تقسیم بندی شیرهای صنعتی ( ولو )

تقسیم بندی شیرهای صنعتی ( ولو)

شیرهای دستی که با نیروی انسانی کار می‌کنند (Manual Valves)

شیرهای خودکار که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می‌کنند.

(Control Valves)

شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می‌کنند (Electric Motor Operated Valves) و همچنين ( Solenoid Valves).

جنس انواع شیرهای صنعتی و کاربرد :

۱. شیرهای چدنی که برای آب و مواد نفتی با دمای کمتر از ۳۵۰ درجه سانتیگراد مناسب بوده و بیشتر بصورت مخلوطی شکل ساخته می‌شوند (مانند شیرهای سماوری).

۲. شیرهای فولادی که با آلیاژهای مختلف ساخته شده و بیشتر برای کنترل انواع مواد نفتی، گازها، بخار و آب با فشار و دمای زیاد بکار برده می‌شوند. مانند کنترل ولوها

۳. شیرهای پولیکا که از مواد P.V.C. ساخته شده و بیشتر روی لوله‌های پولیکا نصب می‌شوند .(Poly Vinil Chloride)

۴. شیرهای شیشه‌ای که از جنس شیشه می‌باشند و بیشتر در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۵. شیرهای برنجی (آلیاژ مس و روی) که برای آب و مواد نفتی با فشار و دمای کم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۶. شیرهای برنزی (آلیاژ مس و قلع) که برای آب و محلول‌های نمک‌دار و مواد نفتی با فشار و دمای نسبتا کم (حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد و ۳۵۰ پوند فشار بر اینچ مربع) بکار برده می‌ شوند .

روش انتخاب شیرهای صنعتی

سیال‌ها به انواع مختلف گاز، بخار، مایع تقسیم می‌شوند و درجه دورانی، حجم، غلظت، سرعت، فشار، درجه حرارت و بالاخره سایر مشخصات سیال و همچنین جنس قطعات شیر انتخاب شده می‌تواند مشکلی ایجاد کند.

با توجه به مشخصات سیال باید شیرهای صنعتی را انتخاب کرد که بتواند در مقابل سائیدگی (Erosion) و خورندگی(Corrosion) و سایر مشخصات سیال مقاومت کند.

چند پارامتر اساسی در خصوص انتخاب شیرهای صنعتی بسیار حائز اهمیت می‌باشد:

۱. نوع کاری که شیر صنعتی باید انجام دهد.

۲. نقشه لوله کشی

۳. سیستم به کار اندازی شیر

۴. درجه حرارت و فشار

۵. حجم شیر صنعتی مربوطهمواد سازنده شیرهای صنعتی

یکی از مسائل موثر در انتخاب شیرهای صنعتی، سیستم محرکه(Unite Actuating) می‌باشد و سیستم محرکه ممکن است مکانیکی، هیدرولیکی و یا بوسیله برق یا هوا باشد. ابتدایی ترین وسیله محرک بوسیله دست می‌باشد که با کمک دسته یا پیچ بطور مستقیم یا غیر مستقیم روی شیرهای صنعتی عمل می‌کند.

محرک (Actuator) قسمتی از شیر خودکار است که فرمان‌های دریافتی از سیستم محرکه را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و موجب باز و بسته شدن شیر می‌شود.

فرمانهای برقی بدلیل گرانی دستگاه‌ها زیاد معمول نیستند و از فرمان‌های هیدرولیکی موقعی استفاده می‌شود که یا دسترسی به هوای خشک و فشرده نباشد.درجه حرارت محیط آنقدر پائین باشد که آب موجود در هوا یخ بزند و منجر به مسدود شدن مسیرهای موین هوا گردد.

بطور کلی فرمان‌های هوایی بیشتر از دو نوع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا با دستگاه خشک‌کننده هوا " Air dryer" می‌توان هوا را به حد کافی خشک کرد که آب موجود در هوا یخ نزند.

محرک‌ها (Actuator) انواع مختلفی دارند که معروف ترین آنها عبارتند از:

۱. محرک پیستونی Piston Actuator

۲. محرک دیافراگمی Diaphragm Actuator

۳. محرک دستیManual Actuator

سيستم به كار اندازي شير:

يكي از مسايلي كه در انتخاب شير موثر است سيستم محركه شير (Actuating unit) مي باشد. سيستم محركه شير ممكن است مكانيكي ، هيدروليكي و يا به وسيله برق يا هوا باشد.

ابتدايي ترين وسيله محركه به وسيله دست مي باشد كه با كمك دسته يا پيچ به طور مستقيم يا غير مستقيم روي شير عمل مي نمايد.

محركها انواع مختلفي دارند كه معروفترين آنها عبارتند از :

الف : محرك ديافراگمي (Diaphragm Actuator)

ب: محرك پيستوني (Piston Actuator)

ج: محرك دستي (Manual Actuator)

شيرهاي خودكار (Automatic Control Valves) :

اين نوع شيرها با نيروئي غير از نيروي انسان كار مي كنند و جريان و فشار و درجه حرارت يك پروسه را متناسب با فرمانهائي كه مي گيرند تنظيم مي نمايند. فرمان هايي كه براي تنظيم پروسه فرستاده مي شود ممكن است هوائي ، برقي و يا هيدروليكي باشد.

شير خوكار از دو قسمت بدنه (Body) و محرك (Actuator) تشكيل شده است. بدنه شير خودكار مانند شير دستي از دو قسمت Seat ( نشيمنگاه) و Plug ( بند آور) تشكيل شده است. بدنه ممكن است يك نشيمنگاهي يا دو نشيمنگاهي باشد.

مزيت يك شير دو نشيمنگاهي بر شير يك نشيمنگاهي در اين است كه هر گاه فشار سيال خيلي زياد باشد مي توان شير را آسان تر باز و بسته كرد.جريان دو قسمت شده و فشار وارد بر يك بند آور باعث خنثي كردن فشار وارد بر بند آور ديگر مي شود.همچنين براي عبور مقداري معين سيال نسبت به بدنه يك نشيمنگاهي ، ساقه آن تغيير مكان كمتري مي يابد.

ديافراگم:

جسم دايره اي شكل قابل ارتجاعي است كه كناره آن در فضاي بين دو پوسته محكم شده و وسط آن به وسيله يك پيچ به صفحه ديافراگم و ساقه شير متصل است صفحه ديافراگم جسم فلزي دايره شكلي است ( كوچكتر از ديافراگم) كه براي جلوگيری از پاره شدن ديافراگم و وارد كردن كليه نيروهای وارد بر ديافراگم به كار مي رود.

فنر محرك بين صفحه ديافراگم و نشيمنگاه فنر قرار گرفته و هميشه نيروي آن در جهت عكس نيرو و محرك عمل مي كند.

نشيممنگاه فنر صفحه فلزي است كه ساقه از وسط آن عبور مي كند . در يك طرف نشيمنگاه فنر و در طرف ديگر نيروي تنظيم كننده فنر قرار گرفته است.

ساقه محرك كه از وسط فنر گذشته از يك طرف به ديافراگم و صفحه ديافراگم متصل مي شود و از طرف ديگر به بند آور. تنظيم كننده نيروي فنر ، به صورت غلافي در اطراف ساقه قرار گرفته كه به علت داشتن پيچ مي توان آن را در طول ساقه بالا و پايين برد ونيروي فنر را كم و زياد كرد .

مهره اتصال دهنده مهره ايست كه در زير تنظيم كننده نيروي فنر قرار دارد و دو قسمت ساقه را به يكديگر متصل مي كند.

پايه محرك (Yoke) قسمتي از محرك است كه به بدنه شير متصل مي شود. معرف حركت Travel indicator تيغه باريكي است كه مقدار باز و بسته بودن شير را از روي يك صفحه مدرج به نام مقياس تحرك ، نشان مي دهد و بالاخره مقياس تحرك Travel indicator Scale صفحه مدرجي است كه در مقابل Travel indicator روي پايه محرك محكم شده است.

معمولا قسمتهاي داخلي شير كه موجب كنترل كردن سيال شده و با سيال تماس دارد Trim ناميده مي شود،مانند بند آور ، نشيمنگاه ، ساقه ، بوشGuides ، Cage

مجموعه سيال عبور كننده ارتباط مستقيم با حركت بند آور دارد به عبارت ديگر قسمت اصلي شير كه روي جريان سيال موثر است بند آور مي باشد.در مورد شيرهاي خود كار، نيروي محرك قادر است بند آور را در شرايط مورد دلخواه قرار دهد.

محرك پيستوني :

محرك پيستوني ساده تر از محرك ديافراگمي است و بنا به اصل اختلاف فشار در دو طرف پيستون باز و بسته مي شود. بايد در نظر داشت كه فرمانهاي رسيده باعث اختلاف فشار در دو طرف پيستون مي گردند.

Self-Operated Control Valve:

شير خودكاري است كه مستقيما به وسيله فشار سيال تحت كنترل كار ميكند،يعني فشار سيال تحت كنترل مستقيما به ديافراگم شير خودكار متصل است.

Back Pressure Regulator:

شير خودكاري است كه فشار جريان ورودي (Up – Stream) شير را كنترل مي كند.

Reducing Regulator:

شير خودكاريست كه جريان خروجي ( Down – Stream ) شير را كنترل مي كند.

طرز كار شير خودكار:

در صورتيكه از قسمت بالاي ديافراگم هوا با فشار از دستگاه كنترل كننده وارد شود ، فشار هوا روي تمام سطح ديافراگم اثر مي كند. در اين وضع حاصلضرب فشار و مساحت ديافراگم تبديل به نيرويي خواهد شد كه روي صفحه زيرين ديافراگم وارد مي آيد.

اين نيرو به فنر و ساقه منتقل مي گردد كه در نتيجه بند آور را از نشيمنگاه به طور خودكار خارج و يا وارد مي كند.

شير خودكار بسته به اينكه با فشار وارده بر ديافراگم باز يا بسته كند، اصطلاحا Air to open (مختصرا A.T.O) و Air to close (مختصرا A.T.C) گفته مي شود و انتخاب هر يك بستگي به جنبه هاي ايمني ماده تحت كنترل و نوع كنترل دارد.

برای مثال،شير خودكاري كه سر راه عبور گاز سوخت كوره قرار گرفته بايد از نظر ايمني وقتي كه هواي دستگاه بنا به علتي قطع شد بسته شود كه گاز اضافي وارد محفظه احتراق نشده و باعث انفجار و ايجاد خطر نشود، يعني بايد A.T.O باشد.مسافتي را كه ساقه شير خودكار از حالت باز كامل تا بسته كامل طي مي كند Valve Stroke مي گويند.

آب بندي (Packing):

آب بند يا Packing وسيله اي است كه براي جلوگيري از نشت گاز و يا مايع تحت كنترل از اطراف ساقه شير خودكار، دور ساقه و در محلي به نام جعبه آب بند(Packing Box) گذاشته مي شود و ساقه شير خودكار هنگام حركت از داخل چند حلقه ( لايه) آب بند عبور مي كند.معمولا براي روان شدن حركت از گريس استفاده مي شود كه البته از نشت و نفوذ هم جلوگيري مي كند.

پكينگ ها انواع مختلفي دارند ولي معمول ترين نوع استاندارد آن ، از پنبه نسوز (asbestos) و تفلون (Teflon) تشكيل يافته كه به صورت حلقه (Ring) مورد استفاده قرار مي گيرد و مي تواند در درجه حرارت بالاتر از ۴۰۰°F درجه فارنهايت مقاومت كند.

تفلون نوعي پلاستيك است كه ضريب اصطكاك آن كم بوده و مي تواند در حرارت بيش از۵۰۰°F مورد استفاده قرار گيرد. پكينگ ها انواع و اشكال مختلفي دارند.

تناسب اندازه شير خودكار نسبت به حداكثر مقدار جريان تحت كنترل :

اندازه يك شير خودكار بايد چنان باشد كه بتواند ۲۵ تا ۱۰۰ درصد بيشتر از جريان عادي (Normal Flow) كه بايد كنترل كند از خود عبور دهد. براي محاسبه اندازه شير خودكار در نظر گرفتن حداكثر جريان (Maximum Flow) و مقدار عادي جريان (Normal Flow) بايد بر اساس مقادير واقعي و حساب شده جريان تحت كنترل باشد و نه بر اساس حدسيات.

اندازه بدنه شير خودكار بستگي به اندازه لوله حاوي جريان دارد ولي اندازه دهانه هاي ورودي و خروجي (Valve Ports) با محاسبه تعيين مي شوند.

گنجايش و ضريب خروجي جريان (Capacity and Flow co-efficient) CV :

منظور از ضريب خروجي جريان (CV Value) همان گنجايش شير خودكار است ، يعني مقدار جرياني كه شير خودكار مي تواند در يك مدت معين از خود عبور دهد .

ضريب خروجي يك شير خودكار عبارت است از تعداد گالن آب كه شير خودكار مي تواند در يك دقيقه عبور داده و يك پوند بر اينچ مربع افت فشار دو سر دهانه لوله ايجاد كند. برای مثال اگر شير خودكاري داراي CV=۱۴ باشد یعنی مي تواند در يك دقيقه ۱۴ گالن آب از خود عبور داده و در حالتي كه كاملا باز است يك پوند بر اينچ مربع فشار ايجاد كند.

مختصات جرياني يك شير خودكار (Valve Flow Characteristics) :

نسبت تغييرات مقدار جريان به تغييرات حركت شير خودكار را مختصات جرياني يك شير خودكار مي گويند. اين مختصات بستگي به نوع شكل و ساختمان پلاگ شير خودكار دارد.

شيرهای خودكار را از نظر شكل و نوع كار پلاگ آنها به طور كلي به سه دسته اساسي تقسيم مي كنند:

۱- مختصات درصد مساوي (Equal Percentage Characteristics)

۲- مختصات خطي (Linear Characteristics)

۳- مختصات باز كننده سريع (Quick Opening)