بال ولو

بال ولو (ball valve)، یکی از انواع رایج و پرکاربرد شیرآلات صنعتی است که جهت کنترل یا قطع و وصل مسیر سیالات مختلف مایع و گاز به کار می رود. نوعی شیر ربع گرد چرخشی (quarter-turn) است که از اجزای مختلفی نظیر عملگر یا اکچویتور (Actuator)، بدنه (Body)، مجرابند یا توپی (Ball) و نشیمنگاه (Seat) تشکیل می شود.

هدف از این نوشته بررسی طرز کار، انواع اکچویتور، انواع متریال، کاربردها، تعمیر و نگهداری بال ولو است. در تصویر زیر انواع بال ولو با عملگر و سایزهای مختلف را مشاهده می کنید.

تجهیز صنعت انواع بال ولو استیل، کربن استیل، فولادی، آلیاژی LF2/F11/F22/A105/WCB، کلاس فشار 150، 300، 600، 800، 15000، 2500 از سایز 1/2 تا 54 اینچ با انواع اکچویتور پنوماتیک، انواع اتصالات دنده ای،فلنج دار و جوشی را به فروش می رساند.

بال ولو چگونه کار می کند؟

بال ولو یا شیر توپی از مجرابند توپی با سوراخی در آن تشکیل می شود. هنگامی که شیر در موقعیت باز قرار دارد، سوراخ در مجرابند در راستای جریان است و به سیال اجازه عبور می دهد. با چرخش 90 درجه ای توپی، مسیر عبور جریان مسدود و سوراخ داخلی توپی عمود بر مسیر جریان قرار می گیرد.

بال ولو و شیر پروانه ای جزء شیرآلات ربع گرد یا quarter turn هستند و معمولا برای سرویس های قطع و وصل سریع (on/off) مورد استفاده قرار می گیرند. در شکل زیر اجزای اصلی یک بال ولو را مشاهده می نمایید که متشکل از یک عملگر دستی actuator، استم یا stem، توپی ball، نشیمنگاه یا Seat و بدنه شیر body است.

همانطور که در شکل نمایان است این شیر توپی متشکل از یک عملگر دستی lever type می باشد که توسط شفت یا استم به توپی متصل می شود. استم توسط یک زائدگی که در قسمت پایینی دارد به قسمت شیاردار بالای توپی متصل میگردد و باعث چرخش توپی می شود.

عملکرد بال ولو

به عبارت دیگر عملگر با چرخش 90 درجه ای میتواند توپی شیر را بچرخاند و شیر را باز یا بسته کند. علاوه بر این آب بندی توپی توسط دو سیت تفلونی انجام می شود. در واقع مجرابند توپی روی سیت حرکت می کند و آب بندی شیر را برقرار می کند.

توجه داشته باشید که توپی و سیت از مهمترین اجزای داخلی بال ولو محسوب می شوند که در تماس مستقیم با سیال فرآیندی قرار می گیرند. به همین دلیل هنگام انتخاب متریال این اجزا باید نوع سیال، محدوده دما و فشار سیال نیز در نظر گرفته شود.

انواع بال ولو

بال ولوها در انواع مختلفی بر اساس نوع آب بندی، ساختار بدنه، نوع طراحی توپی، متریال و ویژگی های دیگر تولید می شوند. انواع پرکاربرد بال ولو در ادامه زیر ذکر می شود:

بال ولو شناوری (Floating Ball Valve)

در این نوع مجرابند توپی شیر تنها از قسمت بالایی با استم شیر متصل است و دو سیت از کنار توپی شیر را مهار می کنند. سیت ها در شیر توپی شناوری معمولا از جنس تفلون یا PTFE تولید می شود.

در این نوع بال ولو اگر فشار سیال بسیار بالا باشد سیت تفلونی دوم دچار تغییر شکل دائمی می شود و شیر آب بندی خود را از دست می دهد و دچار نشتی خواهد شد. بنابراین هنگامی که فشار بالا دست زیاد باشد، عملکرد شیر سخت می شود و نیروی بسیار بالایی باید وارد شود تا شیر باز یا بسته گردد.

به همین جهت نوع دیگری از بال ولوها تولید می شوند که در فشارها و گشتاور های بسیار بالا نیز به راحتی عمل می کنند و قابل اعتماد هستند.

بال ولو ترونیون (Trunnion Mounted Ball Valve)

در این نوع مجرابند توپی از بالا به استم و از پایین توسط یک شفت کوتاه (ترونیون ساپورت) متصل می شود. در این نوع طراحی شیر توپی به گشتاور عملیاتی کمتری نسبت به شیر توپی فلوتینگ برای عملکرد و باز و بست شدن شیر نیاز است که این یکی از مزایای این نوع بال ولو محسوب می شود.

به عبارتی دیگر این موضوع باعث کاهش نیروی لازم عملگر و به طور کلی کاهش هزینه های نصب و نگهداری شیر می شود. بال ولو ترونیون راه حلی بسیار خوب برای سرویس های با فشار عملیاتی بسیار بالا است که به هنگام باز و بست شدن شیر نیازمند گشتاور بسیار بالایی می باشد.

بال ولو بدنه تمام جوش (Welded Body)

شیر با بدنه تمام جوش یا All-Welded برای سرویس هایی مورد استفاده قرار می گیرند که میزان نشتی به صفر برسد.  به همین دلیل بدنه این نوع بال ولو به طور کامل جوشکاری می شود به گونه ای که هیچ درزی در آن وجود نداشته باشد. برای مثال بال ولو تمام جوش معمولا در خطوط انتقال گاز که در زیر زمین به صورت دفنی نصب می شوند مورد استفاده قرار می گیرند.

به دلیل احتمال وجود زلزله و ایجاد ترک در شیر، بدنه این نوع شیرها را تماما جوشکاری می کنند تا احتمال کوچکترین نشتی گاز در شیر از بین برود. در این نوع بال ولو امکان باز و بسته کردن اجزا داخلی جهت تعمیرات یا نگهداری بال ولو وجود ندارد.

بال ولو بدنه ورودی از بالا (Top Entry)

این نوع شیرتوپی به گونه ای طراحی می شود که توپ از بالای بدنه شیر وارد می شود. بانت در این مدل شیر توپی قابل جدا شدن از بالا است و پکینگ یا آب بندی در این شیرتوپی از اهمیت بالایی برخوردار است.

بال ولو بدنه ورودی جانبی (Side Entry)

در این نوع مجرابند توپی از کنار وارد بدنه شیر می شود. معمولا بال ولوهای با سایز بزرگ از نوع ورودی از کنار می باشند. در این نوع شیر ابتدا توپی از قسمت کناری داخل بدنه قرار می گیرند و سپس فلنج ها و قسمت اتصالات به بادی شیر متصل می شود. 

بال ولو بدنه چند تکه (Split Body)

این نوع شیر متشکل از دو یا سه قسمت جدا است که به قسمت میانی و اصلی بدنه توسط فلنج یا رزوه متصل می شود.  شیر توپی های چند تکه به دلیل اینکه تعمیرات و نگهداری راحت تری نسبت به سایر انواع بال ولوها دارند از محبوبیت بیشتری در صنایع برخوردار هستند و پرمصرف تر می باشند.

در تصویر زیر انواع بال ولو بر اساس طراحی بدنه مشاهده می شود.

انواع عملگر یا اکچویتور در بال ولو

بال ولو نیز مانند سایر شیرآلات پایپینگی با انواع اکچویتور یا عملگرهای دستی اهرمی، گیربکس دار، پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی تولید می شود. هر یک از اکچویتورهای زیر با توجه به شرایط فرآیندی و سایر عوامل انتخاب می شوند:

1. اهرمی (lever): دارای دسته اهرمی است که با حرکت دادن آن می توان توپی را در داخل شیر چرخاند و جریان سیال را کنترل کرد. برای بال ولو با سایز کوچک تا 8 اینچ که فشار فرآیندی بالایی (CL.150) ندارد مناسب است.
2. گیربکس دار (Gearbox): برای کاربرد با شیرهای بزرگتر از 8 اینچ که گشتاور زیادی برای باز و بسته کردن آنها نیاز است به کار می روند.
3. پنوماتیکی (pneumatic): این اکچویتورها از فشار هوا برای باز یا بستن شیر استفاده می کنند و به دلیل مکانیزم فنری به حالت اولیه خود باز می گردند. بال ولو اغلب با اکچویتور های پنوماتیکی دورانی یا Rack and Pinion استقاده می شود.
4. الکتریکی (Electric): از یک موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن مکانیزم شیر استفاده می کند و کنترل دقیقی بر موقعیت  شیر ارائه می دهد.
5. هیدرولیکی (Hydraulic): از مایع هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی استفاده می کنند و می توانند برای باز کردن یا بستن بال ولوها در کاربردهای فشار بالا استفاده شوند.

انتخاب نوع اکچویتور به سایز بال ولو، خط لوله، شرایط فرآیندی شامل دمای سیال، فشار فرآیند و سایر پارامترهای فیزیکی مانند مقدار گشتاور یا نیروی لازم برای باز و بسته شدن شیر بستگی دارد.

جنس بال ولو

انتخاب جنس یا متریال مناسب در قسمت های داخلی (تریم) و قسمت بدنه شیر از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین میتواند تضمین کننده طول عمر شیر، عرم نشتی سیال در شیر و دیگر موارد کاربردی بال ولو باشد. به همین جهت در ادامه این مطلب به توضیح انواع متریال های مناسب و مورد استفاده در بال ولو می پردازیم:

متریال بدنه بال ولو

متریال های گوناگونی در ساخت بدنه و قسمت های داخلی شیر که در تماس با سیال فرآیندی است استفاده می شود. این آلیاژها به صورت Cast یا ریخته تگری و آهنگری فورج forge تولید می شوند.

انواع آلیاژ های فولاد کربنی یا کربن استیل WCA ,WCB ,WCC برای سیالاتی که فشار بالا یا خاصیت خورندگی ندارند، انواع استنلس استیل ها یا فولاد های ضد زنگ CF3 ,CF3M ,CF8 ,CF8M برای سیالات با دما و فشار بالا و سیالاتی که خاصیت خورندگی دارند. 

همچنین فولاد های آلیاژی مانند هستلوی یا مونل با مقاومت های بالا در برابر خوردگی و مطابق با استاندارد های NACE، از انواع متریال های رایج و پرمصرف در ساخت بال ولو ها محسوب می شوند.

متریال مورد استفاده در تریم بال ولو همواره یک کلاس بالاتر و مقاوم تر از متریال های مورد استفاده در بدنه است. به عنوان مثال اگر بدنه شیر از جنس کربن استیل یا فولاد کربنی انتخاب شود، متریال قسمت تریم باید از استنلس استیل باشد.

همینطور اگر بدنه شیر از جنس استنلس استیل تولید شود. قسمت تریم از جنس آلیاژ های سخت کاری شده استنلس استیل یا آلیاژ هایی مانند مونل، هستلوی یا اینکونل انتخاب می شود.

متریال سیت و توپی در بال ولو

یکی از مهمترین قسمت های شیر توپی یا بال ولو قسمت تریم ولو است. تریم در بال ولو شامل شفت یا stem شیر که وظیفه چرخاندن توپی را بر عهده دارد، نشیمنگاه یا seat و مجرابند توپی می باشد. این قطعات به دلیل تماس دائمی با سیال فرآیندی و تحمل دما و فشارها بالای سیال، باید از متریال هایی انتخاب شوند. علاوه بر تحمل مواردی که گفتیم، مقاوم به انواع خوردگی شیمیایی و خوردگی سایشی باشند.

معمولا جنس توپی و سیت در شیرهای توپی در سایز های کمتر از 6 اینچ از استنلس استیل است که روی سیت یک رینگ تفلونی یا PTFE برای مقابله با خوردگی و نشتی سیال قرار می دهند.

در سایزهای بزرگتر از 6 اینچ برای کاهش هزینه ها و کاهش قیمت بال ولو، توپی و سیت از جنس های فولاد کربنی انتخاب می شود. که روی آن را با کروم، نیکل یا روی آبکاری می کنند و سپس روی سیت، یک رینگ تفلونی قرار می دهند.

علاوه بر این در بال ولوهایی که برای تنظیم یا کنترل جریان استفاده می شوند از سیت های فلزی با متریال های سخت کاری Stellite مانند کاربید تنگستن یا کاربید روی استفاده می شود.

کاربردهای بال ولو

بال ولوها به دلیل عملکرد قابل اعتماد و سهولت کاربری یکی از انواع شیرآلات پرمصرف و متداول در صنایع مختلف محسوب می شوند. در ادامه برخی از کاربردهای رایج بال ولو به شرح زیر است:

1. در صنایع نفت و گاز برای کنترل جریان در خطوط لوله، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها استفاده می شوند.
2. ایده آل برای جابجایی سیالات خورنده به دلیل مقاومت بالا در صنایع شیمیایی می باشند.
3. برای کنترل جریان سیالات در تصفیه خانه ها و سیستم های توزیع آب کاربرد دارند.
4. شیرهای توپی معمولاً برای قطع و کنترل سیالات در سیستم های لوله کشی مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند.
5. در سیستم های HVAC، خطوط تامین آب و سیستم های حفاظت در برابر آتش یافت می شود.
6. در نیروگاه ها برای کاربردهای مختلفی از جمله کنترل آب تغذیه و جداسازی بخار استفاده می شوند.
7. آنها در سیستم های آبیاری برای کنترل جریان آب به بخش های مختلف مزارع کاربرد دارند.
8. در صنایع مواد غذایی برای کنترل جریان مایعات و گازها در طول تولید به کار می روند.
9. در خودروسازی برای کاربردهای مختلف مانند کنترل مایع خنک کننده و خطوط سوخت استفاده می شوند.

تعمیر و نگهداری بال ولو

بال ولو جزء جدایی ناپذیر صنایع مختلف صنعتی است و نگهداری مناسب آنها برای تضمین طول عمر و عملکرد کارآمد آنها بسیار مهم است. بنابراین پیروی از یک رویکرد سیستماتیک برای تعمیر و نگهداری بال ولو از جمله بازرسی های منظم، تمیز کردن، روغن کاری و آزمایش برای جلوگیری از بروز مشکلات ضروری است.

تعمیر و نگهداری معمول و بررسی های کیفیت برای شناسایی هر گونه مشکلی در شیر توپی ضروری است، که در صورت از دست دادن آن، می تواند منجر به خرابی تجهیزات، قطعات یا آسیب به کارگران شود. جهت نگهداری طولانی مدت بال ولو موارد زیر رعایت شود:

تمیز کردن منظم شیر:

تمیز نگه داشتن بال ولو برای افزایش طول عمر آنها ضروری است. توصیه می شود حداقل سالی یکبار یا اگر محیط پر از گرد و غبار یا کثیف است آنها را تمیز کنید. از مواد تمیزکننده سازگار با متریال شیر مانند پاک کننده های الکلی یا آب برای قطعات غیرفلزی و هوای فشرده یا پاک کننده های مبتنی بر گاز برای اجزای فلزی استفاده نمایید.

روانکاری شیر:

روانکاری برای جلوگیری از سایش و اطمینان از عملکرد روان قطعات شیر ​​ضروری است و روان کننده ای را انتخاب کنید که برای متریال شیر مناسب باشد.

بازرسی دوره ای شیر:

سیت، آب بندی و استم شیر از نظر وجود هرگونه نشانه خوردگی، نشتی یا آسیب، سایش و پارگی را بررسی کنید. دفعات بازرسی برای کاربردهایی با فشار و سیکل بالا را افزایش دهید.

سفتی پیچ و مهره ها یا شل بودن آنها می تواند باعث جابجایی یا خرابی شیر شود و در نتیجه به تجهیزات آسیب برساند. برخی دیگر پارامترهای زیر را بررسی نمایید:

• خوردگی یا تجمع مواد
• نشتی
• عملکرد صحیح شیر در هنگام باز و بسته شدن
• تهویه مناسب و فیلتر هوا در منطقه
• تعویض قطعات فرسوده در صورت نیاز

کارشناسان تعمیر و نگهداری بال ولو می توانند به آسانی مشکلات احتمالی را شناسایی، خطرات را کاهش دهند و از هرگونه نشتی خطرناک در لوله کشی جلوگیری کنند. مراحل تعمیر و نگهداری بال ولو را می توان در حالی که شیر در حال کار است انجام داد. بنابراین به سیستم اجازه می دهد بدون وقفه کار کند و نیاز به قطع فرآیند را کاهش می دهد.

تجهیز صنعت بزرگترین و برترین تامین کننده انواع تجهیزات ابزاردقیق و شیرآلات صنعتی است. این فروشگاه بزرگ انواع بال ولو از برندهای معتبر را با بهترین کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رساند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید و استعلام قیمت بال ولو با کارشناسان فروش ما تماس حاصل فرمایید.

مدیر سایت تجهیز صنعت

تجهیز صنعت با بیش از دو دهه سابقه درخشان، یکی از شرکت های فعال در تامین تجهیزات و واردات قطعات صنعتی در حوزه تجهیزات برق و ابزار دقیق، اتوماسیون صنعتی، شیرآلات صنعتی و پایپینگی، تجهیزات آزمایشگاهی و آنالایزرهای شیمیایی، تجهیزات کالیبراسیون و تست و اندازه گیری پرتابل است.

این مجموعه با تکیه بر دانش مهندسی و پرسنل مجرب و آموزش دیده در سطوح بین المللی، دارا بودن ظرفیت ها و توانمندی های بالای فنی و اجرایی و همچنین ارتباطات گسترده با تولید کنندگان و تامین کنندگان مطرح در سرتاسر جهان، همواره سعی بر رفع موانع، حل مشکلات و کمک به صنعت کشور عزیزمان ایران را داشته است.