شیرآلات صنعتی (industrial valve) دارای نقش مهمی در صنایع هستند و در کاربردهای مختلفی به کار می روند که مهم ترین آن قطع، وصل و کنترل جریان سیستم های تهویه و سیستم های انتقال سیال می باشد. در واقع اینطور باید بگوییم که شیرهای صنعتی با هدف بهینه کردن شرایط عملکرد خطوط انتقال استفاده می شوند و با توجه به شرایط فشاری، دمایی و عملکردی هر پروژه در بخش های بالا دستی، میان دستی و پایین دستی نصب می گردند.
این نوع از شیرآلات دارای انواع مختلفی هستند و نوع سیال عامل تعیین کننده در انتخاب شیر، جنس بدنه شیر، جنس دیسک و نوع عملگر می باشد. زمانی می توان گفت که یک شیرآلات صنعتی در یک پروژه دارای بهترین عملکرد هستند که سیال را با کمترین مقاومت و با ایجاد کمترین افت فشار، عبور دهد. البته در زمان نیاز نیز باید از عبور سیال جلوگیری کند. در برخی موارد نیز با توجه به نوع شیرآلات صنعتی از آن ها برای تنظیم جریال سیال نیز استفاده می گردد. در ادامه این مقاله از وبسایت پترو صنعت کاوه همراه ما باشید تا با جزئیات بیشتری از انواع شیرآلات صنعتی آشنا شویم.
شیرآلات صنعتی در واقع دسته ای از تجهیزات صنعتی می باشند که کاربرد آن ها قطع، وصل، تنظیم و کنترل جریان سیالات است. از این دسته از شیرها در خطوط لوله کشی استفاده می گردد و در اغلب موارد برای کنترل جریان عبوری از لوله ها کارایی دارند.
شیرهای صنعتی برای تنظیم و کنترل جریان سیالاتی شامل آب، بخار آب، نفت، بنزین، سیالات اسیدی و … مورد استفاده قرار می گیرند.
شیرهای صنعتی همانند دیگر شیرها، شامل بخش های اساسی از جمله بدنه، سرپوش و قطعات داخلی می باشند.
جنس شیرآلات صنعتی بر اساس کاربرد آن ها و همینطور نوع سیالی که در آن ها قرار می گیرد، تعیین می شود. به طور کلی مواد به کار رفته در تولید این دسته از شیرها باید به گونه ای باشد که منجر به عملکرد صحیح شیر در دما و فشار سیال باشد و در برابر خوردگی نیز مقاومت بالایی داشته باشد. اغلب شیرهای صنعتی فلزی هستند و از فلزهای چدن، آهن انعطاف پذیر و فولاد زنگ نزن ساخته شده اند.
همانطور که پیش تر نیز اشاره کردیم، عملکرد کلی شیرآلات صنعتی در تنظیم جریال سیالات است. در هر کجا که سیالات کارایی داشته باشند، شیرهای صنعتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
از اصلی ترین کاربرد شیرآلات صنعتی در صنایع کشاورزی، نفت، گاز و پتروشیمی، پالایشگاه ها و نیروگاه ها، صنایع آب و فاضلاب و ساختمان می باشد.
در یک بررسی کلی باید بگوییم که شیرآلات صنعتی در واقع بخش جدانشدنی از صنایع گوناگون هستند. هر گونه اختلال در تولید شیرآلات، منجر به ایجاد نقص در نفت و گاز، سیستم های آبرسانی و منابع کشاورزی می گردد.
شیرآلات صنعتی دارای انواع مختلفی هستند. همینطور این دسته از شیرها بر اساس موارد مختلفی دسته بندی می شوند. به طوری که انواع شیرآلات صنعتی بر اساس نوع کارکرد در سه دسته تقسیم بندی می گردند:
رایج ترین دسته بندی شیرآلات صنعتی بر اساس شکل ظاهری این دسته از شیرآلات می باشد. در ادامه قصد داریم پیرامون انواع شیرهای صنعتی بر اساس شکل ظاهری آن ها توضیحاتی را ارائه دهیم.
از شیر کشویی و یا دروازه ای (Gate Valve) در قسمت هایی که نیاز است جریان سیال به طور کامل باز و یا به طور کامل بسته باشد، استفاده می گردد. اصلی ترین ویژگی شیرآلات دروازه ای، عدم افت فشار در طول آن است. به همین دلیل از آن ها معمولا در سر راه لوله های بسیار طویل همانند خطوط انتفال نفت استفاده می گردد.
زمانی که شیرکشویی به طور کامل باز می باشد، کشو و یا بند آور به سمت بالا هدایت می گردد و هیچ قطعه ای از شیر در مسیر جریان سیال قرار ندارد و سیال بدون مقاومت عبور می کند. اما زمانی که شیر دروازه ای در حالت بسته قرار می گیرد، با مقاومت کامل از عبور جریان ممانعت می کند. در نتیجه در حالت بسته، فشار سیال در اثر برخورد با شیرکشویی، افت پیدا می کند. بنابراین از شیرآلات کشویی فقط برای باز و بسته کردن کامل استفاده می شود و نمی توان از آن برای تنظیم و کنترل سیال استفاده کرد.
شیر کروی (Globe Valve) همانگونه که از نامش مشخص است، دارای بدنه ای کروی شکل است. ساختمان داخل شیرآلات صنعتی کروی، به صورتی است که سیال از نقطه عبور از شیر تا خروج آن، 180 درجه تغییر جهت می دهد.
ساختمان دریچه و نشیمنگاه این نوع از شیرآلات صنعتی به گونه ای که با برقرار شدن جریان، تماس این دو قطعه نیز با یکدیگر قطع می گردد. بر خلاف شیرآلات صنعتی کشویی و یا دروازه ای که در حالت نیمه باز کارایی ندارند، از این نوع شیر صنعتی می توان برای تنظیم و کنترل جریان نیز استفاده کرد. همینطور به دلیل متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع، کار تنظیم مقدار جریان با استفاده از دست را سهولت می بخشد. از برخی از مهم ترین مشخصات این نوع شیرها، موارد زیر است:
نامگذاری شیر سوزنی (Needle valve) به دلیل شکل دیسک و نشیمنگاه آن می باشد. این نوع شیر صنعتی از نظر کارکرد، مشابه با شیرهای کروی است؛ با این تفاوت که دارای یک سوزن ظریف و بلند می باشد. از این نوع شیر برای کنترل دقیق جریان سیال در لوله های باریک و ظریف استفاده می شود و می توان گفت از نظر ابعادی، بسیار کوچک است.
با توجه به مکانیسم این نوع از شیرآلات، از آن ها در عملیات حساس و دقیق همچون کاربراتورها، آزمایشگاه های نفت و پتروشیمی و … استفاده می گردد.
شیرهای مخروطی و یا سماوری (plug valve) دسته ای از شیرها هستند که کارکرد آن ها قطع و وصل کامل جریان سیال می باشد. زمانی که شیر کاملا باز باشد، در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله متصل به آن حرکت خواهد کرد. به همین دلیل افت فشار با استفاده از این شیرآلات بسیار کم و مشابه به شیرآلات کشویی است.
در شیر مخروطی و یا سماوری میزان اصطکاک میان دریچه و بدنه بالا است و همینطور باز و بسته کردن شیر به خصوص شیرهایی با سایز بزرگ که در فشار زیادی کار می کنند، کمی دشوار است.
شکل ظاهری این نوع از شیرآلات صنعتی به صورت مخروط ناقص است، به طوری که با چرخاندن آن، سوراخ تعبیه شده در بدنه در مقابل لوله قرار می گیرد و اینگونه جریان سیال از آن عبور خواهد کرد.
از مهم ترین خصوصیات شیرهای مخروطی این است که می توان با یک چهارم دور (به صورت 90 درجه)، آن را به صورت کامل باز و یا بسته کرد. همینطور لازم است اشاره کنیم که این نوع شیر تا یک دمای مشخص دارای کارکرد ایده آلی هستند اما در صورتی که محدوده دمایی، خارج از میزان مشخص شده باشد، به علت انبساط دریچه، شیر به سختی باز و یا بسته می گردد.
از شیرهای گلوله ای و یا توپی (ball valve) نیز همانند شیرهای دروازه ای و شیر مخروطی برای قطع و وصل کامل استفاده می گردد. این نوع شیر نیز با ربع دور باز و یا بسته می شود. در صورتی که شیر گلوله ای باز باشد، مواد در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله متصل به آن و بدون افت فشار حرکت می کند.
شیرآلات صنعتی گلوله ای روان هستند و با گشتاور کم کار می کنند. این موضوع در مواقعی که قصد کنترل این دسته از شیرآلات را از دور دارید، یک امتیاز برای آن ها به شمار می روند. شیرآلات گلوله ای در درجه های حرارت مختلف و با فشارهای مختلفی کار می کنند.
طراحی این دسته از شیرآلات یا به صورت گلوله ای شناور و یا گلوله ای سوار شده بر روی محور گردنده است. اما معمولا در طراحی آن ها از یک کره و یا نیمکره استفاه شده است که در وسط آن یک سوراخی قرار دارد. به طوری که هنگامی که در مسیر جریان سیال قرار می گیرد، آب از این سوراخ و یا محفظه عبور می کند.
شیر یکطرفه (Check valve) همانطور که از نامش مشخص می باشد، از باز پس زدن جریان در یک لوله جلوگیری می کنند. به عبارتی دیگر جریان سیال فقط از یک طرف آن می تواند وارد شد و زمانی که در یک مسیر قرار دارد، عبور جریان سیال از طریق برعکس آن غیر ممکن می باشد.
به همین دلیل اگر شیر یکطرفه در محلی قرار داشته باشد و بخواهیم جریان را در مسیر مخالف عبور دهیم، امکان برعکس کردن شیر وجود دارد. همینطور می توانیم داخل شیر را خارج کنیم که در این صورت شیر حالت یک طرفه را از دست خواهد داد.
نمونه ای از شیر یکطرفه خانگی که برای باز و بسته کردن جریان گاز در منازل مسکونی استفاده می شود، شیرهای باز و بسته کردن جریان گاز هستند. از شیرهای یکطرفه در صنعت برای جلوگیری از بازگشت جریان گاز و یا مایع استفاده می گردد.
شیر یکطرفه لولایی (Swing check valve) جزو شیرآلات صنعتی پرکاربرد هستند. این نوع شیرآلات دارای بدنه و درپوش می باشند که در درون آن دیسکی که ممکن است یکی و یا دوتایی باشد، قرار دارد و با استفاده از یک پین مخصوص به بدنه لولا شده و آویزان است. البته در شیرهایی که در ساختار آن ها از دو دیسک استفاده شده است، پین در میان دو دیسک قرار دارد.
جریان سیال در موقع ورود به شیر یک طرفه لولایی، دیسک را به طرف خود بلند می کند و از اطراف آن عبور می کند. در موقع قطع جریان، دیسک به نشیمنگاه می چسبد و اجازه بازگشت را به سیال نمی دهد.
در شیر یکطرفه فشاری (Lift check valve) ، جریان سیال منجر به باز شدن شیر می شود و برگشت سیال نیز منجر به بسته شدن آن می گردد. شیر یکطرفه فشاری دارای انواع مختلفی است که از مهم ترین آن ها شیر یک طرفه پیستونی و شیر یک طرفه کروی است که در ادامه پیرامون هر یک توضیحاتی را آورده ایم.
شیر یکطرفه پیستونی، از نظر شکل داخلی، مشابه به شیر فلکه ای است. جریان سیال منجر به فشار پیستون به سمت بالا و انتقال جریان می شود. در حالت برعکس پیستون به سمت پایین حرکت می کند که اینگونه از بازگشت سیال به طرف ورودی جلوگیری می کند.
از شیر یکطرفه پیستونی در کنار شیر ساچمه ای و زاویه دار برای جلوگیری از وقوع لرزش در اثر فشار در مسیر خطوط لوله استفاده می گردد.
شیر یکطرفه کره ای در دو نوع کره ای افقی و عمودی وجود دارد. در نوع عمودی مسیر جریان مستقیم می باشد و این شیر در مکان هایی که قطع جریان به صورت فوری نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرد.
در این نوع از شیرآلات از یک کره استفاده شده است که در داخل سیال به صورت معلق نگه داشته شده است و سیال از اطراف آن حرکت می کند. در صورتی که جریان سیال برعکس شود، کره مورد نظر در نشیمنگاه خود قرار می گیرد و از عبور سیال به طرف ورودی جلوگیری می کند. از مزیت های استفاده از شیر یکطرفه کروی، کاربرد موثر آن ها در انتقال سیالاتی که ویسکوزیته بالایی دارند، می باشد.
شیر پروانه ای (Butter fly valve) از ساده ترین شیرآلات صنعتی است که از آن در واحدهای نفت و پتروشیمی استفاده می گردد. ساختمان این نوع از شیرآلات متشکل از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که در وسط آن قرار گرفته است، می باشد. صفحه ای که به وسیله اهرمی به قسمت حرکت دهنده شیر وصل است و حول میله ای در حدود 90 درجه می چرخد.
محرک شیرهای پروانه ای ممکن است دستی، فشار هوا و یا برق باشد. استفاده این نوع از شیرآلات در واحدهایی که فشار آن ها در حین کار کم می باشد، بسیار متداول است.
ویژگی خاص شیر پروانه ای به حداکثر رساندن سرعت حرکت سیال در حداقل زمان است. با توجه به این ویژگی از شیرآلات پروانه ای، از آن ها در کنترل فشار سیالات در مخازن و یا برج های تحت فشار و برای انتقال حجم زیادی از سیال استفاده می شود. برخی از ویژگی های شیرآلات پروانه ای کاربرد آسان، نداشتن قطعات لغزنده، کاهش افت فشار، قابلیت کنترل، ارزان و سبک بودن است.
شیرهای الکترونیکی (Electronic valve) شیرهای بسیار بزرگی هستند که باز و بسته کردن آن ها با استفاده از نیروی برق صورت می گیرد. این دسته از شیرآلات صنعتی در واقع در خانواده شیرهای صنعتی پروانه ای قرار دارند و کارکرد آن ها مشابه است. تنها تفاوت آن ها در ابعاد و همینطور نحوه باز و بسته کردن می باشد.
از شیرهای ایمنی (Safety valve) همانطور که از نامشان برمی آید، برای جلوگیری از بروز هر گونه مشکل در تجهیزات استفاده می شود. در کمپرسورها، دیگ های بخار، توربین ها، ظروف و دیگر تاسیسات تحت فشار که محتوی آن ها گاز مایع است، به دلیل داشتن فشار بالا، ممکن است در برخی موارد با مشکلاتی مواجه باشند.
شیرهای ایمنی در این تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند و با بالا رفتن فشار بیش از حد مجاز، به صورت خودکار عمل می کنند. به طوری که باز می شوند و اینگونه مقداری از محتوی دستگاه خارج می شود و فشار تا حد مجازی کاهش می یابد.
شیرهای اتوماتیک یا خودکار در انواع مختلفی ساخته شده اند اما در حالت کلی متشکل از سه بخش ساقه شیر، توپی و نشیمن گاه می باشند. این دسته از شیرآلات صنعتی در یک مدار بسته سیستم کنترل در واحدهای صنعتی به عنوان آخرین عضو سیستم کنترل نصب می گردند. شیرهای خودکار دارای انواع مختلفی هستند که شیرهای بادی و شیرهای الکتریکی از رایج ترین آن ها است.
از شیرهای باز و بسته شونده از راه دور در مواقعی که به حداقل افت فشار نیاز است، استفاده می شود. در طراحی این دسته از شیرآلات صنعتی، پیستون اصلی به صورت دقیق کنترل شده است و طراحی بدنه نیز به صورت 45 درجه می باشد. به همین دلیل افت فشار بسیار کم است. این دسته از شیرها به صورت خودکار از راه دور با استفاده از نیروی برق و حالت هیدرولیکی کار می کنند. در صورت قطع انرژی برق به صورت طبیعی نیز باز و بسته می شوند.
علاوه بر موارد گفته شده که رایج ترین انواع شیرآلات صنعتی بودند، شیر دیافراگمی یا پرده ای، شیر برگشت معکوس فاضلابی، شیر فشار شکن، شیر اطمینان، شیر تخلیه و … نیز در صنعت کارایی دارند.
با توجه به پیشرفت صنعت و استفاده از شیرهای صنعتی، امروزه شاهد افزایش کارخانه های تولید کننده انواع شیرآلات صنعتی نیز می باشیم. البته این بازار رقابتی زمینه ای را فراهم کرده است که افراد انتخاب های بیشتری داشته باشند و بتوانند شیرآلاتی با جنس مرغوب و قیمت به صرفه را خریداری کنند. در صورتی که شما قصد تهیه شیرآلات صنعتی را برای یک کاربرد خاص دارید، باید به برخی نکات شامل موارد زیر توجه داشته باشید:
کاربرد شیرآلات صنعتی و یا Functional Requirement مهم ترین موضوع در انتخاب و خرید شیرهای صنعتی می باشد. در واقع شما اول باید مشخص کنید که هر یک از شیرها چه کاری را انجام می دهند و آیا برای کاربرد مورد نظر شما مناسب هستند یا خیر.
در صورتی که به شیر صنعتی برای باز و بسته شدن کامل نیاز دارید، باید یکی از شیرهای زیر را استفاده کنید:
در صورتی که به شیر صنعتی برای تنظیم جریان سیال نیاز دارید، شیرهای زیر مناسب هستند:
اگر به شیرآلاتی نیاز دارید که از برگشت سیال جلوگیری کند، شیرهای زیر انتخاب خوبی هستند:
برای تنظیم فشار سیال و افزایش ایمنی مسیر نیز شیرهای زیر مناسب می باشند:
شیرآلات صنعتی برای استفاده در زمینه های مختلف و برای کنترل سیال های مختلفی شامل مایعات غلیظ، پودرها، گازها، آب، مواد شیمیایی، نفت، بخار و … کاربرد دارند.
شما می توانید با بررسی مشخصات سیال (Fluid to be handle) از مناسب بودن شیرانتخابی برای آن اطمینان حاصل کنید. چراکه شیر در تماس با سیال است و سازگاری متریال به کار رفته در شیر با سیال بسیار مهم است.
افت فشار سیال (Friction loss) برای هر شیر مختلف است، به همین دلیل بسیار مناسب است که به افت فشار موجود در سیستم در انتخاب شیر توجه شود.
بسیار مهم است که در انتخاب شیر صنعتی، شرایط کارکرد (Operating Condition) در نظر گرفته شود. شرایط فشار و درجه حرارت موجود، انتخاب شیر را بر اساس جنس و خوردگی بسیار محدود می کند.
از دیگر موارد در انتخاب شیرآلات صنعتی، توجه به جنس ساختمان شیر (Material) می باشد. معمولا در ساخت شیرآلات صنعتی از فلزاتی شامل چدن، برنج، برنز، فولاد، مس، نیکل، پلاستیک، سرامیک و گرافت استفاده می شود.
اندازه شیرآلات صنعتی (Size) نیز در انتخاب شیر بسیار موثر می باشد. به عنوان مثال اگر به شیر بزرگی برای کنترل مایع نیاز باشد، باید از شیر پروانه ای استفاده شود.
ضریب شیرآلات صنعتی از دیگر مشخصات مهم برای اندازه گیری مقدار جریان و افت فشار در یک سیستم است که در انتخاب شیر بسیار مهم می باشد. ضریب شیر گاهی تحت عنوان عدد جریان نیز شناخته می شود. ضریب شیر با تغییر سایز آن و همینطور مقدار باز بودن شیر متناسب می باشد. به طوری که بر اساس باز بودن شیر، کاملا باز به صورت 100 درصد بیان می شود.
شیرآلات صنعتی با توجه به کاربردی که دارند، برای قطع و وصل کردن و کنترل و یا منحرف کردن سیال عبوری بر روی لوله ها نصب می گردند. پترو صنعت کاوه ارائه دهنده انواع شیرآلات صنعتی است که می توانید شیر صنعتی مورد نظر خود را بر اساس جنس، سایز و کلاس آن با قیمت های به صرفه از طریق این مجموعه تهیه کنید. برای دریافت مشاوره، استعلام موجودی انواع شیرآلات صنعتی و اطلاع از قیمت، از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان پترو صنعت کاوه در ارتباط باشید.
تماس با کارشناسان ما
ساسان شمس
امیرحسین شمس
امیر مسعود دباغی
حدیث باقری
مارال مرادی
مهدی نگین دار