faridbensaeed
16th December 2008, 03:13 PM
شیرها:
شیرها ابزاری جهت قطع و وصل و یا تنظیم سیال هستند که در مسیر آن قرار داده می شوند.شیر هایی که در گاز رسانی استفاده می شوند عمئتا از جنس های زیر می باشند.
1-pvc : که برای شبکه های پلی اتیلن استفاده می شوندو از نوع سماوری هستند.
2- شیر های برنجی که بیشتر در لوله کشی منازل از انها استفاده می شود.
3-شیر های چدنی که برای شبکه شهری و خط تغذیه و انتقال و ایستگاه های تقلیل از انها استفاده می شود.
و ...
شیر ها بر اساس استاندارد های مختلفی طبقه بندی می شوند که رایج ترین آنها بر مبنای ماکزیمم فشاری است که اجزای شیر مخصوصا بدنه و سیت و پلاگ آن می توانند تحمل کنند.این استاندارد ها برای دیگر ابزار نیز وضع شده است.که در صنعت از دو سیستم متریک و امریکایی (ANSI) استفاده می شود.در صنعت گاز بیشتر از 3 کلاس زیر استفاده می شود :
1- کلاس ANSI 600 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 100 bar فشار را دارد.
2- کلاس ANSI 300 معادل با PN 50 که توانایی تحمل 50 bar فشار را دارد.
3- کلاس ANSI 150 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 25 bar فشار رادارد.
از شیر ها برای کار های زیر استفاده می شود :
1- قطع و وصل جریان موجود در خط انتقال , تغذیه و شبکه شهری و علمک های مشترکین
2- هدایت گاز ( ومحتویات لوله) از مسیری به مسیر دیگر
3- انفصال و از مدار خارج کردن قسمتی از دستگاه های موجود در ایستگاه ها و شبکه گاز
4- تنظیم و کنترل نمودن میزان دبی گاز عبوری
5- تنظیم و کنترل نمودن فشار دستگاه ها و گاز موجود در خطوط لوله
6- ممانعت از برگشت سیال عبوری از خط لوله
7- کنترل و حفظ ایمنی دستگاه ها
8- کنترل سطح مایعات در مخزن ها (مانند شیر های مجهز به شناور 9
و ...
تقسیم بندی شیرها :
شیر هارا به صورت های مختلفی نام گذاری می کنند که یکی از آنها بر اساس نوع مغزی آن است . براین اساس شیر ها به صورت زیر دسته بندی می شوند :
1- شیر توپی ( BALL VALVE )
2- شیر سماوری( PLUG VALVE)
3- شیر سوزنی (NEEDLE VALVE)
4- شیر دروازه ای (GATE VALVE)
5- شیر پروانه ای (BUTTERFLY VALVE)
6-شیر دیافراگمی (DIAPHRAGM VALVE)
7- شیر بشقابی (GLOBE VALVE )
8- چک ولو (CHECK VALVE)
بدليل گوناگوني و تنوع درانواع سيستمها ، سيالات و محيطها كه ولوها بايد در آنها عمل كنند ولوها نيز به همين دليل گسترش و تنوع پيدا نموده اند . براي مثال gllbe,get و ball, Play و پروانه اي، ديافراگمي، CHECKولو و SahetyValve. هركدام اين ولوها براي مقاصد خاص طراحي شده اند. بعضي ازولوها توانايي كنترل جريان را به صورت دريچه اي دارند بعضي ديگر فقط مي توانند جلوي جريان را بگيرندو گروهي ديگردرسيستمهاي خورنده كار مي كنند و بعضي سيالات با فشار بالارا عبورمي دهند .درك اين اختلاف و اينكه آنها چگونه اثر مي گذارند برعملكرد ولوها يا كاربرد آنها ضروري است براي استفاده و كاربرد موفقيت آميز يك تجهيز .
چهار شكل اصلي براي كنترل جريان در طراحي ولوها وجود دارند :
1-حركت يك ديسك يا توپي به سمت داخل يا خلاف دريچه (براي مثال globe يا needle ولو)
2-برشي ار يك صفحه تخت ، استوانه اي يا صفحه كروي در سرتاسر يك دريچه( براي مثالgate و plug )
3- گردش يك ديسك يا بيضوي حول يك شيفت در سرتا سر قطر يك دريچه ( براي مثال ولو پروانه اي يا ball ولو )
4- حركت يك جسم قابل انعطاف به داخل مسير جريان ( مثال ولو ديافراگمي )
هر ولو از قسمتهاي ذيل تشكيل يافته است .
a )بدنه (BODY)
b)كلاهك (سرپوش)(BONNET)
c ) محور(STEM)
d)محرك(ACTUATOR )
e ) آب بند(PACKING )
f)نشيمنگاه (SEAT)
g ) صفحه(DISK )
بدنه ولو
بدنه كه گاهي اوقات پوسته نيز ناميده مي شود محدوده اوليه قرارگيري فشاربرروي يك ولن مي باشد .
اين قسمت از ولو قسمت اصلي درمجموعه ولو است براي اينكه بدنه شاسي اصلي است كه قطعات را با يكديگر نگاه مي دارد.
بدنه ، محدوده اصلي قرارگيري فشار اوليه برروي ولو بوده كه در مقابل با فشار سيال از قسمت اتصال به لاين مقاومت ميكند .
لاينهاي ورودي و خروجي به ولوبصورت ، دنده اي، پيچي يا اتصالي جوشي مي باشد.
بدنه ولو يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج و در شكلهاي متفاوت تهيه مي شود .
از نظر تئوري ، اشكال كروي واستوانه اي ،مقاومت بيشتري در مقابل فشار سيال هنگامي كه ولو باز مي باشددارند . البته عوامل ديگر را هنگامي كه يك ولو باز هست بايد در نظر گرفت براي مثالب اكثر ولوها نياز به تيغه اي در سرتاسر بدنه ولو دارند كه براي نگه داشتن نشيمنگاه مي باشدچيزي كه بعنوان روزنه كنترل ( دريجه كنترل ) مي باشد . يا بسته شدن ولو مشخص كردن بار برروي بدنه مشكل مي باشد. اتصالات انتهايي ولو همچنين بارها را تغيير ميدهند به يك كره ساده و بيشتر مي پيچانند .
توليد آسان ،مونتاژآسان وهزينه ها فاكتورهاي مهمي هستند كه بايد در نظر گرفته شوند .
شكل پايه و اصلي بدنه يك ولو به صورت كروي نيست امادر محدوده اشكال ساده تاپيچيده براي مثال سه پوش ، و قطعه قابل جابجايي براي آسان سازي مونتاژ ، شكلهاي قسمت هايي از بدنه مقاوم فشار هستند . گلويي محل عبور سيال ( اثر و فتوري ) يك روش عمومي براي كاهش سايز اصلي وهزينه يك ولو بعبارت ديگر ، انتهاي بزرگ اضافه مي شوند به ولو براي اتصال به لوله بزرگتر .
سرپوش ولو
پوشاننده بدنه ولو بنام سرپوش (كلاهك) ناميده مي شود دربعضي از طرحيها ، بدنه خودش به دو تكه كه بوسيله پيچ به يكديگر وصل مي شوند وجوددارد . شبيه بدنه هاي ولو ، كلاهكها در طرحهاي گوناگون هستند بعضي زا كلاهكها عملكرد ساده اي برروي پوشاننده ولو دارند در حاليكه برخي از آنها نگهدارنده قطعات داخلي ولوها ومتعلقات آنها همانند محور ،ديسك و محرك هستند .
كلاهك دومين مرز فشار اصلي برروي يك ولو هستند . آن يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج از همان مواد بدنه و به بدنه بوسيله رزو يا بولت يا نقطه جوش متصل مي شوند.
در همه نمونه ها ، اتصال كلاهك به بدنه بعنوان يك محدوده فشار درنظر گرفته مي شود . اين بدان معني استكه نقطه جوش يا بولت كه كلاهك را به بدنه متصل مي كنند قطعات با فشار ماندهستند .كلاهكهاي ولو اگر چه براي اكثر ولوها لازم و ضروري هستند بيان كننده نوعي نگراني نيز هستند كلاهكها مي توانند فرآيند توليد ولو را پيچيده تر كرده ،سايز ولو را افزايش داده و همچنين نمايان مي سازد قسمت اعظم هزينه اصلي از هزينه يك ولو و همچنين منبع اصلي براي ايجاد نشتي در ولو هستند.
متعلقات ولو ( trim)
قطعات داخلي يك ولو هستند مجموعه اي كه تحت عنوان تريم ناميده مي شوند .بعنوان نمونه تريم شامل يك ديسك نشيمنگاه ، محور و بوش هايي كه براي راهنمايي محور هستند . عملكرد يك ولو با درنظر گرفتن ارتباط بين موقعيت ديسك با نشيمنگاه تعريف مي شود . چونكه تريم ، حركات پايه واصلي و كنترل جريان را ممكن مي سازنند .
Disk & seat
براي يك ولو داراي كلاهك ، ديسك سومين قسمت اصلي محدوده فشار مي باشد. ديسك قابليت اجازه عبور به جريان ياعدم عبور جريان سيال را بوجود مي آورد. وقتي كه ديسك مي بندد فشار اصلي سيستم بر سراسر ديسك اعمال مي شود به همين دليل يك قطعه تحت فشار در ولو مي باشد .ديسكها بصورت فورج تهيه مي شوند در پاره اي از موارد سطح ديسك را سختكاري مي كنند تا سطح خوبي در مقابل با سايش داشته باشد .
سطح پويش شده ديسك در قسمت نشيمنگاه درولو بسيار ضروري براي آب بندكردن در هنگام بسته بودن ولو مي باشد. اكثر ولوها براساس مشكل و طراحي نوع ديسكها طبقه بندي مي شوند .
محور Stem
محور محرك وديسك را به يكديگر مرتبط مي كند و بوسيله آن ديسك تغيير موقعيت مي دهد.
محورها اغلب بصورت فورج تهيه مي شوند و بوسيله نقطه جوش با زرده به ديسك متصل مي شوند.
براي طراحي هاي ولو نياز به آب بند كردن محور براي جلوگيري از نشتي مي باشد وجود سطح صيقلي براي محور در قسمت آب بندي بسيار حائز اهميت مي باشد . محور از اجزاء در محدوده قرارگير فشار نمي باشد .
اتصال ديسك به محور مي تواند به ديسك در قسمت نشيمنگاه امكان حركات جرخشي يا گهواره اي بدهد متناوباً با محورممكن است به اندازه كافي قابليت انعطاف داشته باشد كه ديسك در جهت مخالف نشيمنگاه خودش قرار بگيرد . هرچندكه حركات نوساني يا چرخشي ثابت ممكن است باعث از بين رفتن اتصال ديسك و از بين رفتن ديك و يا از بين رفتن اتصالش به محور شود .
درنوع محور ولو وجود دارديكي محورهاي بالارونده و ديگري غير بالا رونده در شكلهاي 2و 3 اين دو نوع از محور به آساني قابل تشخيص مي باشند براي محورهاي بالا رونده محور در هنگام باز شدن ولو در بالاي سر محرك قرار مي گيرد . اين حالت بوجود مي آيد وقتيكه محور رزو شده باشد و با بوش رزو شده از دو شاخه ( yoke) كه يك قسمت اصلي بوده ويا قرارداده شده برروي كلاهك .
درطرح بدون بالا آمدن محور ، محور حركتي به سمت بالاي ولو بطرف بيرون ولو ندارد در اين مدل ،ديسك ولو رزرو داخلي شده است و با رزوهاي محور يكپارچه مي گردد.
محرك ولو
محرك وسيله مونتاژ محور و ديسك مي باشد يك محرك ممكن است با يك چرخ دستي به صورت دستي عمل كنديا بصورت اهرم دستي ،عملگر موتور ، عملگر سولنوئيدي ، عملگرپنوماتيكي يا عملگرهيدروليكي باشد.در پاره اي از طرحها ،محرك بوسيله كلاهك نگه داشته مي شود بجز براي كنترل ولوهاي هيدروليكي ، محركها در بيرون محدوه فشار وارده مي باشند .
آب بندي ولوها
در بيشتر ولوها از بعضي از انواع آب بندها براي جلوگيري از نشتي فضاي بين محور و كلاهك استفاده مي شود .آب بندها معمولاً از مواد اليافي يا ديگر تركيبات آنها نظير تفلون تهيه مي شوند . فرمهاي يك آب بند بين قطعات داخلي يك ولو و خارج آن جائيكه محور در داخل بدنه قرارگرفته است .
آب بندها ي ولو بايد به خوبي كمپرس شوند تا از هدر رفتن سيال جلوگيري شود و همچنين از صدمه ديدن محور ولو گردد.اگر آب بندهاي ولو شل شوند ولو نشتي خواهدداشت كه اين مورد خطرايمني دارد.اگر آب بندها خيلي زياد سفت شوند باعث صدمه ديدن حركت شده وامكان صدمه رساندن به محور نيز وجود دارد.
ولوهاي يكطرفه(CHECK VALVE)
ولوهاي يكطرفه براي جلوگيري از بازگشت سيال در يك سيستم پايپينگ در نظر گرفته مي شوند. اين ولوها توسط جريان سيال در لاينها عمل مي كنند.فشار سيال عبوري از درون لاين باعث بازشدن ولو گرديده و هرگونه برگشت سيال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هايي از انواع اين ولوها در زير امده است:
1- چك ولوهاي نوساني
2- چك ولوهاي ديسكي
3- چك ولوهاي با ديسك دوتكه
4- چك ولو قطع كننده اي
5- چك ولو با ديسك وارونه
چك ولوهاي نوساني با بدنه مستقيم داراي ديسكي مي باشند كه در بالاي بدنه به بدنه قلاب شده است.چك ولوهاي نوساني عموما در خطوط پيوسته كه داراي gate valve مي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند چون اين ولوها جريان ازاد نسبي را از خود عبور ميدهند.
اين ولوها براي لاينهايي كه سرعت سيال پائين مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرند ودر لاينهاي كه داراي جريان ضرباني مي باشند نبايد از اين ولوها استفاده نمود.
چون بطور پيوسته ديسك باز وبسته شده وكوبيده شدن ان باعث از بين رفتن متعلقات ولو خواهد گرديد.بطور كلي
همانطور كه بيان شد اين نوع چك ولوها گزينه مناسبي براي حالتيكه سيال حركت ضربه اي داشته ويا برگشت سيال سريع باشد نمي باشد .از انجائيكه اين چك ولوها داراي چندين قطعه بوده كه بوسيله اتصالاتي به يكديگر مرتبط گرديده اند لذا همين عامل باعث گرديده كه در ميان ساير چك ولوها داراي كمترين استحكام باشند.علاوه بر اين در حالتيكه ديسك حركت نسبتا بزرگي داشته باشد اين حالت مي تواند منتج به افزايش سرعت برگشت ديسك گرديده و نيروي ضربه اي بزرگي را درحالت ناگهاني بازوبسته شدن بوجود اورد.
اين نوع چك ولوها را مي توان هم درحالت افقي وهم عمودي مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودي بايد جريان سيال از پائين به بالا باشد تا نيروي جاذبه به بسته شدن ديسك كمك نمايد)اين قبيل از چك ولوها بدليل سادگي تجهيزات تشكيل دهنده ، داراي تعميرات به نسبت ساده تري در مقايسه با ساير چك ولوها مي باشند.
Gate valve
يك gate valve ،ولو با حركت خطي است كه براي شروع يا قطع جريان سيال استفاده مي شود اين ولو قابل تنظيم نبوده و قابليت تنظيم دريچه اي جريان را نيز ندارد. نامgate (كشو) از قرارگرفتن ديسك در جريان سيال مشتق گرديده است. به gate valve گاهي اوقات slide valve نيز گفته مي شود.اين ولوها جهت رساندن افت فشار به پائين تر ين سطح مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ولوها داراي حركت خطي مي باشند.
اين نكته مهم است كه بدانيم قطر ورودي سيال به داخل ولو دقيقا همان قطر لاين مي باشد.
انواع Gate Valve
دو نوع gate valve وجود دارد:
1- نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد.
مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.
۲- نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند.
دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off)
ديسك يك gate valve وقتيكه gate valve فول باز مي شود،كاملاً از مسير عبور جريان برداشته مي شود . اين خاصيت باعث از بين رفتن هرگونه مقاومتي در ولو درهنگامي كه ولو باز است مي شود. وقتيكه ولو كاملاً بسته شد توسط يك رينگ آب بند ديسكي صفحه اصلي را آب بند مي كند و آب بندي خوبي بوجود مي آيد. با قرارگيري ديسك درداخل رينگ آب بندي، مقدار بسيار كمي نشتي و يا اصلاً هيچ مقدار نشتي ممكن است درديسك عبوري بوجود بيايد (درحالتيكه ولو بسته شده است ).
ولوهاي ديافراگمي(Diaphragm Valve)
يك ولو ديافراگمي ، ولوي است با حركت خطي كه در موارد باز كردن مسير ، تنظيم ميزان جريان وهمچنين بستن مسير سيال مورد استفاده قرار مي گيرد. علت نامگذاري اين ولو بخاطر وجود يك ديسك قابل انعطاف در درون آن مي باشد كه با seat ولو در قسمت بالاي ولو جهت ايجاد يك آب بندي مناسب قرار گرفته است.
در اين ولو يك ديافراگم قابل انعطاف توسط يك ميله اي (stud) كه با ديافراگم بصورت يكپارچه مي باشد به قسمت فشار دهنده(كمپرسور) ولو متصل گرديده است.فشاردهنده(كمپرسور) بوسيله stem ولو به بالا وپائين حركت مي كند.هنگاميكه فشاردهنده(كمپرسور) به سمت بالا حركت كند ، ديافراگم به بالا كشيده مي شود واگر كمپرسور به پائين برود آنگاه ديافراگم نيز به پائين رفته وشكل انتهايي ولو را به خود مي گيرد.
تقسيم بندي انواع ولوهاي ديافراگمي
ولوهاي ديافراگمي بر اساس شكل بدنه به دو گروه زير تقسيم بندي مي شوند:
1- نوع با برامدگي داخل بدنه(weir type)
در اين نوع يك قسمت برامدگي در داخل بدنه بصورت ريخته گري تعبيه مي گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، ديافراگم بر روي اين برامدگي مي نشيند و عبور جريان را محدود مي كند.
2- نوع بدون برامدگي داخل بدنه (straight-through type )
در اين نوع ولوها ، ديافراگم بصورت يك شكل گوه اي در مي ايد
از ولوهاي ديافراگمي مي توان در كنترل نمودن جريان نيز استفاده نمود.نوع weir(داراي برامدگي سد كننده در وسط) براي كنترل جريان گزينه مناسبي بوده ولي عيب آن محدود بودن منطقه عبور سيال مي باشد.
از ولوهاي ديافراگمي همچنين براي كنترل جريانهاي كوچك وهنگامي كه سيال داراي خاصيت خورندگي بوده وسيالات راديواكتيو، مي توان استفاده نمود.
عمر مفيد ديافراگم بستگي به نوع ماده اي كه از داخل ولو مي گذرد وهمچنين دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگي دارد.
در بعضي از انواع مواد تشكيل دهنده ديافراگمهاكه از نوع الاستومري مي باشند ، اين ديافراگمها مقاومت بسيار خوبي در دماهاي بسيار بالا دارند.هرچند كه بايد توجه داشت خواص مكانيكي مواد الاستومري در دماهاي بالا پائين خواهد آمد وامكان از بين رفتن آن نيز در فشار هاي بالا وجود دارد.
بيشتر مواد الاستومري در دماي پائين تر از 150 F بهترين عملكرد را دارا مي باشند.
از موارد ديگر مزاياي اين ولوها ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي باشد.بگونه اي كه ديافراگم خود باعث ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي گردد.با توجه به اين خاصيت اين ولوها براي سيالات خورنده و همچنين سيالاتي كه داراي مواد جامد معلق مي باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اينكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سيال عبوري قرار نمي گيرد لذا در تهيه متريال آن مي توان از مواد ارزانتري استفاده نمود.با توجه به پيشرفتي كه در طراحي ديافراگم ومواد آن صورت پذيرفته ، امروزه ديافراگم هاي جديد قادر به عملكرد با انواع سيالات عبوري مي باشند.
شیر توپی ( BALL VALVE )
این شیر به همراه شیر دروازه ای از نوع FULL BORE می باشند.یعنی در هنگامی که شیر تمام باز است سوراخ توپی شیر هم قطر با لوله ای است که شیر در مسیر آن قرار گرفته است.به این دلیل در مواقعی که بخواهند از لوله جسمی مانند پیگ (PIG)عبور دهند از این نوع شیر ها استفاده می کنند و البته کاربرد شیر توپی بیشتر برای تخلیه مواد زائد از فیلتر ها می باشد.
عیب شیر های توپیی خورده شدن تفلون های در برگیرنده توپی شیر و خود توپی میباشد که سبب نشت دهی سریع این نوع از شیر ها می شود.به طور مثال شیر های تخلیه فبلتر های امنتی از این نوع هستند که بدلیل وجود ذرات جامد و گرد و خاک پس از مدتی بدلیل خوردگی توپی و غلاف آن که از جنس تفلون می باشد , دچار نشتی می شود .باز و بسته کردن این شیر نیز 4/1 دور میباشد.
شیر سماوری (PLUG VALVE)
یکی از قدیمی ترین شیر ها شیر سماوری می باشد که FULL BORE نمی باشد و از مزیت های آن عمر بالای قطعات در حضور اجسام خارجی در گاز عبوری و قابلیت استفاده بصورت نیمه باز می باشد که این امر بخصوص در مواقع اضطراری که نیاز به کنتررل جریان گاز عبوری با استفاده از نیمه باز کردن شیرهای شبکه و ایستگاه های گاز می باشد (THROTELLING) بسیار سودمند می باشد.این شیر ها میتواند گریس خور و غیر گریس خور باشند که گریس در اینجا هم نقش آب بندی را بازی میکند و هم نقش روانکاری قطعاتی از شیر که بر روی هم می لغزد . این شیر اکثرا با 4/1 دور گردش پلاگ باز و بسته می شوند. برای شیر های سایز بالا که اصطکاک زیادی مابین قطعات آنها وجود دارد از گیربکسی برای سهولت باز و بسته کردن استفاده می کنند که به شیرهای هفت ونیم دور نیز مشهور هستند که البته استفاده از گیربکس به این نوع از شیر ها محدود نمی شود .
شیر سوزنی (NEEDLE VALVE )
این شیر معمولا دارای ابعاد کوچکی است و در مکانهایی مورد استفاده قرار می گیرد که تنظیم جریان سیال بسیار دقیق مورد نظر باشد از جمله خط برگشتی گاز از رگلاتور های پایلوت مدل رمباخ به RUN مربوطه.علت نامگذاری این شیر ها وجود یک پلاگ مخروطی شکل در آنها می باشد و از سایز های 8/1 اینچ به بالا موجودند. این شیر بیشتر تز جنس فولاد ضد زنگ و برنز و برنج ساخته می شود.
شیر سوزنی
شیر پروانه ای (BUTTERFLY VALVE)
این شیر با توجه به شکل خاص خود براحتی از دیگر شیر ها قابل تمایز است . از این شیر در مواردی استفاده می شود که سیال دارای دبی زیاد ولی فشار کم باشد , چون ساختار ضعیفی دارند. یکی از موارد مهم کاربردی این شیر ها استفاده در کاربراتور خودرو ها به صورت دریچه گاز و ساسات می باشد که هوا با فشار اتمسفریک و با دبی بالا از آنها عبور میکند. افت فشار کم , باز وبسته کردن آسان و ساختار ساده به همراه نصب آسان از مزایای این شیر ها بشمار می رود.عامل کنترل دبی در این شیر ها دیسکی است که به صورت افقی قرار دارد و حول محور خود دوران کرده و بر اساس میزان چرخش آن دبی سیال عبوری نیز تغییر میکند.
شیر بشقابی (GLOBE VALVE)
پلاگ این شیر همانند اسم آن شبیه به یک بشقاب می باشد.از این شیر در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز استفاده شده است , حتی در لوله کشی منازل نیز از این نوع شیر به وفور استفاده می شود. در این شیر دیسک بشقاب مانند روی یک اوریفیس قرار میگیرد و بدلیل نوع خاصی طراحی این شیر این اوریفیس عمود بر جریان سیال است که سبب چرخش نود درجه ای جریان شده و سیال مجددا پس از عبور از اوریفیس دچار چرخش نود درجه ای میگردد که سبب افت فشار و ایجاد توربو لانس در جریان خروجی از شیر می شود.
جنس این شیر ها معمولا از فولاد کم کربن دار , چدن چکش خوار , برنز و ... است. در این نوع شیر ها از سه نوع دیسک بعنوان پلاگ استفاده می شودکه عبارتند از :
1- دیسک مرکب
2- دیسک معمولی
3- دیسک مخروطی
شیر بشقابی
شير اطمينان(SAFETY VALVE)
از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند.
شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند.
محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد.
شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري ازسيال به واحد(يا به درون لاين)عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي ايند نصب مي گردند. درسيستمهاي توليدبخار ، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلر ها نصب مي گردند .
در ارتباط با شيرهاي اطمينان لازم است كه با اصطلاحاتي در اين زمينه بيشتر اشنا شويم:
Over Pressure
فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد.
شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند.
Blowdown
مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد.
مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند.
Set Point
تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت.
ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بيمورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجادسروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد.
Shut-off Margin
همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد.
انواع Safety Valve
Safety valve هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است .
براي مثال استاندارد I و VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد.
بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير تعريف گرديده است:
LOW LIFT SAFETY VALVES
FULL LIFT SAFETY VALVES
FULL BORE SAFETY VALVES
BALANCES SAFETY VALVES
PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES
CONVENTIONAL SAFETY VALVES
LIFT SAFETY VALVES
HIGH LIFT SAFETY VALVES
PROPORTIONAL SAFETY VALVES
DIAPHRAGM SAFETY VALVES
BELLOWS SAFETY ALVES
CONTROLLED SAFETY VALVES
ASSISTED SAFETY VALVES
BALANCED PISTON SAFETY VALVES
واژه شير اطمينان (safety valve)وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند .
در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند.
در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است.
در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود.
در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي شود .
از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point) برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند.
ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد.
شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد.
Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.
نصب safety valve
قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمودلذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد.
Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است.
شیرها ابزاری جهت قطع و وصل و یا تنظیم سیال هستند که در مسیر آن قرار داده می شوند.شیر هایی که در گاز رسانی استفاده می شوند عمئتا از جنس های زیر می باشند.
1-pvc : که برای شبکه های پلی اتیلن استفاده می شوندو از نوع سماوری هستند.
2- شیر های برنجی که بیشتر در لوله کشی منازل از انها استفاده می شود.
3-شیر های چدنی که برای شبکه شهری و خط تغذیه و انتقال و ایستگاه های تقلیل از انها استفاده می شود.
و ...
شیر ها بر اساس استاندارد های مختلفی طبقه بندی می شوند که رایج ترین آنها بر مبنای ماکزیمم فشاری است که اجزای شیر مخصوصا بدنه و سیت و پلاگ آن می توانند تحمل کنند.این استاندارد ها برای دیگر ابزار نیز وضع شده است.که در صنعت از دو سیستم متریک و امریکایی (ANSI) استفاده می شود.در صنعت گاز بیشتر از 3 کلاس زیر استفاده می شود :
1- کلاس ANSI 600 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 100 bar فشار را دارد.
2- کلاس ANSI 300 معادل با PN 50 که توانایی تحمل 50 bar فشار را دارد.
3- کلاس ANSI 150 معادل با PN 100 که توانایی تحمل 25 bar فشار رادارد.
از شیر ها برای کار های زیر استفاده می شود :
1- قطع و وصل جریان موجود در خط انتقال , تغذیه و شبکه شهری و علمک های مشترکین
2- هدایت گاز ( ومحتویات لوله) از مسیری به مسیر دیگر
3- انفصال و از مدار خارج کردن قسمتی از دستگاه های موجود در ایستگاه ها و شبکه گاز
4- تنظیم و کنترل نمودن میزان دبی گاز عبوری
5- تنظیم و کنترل نمودن فشار دستگاه ها و گاز موجود در خطوط لوله
6- ممانعت از برگشت سیال عبوری از خط لوله
7- کنترل و حفظ ایمنی دستگاه ها
8- کنترل سطح مایعات در مخزن ها (مانند شیر های مجهز به شناور 9
و ...
تقسیم بندی شیرها :
شیر هارا به صورت های مختلفی نام گذاری می کنند که یکی از آنها بر اساس نوع مغزی آن است . براین اساس شیر ها به صورت زیر دسته بندی می شوند :
1- شیر توپی ( BALL VALVE )
2- شیر سماوری( PLUG VALVE)
3- شیر سوزنی (NEEDLE VALVE)
4- شیر دروازه ای (GATE VALVE)
5- شیر پروانه ای (BUTTERFLY VALVE)
6-شیر دیافراگمی (DIAPHRAGM VALVE)
7- شیر بشقابی (GLOBE VALVE )
8- چک ولو (CHECK VALVE)
بدليل گوناگوني و تنوع درانواع سيستمها ، سيالات و محيطها كه ولوها بايد در آنها عمل كنند ولوها نيز به همين دليل گسترش و تنوع پيدا نموده اند . براي مثال gllbe,get و ball, Play و پروانه اي، ديافراگمي، CHECKولو و SahetyValve. هركدام اين ولوها براي مقاصد خاص طراحي شده اند. بعضي ازولوها توانايي كنترل جريان را به صورت دريچه اي دارند بعضي ديگر فقط مي توانند جلوي جريان را بگيرندو گروهي ديگردرسيستمهاي خورنده كار مي كنند و بعضي سيالات با فشار بالارا عبورمي دهند .درك اين اختلاف و اينكه آنها چگونه اثر مي گذارند برعملكرد ولوها يا كاربرد آنها ضروري است براي استفاده و كاربرد موفقيت آميز يك تجهيز .
چهار شكل اصلي براي كنترل جريان در طراحي ولوها وجود دارند :
1-حركت يك ديسك يا توپي به سمت داخل يا خلاف دريچه (براي مثال globe يا needle ولو)
2-برشي ار يك صفحه تخت ، استوانه اي يا صفحه كروي در سرتاسر يك دريچه( براي مثالgate و plug )
3- گردش يك ديسك يا بيضوي حول يك شيفت در سرتا سر قطر يك دريچه ( براي مثال ولو پروانه اي يا ball ولو )
4- حركت يك جسم قابل انعطاف به داخل مسير جريان ( مثال ولو ديافراگمي )
هر ولو از قسمتهاي ذيل تشكيل يافته است .
a )بدنه (BODY)
b)كلاهك (سرپوش)(BONNET)
c ) محور(STEM)
d)محرك(ACTUATOR )
e ) آب بند(PACKING )
f)نشيمنگاه (SEAT)
g ) صفحه(DISK )
بدنه ولو
بدنه كه گاهي اوقات پوسته نيز ناميده مي شود محدوده اوليه قرارگيري فشاربرروي يك ولن مي باشد .
اين قسمت از ولو قسمت اصلي درمجموعه ولو است براي اينكه بدنه شاسي اصلي است كه قطعات را با يكديگر نگاه مي دارد.
بدنه ، محدوده اصلي قرارگيري فشار اوليه برروي ولو بوده كه در مقابل با فشار سيال از قسمت اتصال به لاين مقاومت ميكند .
لاينهاي ورودي و خروجي به ولوبصورت ، دنده اي، پيچي يا اتصالي جوشي مي باشد.
بدنه ولو يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج و در شكلهاي متفاوت تهيه مي شود .
از نظر تئوري ، اشكال كروي واستوانه اي ،مقاومت بيشتري در مقابل فشار سيال هنگامي كه ولو باز مي باشددارند . البته عوامل ديگر را هنگامي كه يك ولو باز هست بايد در نظر گرفت براي مثالب اكثر ولوها نياز به تيغه اي در سرتاسر بدنه ولو دارند كه براي نگه داشتن نشيمنگاه مي باشدچيزي كه بعنوان روزنه كنترل ( دريجه كنترل ) مي باشد . يا بسته شدن ولو مشخص كردن بار برروي بدنه مشكل مي باشد. اتصالات انتهايي ولو همچنين بارها را تغيير ميدهند به يك كره ساده و بيشتر مي پيچانند .
توليد آسان ،مونتاژآسان وهزينه ها فاكتورهاي مهمي هستند كه بايد در نظر گرفته شوند .
شكل پايه و اصلي بدنه يك ولو به صورت كروي نيست امادر محدوده اشكال ساده تاپيچيده براي مثال سه پوش ، و قطعه قابل جابجايي براي آسان سازي مونتاژ ، شكلهاي قسمت هايي از بدنه مقاوم فشار هستند . گلويي محل عبور سيال ( اثر و فتوري ) يك روش عمومي براي كاهش سايز اصلي وهزينه يك ولو بعبارت ديگر ، انتهاي بزرگ اضافه مي شوند به ولو براي اتصال به لوله بزرگتر .
سرپوش ولو
پوشاننده بدنه ولو بنام سرپوش (كلاهك) ناميده مي شود دربعضي از طرحيها ، بدنه خودش به دو تكه كه بوسيله پيچ به يكديگر وصل مي شوند وجوددارد . شبيه بدنه هاي ولو ، كلاهكها در طرحهاي گوناگون هستند بعضي زا كلاهكها عملكرد ساده اي برروي پوشاننده ولو دارند در حاليكه برخي از آنها نگهدارنده قطعات داخلي ولوها ومتعلقات آنها همانند محور ،ديسك و محرك هستند .
كلاهك دومين مرز فشار اصلي برروي يك ولو هستند . آن يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج از همان مواد بدنه و به بدنه بوسيله رزو يا بولت يا نقطه جوش متصل مي شوند.
در همه نمونه ها ، اتصال كلاهك به بدنه بعنوان يك محدوده فشار درنظر گرفته مي شود . اين بدان معني استكه نقطه جوش يا بولت كه كلاهك را به بدنه متصل مي كنند قطعات با فشار ماندهستند .كلاهكهاي ولو اگر چه براي اكثر ولوها لازم و ضروري هستند بيان كننده نوعي نگراني نيز هستند كلاهكها مي توانند فرآيند توليد ولو را پيچيده تر كرده ،سايز ولو را افزايش داده و همچنين نمايان مي سازد قسمت اعظم هزينه اصلي از هزينه يك ولو و همچنين منبع اصلي براي ايجاد نشتي در ولو هستند.
متعلقات ولو ( trim)
قطعات داخلي يك ولو هستند مجموعه اي كه تحت عنوان تريم ناميده مي شوند .بعنوان نمونه تريم شامل يك ديسك نشيمنگاه ، محور و بوش هايي كه براي راهنمايي محور هستند . عملكرد يك ولو با درنظر گرفتن ارتباط بين موقعيت ديسك با نشيمنگاه تعريف مي شود . چونكه تريم ، حركات پايه واصلي و كنترل جريان را ممكن مي سازنند .
Disk & seat
براي يك ولو داراي كلاهك ، ديسك سومين قسمت اصلي محدوده فشار مي باشد. ديسك قابليت اجازه عبور به جريان ياعدم عبور جريان سيال را بوجود مي آورد. وقتي كه ديسك مي بندد فشار اصلي سيستم بر سراسر ديسك اعمال مي شود به همين دليل يك قطعه تحت فشار در ولو مي باشد .ديسكها بصورت فورج تهيه مي شوند در پاره اي از موارد سطح ديسك را سختكاري مي كنند تا سطح خوبي در مقابل با سايش داشته باشد .
سطح پويش شده ديسك در قسمت نشيمنگاه درولو بسيار ضروري براي آب بندكردن در هنگام بسته بودن ولو مي باشد. اكثر ولوها براساس مشكل و طراحي نوع ديسكها طبقه بندي مي شوند .
محور Stem
محور محرك وديسك را به يكديگر مرتبط مي كند و بوسيله آن ديسك تغيير موقعيت مي دهد.
محورها اغلب بصورت فورج تهيه مي شوند و بوسيله نقطه جوش با زرده به ديسك متصل مي شوند.
براي طراحي هاي ولو نياز به آب بند كردن محور براي جلوگيري از نشتي مي باشد وجود سطح صيقلي براي محور در قسمت آب بندي بسيار حائز اهميت مي باشد . محور از اجزاء در محدوده قرارگير فشار نمي باشد .
اتصال ديسك به محور مي تواند به ديسك در قسمت نشيمنگاه امكان حركات جرخشي يا گهواره اي بدهد متناوباً با محورممكن است به اندازه كافي قابليت انعطاف داشته باشد كه ديسك در جهت مخالف نشيمنگاه خودش قرار بگيرد . هرچندكه حركات نوساني يا چرخشي ثابت ممكن است باعث از بين رفتن اتصال ديسك و از بين رفتن ديك و يا از بين رفتن اتصالش به محور شود .
درنوع محور ولو وجود دارديكي محورهاي بالارونده و ديگري غير بالا رونده در شكلهاي 2و 3 اين دو نوع از محور به آساني قابل تشخيص مي باشند براي محورهاي بالا رونده محور در هنگام باز شدن ولو در بالاي سر محرك قرار مي گيرد . اين حالت بوجود مي آيد وقتيكه محور رزو شده باشد و با بوش رزو شده از دو شاخه ( yoke) كه يك قسمت اصلي بوده ويا قرارداده شده برروي كلاهك .
درطرح بدون بالا آمدن محور ، محور حركتي به سمت بالاي ولو بطرف بيرون ولو ندارد در اين مدل ،ديسك ولو رزرو داخلي شده است و با رزوهاي محور يكپارچه مي گردد.
محرك ولو
محرك وسيله مونتاژ محور و ديسك مي باشد يك محرك ممكن است با يك چرخ دستي به صورت دستي عمل كنديا بصورت اهرم دستي ،عملگر موتور ، عملگر سولنوئيدي ، عملگرپنوماتيكي يا عملگرهيدروليكي باشد.در پاره اي از طرحها ،محرك بوسيله كلاهك نگه داشته مي شود بجز براي كنترل ولوهاي هيدروليكي ، محركها در بيرون محدوه فشار وارده مي باشند .
آب بندي ولوها
در بيشتر ولوها از بعضي از انواع آب بندها براي جلوگيري از نشتي فضاي بين محور و كلاهك استفاده مي شود .آب بندها معمولاً از مواد اليافي يا ديگر تركيبات آنها نظير تفلون تهيه مي شوند . فرمهاي يك آب بند بين قطعات داخلي يك ولو و خارج آن جائيكه محور در داخل بدنه قرارگرفته است .
آب بندها ي ولو بايد به خوبي كمپرس شوند تا از هدر رفتن سيال جلوگيري شود و همچنين از صدمه ديدن محور ولو گردد.اگر آب بندهاي ولو شل شوند ولو نشتي خواهدداشت كه اين مورد خطرايمني دارد.اگر آب بندها خيلي زياد سفت شوند باعث صدمه ديدن حركت شده وامكان صدمه رساندن به محور نيز وجود دارد.
ولوهاي يكطرفه(CHECK VALVE)
ولوهاي يكطرفه براي جلوگيري از بازگشت سيال در يك سيستم پايپينگ در نظر گرفته مي شوند. اين ولوها توسط جريان سيال در لاينها عمل مي كنند.فشار سيال عبوري از درون لاين باعث بازشدن ولو گرديده و هرگونه برگشت سيال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هايي از انواع اين ولوها در زير امده است:
1- چك ولوهاي نوساني
2- چك ولوهاي ديسكي
3- چك ولوهاي با ديسك دوتكه
4- چك ولو قطع كننده اي
5- چك ولو با ديسك وارونه
چك ولوهاي نوساني با بدنه مستقيم داراي ديسكي مي باشند كه در بالاي بدنه به بدنه قلاب شده است.چك ولوهاي نوساني عموما در خطوط پيوسته كه داراي gate valve مي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند چون اين ولوها جريان ازاد نسبي را از خود عبور ميدهند.
اين ولوها براي لاينهايي كه سرعت سيال پائين مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرند ودر لاينهاي كه داراي جريان ضرباني مي باشند نبايد از اين ولوها استفاده نمود.
چون بطور پيوسته ديسك باز وبسته شده وكوبيده شدن ان باعث از بين رفتن متعلقات ولو خواهد گرديد.بطور كلي
همانطور كه بيان شد اين نوع چك ولوها گزينه مناسبي براي حالتيكه سيال حركت ضربه اي داشته ويا برگشت سيال سريع باشد نمي باشد .از انجائيكه اين چك ولوها داراي چندين قطعه بوده كه بوسيله اتصالاتي به يكديگر مرتبط گرديده اند لذا همين عامل باعث گرديده كه در ميان ساير چك ولوها داراي كمترين استحكام باشند.علاوه بر اين در حالتيكه ديسك حركت نسبتا بزرگي داشته باشد اين حالت مي تواند منتج به افزايش سرعت برگشت ديسك گرديده و نيروي ضربه اي بزرگي را درحالت ناگهاني بازوبسته شدن بوجود اورد.
اين نوع چك ولوها را مي توان هم درحالت افقي وهم عمودي مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودي بايد جريان سيال از پائين به بالا باشد تا نيروي جاذبه به بسته شدن ديسك كمك نمايد)اين قبيل از چك ولوها بدليل سادگي تجهيزات تشكيل دهنده ، داراي تعميرات به نسبت ساده تري در مقايسه با ساير چك ولوها مي باشند.
Gate valve
يك gate valve ،ولو با حركت خطي است كه براي شروع يا قطع جريان سيال استفاده مي شود اين ولو قابل تنظيم نبوده و قابليت تنظيم دريچه اي جريان را نيز ندارد. نامgate (كشو) از قرارگرفتن ديسك در جريان سيال مشتق گرديده است. به gate valve گاهي اوقات slide valve نيز گفته مي شود.اين ولوها جهت رساندن افت فشار به پائين تر ين سطح مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ولوها داراي حركت خطي مي باشند.
اين نكته مهم است كه بدانيم قطر ورودي سيال به داخل ولو دقيقا همان قطر لاين مي باشد.
انواع Gate Valve
دو نوع gate valve وجود دارد:
1- نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد.
مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.
۲- نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند.
دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off)
ديسك يك gate valve وقتيكه gate valve فول باز مي شود،كاملاً از مسير عبور جريان برداشته مي شود . اين خاصيت باعث از بين رفتن هرگونه مقاومتي در ولو درهنگامي كه ولو باز است مي شود. وقتيكه ولو كاملاً بسته شد توسط يك رينگ آب بند ديسكي صفحه اصلي را آب بند مي كند و آب بندي خوبي بوجود مي آيد. با قرارگيري ديسك درداخل رينگ آب بندي، مقدار بسيار كمي نشتي و يا اصلاً هيچ مقدار نشتي ممكن است درديسك عبوري بوجود بيايد (درحالتيكه ولو بسته شده است ).
ولوهاي ديافراگمي(Diaphragm Valve)
يك ولو ديافراگمي ، ولوي است با حركت خطي كه در موارد باز كردن مسير ، تنظيم ميزان جريان وهمچنين بستن مسير سيال مورد استفاده قرار مي گيرد. علت نامگذاري اين ولو بخاطر وجود يك ديسك قابل انعطاف در درون آن مي باشد كه با seat ولو در قسمت بالاي ولو جهت ايجاد يك آب بندي مناسب قرار گرفته است.
در اين ولو يك ديافراگم قابل انعطاف توسط يك ميله اي (stud) كه با ديافراگم بصورت يكپارچه مي باشد به قسمت فشار دهنده(كمپرسور) ولو متصل گرديده است.فشاردهنده(كمپرسور) بوسيله stem ولو به بالا وپائين حركت مي كند.هنگاميكه فشاردهنده(كمپرسور) به سمت بالا حركت كند ، ديافراگم به بالا كشيده مي شود واگر كمپرسور به پائين برود آنگاه ديافراگم نيز به پائين رفته وشكل انتهايي ولو را به خود مي گيرد.
تقسيم بندي انواع ولوهاي ديافراگمي
ولوهاي ديافراگمي بر اساس شكل بدنه به دو گروه زير تقسيم بندي مي شوند:
1- نوع با برامدگي داخل بدنه(weir type)
در اين نوع يك قسمت برامدگي در داخل بدنه بصورت ريخته گري تعبيه مي گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، ديافراگم بر روي اين برامدگي مي نشيند و عبور جريان را محدود مي كند.
2- نوع بدون برامدگي داخل بدنه (straight-through type )
در اين نوع ولوها ، ديافراگم بصورت يك شكل گوه اي در مي ايد
از ولوهاي ديافراگمي مي توان در كنترل نمودن جريان نيز استفاده نمود.نوع weir(داراي برامدگي سد كننده در وسط) براي كنترل جريان گزينه مناسبي بوده ولي عيب آن محدود بودن منطقه عبور سيال مي باشد.
از ولوهاي ديافراگمي همچنين براي كنترل جريانهاي كوچك وهنگامي كه سيال داراي خاصيت خورندگي بوده وسيالات راديواكتيو، مي توان استفاده نمود.
عمر مفيد ديافراگم بستگي به نوع ماده اي كه از داخل ولو مي گذرد وهمچنين دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگي دارد.
در بعضي از انواع مواد تشكيل دهنده ديافراگمهاكه از نوع الاستومري مي باشند ، اين ديافراگمها مقاومت بسيار خوبي در دماهاي بسيار بالا دارند.هرچند كه بايد توجه داشت خواص مكانيكي مواد الاستومري در دماهاي بالا پائين خواهد آمد وامكان از بين رفتن آن نيز در فشار هاي بالا وجود دارد.
بيشتر مواد الاستومري در دماي پائين تر از 150 F بهترين عملكرد را دارا مي باشند.
از موارد ديگر مزاياي اين ولوها ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي باشد.بگونه اي كه ديافراگم خود باعث ايزوله كردن قسمتهاي مختلف ولو در مقابل سيال عبوري مي گردد.با توجه به اين خاصيت اين ولوها براي سيالات خورنده و همچنين سيالاتي كه داراي مواد جامد معلق مي باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اينكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سيال عبوري قرار نمي گيرد لذا در تهيه متريال آن مي توان از مواد ارزانتري استفاده نمود.با توجه به پيشرفتي كه در طراحي ديافراگم ومواد آن صورت پذيرفته ، امروزه ديافراگم هاي جديد قادر به عملكرد با انواع سيالات عبوري مي باشند.
شیر توپی ( BALL VALVE )
این شیر به همراه شیر دروازه ای از نوع FULL BORE می باشند.یعنی در هنگامی که شیر تمام باز است سوراخ توپی شیر هم قطر با لوله ای است که شیر در مسیر آن قرار گرفته است.به این دلیل در مواقعی که بخواهند از لوله جسمی مانند پیگ (PIG)عبور دهند از این نوع شیر ها استفاده می کنند و البته کاربرد شیر توپی بیشتر برای تخلیه مواد زائد از فیلتر ها می باشد.
عیب شیر های توپیی خورده شدن تفلون های در برگیرنده توپی شیر و خود توپی میباشد که سبب نشت دهی سریع این نوع از شیر ها می شود.به طور مثال شیر های تخلیه فبلتر های امنتی از این نوع هستند که بدلیل وجود ذرات جامد و گرد و خاک پس از مدتی بدلیل خوردگی توپی و غلاف آن که از جنس تفلون می باشد , دچار نشتی می شود .باز و بسته کردن این شیر نیز 4/1 دور میباشد.
شیر سماوری (PLUG VALVE)
یکی از قدیمی ترین شیر ها شیر سماوری می باشد که FULL BORE نمی باشد و از مزیت های آن عمر بالای قطعات در حضور اجسام خارجی در گاز عبوری و قابلیت استفاده بصورت نیمه باز می باشد که این امر بخصوص در مواقع اضطراری که نیاز به کنتررل جریان گاز عبوری با استفاده از نیمه باز کردن شیرهای شبکه و ایستگاه های گاز می باشد (THROTELLING) بسیار سودمند می باشد.این شیر ها میتواند گریس خور و غیر گریس خور باشند که گریس در اینجا هم نقش آب بندی را بازی میکند و هم نقش روانکاری قطعاتی از شیر که بر روی هم می لغزد . این شیر اکثرا با 4/1 دور گردش پلاگ باز و بسته می شوند. برای شیر های سایز بالا که اصطکاک زیادی مابین قطعات آنها وجود دارد از گیربکسی برای سهولت باز و بسته کردن استفاده می کنند که به شیرهای هفت ونیم دور نیز مشهور هستند که البته استفاده از گیربکس به این نوع از شیر ها محدود نمی شود .
شیر سوزنی (NEEDLE VALVE )
این شیر معمولا دارای ابعاد کوچکی است و در مکانهایی مورد استفاده قرار می گیرد که تنظیم جریان سیال بسیار دقیق مورد نظر باشد از جمله خط برگشتی گاز از رگلاتور های پایلوت مدل رمباخ به RUN مربوطه.علت نامگذاری این شیر ها وجود یک پلاگ مخروطی شکل در آنها می باشد و از سایز های 8/1 اینچ به بالا موجودند. این شیر بیشتر تز جنس فولاد ضد زنگ و برنز و برنج ساخته می شود.
شیر سوزنی
شیر پروانه ای (BUTTERFLY VALVE)
این شیر با توجه به شکل خاص خود براحتی از دیگر شیر ها قابل تمایز است . از این شیر در مواردی استفاده می شود که سیال دارای دبی زیاد ولی فشار کم باشد , چون ساختار ضعیفی دارند. یکی از موارد مهم کاربردی این شیر ها استفاده در کاربراتور خودرو ها به صورت دریچه گاز و ساسات می باشد که هوا با فشار اتمسفریک و با دبی بالا از آنها عبور میکند. افت فشار کم , باز وبسته کردن آسان و ساختار ساده به همراه نصب آسان از مزایای این شیر ها بشمار می رود.عامل کنترل دبی در این شیر ها دیسکی است که به صورت افقی قرار دارد و حول محور خود دوران کرده و بر اساس میزان چرخش آن دبی سیال عبوری نیز تغییر میکند.
شیر بشقابی (GLOBE VALVE)
پلاگ این شیر همانند اسم آن شبیه به یک بشقاب می باشد.از این شیر در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز استفاده شده است , حتی در لوله کشی منازل نیز از این نوع شیر به وفور استفاده می شود. در این شیر دیسک بشقاب مانند روی یک اوریفیس قرار میگیرد و بدلیل نوع خاصی طراحی این شیر این اوریفیس عمود بر جریان سیال است که سبب چرخش نود درجه ای جریان شده و سیال مجددا پس از عبور از اوریفیس دچار چرخش نود درجه ای میگردد که سبب افت فشار و ایجاد توربو لانس در جریان خروجی از شیر می شود.
جنس این شیر ها معمولا از فولاد کم کربن دار , چدن چکش خوار , برنز و ... است. در این نوع شیر ها از سه نوع دیسک بعنوان پلاگ استفاده می شودکه عبارتند از :
1- دیسک مرکب
2- دیسک معمولی
3- دیسک مخروطی
شیر بشقابی
شير اطمينان(SAFETY VALVE)
از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند.
شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند.
محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد.
شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري ازسيال به واحد(يا به درون لاين)عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي ايند نصب مي گردند. درسيستمهاي توليدبخار ، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلر ها نصب مي گردند .
در ارتباط با شيرهاي اطمينان لازم است كه با اصطلاحاتي در اين زمينه بيشتر اشنا شويم:
Over Pressure
فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد.
شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند.
Blowdown
مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد.
مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند.
Set Point
تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت.
ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بيمورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجادسروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد.
Shut-off Margin
همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد.
انواع Safety Valve
Safety valve هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است .
براي مثال استاندارد I و VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد.
بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير تعريف گرديده است:
LOW LIFT SAFETY VALVES
FULL LIFT SAFETY VALVES
FULL BORE SAFETY VALVES
BALANCES SAFETY VALVES
PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES
CONVENTIONAL SAFETY VALVES
LIFT SAFETY VALVES
HIGH LIFT SAFETY VALVES
PROPORTIONAL SAFETY VALVES
DIAPHRAGM SAFETY VALVES
BELLOWS SAFETY ALVES
CONTROLLED SAFETY VALVES
ASSISTED SAFETY VALVES
BALANCED PISTON SAFETY VALVES
واژه شير اطمينان (safety valve)وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند .
در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند.
در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است.
در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود.
در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي شود .
از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point) برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند.
ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد.
شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد.
Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.
نصب safety valve
قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمودلذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد.
Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است.