحی این گونه از والوهای صنعتی به گونه ای هست که در بسیاری از کاربردها بدون اعمال هیچ گونه تغییرات جدیدی مورد استفاده قرار می گیرند.این ولوها بیشتر برای فشارهای پایین عموماً در محدوده کلاس 150، کلاس 300 یا نهایتاً کلاس 600 به کار برده می شوند. نرخ دمایی این نوع از شیرها مابین 46- درجه سانتیگراد تا 343 درجه سانتیگراد هست. این نوع از شیرهای صنعتی در مواردی که سیالات غیر خورنده هستند و افت فشارهای معمول شیرآلات باعث ایجاد پدیده کاویتاسیون یا پدیده تبخیر آنی نگردد نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

• ولوهای سرویس های ویژه خاص Special service valves

طراحی این تایپ از شیرهای صنعتی به شکلی هست که امکان استفاده از آن ها صرفاً در سرویس های خاص میسر می باشد. این قبیل از شیرآلات صنعتی از جمله والوهایی هستند که بر روی آن ها طراحی خاصی صورت گرفته است. طراحی این تایپ از شیرآلات صنعتی عمدتاً به شکلی هست که استفاده از آن ها را برای خارج از محدوده نرمال کارکرد فرایند مناسب می کند. این تیپ از شیرها عمدتاً یا برای دمای بالا، فشار بالا (کلاس 1500، 2500) یا برای سیال های خورنده استفاده می شوند. به طور مثال بال ولوهای لاینینگ دار تفلونی PFA LINED Ball valve یا پلاگ ولوهای تفلونی ضد اسید PFA LINED Plug valve  یا شیرآلات دیافراگمی ضد اسید از جنس PTFE یا PFA از جمله شیرآلات مناسب برای اسید سولفوریک، اسید کلریدریک، اسید استیک و … هستند.

شیرآلات دیافراگمی سرامیکی نوع دیگری از شیرآلات این گروه هستند که برای سیال های دوغابی شکل معدنی بسیار مفید و مناسب هستند.

گیت ولو پرشر سیل کلاس 1500 نوع دیگری از شیرآلات این دسته می باشند که برای سیال های فشار بالا و دما بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

• ولوهای مربوط به سرویس های سخت Severe service valve

این نوع از شیرآلات صنعتی زیر مجموعه ای از شیرهای سرویس های ویژه هستند که بر روی آن ها مشخصه ای ویژه ای جهت استفاده از آن ها در کاربردهایی که مواد فرار وجود داشته و یا افت فشار بالای شیر ممکن است باعث بروز پدیده کاویتاسیون شدید و یا رخ دادن فلاشینگ شود استفاده می شوند. این نوع از شیرآلات صنعتی حساس، عمدتاً برای نقاطی از خطوط پایپینگ مورد استفاده قرار می گیرند که میزان دبی بسیار بالا و همچنین تغییرات فشار شدیدی  محتمل هست. در این ولوها جهت جلوگیری از اثرات ناشی از نوع کارکرد، از قطعات داخلی خاصی در درون آن ها استفاده شده است. همچنین جهت فائق آمدن بر نیروی حاصل از فرایند درون پایپینگ، همواره از اکچویترهای ویژه ای جهت به کار انداختن این ولوها استفاده می گردد. این تیپ از ولوها به صورت مخفف SSV (Severe Service Valve) نامیگذاری می شوند. به طور مثال شیرآلاتی که برای نقاط حساسی همچون آب تغذیه بویلر، گاز سوزی ذغال سنگ، بای پس توربین ها، خط فشار قوی سپراتورها، سیال های اسلاری در صنایع حساس نظامی، اتو کلاوها و … طراحی می شوند از نوع شیرآلات SSV هستند. قابلیت اطمینان

ج: تقسیم بندی شیرآلات صنعتی بر اساس نوع حرکت:

طبقه بندی شیرآلات صنعتی بر اساس نوع حرکت ولو و مجرابند آنها، مهم ترین مدل تقسیم بندی شیرآلات صنعتی است.

• شیرآلات صنعتی با حرکت خطی

در این نوع از شیرالات صنعتی مجرابند یا عضو مسدود کننده با حرکت خطی به سمت بالا و پایین باعث باز و بسته شدن مسیر سیال می شود. از جمله شیرآلات صنعتی با حرکت خطی یا Linear motion valve می توان به شیرآلات کشویی یا Gate valve، شیرآلات سوزنی یا Globe valve ، پینچ ولوها Pinch valve، شیرآلات دیافراگمی Diaphragm valve اشاره کرد. از مشخصات ویژه این نوع از شیرآلات صنعتی می توان به طراحی نسبتاً ساده، تعمیرات آسان، تنوع در سایز و کلاس شیرآلات اشاره کرد. شیرهای مذکور از پرکاربرد ترین نوع شیرآلات صنعتی صنایع نفت، گاز، پتروشیمی می باشند.

• شیرآلات با حرکت چرخشی

این نوع از شیرآلات که با حرکت 90 درجه مسیر سیال را باز یا بسته می کنند شیرآلات چرخشی یا Rotary motion valve می نامند. نام دیگر این تیپ از شیرآلات، شیر ربع گرد (Quarter turn) می باشد که از جمله آن ها می توان به بال ولو Ball valve، پلاگ ولو Plug valve، باترفلای ولو Butterfly valve اشاره کرد.

د: طبقه بندی شیرآلات صنعتی بر اساس پورت:

طبقه بندی شیرآلات صنعتی بر اساس سایز دریچه عبوری سیال نوع دیگری از تقسیم بندی شیرآلات پرکاربرد می باشد.

• فول پورت یا Full port

در این نوع از شیر آلات صنعتی دریچه عبوری سیال درون ولو با خط لوله و ورودی سیال به دورن شیر همگی یک سایز می باشند. شیرآلات کشویی نوعی از شیرآلات صنعتی هستند که همیشه و به صورت پیش فرض به صورت فول پورت تولید می شوند. ولوهای این دسته بندی عمدتاً به منظور قطع و وصل جریان و همچنین قطع سرویس دهی یا تغییر جهت جریان مورد استفاده قرار می گیرند. لازم به ذکر است که در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بعضی از خطوط با قابلیت پیگ رانی PIG طراحی می شوند که در هنگام این کار، دستگاه پیگ از درون این خطوط رد می شود. استفاده از شیرآلات فول پورت Full port برای این لاین ها الزامی می باشد.

نوع دیگر بسیار پرکاربردی شیرآلات فول پورت یا فول بور، بال ولوهای فول هستند که سایز در ورود، خروج و تمام طول مسیر یک سان و برابر با سایز خط لوله می باشد.

• ولو تبدیلی یا Reduced port

در این نوع از شیرآلات صنعتی نشیمنگاه ولو کوچکتر از محل ورودی سیال به درون شیر می باشد. سطح عبور جریان از داخل این ولوها به مراتب کوچکتر از قطر داخلی لاین متصل شده به ولو می باشد. دلیل اصلی ردیوس بودن این نوع از شیرهای صنعتی این است که بتوانند جریان را از درون این مقطع کنترل کنند.

بعضی از شیرآلات صنعتی هم می توانند به صورت فول بور و هم به صورت ردیوس بور باشند. به طور مثال بال ولوها هم می توانند فول Full port یا فول بور باشند و هم می توانند به صورت ردیوس Reduced port یا ردیوس بور باشند. شیرآلات سوزنی نوع دیگری از شیرهای ردیوس هستند که به دلیل نحوه حرکت سیال و ردیوس بودن پورت آنها، افت فشار زیادی را ایجاد می کنند.

همانطور که پیش تر نیز اشاره شد علاوه بر دسته بندی های اشاره شده، شیرآلات صنعتی را از نقطه نظرهای بسیاری می توان دسته بندی کرد که در ادامه به شرح سایر این تقسیم بندی ها می پردازیم.

شیرآلات پرکاربرد صنعتی از نقطه نظر کانکشن اتصال به خط لوله به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند.

• کانکشن فلنجی

شیرآلات فلنجی از مرسوم ترین مدل های شیرآلات صنعتی هستند که در کلاس های 150، 300، 600، 900، 1500، 2500 و تحت استاندارد ANSI و در فشار های PN10، PN16، PN25، PN40، PN63، PN 100، PN160، PN 250، PN320، PN 400، PN 500 و … تحت استاندارد DIN ساخته می شوند.

• شیرآلات جوشی

شیرآلات جوشی در دو تایپ شیرآلات لب جوش But weld و یا ساکت ولو Socket weld ساخته می شوند.

• شیرآلات دنده ای

این نوع از شیرآلات که عمدتاً برای فشارهای پایین ساخته می شوند بسیار پر مصرف هستند. عمده شیرآلات دنده ای بر اساس استاندارد NPT رزوه ای می شوند. شیرآلات برنجی دنده ای، شیرآلات دنده ای کلاس 800 (گیت ولو دنده ای NPT کلاس 800، بال ولو دنده ای NPT کلاس 800)، بال ولوهای دنده ای PN63 یا 1000WOG یا بال ولو دنده ای 2000WOG از این دسته از شیرآلات دنده ای هستند.

تقسیم بندی شیرآلات از نقطه نظر جنس بدنه

در اولین تقسیم بندی، ولوها به دو دسته کلی ولوهای فلزی و ولوهای پلاستیکی نقسیم بندی می شوند. شیرآلات فلزی که خود شامل مدل های مختلف ولوهای برنجی، فولادی، استنلس استیل هستند. شیرآلات چدنی، شیرآلات کربن استیل با متریال  A216 WCB یا A352 LCB/LCC، شیرآلات آلیاژی با متریال های F11، F22، F91، شیرآلات استنلس استیل CF3M، CF8M، CF3، CF8، شیرالات فسفر برنزی C95800، شیرآلات MS 58 از نوع های معروف شیرآلات فلزی هستند. همچنین شیرآلات پلاستیکی با جنس های UPVC، PP، PVDF از مرسوم ترین جنس های بدنه شیرآلات پلاستیکی مخصوص اسید و خوردگی در صنایع حساس همانند نفت، گاز، پتروشیمی هستند.

شیرآلات صنعتی از نقطه نظر نحوه ساخت بدنه نیز به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.

• شیرآلات فورج

بدنه این نوع از شیرآلات صنعتی پر مصرف، با فورج شدن میلگردهای فولادی یا استنلس اسیتل و به صورت یک تیکه ساخته می شوند. از شیرآلات این دسته می توان به گیت ولو فورج کلاس 800، 1500، 2500، شیرآلات گلاب فورج کلاس 800، 1500، 2500، بال ولو فورج کلاس 800 و 2500، گیت و گلاب های فورج شده تولیدی در کلاس 150، 300، 600 اشاره کرد. استفاده از این نوع از شیرآلات فورج   Forged valve برای نقاط حساسی مانند نیروگاه ها، بویلرها و دیگ بخار و … بسیار مرسوم هست. معروف ترین برندهای تولید کننده ولو فورج Forged valve می توان به Bonney forge، VELAN، OMB، STARLINE، FK، KSB، DOUGLAS، ALCO، DURR، VITAS، GWC و … اشاره کرد.

• شیرآلات ریختگی

قدیمی ترین روش تولید شیرآلات صنعتی ریختگی فلز در قالب های صنعتی با آلیاژ مد نظر می باشد. شیرآلات ریختگی که تخت نام شیرآلات کست CASTING Valves نیز شناخته می شوند از جمله شیرآلاتی هستند که در تمامی صنایع بالادستی و پایین دستی، تاسیسات، صنایع تولید مواد غذایی و دارویی و …مورد استفاده قرار میگیرند. از معروف ترین مدل شیرآلات صنعتی ریختگی می توان به شیر کشویی فولادی A216 WCB اشاره کرد. از معروف ترین برندهای سازنده شیرآلات ریختگی می توان به برندهای VITAS، PK VALVE، GWC، VELAN، KSB، RINGO VALVE، NEWAY، VS VALVE،DSI،KITZ، ORION و … اشاره کرد.

در مجموع، شیرآلات صنعتی نوعی از تجهیزات پایپینگ هستند که به منظور کنترل سیال عبوری مورد استفاده قرار می گیرند. شیرآلات صنعتی انواعی دارند که مهم ترین آن ها بال ولو، گیت ولو، گلاب ولو، دیافراگم ولو و … می باشند. شیرآلات صنعتی از نقطه نظرهای مخنتلفی همچون نوع حرکت مجرابند، جنس بدنه، کاربرد آن ها و سایر پارامترها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند.