شیر پروانه‌ ای فولادی

شیر پروانه ای فولادی یکی از پرمصرف ترین انواع شیرها در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و پالایشگاهی محسوب میشود. این نوع شیر طبق استاندارد API609 در صنایع نفت و گاز طراحی و تولید میگردد. اما کاربرد آن تنها به این صنعت محدود نمیشود. و تقریبآ در همه صنایع فرآیندی مانند صنایع شیمیایی، صنایع آب و فاضلاب، صنایع نیروگاهی، صنایع غذایی و دارویی بسیار پرمصرف و کاربردی میباشد. شیرپروانه ای به دلیل وزن سبک، قیمت مناسب و همچنین تعمیرات و نگهداری آسان و کم هزینه، یکی از پر طرفدارترین نوع شیرآلات در صنایع میباشد.

شیر پروانه ای فولادی چیست؟

در اینجا به توضیح عملکرد، ویژگی ها و اجزای یک شیر پروانه ای، و همچنین انواع آن از نظر نوع اکچویتور (عملگر)، انواع آلیاژهای فولادی به کار رفته در این نوع شیر و انواع اتصالات شیر پروانه ای خواهیم پرداخت و در آخر به مزایا و معایب شیر پروانه ای و مقایسه آن با چند نوع دیگر از انواع شیرآلات صنعتی خواهیم پرداخت.

ویژگی شیر پروانه ای فولادی

شیر پروانه ای یا Butterfly Valve از نوع شیرآلات Quarter turn یا ربع گرد میباشد. چرا که با یک چرخش 90 درجه ای دیسک یا مجرابند آن، کاملآ باز یا کاملا بست خواهد شد و مسیر جریان سیال را قطع یا وصل میکند. اما این شیر علاوه بر سرویس های قطع و وصل با نصب عملگر های اتوماتیک و پوزیشنر در کاربردهای کنترلی و تنظیم هم کاربرد خواهد داشت. همچنین باید به این نکته نیز اشاره کنیم که شیرپروانه ای یک شیر دو جهته یا Bi-Directional میباشد به این معنی که جهت حرکت سیال در هر دو مسیر رفت و برگشت امکان پذیر میباشد و آب بندی روی سیت آن در بالادست و پائین دست (Upstream و Downstream) انجام میگیرد.

اجزای شیر پروانه ای فولادی

دارای یک بدنه از انواع آلیاژ های فولادی (Body)، دیسک (Disk)،آستری یا آب بند (Linear) و نشیمنگاه (Seat) و یک محور عمودی (Shaft) که دیسک شیر حول آن محور آزادانه میچرخد (Stem)، و یک عملگر (Actuator) میباشد. تمام اجزای یک شیر پروانه ای دارای انواع و مدل های گوناگونی میباشند.

دیسک شیر های پروانه ای با توجه به بدنه شیر به دو نوع هم مرکز (Centric) و دیسک غیر هم مرکز (Eccentric) نیز تقسیم می شوند.

لاینر یا آستری در شیر پروانه ای از جنس های فلزی یا غیر فلزی (PTFE) میباشد. در ادامه به معرفی انواع اجزای داخلی یک باترفلای ولو میپردازیم:

شکل زیر نمای داخلی یک شیرپروانه ای را نمایش میدهد.

با اعمال نیرو به عملگر، این نیرو به شافت شیر پروانه ای منتقل شده و باعث چرخش دیسک خواهد شد. و نسبت به باز کردن یا بستن مسیر سیال پوزیشن خواهد گرفت. این نیرو میتواند از طریق نیروی انسانی و توسط یک عملگر دستی (اهرم یا فلکه) منتقل شود. یا حتی میتواند بصورت اتوماتیک به شیر اعمال شود و از نیروهای پنوماتیکی (بادی)، الکتریکی (موتوری) یا هیدرولیکی که هریک دارای ویژگی ها و مشخصات خاص خود میباشند اعمال میشود و به دیسک شیر منتقل گردد. در اینجا باید اشاره کنیم که با توجه به اینکه شیر پروانه ای از نوع شیرهای ربع گرد میباشد. در صورت استفاده از گیربکس یا جهبه دنده، با چرخاندن فلکه گیر بکس این نیرو توسط مکانیزم چرخ دنده های ماردونی تبدیل به یک حرکت چرخشی و دورانی در شفت شیر خواهد شد. و باعث چرخیدن دیسک شیر پروانه ای میگردد.

انواع آلیاژ های فولاد در شیر پروانه ای

شیر پروانه ای فولادی با توجه به تحمل دمایی و فشار بالاتر نسبت به انواع متریال های چدنی، بیشتر در سرویس ها و سیالاتی که خوردگی بیشتری دارند و فشار فرآیندی بالاتری دارند مورد استفاده قرار میگیرند. بیشترین مصرف شیر پروانه ای با بدنه فولادی در صنایع نفت و گار، پتروشیمی و پالایشگاه و صنایع دارویی و غذایی میباشد.

باترفلای ولو با انواع آلیاژ های فولاد به روش های فورج (Forged Steel) یا ریختگری (Cast) تولید میشوند. هریک از این متریال ها با توجه به میزان خورندگی سیال فرآیندی و دما و فشار سیال انتخاب خواهند شد. انواع کربن استیل ,A105, A106, A216 WCB، کربن های دما پایین A352 LCB، استنلس استیل های 304 و 316 و 321 از انواع آلیاژهایی هستند که در ساخت و تولید شیر پروانه ای فولادی مورد استفاده قرار میگیرند.

در صنایع بهداشتی، انتخاب بدنه استنلس استیل به دلیل حساسیت های بهداشتی و میکروبی میباشد. چراکه که انواع استنلس استیل بهترین متریال سازگار با این چنین شرایطی خواهد بود و از نظر تمیز شدن و میکروی زدایی بیشترین سازگاری را خواهد داشت. 

انواع متریال دیسک و لاینر در شیر پروانه ای فولادی

انتخاب دیسک مناسب و لاینر یا آستری در شیر پروانه ای از مهمترین پارامترها و فاکتورها در خریداری یک شیر پروانه ای محسوب میشوند. چراکه انتخاب دیسک و لاینر نامناسب علاوه بر مشکلات نشتی، باعث خوردگی و آسیب دیدگی در شیر می شود و آسیب ها و خسارات جبران ناپذیری را در شیر باعث میگردد.

دیسک در شیر پروانه ای همواره متناسب با شرایط فرآیندی و نوع سیال انتخاب میشود. دیسک و لاینر در شیر پروانه ای بیشترین تماس با سیال را دارند به همین جهت متریال دیسک باید به گونه ای باشد که اگر سیال خواص خوردگی یا ساییدگی دارد موجب آسیب دیدن دیسک نشده. به همین خاطر برای دیسک شیر پروانه ای معمولآ متریال های SS316 و آلیاژ های کروم-نیکل مانند مونل یا حتی اینکونل استفاده میشود.

متریال لاینردر شیر پروانه ای فولادی

برای سیالات اسیدی و سیالاتی که خاصیت خورندگی بسیار زیادی دارند معمولا از دیسک های پلیمری و ضد اسیدی استفاده میشود. همچنین توجه به نوع لاینر نیز از مهمترین عواملی میباشد که روی کلاس نشتی شیر تاثیر گذار است.

با توجه به اینکه بیشترین درصد از خرابی های شیر پروانه ای مربوط به سیت (لاینر) آن می باشد. به همین دلیل علاوه بر اهمیت انتخاب متریال بدنه و دیسک، متریال سیت از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.

برای سیالات اسیدی و سیالات خورنده تا دمای 130 درجه سانتی گراد از سیت تفلون (PTFE) و برای سیالات اسیدی دمای بالاتر از 130 درجه سانتی گراد از سیت فلز به فلز استفاده می شود. از سیت NBR برای آب تا دمای 90 درجه سانتی گراد و سیت EPDM برای آب تا دمای 120 درجه سانتی گراد استفاده می شود. در موارد دما بالاتر نیز از سیت استیل و فلزی استفاده می شود. که در موارد خاص نیز با مشخصات درخواستی مصرف کنندگان تولید و عرضه میگردد.

شیرپروانه ای تمام تفلون (PTFE) مناسب سیالات اسیدی و شیمیایی

قیمت شیر پروانه ای فولادی

عوامل و پارامترهای بسیاری در تعیین قیمت شیر پروانه ای فولادی تاثیر گذار میباشند. شاید بتوان گفت علاوه بر سایز شیر و نوع اکچویتور، نوع متریال بدنه و دیسک شیر هستند که در قیمت شیر پروانه ای فولادی تاثیرگذار میباشد. انواع آلیاژ های فولاد ساده کربنی، فولاد های نیکل دار، کروم دار و سایر آلیاژ ها در متریال بدنه شیر پروانه ای مورد استفاده قرار میگیرند که هریک با توجه به شرایط فرآیندی و نوع سیال طراحی و انتخاب میشوند.

انواع شیر پروانه ای فولادی از نظر نوع عملگر (Actuator)

شیرپروانه ای را میتوان در انواع مختلفی از نظر نوع عملگر یا نیرویی که باعث حرکت دیسک و باز و بسته شدن شیر میشود بررسی کرد.

عملگر دستی اهرمی (Wrench):

این نوع از عملگرها توسط یک اهرم کنترل میشوند و معمولا تا سایز 8 اینچ تولید میشوند. چراکه برای سایز های بالاتر از 8 اینچ استفاده از نیروی دست برای چرخاندن شیر کافی نبوده و عملآ غیر ممکن خواهد بود.

مکانیزم عملکرد در این نوع از عملگرها به این صورت میباشد که با فشار دادن اهرم و چرخاندن آن، میتوان زاویه دیسک شیر را طبق زاویه دلخواه تغییر داد و مسیر جریان سیال را کنترل کرد. این نوع از عملگرها در بازار به عنوان عملگرهای اهرمی یا کلاچ دار نیز معروف هستند.

عملگر گیربکسی (Gear-Box):

شیرپروانه ای با اکچویتور گیربکسی برای سایز های بالاتر از 8 اینچ مورد استفاده قرار میگیرد. مکانیزم عملکرد در آن به گونه ای میباشد که در آن شفت شیر پروانه ای که دیسک حول آن میچرخد، توسط یک سری چرخدنده به یک فلکه کوپل میباشد.

هنگامیکه اپراتور فلکه را میچرخاند، نیروی این چرخش توسط چرخ دنده ها (گیربکس) به شافت شیر پروانه ای انتقال یافته و باعث چرخش دیسک خواهد شد. از آنجا که استفاده از گیبرکس باعث افزایش گشتاور نیرو میشود، استفاده از شیر پروانه ای گیربکسی در جایی که نیروی اهرم قادر به باز و بسته کردن شیر نباشد مورد استفاده قرار میگیرد.

عملگر پنوماتیکی (Pneumatic):

شیر پروانه ای با عملگر پنوماتیکی یکی از پرمصرف ترین و پرکاربرد ترین انواع عملگرها در شیرآلات میباشد. استفاده از این نوع عملگر دارای سرعت اکشن بسیار بالایی است و شیر به سرعت پوزیشن باز یا بسته خواهد گرفت. همچنین در جاهایی که محدودیتی بابت تامین هوای ابزار دقیق وجود ندارد، این نوع اکچویتور بهترین انتخاب خواهد بود.

مکانیزم عملکرد در این نوع از عملگرها استفاده از نیروی هوای فشرده برای باز و بست کردن شیر میباشد. عملگرهای پنوماتیکی در شیر پروانه ای از نوع عملگرهای پنوماتیکی چرخشی (rack and pinion) میباشند. این نوع عملگرها دارای یک سری چرخدنده و شفت هستند که نیروی هوا در  یک مخزن کوچک باعث حرکت چرخ دنده ها خواهد شد. این حرکت به شفتی که به عملگر کوپل میباشد منتقل خواهد شد. این شافت نیز با چرخش باعث حرکت و تغییر زاویه دیسک در شیر خواهد شد.

برای بهینه کردن عملکرد شیر پروانه ای پنوماتیکی و مکانیزه کردن حرکت شیر، استفاده از یک شیر برقی یا سولنوئید ولو و یک سوئیچ باکس نیز همانند شکل فوق در این شیر توصیه میشود.

عملگر برقی (Motorized):

در جاهایی که امکان تآمین هوای ابزار دقیقی وجود ندارد یا محیط های خطرناکی داریم که در آنها باید استانداردهای ضدانفجار رعایت شود. استفاده از عملگرهای برقی یا موتوری motorized actuator توصیه میشود. این نوع از عملگر ها با استفاده از یک موتور الکتریکی به دیسک در شیر کوپل می شود. و نیروی لازم جهت چرخش دیسک را تامین میکند. با دریافت برق 24 ولت dc یا 240 ولت در موتور الکتریکی، شافت شیر پروانه ای که با آن کوپل می شود دوران پیدا می کند و دیسک شیر حول محور آن شافت میچرخد و مسیر حرکت سیال را باز یا بست خواهد کرد.

باید خاطرنشان کرد که استفاده از عملگر برقی زمان بیشتری برای باز و بسته شدن شیر نسبت به عملگر پنوماتیکی احتیاج خواهد داشت. و در جایی که زمان باز و بست شدن شیر از اهمیت بالایی برخوردار باشد و شیر باید سریع اکشن بگیرد، فقط استفاده از عملگرهای پنوماتیکی پیشنهاد میگردد.

شیرپروانه ای با عملگر برقی دارای 2 نوع تدریجی و قطع و وصل میباشد. در عملگر برقی نوع تدریجی، سیگنال جریانی 4 تا 20 میلی آمپر یا سیگنال ولتاژی از اتاق کنترل دریافت می شود و شیر نسبت به سیگنال دریافتی باز یا بست میشود (پوزیشن میگیرد). به عبارت دیگر میتوان شیر را بصورت تدریجی کنترل و تنظیم کرد.

اما در شیر پروانه ای با عملگر برقی نوع قطع و وصل برای تنظیم و کنترل جریان سیالات نمیتواند مورد استفاده قرار گیرد. به عبارت بهتر فقط اکشن 0 یا 1 یعنی کاملا باز یا کاملا بست میگیرد.

عملگر هیدرولیکی (Hydraulic):

شیرپروانه ای با عملگر هیدرولیکی، در سایز های بسیار بزرگ که عملگرهای دستی، بادی یا برقی جوابگو نبوده و گشتاور لازم جهت چرخاندن دیسک شیر پروانه ای را نتوانند تامین کند مورد استفاده قرار میگیرند.

صنایع راهسازی و سد سازی و صنایع نیروگاهی از جمله پرکاربرد ترین صنایعی هستند که استفاده از عملگرهای هیدرولیکی در آنها متداول و رایج میباشد. استفاده از نیروی سیالاتی مانند آب یا روغن و جک های هیدرولیکی در این نوع از عملگرها متداول بوده و برای انتقال نیرو های بسیار بسیار بزرگ در این نوع از شیرآلات از عملگرهای هیدرولیکی استفاده میگردد.

تجهیز صنعت تامین کننده و وارد کننده تجهیزات ابزار دقیق و انواع شیرآلات صنعتی و پایپینگ است. برای استعلام قیمت و مشاوره فنی با کارشناسان (واحد) فروش ما تماس بگیرید.