آشنایی کامل با شیرآلات صنعتی
آشنایی کامل با شیرآلات صنعتی
شیرآلات صنعتی قطعات یا وسایلی برای قطع و وصل، کنترل و تنظیم جریان سیالاتی مانند آب و گاز هستند. شیرهای صنعتی نقش بزرگ و مهمی را در کیفیت عملکر خطوط مختلف صنعتی ایفا می‌کنند. باتوجه به کاربردهای متنوعی که آنها در انواع پروژه های ساخت و ساز دارند، تقاضای تولید آن همواره روبه افزایش است. شیرهای صنعتی بر اساس نوع کاربردی که دارند دارای انواع و طرح های مختلفی می‌باشند. از جمله آنها میتوان به شیر کشویی، شیر سوزنی، شیر توپی، شیر پروانه‌ای و … اشاره نمود.
از میان شیرآلات صنعتی، شیرهای توپی که به منظور کنترل و قطع و وصل جریان به استفاده می‌شوند، سهم بزرگی از بازار این قطعات را دارند. علاوه بر آن در سال های اخیر، برای تولید شیرهای پروانه‌ای و کشویی در صنایع نفت و گاز، تقاضای زیادی صورت گرفته است.
قطعات اصلی شیرآلات صنعتی
شیرآلات صنعتی از تجهیزات اساسی و بسیار مهم صنایع محسوب میشود که بدون وجود آنها تقریباً انجام دادن هرگونه فرایندی غیر ممکن است. از تجهیزات انواع مختلفی دارند که هرکدام نیز از اجزای متفاوتی ساخته شده‌اند؛ مهمترین قطعات بکار گرفته شده در آنها شامل موارد زیر است:
- بدنه (Body): بدنه بخشی است که سایر قطعات شیر در داخل آن قرار گرفته اند و سیال با فشار از داخل آن عبور می‌کند. بدنه باید مقاومت بالایی در برابر فشار و خورندگی سیال داشته باشد.
- کلاهک (Bonnet): بالای بدنه شیر قرار گرفته و دارای یک سوراخ جهت قرارگیری شفت (Stem) میباشد. متریال تشکیل دهنده کلاهک درست همانند متریال بدنه است تا آن نیز مقاومت بالایی در برابر فشار و خورندگی داشته باشد.
- ساقه یا شفت (Stem): ساقه دارای دو بخش میباشد که یک بخش آن در داخل شیر و بخش دیگر در خارج شیر قرار دارد. این قطعه میتواند نیروی جابجایی مجرابند را به منظور باز و بسته کردن شیر، از خارج به داخل شیر منتقل می‌کند. این قطعه باید استقامت بالایی در برابر تنش های کششی، فشاری و همچنین خورندگی داشته باشد.
- دیسک یا مجرابند (Disc): در داخل شیر قرار گرفته و توسط ساقع جابه‌جا میشود. مجرابند همانطور که از نامش پیداست با جابجا شدن موجب باز یا بسته شدن شیر صنعتی میشود. دیسک، توپی، مخروط ناقص و … از اشکال مختلف آنها می‌باشند.
- نشیمنگاه (Seat): در داخل بدنه شیر صنعتی جای دارد که روی آن مجرابند قرار میگیرد. معمولاً نشیمنگاه ها به صورت حلقه‌ای ساخته می‌شوند و باتوجه به نوع شیر می‌توانند از جنس فلزی و یا غیر فلزی (مانند تِفلُن، لاستیک و غیره) باشند.
- تریم (Trim): مجموعه قطعات داخلی شیر هستند که وظیفه آب بندی در شیر را بر عهده دارند. این مجموعه قطعات شامل، ساقه، دیسک یا مجرابند و نشیمنگاه هستند.
- عملگر دستی یا غیر دستی (Handwheel or Actuator): یک سیستم مکانیزمی هستند که شیر را از بیرون کنترل می‌کنند. محرک های دیسک و ساقه جزء عملگر یک شیر صنعتی محسوب می‌شوند. عملگرها می‌توانند به صورت دستی و یا غیر دستی باشند. عملگر دستی به کمک نیروی، ورود و خروج جریان به شیر را کنترل می‌نمایند.
انواع شیر آلات صنعتی
از انواع شیرآلات صنعتی میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- شیر کشویی
- شیر کروی
- شیر توپی
- شیر پروانه ای
- شیر یکطرفه
آشنایی کامل با شیرآلات صنعتی
شیر کشویی
شیر کشویی برای قطع و وصل جریان و ایزوله کردن بکار گرفته میشود. با استفاده از این شیرها میتوان جریان موجود در لوله ها را کنترل نمود. درواقع در جایی که نیاز به قطع و وصل کردن جریان باشد، این نوع شیرآلات صنعتی به سیستم اضافه می‌شوند. از شیرهای کشویی در موارد مختلفی مانند ساختمان های مسکونی و تجاری می‌توانند مورد استفاده قرار گیرد.
برای تولید این شیر از متریال های گوناگونی نظیر استنلس استیل، چدن، فولاد آلیاژی، فولاد فورج شده و … استفاده میشود. عملکرد آن بدین صورت که بوسیله قطعه‌ای استوانه‌ای شکل که در مسیر جریان سیال قرار میگیرد میتواند جریان را قطع و وصل کند. همچنین از آنها برای شرایط با دما و فشار بالا استفاده میشود.
مزایای شیر کشویی:
- ایجاد افت فشار حداقلی در مسیر سیال
- قادر به نصب در هر دو جهت
- ایجاد اصطکاک کمتری در مسیر و بوجود آوردن جریانی آرام
- کمک به ذخیره انرژی و کاهش هزینه ها
معایب شیر کشویی:
- عدم به سرعت باز و بسته شدن
- در حالت نیمه باز باعث ارتعاش سیستم می‌شوند.
- باعث نشتی در سیستم هایی که دما بالا بوده و یا دما به صورت نامنظم تغییر می‌کند.
- داشتن نشیمنگاه پیچیده به منظور نگهداری و تعمیر
شیر کروی
از محبوبترین شیرهای صنعتی مجسوب میشود که کاربردهای مختلفی دارد. شیر کروی شبیه شیر کشویی بوده و از حرکت خطی برای کنترل جریان بکار میگیرد. میزان جریان با جابجایی دیسک در راستای نشیمنگاه کنترل میشود. از جمله بزرگترین مزیت این شیر نسبت به سایر شیرها، دچار شدن نشتی کمتری است. از شیر کروی نیز معمولا برای کنترل جریان در دماهای بالا مورد استفاده میشود.
مزایای شیر کروی:
- عملکرد خوبی در قطع کامل جریان
- کوتاه بودن مدت زمان باز و بسته کردن شیر
- قادر به عمل کردن همانند شیر یکطرفه
معایب شیر کروی:
- موجب شدن افت فشار زیاد در سیستم
- برای بستن شیر در فشارهای بالا، به نیروی زیادی لازم بوده و در صورتی که به عملگر مجهز شده باشد، گشتاور عملگر باید زیاد باشد.
شیرآلات صنعتی توپی
از یک قطعه کروی شکل به منظور کنترل جریان، فشار و قطع و وصل کردن سیالات خورنده و گازها تشکیل شده است. با چرخش این قطعه، شکل شیر توپی میتواند در حالت کاملا باز، نیمه باز و یا کاملا بسته قرار بگیرد. این شیرها باتوجه به اینکه آب بندی مناسبی دارند، انتخاب ایده آلی برای انتقال گاز محسوب می‌شوند. شیرهای توپی قادر هستند تا فشارهای 700 بار و دماهایی بالاتر از 200 درجه را تحمل نمایند.
این نوع شیرآلات صنعتی در سایز 0.5 سانتی متر تا 30 سانتی‌متر متغیر بوده و به دلیل داشتن ساختار ساده به راحتی تعمیر و عمل می‌کند. شیرهای توپی به نحوی طراحی شده‌اند که با چرخش 90 درجه‌ای شیر کاملا باز و بسته میشود. میتوان گفت انتخاب قابل قبولی در کاربردهای صنعتی دارد چرا که در برابر نشتی هوا کاملا مطمئن است. از آنها علاوه بر صنایع نفت و گاز، در تمامی صنایع و حتی در تاسیسات منازل نیز مورد استفاده میشود.
مزایا شیرآلات توپی:
- ساختار فشرده ای داشته و هزینه نگهداری کمی دارد و به روغن کاری نیازی ندارد.
- شیر توپی در مقایسه با سایر شیرها مقرون به صرفه است.
- این شیرها سیستم را به صورت کامل آب بند می کنند.
- شیر توپی به سرعت باز و بسته می شود.
- شیرهای توپی به روش های مختلفی تولید می شوند.
شیر پروانه‌ای
از این شیر نیز همانند سایر شیرآلات صنعتی مذکور برای کنترل جریان استفاده میشود. شیر پروانه‌ای به راحتی و با چرخش کمتر از 90 درجه‌ای جریان را تنظیم می‌کند. دارای یک دیسک فلزی میباشد که در حالت کاملا بسته و عمود بر مسیر جریان است. شیر پروانه‌ای می‌توانند عملگر دستی، پنوماتیکی و الکتریکی داشته باشد.
از آنها میتوان در خطوط انتقال آب، فاضلاب، آتش نشانی و انتقال گاز در صنایع شیمیایی و نفت و نیروگاهی، سرویس های فرایندی مربوط به صنایع غذایی و دارویی و شیمیایی استفاده نمود. همچنین از این نوع شیر صنعتی میتوان در جریان سیالات خورنده در دما و فشارهای پایین بکار گرفت. شیر پروانه‌ای را میتواند با دست، چرخدنده یا عملگرهای مخصوصی بر حسب نیاز عمل کند.
مزایا شیر پروانه‌ای:
- دقیق بوده و به همین دلیل دارای کاربردهای صنعتی می‌باشند.
- کاملا مطمئن هستند و به نگهداری کمی نیاز دارند.
- قابلیت قطع و وصل کردن جریان
- نصب و یا برچیده شدن بدون تغییر در سیستم
معایب شیر پروانه‌ای:
- بعضی از قسمت های دیسک شیر همواره در مسیر جریان قرار داشته و باعث افت فشار میشود.
شیر یکطرفه
به شیر خودکار نیز شناخته میشود. همانطور که از نماش مشخص است تنها اجازه عبور جریان را در یک جهت می‌دهد. درواقع هدف از استفاده از شیر یطرفه جلوگیری از عبور جریان در جهت مخالف است. این امر میتواند از آسیب رسیدن به سیستم و شکستگی آن جلوگیری کند.
این شیرهای صنعتی معمولا به جهت حفاظت از پمپ ها در انتقال سیالات مایع و برای محافظت از کمپرسور در خطوط انتقال گاز بکار گرفته می‌شوند. شیرهای یکطرفه‌ای که دارای ساختار ساده‌ای هستند می‌توانند بدون هیچگونه عملگر و دخالت انسان کار کنند. این نوع شیرآلات صنعتی بر اساس سرعت جریان باز و بسته می‌شوند. هر چه دبی جریان بیشتر شود، شیر بیشتر باز شده و تا جایی که شیر کاملا باز شود ادامه پیدا می‌کند.
باتوجه به آنکه دارای طراحی ساده‌ای می‌باشند و با استفاده از متریال های مختلفی تولید می‌شوند، کاربردهای گوناگونی دارند. با جلوگیری از بازگشت جریان، فشار پشت خود را حفظ می‌کند. از شیرهای یکطرفه در صنایع پالایشگاهی، پتروشیمی، آب، بخار استفاده میشود.
مزایا شیر یکطرفه:
- جلوگیری از برگشت جریان
- تحمل فشارهای زیاد
- عمل کردن به عنوان سرویس پشتیبان
معایب شیر یکطرفه:
- عدم بکارگیری در سیستم های جریان ناپیوسته
- در صورتی که جز مسدود کننده شیرهای یکطرفه آسیب ببیند منجر به آسیب زیادی به سیستم می شود.
استانداردهای رایج شیرآلات صنعتی
استانداردهای مختلفی در رابطه با تولید و استفاده از شیرآلات صنعتی وجود دادر که هدف تمامی آنها بهبود کارایی و افزایش ایمنی است. از مهمترین و پرکاربردترین استانداردها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- API 591: در این استاندارد اطلاعاتی از قبیل استحکام کششی استم، وضعیت بدنه، وضعیت آب بندی شیرها و … به طور کاملاً مشخص بیان شده است تا از کاهش بیش از حد کیفیت شیر جلوگیری کند.
- API 598: در مورد نحوه بازرسی شیرها، محل بازرسی، تست فشار، میزان فشار تست، نحوه اعمال فشار تست و مواردی مرتبط با آن صحبت شده است.
- API 599: قوانین و ظوابط انواع شیرهای مخروطی و تک تک قطعات، متریال، سایز بندی، وضعیت بدنه این شیرها در این استاندارد به وضوح بیان شده است. علاوه بر آن نحوه سفارش گذاری،بسته بندی و ارسال شیرهای مخروطی نیز در این استاندارد ذکر شده است.
- API 600: تمامی ملزومات طراحی شیرهای دروازه‌ای نظیر ابعاد، ضخامت بدنه و قطر استم در این استاندارد عنوان شده‌اند.
سایر استانداردهای مهم در تولید شیرآلات صنعتی شامل موارد زیر هستند:
- API 591
- API 598
- API 599
- API 600
- API 602
- API 603
- API 605
- API 607
- API 608
- API 609
- API RP 621
- API 6D
- API 6A
- BS 1414
- BS 1868
- BS 1873
- BS 4882
- BS 6755
- ANSI B16.5
- ANSI B16.47
- ANSI B16.34
- ISO 52008