از پرکاربردترین نوع شیرآلات صنعتی در سیستم پایپینگ و لوله کشی صنعتی و همینطور برای سیالاتی که دارای دمای کمتر از 80 درجه سانتی گراد هستند، شیر کشویی می باشد. شیرکشویی و یا gate valve و یا شیر دروازه ای با قرار دادن یک دروازه و یا گوه مستطیلی شکل در مسیر سیال، برای قطع و وصل کردن جریان کارایی دارد. این نوع شیر صنعتی برای تنظیم جریان به کار نمی رود، چراکه اگر در کاربردی به جز حالت کاملا باز و یا کاملا بسته قرار بگیرد، سیال عبوری به مرور منجر به فرسایش شیر کشویی می شود. از مهم ترین ویژگی های شیرآلات کشویی، کم بودن میزان افت فشار است. از همین رو معمولا از آن در خطوط انتقال طولانی استفاده می کنند. در این این مقاله از سایت پترو صنعت کاوه همراه ما بمانید تا با جزئیات بیشتری از شیر کشویی آشنا شویم.
شیرآلات کشویی که تحت عنوان شیر دروازه ای نیز شناخته می شوند، برای قطع و وصل کردن جریان کارایی دارند. این شیرها یا به طور کامل باز و یا به طور کامل بسته هستند.
دیسک شیرآلات کشویی، زمانی که شیر کاملا باز است از مسیر خارج می گردد و در بونت شیر قرار می گیرد. وقتی شیر کشویی باز است، سیال از شیر عبور می کند. با توجه به اینکه مسیر عبوری از داخل شیر دروازه ای از نظر سایز و ابعاد با سایز و ابعاد خط یکسان است، افت فشار بسیار کم می باشد.
شیرآلات صنعتی کشویی برای تنظیم جریان کارایی ندارند. به همین دلیل اگر بخواهید از این شیر در حالت نیمه باز برای تنظیم جریان استفاده کنید، هنگامی که جریان به دیسک شیر برخورد کند، ارتعاشاتی در درون دیسک آغاز می شود. ضمن اینکه منجر به بروز سایش و فرسایش در درون دیسک نیز می گردد. بنابراین به هیچ عنوان نباید از شیرهای کشویی برای تنظیم کردن جریان استفاده کنید.
بسیار مهم است که در شیر کشویی چه در زمان نگهداری و چه در زمان نصب و راه اندازی و استفاده از شیر بر روی خطوط انتقال، شیر در وضعیت نزدیک به حالت بسته قرار نگیرد و یا به طور کامل باز و یا به طور کامل بسته باشد.
شیر کشویی در واقع نوعی از شیرآلات صنعتی است که در آن از یک دروازه و یا دیسک گوه ای شکل استفاده شده است. دیسکی که به صورت عمودی بر روی جریان حرکت می کند و یا جریان سیال را در لوله کشی متوقف می کند.
استفاده از شیرهای کشویی در فشار بالا به دلیل وجود اصطکاک بیشتر، کمی مشکل ساز است. هر چه فشار محیطی بیشتری به دروازه شیر کشویی وارد شود، شیر نیز سخت تر به کار می افتد.
برای رفع این مشکل، در کنار شیرهای کشویی بزرگ، در خطوط انتقال با فشار بالا، مسیری فرعی که با شیری کوچکتر کنترل می گردد، در نظر گرفته می شود. اینگونه می توان میزان فشار را پیش از به کار افتادن شیر کشویی، کاهش داد.
در شیرهای کشویی با حلقه آب بندی، میزان نشتی شیر کشویی در حداقل ترین حالت ممکن است. چراکه سطح تماس 360 درجه ای میان دیسک و نشیمن گاه ها وجود دارد.
اما برخی از شیرآلات کشویی فاقد حلقه آب بندی بر روی دروازه و یا نشیمن گاه می باشند. از این نوع شیرآلات در مواردی که نشت جزئی شیر چندان اهمیتی نداشته باشد، شامل مدارهای گرمایشی و یا لوله های فاضلاب استفاده می شود.
شیرهای کشویی نیز همانند دیگر شیرآلات صنعتی، دارای برخی مزیت ها و معایب هستند که در ادامه به آن ها پرداخته ایم:
شیر کشویی و دروازه ای، با توجه به نوع طراحی و همینطور عملکردی که در باز و بسته شدن دارد، با مزیت های بسیاری همراه است که در ادامه به آن ها پرداخته ایم:
در کنار مزیت های بسیاری که شیرآلات کشویی دارند، دارای برخی معایب نیز هستند که در ادامه به آن ها پرداخته ایم:
این شیر در تمامی تاسیسات آب رسانی شامل آب آشامیدنی و خام و همینطور سیالات غیرخورنده تا دمای 80 درجه سانتی گراد کارایی دارد.
شیرهای کشویی در حالت باز، آشقتگی کمی را نسبت به دیگر شیرهای قطعی و وصلی در مسیر ایجاد می کنند. ضمن اینکه افت فشار ناشی از استفاده از آن ها بسیار کم است.
وقتی شیر دروازه ای در حالت کاملا بسته قرار دارد، از عبور جریان به صورت کامل جلوگیری می کند. با توجه به این ویژگی از شیر کشویی در کاربردهای مختلفی شامل پالایشگاه ها، مجتمع های پتروشیمی، کارخانجات مختلف صنعتی، پروژه های آبرسانی، نیروگاه ها، تاسیسات دریایی و … استفاده می شود.
شیرکشویی متشکل از اجزای مختلفی است که در ادامه به آن ها اشاره کرده و پیرامون آن توضیحاتی را آورده ایم.
بدنه قسمتی از شیرآلات کشویی است که به دیگر اقلام و تجهیزات، از طریق نوع فلنچ، دنده و یا جوش متصل می گردد. جنس بدنه به کار رفته در شیر کشویی، از فولاد ریخته گری با کیفیت بالا می باشد.
بونت قسمتی از شیر می باشد که قسمت های متحرک شیر در درون آن قرار می گیرند. این قسمت معمولا از طریق پیج به بدنه وصل است.
تمامی شیرآلات کشویی، از نوع full core و یا به عبارتی دیگر سوراخ کامل هستند. به این معنی که در وضعیت باز گوه آن ها کاملا فرو می رود تا کمترین میزان افت فشار وجود داشته باشد. گوه که به عنوان مسدود کننده شیر کشویی استفاده می شود، دارای انواع مختلفی است که در ادامه به آن ها پرداخته ایم :
گوه شکاف دار معمولا در شیر کشویی کوچک استفاده می شود. این نوع گوه از فولاد ضد زنگ ساخته شده است و دارای مقاومت بالایی می باشد.
فرسایش این نوع از شیرآلات به دلیل تطبیق خودکار دو دیسک به راحتی قابل ترمیم است. گوه شکاف دار معمولا در مواردی که شیر با محور افقی نصب می گردد، کارایی دارد.
گوه انعطاف پذیر بیش از همه شناخته شده است و کارایی دارد. از مزیت های این گوه وزن کم و انعطاف پذیری بالا است که از آن می توان در شیر کشویی با اندازه متوسط و بزرگ استفاده کرد. به طوری که در تاسیسات با دماهای بالا و پایین با نتایج خوبی همراه است.
از گوه صلب در اندازه های بزرگ تر و در جایی که به دلیل فضای کوچک میان دو نشیمن گاه، نمی توان از دیگر انواع گوه ها استفاده کرد، استفاده می شود. همینطور در مواقعی که از شیرها برای سیالاتی که به دلیل نوسانات دمایی سفت می شوند، باید از گوه صلب استفاده نمود.
شیرهای دروازه ای استاندارد برای عملکرد دستی دارای یک غلاف دو شاخه ای و یا یوک و همینطور فلکه دستی هستند. از غلاف یوک برای جلوگیری از گریپاژ و خورندگی استفاده می شود.
باز و بسته کردن شیرهای کشویی با استفاده از سر فلکه و یا Handwheel انجام می گردد. معمولا استفاده از اکتچوئر های بادی و برقی در این نوع از شیرآلات رایج نیست.
واشر آب بندی از دیگر اجزای شیر کشویی است که از گرافیت خالص ضد زنگ و مستحکم برای ساختن آن استفاده می کنند. این نوع واشر آب بندی دارای کاربردهای بسیار متعددی می باشد و می توان از آن در کاربردهای خاص شامل گازهای برودتی، اسیدهایی با خورندگی بالا و … استفاده کرد.
با توجه به اینکه دوام و مقاومت محور شیرکشویی از اهمیت بالایی برخوردار است، با استفاده از ماشین آلات تراشکاری خاصی تولید می شود. به طوری که شیار محور بر اساس استاندارد ISO 2910 از نوع متریک با مقطع ذوزنقه ای می باشد. همینطور شیار آن از نوع چپ گرد و به صورتی است که شیر به صورت ساعت گرد باز می شود.
محور شیر دروازه ای (Steam) دارای وظیفه جا به جا کردن دیسک در درون شیر است. در واقع عاملی که گشتاور وارد شده بر سرفلکه و یا دسته را به دیسک ها منتقل می کند و منجر به حرکت آن به سمت بالا و پایین می گردد. به طور کلی شیرهای کشویی از نظر نوع محور در دو دسته بندی Rising Stem و Non Rising Stem قرار می گیرند.
در حالت بالارونده، محور شیر کشویی در حالتی که شیر باز است، به سمت بالای دسته و یا همان سر فلکه می رود. استفاده از شیرهای کشویی با محور بالارونده بسیار رایج است چراکه در این صورت باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم است.
با توجه به طراحی این نوع محور، طراحی لوله های صنعتی باید به گونه ای باشد که در صورت استفاده از شیرکشویی با محور بالا رونده، فضای کافی در بالای شیر برای بیرون زدن استم وجود داشته باشد.
در شیر کشویی غیربالارونده، حرکت به سمت بالا از محور مشاهده نمی شود. در این صورت دیسک با استفاده از دنده های روی محور، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. در نظر داشته باشید که در این حالت دنده های محور در تماس با سیال است، به همین دلیل احتمال بروز خوردگی، سایش و حرارت نیز در آن وجود دارد که منجر به بروز خرابی زود هنگام در آن می گردد.
شیرهای کشویی در انواع مختلفی وجود دارند. در ادامه پیرامون رایج ترین انواع شیر کشویی توضیحاتی را آورده ایم.
شیر کشویی موازی بر اساس استفاده از یک دیسک تخت دروازه ای در بین دو نشیمنگاه موازی ساخته شده است. شیرهای کشویی دارای یک لبه تیزی در قسمت پایینی هستند که برای برش و همینطور از بین بردن ذرات جامد ورودی به شیر کشویی کارایی دارند.
در فشارهای پایین در شیرهای کشویی مدل موازی، آب بندی مناسبی بین دیسک و سیت وجود ندارد. این در حالی است که در مدل گوه ای هم در فشار پایین و هم در فشار بالا، آب بندی به شکل مناسب تری انجام می شود.
در شیرکشویی گوه ای از دو seat مورب و همینطور یک gate استفاده شده است. در حالت خاموش، دیسک شیرکشویی گوه ای به طور کامل باز می شود و اینگونه از مسیر عبور جریان کنار می رود. این خاصیت در شیرکشویی، منجر به از بین رفتن هر گونه مقاومت در وضعیت باز می گردد.
زمانی که شیر کشویی گوه ای به طور کامل بسته شود، به دلیل داشتن یک رینگ آب بند، هیچ گونه نشتی نخواهد داشت. لازم به ذکر است که شیرکشویی گوه ای، پرکاربردترین نوع شیردروازه ای می باشد.
در این نوع شیر صنعتی، دیواره دیسک بر مسیر عبور جریان سیال عمود نمی باشد و با صفحه عمود بر مسیر جریان سیال، یک زاویه ای را ایجاد می کند. به طوری که لبه پایینی این مدل از دیسک به شکل یک گوه می باشد و کاملا صاف نیست. با توجه به این نوع از طراحی شیرهای کشویی، میزان سایش و فرسایش بین دیسک و نشیمنگاه نیز بسیار کم است.
در شیرهای کشویی گوه ای، هنگامی که سیالات با ذرات معلق از مسیر عبور می کنند، ممکن است در هنگام بسته شدن دروازه، این ذرات مانع از بسته شدن کامل سیت شوند و منجر به برهم خوردن آب بندی کامل آن گردند. بنابراین شیرآلات با دیسک گوه ای برای سیالات با ذرات معلق مناسب نیستند و بهتر است از شیرکشویی با دیسک صفحه موازی استفاده گردد.
این دسته از شیرآلات کشویی در سیالاتی که جریان های لجنی و مقادیر زیادی از مواد جامد معلق دارند، استفاده می شود. از مزیت های شیر دروازه ای گیوتینی برخوداری از مهره ماسوره است. به طوری که تعمیران آن به راحتی و بدون نیاز به جدا شدن شیر از خط انجام می شود.
این نمونه از شیرها، جزو دسته ای از شیرهای کشویی موازی به شمار می روند. دیسک موجود در آن ها از یک صفحه ساخته شده است که جنس آن از فلز است و بر روی آن حفره های دایره شکلی وجود دارد.
سایز شیر کشویی کانال دار بر اساس سایز لوله، قابل انتخاب است و دارای کاربرد فراوانی در خطوط انتقال سیالات است. ارتفاع شیرهای دروازه ای کانال دار از دیگر شیرهای کشویی بیشتر می باشد و علت آن نیز شکل خاص دیسک در آن هاست.
نصب استاندارد شیرهایی کشویی با محور عمودی و راست می باشد به طوری که عملگر آن در قسمت بالا قرار می گیرد. این شیوه از قرار گیری شیرکشویی، از فشارها و تاثیرات در هنگام کاربرد شیر، جلوگیری می کند.
تنها دسته ای از شیرهای کشویی که قابل نصب به شیوه افقی هستند، شیرهای کشویی گوه ای شکاف دار می باشند. لازم به ذکر است که شیرکشویی با چرخاندن ساعتگرد سرفلکه بسته می شود.
رعایت برخی ملاحظات در استفاده از شیرهای کشویی ضرورت دارد. در ادامه به برخی از مهم ترین نکات استفاده از شیرهای کشویی اشاره کرده ایم.
در صورتی که قصد تهیه شیرآلات صنعتی از جمله شیر کشویی را از برندهای معتبر و با کیفیت بالا و با قیمتی به صرفه دارید، می توانید از طریق مجموعه پترو صنعت کاوه اقدام کنید. شما عزیزان می توانید از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان مجموعه پترو صنعت کاوه در ارتباط باشید و مشاوره رایگان دریافت کنید.
تماس با کارشناسان ما
ساسان شمس
امیرحسین شمس
امیر مسعود دباغی
حدیث باقری
مارال مرادی
مهدی نگین دار