شیرآلات صنعتی و پایپینگ

شیرآلات پایپینگ یکی از تجهیزات صنعتی بسیار پرمصرف و کلیدی در خطوط لوله ، سیستم های پایپینگ و خطوط انتقال میباشند. این تجهیزات برای باز و بسته کردن و یا کنترل جریان عبوری سیال، جلوگیری از بازگشت سیال، تغییر مسیر جریان و همچنین مواردی نظیر جلوگیری از بروز حوادث و آسیب رسیدن به ادوات و تجهیزات نصب شده روی خط لوله مورد استفاده قرار میگیرند.
شیرآلات صنعتی یا پایپینگ دارای انواع و اقسام مدل ها هستند که بر اساس شکل ظاهری، نوع عملکرد و مجرابند، نوع عبور سیال، اکچویتور، سایز، متریال و بسیاری از موارد دیگر طبقه بندی شده و در سیستم های پایپینگ مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مطلب به معرفی انواع شیرآلات صنعتی، کاربردها و عملکرد هریک از آنها میپردازیم.

کاربرد شیرآلات صنعتی

شیرآلات پایپینگ در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و گاز، صنایع آب و فاضلاب، نیروگاهی، کشاورزی و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارند. از جمله کاربردهای این شیرآلات میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

قطع و وصل مسیر جریان سیال
تنظیم مسیر جریان سیال
انحراف مسیر جریان سیال

استانداردهای رایج شیرآلات در صنایع

در زیر لیست مهمترین استانداردهای رایج در شیرآلات صنعتی را مشاهده میکنید:

استاندارد API 591 مواردی مانند استحکام کششی استم، بدنه و آب‌بندی شیر را بررسی می‌کند.
استاندارد API 598 بازرسی شیر، محل بازرسی، تست فشار و نحوه اعمال فشار تست می‌پردازد.
استاندارد API 600 در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی استفاده می‌شوند.
استاندارد IGS استاندارد گاز کشور ایران
استاندارد IPS استاندارد نفت کشور ایران
استاندارد API 6D استاندارد شیرآلات خط انقال
استاندارد BS 6755
استاندارد ISO 52008

انواع شیرآلات صنعتی

همانطور که بالاتر نیز اشاره کردیم طبقه بندی های مختلفی برای شیرآلات پایپینگ وجود دارد که در از این بین تقسیم بندی بر اساس نوع اکچویتور و بر اساس نوع عملکرد رایج تر بوده و در بیشتر صنایع شیرآلات را به این شکل تقسیم بندی میکنند.

انواع شیرآلات پایپینگ از نظر نوع اکچویتور (عملگر)

دو نوع شیر صنعتی از نظر نحوه کنترل وجود دارد. این دو نوع شامل موارد زیر است:

شیرآلات پایپینگ با عملگر دستی

این نوع از شیرآلات توسط اپراتور و با نیروی دست باز و بسته می‌شوند. عملگرهای دستی در این نوع شیرآلات به صورت فلکه ای، گیربکسی، اهرمی و زنجیری میباشند.
گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته کردن این شیرها باید کمتر از 500 نیوتون متر باشد. همچنین لازم به ذکر است که این شیرآلات در سایزهای بزرگ تر از “8 تولید می‌شوند.

شیرآلات پایپینگ با عملگر اتوماتیک

این نوع از شیرآلات برخلاف عملگرهای دستی دارای اکچویتورهای اتوماتیک میباشند که عملگر آنها بصورت اتوماتیک و با نیروی باد یا هوای فشارده (اکچویتورهای پنوماتیکی)، نیروی سیالات روغنی (اکچویتورهای هیدرولیکی) و یا انرژی الکتریکی (اکچویتورهای برقی) باعث قطع و وصل یا کنترل مسیر جریان سیال خواهد شد.

انوع شیرآلات صنعتی بر اساس مکانیزم عملکرد

بر اساس نوع مکانیزم عملکرد و نوع مسیر عبوری جریان می‌توان شیرآلات صنعتی را به انواع زیر تقسیم بندی کرد:

شیرپروانه ای (باترفلای ولو)

یکی از انواع شیرهای ربع گرد شیر پروانه ای میباشد که در آن دیسک با چرخش 90 درجه ای مسیر عبوری جریان را کنترل یا باز و بسته خواهد کرد. سرعت باز و بسته شدن این شیرها بالا میباشد افت فشار کمی را در خط لوله ایجاد می‌کند. از انواع این شیرها می‌توان به شیر پروانه ای ویفری، شیر پروانه ای لاگ تایپ و شیر پروانه ای فلنجی اشاره کرد.

لازم به ذکر است شیر پروانه ای به دلیل شکل ظاهری، وزن سبک و قیمت نسبتآ مناسب نسبت به سایر شیر های صنعتی در سایز های مشابه، یکی از محبوب ترین شیر های صنعتی محسوب میشود.

شیر یکطرفه (شیر خودکار)

شير يك طرفه یا چک ولو که به شيرهاي خودكار نیز معروف میباشند، توسط فشار و جريان خود سيال بطور خودكار باز شده و با قطع جريان یا کاهش فشار سیال، با استفاده از نيروي ناشي از برگشت جريان سيال بسته خواهند شد و مانع از برگشت جريان از بالا دست جريان به پايين دست جريان مي گردد.
شیرهای یکطرفه از آسیب دیدگی تجهیزاتی مانند پمپ، کمپرسور و دیگر تجهیزاتی که روی خط لوله نصب هستند جلوگیری می‌کند.

شیرهای یکطرفه لولایی، فنری، دیسکی از انواع شیرهای یکطرفه رایج در صنعت محسوب میشوند.

شیر دروازه ای (شیر کشویی)

این نوع شیر به دلیل شکل ظاهری مجرابند (دیسک) به شیر دروازه ای معروف میباشد. چراکه باز و بسته شدن مجرابند این نوع شیر مشابه باز و بسته دروازه میباشد. به عبارتی دیگر در این نوع شیرآلات قسمتی از شیر که برای مسدود کردن مسیر جریان میباشد به صورت کشویی است و به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند.

شیر دروازه ای به دلیل امکان ایجاد سایش و فرسایش دیسک در حالت نیمه باز امکان آسیب دیدگی داشته و به همین دلیل مناسب سرویس های کنترلی و تنظیمی نمیباشد.
شیر چاقویی (نایف ولو) یکی از انواع شیر دروازه ای میباشد که دارای دیسک های بسیار تیز و نازک هستند. شیر چاقویی مناسب قطع و وصل مسیر جریان سیالات دارای ناخالصی و ذرات جامد، دوغاب و سیالات سنگین و غلیظ میباشند.

شیر کروی (گلوب ولو)

گلوب ولو یا شیر کروی یکی از شیرآلات صنعتی میباشد که مناسب سرویس های کنترلی و تنظیم جریان میباشد. مجرابند یا پلاگ این شیر به شکل مخروطی استوانه ای کوتاه میباشد و با نشستن روی سیت شیر، آب بندی به طور کامل انجام می دهد.
این شیرها دلیل شکل خاصی که در داخل بدنه دارند باعث ایجاد افت فشار میشود. به علت همین افت فشار بهترین نوع شیر برای کاربردهای کنترلی در جریان سیال شیرهای گلوب هستند.

مسیر عبوری جریان سیال در شیرهای گلوب شبیه به حرف S است به شکلی که سیال از قسمت پایین سیت وارد و از قسمت بالای آن خارج می‌شود. (، باعث حرکت 180 درجه ای سیال پس از ورود به داخل شیر خواهند شد)
شیر زاویه ای (انگل ولو)، شیر سوزنی (نیدل ولو) از انواع شیرهای گلوب محسوب میشوند.

 

شیر سماوری (پلاگ ولو)

شیر سماوری یا پلاگ ولو از نظر عملکرد مشابه شیر توپی دارای حرکت ربع گرد میباشند و به منظور قطع و وصل کامل جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این تفاوت که مجرابند شیر سماوری یک استوانه یا مخروط میباشد که داخل آن دارای تعدادی سوراخ میباشد.

حجم سیالی که داخل مجرابند این شیر حبس میشود نسبت به شیر توپی کمتر میباشد و از این بابت یک مزیت خواهد داشت. اما هزینه تعمیرات و نگهداری شیرهای سماوری بالا میباشد. پلاگ ولو ها برای سیالات با دما و فشار بالا بسیار کاربرد دارد.
این شیرآلات ارتفاع کمی دارند.اگرچه قیمت این شیرآلات صنعتی مناسب است اما هزینه تعمیرات آن‌ها بسیار بالاست. این تجهیزات از نوع ربع گرد هستند و به سرعت باز و بسته می‌شوند.

شیر توپی (بال ولو)

این نوع شیر نیز جزء شیر آلات ربع گرد میباشد. مجرابند این شیر دارای یک توپی که داخل آن یک سوراخ وجود دارد میباشد و با چرخش زاویه 90 درجه مسیر عبوری جریان سیال باز یا بسته خواهد شد.

شیرهای توپی دارای انواع مختلفی از نظر نوع بدنه یک تکه، دو تیکه، سه تیکه و تمام جوش و همچنین فلوتینگ و ترونیون میباشند.

شیر دیافراگمی

شیر دیافراگمی همانطور که از نام آن پیداست دارای مجرابندی دیافراگمی میباشد. این دیافراگم درواقع لایه ی نازک و انعطاف‌پذیر آن است (دیافراگم) که هم برای کنترل و هم برای باز و بست شدن شیر از آن استفاده می‌شود.

این دیافراگم در دو جنس شیر دیافراگمی تفلونی PTFE و شیر دیافراگمی لاستیکی EPDM تولید می شود. می‌توان این غشاء را از جنس استنلس استیل، پلاستیک و یا حتی مواد یک بار مصرف تولید کرد.

شیر کنترلی (کنترل ولو)

شیر کنترلی یا کنترل ولو گروهی از شیرآلات صنعتی میباشند که وظیفه کنترل کردن پارامتر های فیزیکی سیال نظیر فشار، دما، جریان و سطح را بر عهده دارند.
کنترل ولو با کنترل و تنظیم جریان عبوری سیالی که از داخل شیر عبور میکند، پارامترهای مختلف فرآیند را تنظیم و کنترل خواهند کرد. این سیال میتواند گاز، بخار، آب یا یک محلول شیمیایی باشد.

این شیر بر خلاف سایر شیرآلات صنعتی که با عملگر های دستی بصورت فیزیکی جریان سیال را کنترل میکنند، این کار را توسط سیگنال های نیوماتیکی،جریانی و الکتریکی و بصورت اتوماتیکی انجام میدهند.

شیر اطمینان (شیر ایمنی)

شیر اطمینان یا سیفتی ولو از شیر های صنعتی به شمار می آید که به منظور کاهش فشار سیال در خطوط فرآیندی و مخازن تحت فشار به کار می رود. از دلایل عمده ی استفاده از شیرهای ایمنی، حفاظت از تجهیزات می باشد. با بالارفتن فشار، شیر اطمینان عمل کرده و فشار اضافی را تخلیه کرده و کاهش داده و از تجهیزات پایین دست محافظت شود.

باید در نظر داشت که شیرهای اطمینان یا ایمنی قابلیت کنترل و یا تحلیل فشار داخل سیستم را ندارد و صرفآ با کاهش فشار مخزن یا خط لوله باعث حفاظت سایر تجهیزات میشوند.

شیر فشار شکن (Pressure Reducing Valve)

شیر های فشار شکن از شیرآلاتی به شمار میروند که جهت کاهش فشار سیال در خط لوله در قسمت های بالا دست یا پایین دست تجهیز مورد استفاده قرار میگیرند.

عملکرد رگولاتور به گونه ای است که صرفا برای کنترل فشار سیال (نه پارامترهایی مانند جریان یا سطح) می توان از آن استفاده کرد.

مهمترین موارد در خرید شیرآلات صنعتی

همانطور که بالاتر نیز توضیح دادیم شیرآلات صنعتی از جمله مهمترین تجهیزات در صنایع محسوب میگردند. این تجهیزات وظیفه کنترل و هدایت جریان سیالات مختلف را بر عهده دارند. به همین جهت انتخاب مناسب و درست شیرآلات، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد و می‌تواند در عملکرد صحیح سیستم‌های پایپینگ و تاسیسات صنعتی نقش مهمی داشته باشد.
یکی از مهمترین پارامترهایی که در هنگام خرید شیر پایپینگ باید مورد توجه قرار گیرد عملکرد یا کاربرد شیر است. شیرآلات صنعتی انواع مختلفی دارند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، شیرهای دروازه‌ای برای قطع و وصل جریان سیالات، شیرهای کروی برای تغییر جهت جریان سیالات، شیرهای پروانه‌ای برای کنترل جریان سیالات و شیرهای فشار شکن برای کاهش فشار سیالات استفاده می‌شوند.

در ادامه به مهمترین موارد انتخاب و خرید یک شیر پایپینگ میپردازیم.
نوع سیال
یکی از مهمترین مواردی که باید قبل از خرید یک شیر در نظر گرفت نوع سیال فرآیندی است که از داخل شیر عبور میکند. توجه به شرایط سیال مانند ویسکوزیته، چگالی، دما و فشار سیال از مهمترین موارد فرآیندی است که باید مد نظر قرار داد.
نکته مهم دیگر، سیال عبوری از شیر است. شیرآلات صنعتی از انواع مختلفی از مواد اولیه ساخته می‌شوند که هر کدام برای سیالات خاصی مناسب هستند. به عنوان مثال، شیرهای فولادی و چدنی برای سیالات با دما و فشار بالا، شیرهای برنجی برای سیالات با دمای متوسط و شیرهای پلاستیکی برای سیالات با دمای پایین مناسب هستند.
جنس بدنه و تریم
متریال مورد استفاده در بدنه شیر و در قسمت تریم (دیسک، سیت، استم، پکینگ) از مهمترین مواردی است که در هنگام خرید شیر باید آن را مورد بررسی قرار داد. بدنه شیر و تریم شیر باید قابلیت تحمل دما و فشار های بالای سیال را داشته باشند و در مقابل خوردگی و سائیدگی نیز قابلیت تحمل بالایی داشته باشد.
برند تولید کننده
برند شیرآلات صنعتی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. شیرآلات صنعتی با کیفیت از برندهای معتبر دنیا مانند فیشر، سامسون، بانی فورج، کیتز، اوریون و … دوام و کارایی بالاتری داشته و همچنین طول عمر بیشتر و عملکرد دقیق تری نیز خواهند داشت.