تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
بال ولو (ball valve)
تجهیز صنعت فروش انواع بال ولو ball valve استیل،کربن استیل، فولادی آلیاژی LF2/F11/F22/A105/WCB بال ولو الوی کلاس 150/300/600/800/15000/2500 از سایز 1/2 تا 54 اینچ ،انواع بال ولو پنوماتیک،بال ولو گازی،بال ولو با اکچویتور،با اتصالات دنده ای،فلنج دار جوشی
تامین تجهیزات صنایع نفت ،گاز و پتروشیمی واردات و تامین انواع بال ولو
شیرتوپی یا بال ولو (Ball valve) یکی از انواع شیرآلات پایپینگی میباشند. این شیر هم برای سرویس های قطع و وصل و هم برای سرویس های تنظیم و کنترل جریان مورد استفاده قرار میگیرد. شیر توپی از عملگر یا اکچویتور، بدنه، مجرابند یا توپی (Ball) و نشیمنگاه (Seat) تشکیل میشود. در بنر بالا انواع بال ولو با عملگر و بدنه های مختلف را مشاهده میکنید.
عملکرد بال ولو
در شیر توپی وقتی که شیر باز است، توپی که در وسط آن یک سوراخ وجود دارد در مسیر عبوری جریان قرار می گیرد. و سیال فرایندی امکان عبور از داخل شیر را دارد. با چرخش 90 درجه ای توپی، مسیر عبور جریان مسدود میشود و سوراخ داخلی توپی عمود بر مسیر جریان و شیر بسته میشود. شیر توپی، شیر سماوری و شیر پروانه ای همگی از شیرآلات ربع گرد یا quarter turn هستند. این شیرها معمولآ برای سرویس های on/off مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مقاله به بررسی مفصل انواع بال ولو از نظر انواع بدنه،اکچویتور و انواع شیر توپی از نظر نوع آب بندی میپردازیم. همچنین در ادامه ویژگی ها و مشخصات فنی بال ولو ها را معرفی میکنیم.
اجزای بال ولو:
در شکل زیر اجزای اصلی یک شیر توپی یا بال ولو را ملاحظه مینمایید. که متشکل از یک عملگر دستی actuator، شافت یا stem، توپی ball، نشیمنگاه یا Seat و بدنه شیر body میباشند.
همانطور که در شکل فوق مشاهده میکنید این شیر توپی متشکل از یک عملگر دستی lever type میباشد. که توسط شفت یا استم به توپی متصل است. استم توسط یک زائدگی که در قسمت پایینی دارد به قسمت شیاردار بالای توپی متصل میگردد و باعث چرخش توپی میشود. به عبارت دیگر عملگر با چرخش 90 درجه ای میتواند توپی شیر را بچرخاند و شیر را باز یا بسته کند.
استم شیر توسط پکینگ ها و اورینگ، آب بندی سیال فرآیندی را انجام میدهد و از نشت سیال توسط استم و بدنه شیر جلوگیری میکند.
آب بندی توپی و بدنه شیر توپی توسط دو سیت تفلونی انجام میشود که در قسمت پاکت قرار میگیرند. و توپی روی سیت حرکت میکند و آببندی شیر را برقرار میکند. توپی و سیت از مهمترین اجزای داخلی شیر توپی محسوب میشوند که در تماس مستقیم با سیال فرآیندی هستند. به همین جهت در انتخاب متریال آنها باید حساسیت بسیار زیادی به خرج داد تا شیر از هرگونه آسیب دیدگی در امان باشد. عمومآ شیرهای توپی دارای سیت های تفلونی و توپی های از متریال استنلس استیل میباشند.
انواع عملگر در شیر توپی
همانطور که مشاهده میکنید شیر توپی نیز مانند سایر شیرآلات پایپینگی با انواع اکچویتور یا عملگرهای دستی اهرمی، گیربکس دار، پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی تولید میشود که هریک بنا به شرایط فرایندی و سایر عوامل خارجی طراحی و تولید میشوند.
عملگرهای دستی اهرمی lever type برای بال ولو ها با سایز های نه چندان بزرگ تا سایز “8 که فشار فرایندی بالایی (CL.150) نیز ندارند مناسب هستند. اما برای شیر های با سایز های بزرگ تر از 8 اینچ باید از عملگرهای گیربکسی برای افزایش گشتاور نیرو استفاده کرد چراکه تنها با کمک گیربکس میتوان گشتاور بالایی برای باز و بسته کردن شیر ایجاد کرد و بر فشار بالای خط لوله غلبه کرد.
همچنین باید اشاره کنیم در مواقعی که نیاز به قطع و وصل بسیار سریع جریان عبوری از شیر میباشد یا امکان حضور نیروی انسانی و اپراتور میسر نمیباشد، باید از عملگرهای اتوماتیک استفاده کنیم. این عملگرها پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی یا موتوری میباشند.
شیر توپی پنوماتیکی معمولآ با اکچویتور های پنوماتیکی دورانی یا Rack and Pinion نصب و کوپل میشوند. این نوع شیر ها که ON/OFF Valve یا XV نیز نام دارند برای سرویس هایی که فقط قطع و وصل سیال در آنها برای ما اهمیت دارد مورد استفاده قرار میگیرند و برای کاربرد هایی مانند کنترل و تنظیم جریان برای آنها مناسب نیستند.
انتخاب نوع اکچویتور در شیر توپی پنوماتیکی بستگی به عوامل متعددی در فرآیند دارد. سایز بال ولو و 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 از عواملی هستند که همگی در انتخاب اکچویتور و سایزینگ آن از اهمیت بالایی برخوردار میباشند و باید در نظر گرفته شوند.
انواع شیر توپی از نظر نوع آب بندی:
شیر توپی شناور (Floating Ball Valve)
در شیر توپی فلوتینگ یا شناوری، توپی شیر تنها از قسمت بالایی با استم شیر متصل میباشد و دو سیت از کنار توپی شیر را مهار میکنند. سیت ها در شیر توپی شناوری معمولآ از جنس تفلون یا PTFE میباشند.
در بال ولو شناوری، فشار سیال باعث هل دادن توپی و فشردگی سیت دوم در قسمت پایین دست یا down stream میشود. به عبارتی دیگر مکانیزم آب بندی در این نوع شیر توپی توسط سیت دوم صورت میگیرد. همانطور که گفتیم قسمت آب بندی در این نوع شیر توپی سیت دوم در قسمت پایین دست میباشد. به همین دلیل اگر فشار سیال بسیار بالا باشد سیت تفلونی دوم دچار لهیدگی و تغییر شکل دائمی میگردد و سیت از حالت الاستیک به حالت پلاستیک تغییر میکند. و شیر عملآ آب بندی خود را از دست میدهد و دچار نشتی میگردد. به همین جهت شیر توپی های از نوع توپ شناوری معمولآ در سایز های کوچک و کمتر از 8 اینچ و کلاس فشاری 150 تولید میشوند.
در این نوع از توپ هنگامی که فشار بالا دست زیاد باشد، عملکرد شیر سخت می شود و عملآ نیروی بسیار بالایی باید وارد شود تا شیر باز یا بسته گردد. به همین جهت نوع دیگری از بال ولو وجود دارد که در فشار ها و گشتاور های بسیار بالا نیز به راحتی کار میکنند و قابل اعتماد میباشند. در ادامه به معرفی این نوع بال ولو میپردازیم:
شیر توپی ترونیون مونتد (Trunnion Mounted Ball Valve)
در شیر توپی ترونیون مونتد، توپی از بالا به استم و از پایین توسط یک شفت کوتاه (ترونیون ساپورت) مهار شده است. در این نوع طراحی شیر توپی به گشتاور عملیاتی کمتری نسبت به شیر توپی فلوتینگ برای عملکرد و باز و بست شدن شیر نیاز میباشد که این یکی از مزایای این نوع بال ولو محسوب میشود. به عبارتی دیگر این موضوع باعث کاهش نیروی لازم به عملگر و بطور کلی کاهش هزینه های نصب و نگهداری شیر را خواهد شد.
مکانیزم آب بندی شیر توپی ترونیون به این صورت میباشد که در قسمت پشت سیت رینگ تعدادی فنر وجود دارد که سیت تفلونی توسط این فنرها به بدنه توپی فشرده میشود. این فشردگی سیت تفلونی به توپی باعث ایجاد یک آب بندی ایمن میشود. در فرآیند های فشار پایین فشردگی سیت توسط فنر ها برای آب بندی شیر و عدم نشتی شیر کافی میباشد، اما در فرآیند های با فشار بالا اتفاقآ افزایش فشار سیال باعث فشردگی بیشتر و آب بندی بهتر در شیر خواهد شد. به عبارت دیگر هنگامیکه فشار خط بالا میباشد، اتفاقآ این فشار باعث ایجاد آب بندی بهتر در شیر میگردد.
شیر توپی ترونیون راه حلی بسیار خوب برای سرویس های با فشار عملیاتی بسیار بالا میباشند که به هنگام باز و بست شدن شیر نیازمند گشتاور بسیار بالایی هستند.
شکل بالا شماتیک انواع شیر توپی های فلوتینگ و ترونیون مونتد را نمایش میدهد
انواع شیر توپی از نظر نوع بدنه (Body):
در ادامه به معرفی انواع شیرتوپی از نظر نوع بدنه و طرز قرار گیری توپ داخل بدنه خواهیم پرداخت:
بال ولو تمام جوش (Welded Body)
شیر توپی تمام جوش یا All-Welded برای سرویس هایی مورد استفاده قرار میگیرد که امکان ایجاد هرگونه نشتی در بدنه شیر را میخواهیم به صفر برسانیم. به همین جهت این نوع شیر ها معمولآ بعد از قرار گرفتن اتصالات فلنجی یا جوشی به بدنه بطور کامل جوشکاری میشوند. بطوری که هیچ درزی در آنها وجود ندارد. برای مثال شیر توپی تمام جوش معمولآ در خطوط انتقال گاز که در زیر زمین به صورت دفنی نصب میشوند مورد استفاده قرار میگیرند. به دلیل احتمال وجود زلزله و ایجاد ترک در شیر، بدنه این نوع شیر ها را تمامآ جوشکاری میکنند تا احتمال کوچکترین نشت گاز در شیر کاملآ از بین برود. در این نوع شیر توپی امکان باز و بسته کردن اجزا داخلی جهت تعمیرات یا نگهداری بال ولو وجود ندارد.
بال ولو ورود از بالا (Top Entry)
این نوع شیرتوپی به گونه ای طراحی میشود که توپ از بالای بدنه شیر وارد میشود. بانت در این مدل شیر توپی قابل جدا شدن از بالا میباشد و پکینگ یا آب بندی توپ در این شیرتوپی از اهمیت بالایی برخوردار است.
بال ولو ورودی جانبی (Side Entry)
در این نوع شیر توپی توپ از کنار وارد بدنه شیر میشود. معمولآ شیر توپی های با سایز های بزرگ از نوع ورود از کنار میباشند. در این نوع شیر توپی ابتدا توپی از قسمت کناری داخل بدنه قرار میگیرند و سپس فلنج ها و قسمت اتصالات به بادی شیر متصل میشود. معمولآ شیر های توپی با ورودی توپ از کنار دو تکه یا سه تکه هستند.
بال ولو بدنه چند تکه (Split Body)
این نوع شیر توپی متشکل از دو یا سه قسمت جدا میباشند که به قسمت میانی و اصلی بادی توسط فلنج یا رزوه متصل میشوند. به قسمت اصلی بدنه که توپ داخل آن قرار دارد بادی و قسمت های کناری که به بدنه متصل میشوند کاور فلنج میگوییم.
شیر توپی های چند تکه به دلیل آنکه تعمیرات و نگهداری راحت تری نسبت به سایر انواع شیرهای توپی دارند از محبوبیت بیشتری در صنایع برخوردار هستند و متداول تر و پرمصرف تر میباشند.
شکل بالا شماتیک انواع شیر توپی از نظر نوع بدنه را نمایش میدهد
انواع بال ولو از نظر نوع توپی (Bore):
شیر توپی Full-Bore
در این نوع شیر توپی، ورودی شیر و قطر سوراخ توپی شیر، برابر با قطر خط لوله میباشد. هنگامی که شیر باز میباشد هیچگونه افت فشاری روی خط لوله ایجاد نمیشود. این نوع شیرآلات مناسب سرویس هایی میباشند که نیاز به تمیز کاری های دوره ای و متناوب دارند. تمامی شیر های توپی که برای خطوط انتقال به کار میروند از نوع فول بور باشند و خاصیت پیگ رانی دارند. بال ولو فول بور از متداول ترین نوع بال ولو های موجود در صنایع محسوب میگردند.
شیر توپی Reduce Bore
در بال ولو ریدیوس بور ورودی سیال یا قطر داخلی توپی نسبت به قطر خط لوله یک یا دو سایز کمتر میباشد. مهمترین قسمت شیر های توپی، توپی داخلی آن میباشد و معمولآ نیمی از قیمت شیر توپی را تشکیل میدهد. به همین جهت برای کاهش قیمت بال ولو، در جاهایی که بتوانیم از سایز های کوچکتر توپی برای شیر استفاده کنیم این نوع شیر مورد استفاده قرار میگیرد. به همین جهت این نوع بال ولو معمولآ قیمت کمتری نسبت به مدل فول بور دارند.
شیر توپی V-Bore
شیر توپی V-Bore بیشتر برای سرویس های کنترلی (throttling) مورد استفاده قرار میگیرند. بال ولو وی-بور به دلیل ساختار توپی و سیت خاص، جریان سیال را بصورت خطی و کنترل شده عبور میدهد. سوراخ داخلی توپ در این نوع از شیر، به حالت گوه ای شکل (V) میباشد. زاویه V توپی در این نوع شیر بستگی به نوع سیال و منحنی مشخصه آن دارد.(Linear/ Equal Percentage/ Quick Opening)
شکل فوق یک شیر توپی V Bore را نمایش میدهد
انواع متریال در شیر توپی
در شیر توپی یا بال ولو انتخاب جنس یا متریال مناسب در قسمت های داخلی (تریم) و قسمت بدنه شیر از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد. و میتواند ضمانت 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 شیر های توپی میپردازیم:
متریال بدنه بال ولو
متریال های گوناگونی در ساخت بدنه و قسمت های داخلی که شیر در تماس با سیال فرآیندی میباشد (trim) در شیر توپی یا بال ولو ها استفاده میشود. این آلیاژها بصورت Cast یا ریخه تگری و یا آهنگری فورج forge تولید میشوند. انواع آلیاژ های فولاد ساده 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 و 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 و تولید بال ولو ها محسوب میشوند.
متریال بدنه بال ولو
متریال مورد استفاده در تریم بال ولو همواره یک کلاس بالاتر و مقاوم تر از متریال های مورد استفاده در بدنه میباشد. برای مثال اگر بدنه یک شیر توپی از جنس کربن ساتیل یا فولاد ساده کربنی انتخاب شود، متریال قسمت تریم باید از استنلس استیل باشد. و همینطور اگر بادی از جنس استنلس استیل انتخاب شود، قسمت تریم از جنس آلیاژ های سخت کاری شده استنلس استیل یا آلیاژ هایی مانند مونل، هستلوی یا اینکونل انتخاب میشود.
متریال سیت و توپی
در اینجا باید به این نکته اشاره کنیم که یکی از مهمترین قسمت های شیر توپی یا بال ولو قسمت تریم ولو میباشد. تریم در شیر توپی شامل شافت یا stem شیر که وظیفه چرخاندن توپی شیر را برعهده دارد، نشیمنگاه یا seat و خود توپی شیر ball میباشند. این قطعات به دلیل تماس دائمی با سیال فرآیندی و تحمل دما و فشارها بالای سیال، باید از متریال هایی انتخاب شود که علاوه بر تحمل مواردی که گفتیم، مقاوم به انواع خوردگی شیمیایی و خوردگی سایشی باشند.
معمولآ جنس توپی و سیت در شیرهای توپی در سایز های کمتر از 6 اینچ از استنلس استیل میباشد که روی سیت یک رینگ تفلونی یا PTFE برای مقابله با خوردگی و نشتی سیال قرار میدهند. و در سایز های بزرگتر از 6 اینچ برای کاهش هزینه ها و کاهش قیمت بال ولو، توپی و سیت از جنس های فولاد ساده کربنی میباشد. که روی آن را با کروم، نیکل یا روی آبکاری میکنند و سپس روی سیت، یک رینگ تفلونی قرار میدهند. در شیر های توپی که برای تنظیم یا کنترل جریان استفاده میشوند از سیت های فلزی با متریال های سخت کاری stellite مانند کاربید تنگستن یا کاربید روی استفاده میشود.
لینک های مفید:
