فنی مگ
0

شیر صنعتی چیست؟ – بررسی ساختار و انواع ولوهای صنعتی

شیر صنعتی چیست؟ - بررسی ساختار و انواع ولوهای صنعتی
بازدید 342

شیرهای صنعتی (Industrial Valves) از ابزارهای مهمی هستند که در صنایع مختلف با توجه به موقعیت و نحوه عمل مورد استفاده قرار می‌گیرند. اصلی‌ترین و مهم‌ترین کاربرد شیرهای صنعتی یا ولو قطع و وصل جریان یک سیال درون لوله است. یک شیر صنعتی زمانی ایده‌آل است که بتواند سیال را با کمترین میزان مقاومت و افت فشار عبور داده و در لوله به حرکت درآورد. شیرهای صنعتی برای اهداف مختلفی در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند، به همین دلیل در انواع مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند که در این مقاله قصد داریم با ساختار و عملکرد این شیرها و همچنین کاربردی‌ترین انواع آن آشنا شویم. 

شیر صنعتی چیست؟

شیر صنعتی یا ولو (Valve) به تجهیزاتی گفته می‌شود که به منظور توقف، راه‌اندازی و تنظیم جریان در سیستم‌های لوله‌کشی به کار گرفته می‌شوند. این تجهیزات کاربردهای و قابلیت‌های متعددی در صنایع دارند. از اصلی‌ترین کاربردهای این تجهیز صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • باز و بسته کردن مسیر جریان
  • تنطیم سرعت جریان یا دبی سیال
  • تنظیم فشار سیال
  • تنظیم دما
  • جدا کردن بخشی از سیستم از سایر بخش‌ها (ایزولاسیون)
  • محافظت از سیستم در شرایط بحرانی
  • تغییر جهت جریان و… 
شیر صنعتی چیست؟

ساختار شیرهای صنعتی

آگاهی نسبت به ساختار و اجزای سازنده شیر صنعتی یا ولو می‌تواند به درک بهتر عملکرد انواع مختلف این شیرآلات در صنایع کمک کند. اجزای اصلی انواع شیرآلات صنعتی شامل موارد زیر می‌شود:

  • بدنه (Body): به محفظه توخالی شیر که برای عبور سیالات در نظر گرفته شده است بدنه گفته می‌شود. این قسمت به خطوط لوله متصل شده و اجزای درونی شیر را شامل می‌شود. معمولا جنس بدنه در شیرآلات صنعتی از فلزهایی مانند چدن، آلومینیوم و فولاد (استنلس استیل) است اما در مواردی از پلاستیک نیز در ساخت بدنه استفاده می‌شود.
  • نشیمنگاه (Seat): به سطح داخلی بدنه شیر، نشیمنگاه گفته می‌شود که با عضو مسدود کننده جریان در تماس بوده و عمل آب‌بندی را بر عهده دارد.
  • کلاهک (Bonnet): یکی از اجزای کامل کننده بدنه است که به صورت فلنجی یا رزوه‌ای به بدنه متصل می‌شود. در بسیاری از موارد از کلاهک به منظور محافظت از اجزا داخلی شیر استفاده می‌شود. 
  • ساقه (Stem): به میله‌ای گفته می‌شود که وظیفه آن انتقال نیرو از سمت اپراتور به عضو مسدود کننده است. ساقه باید به صورتی طراحی شده باشد که شکل انتهای آن از چرخیدن دیسک در جای خود جلوگیری کرده و به هیچ عنوان از دیسک جدا نشود. 
  • هندل یا عملگر (Handle or Actuator): این قطعه شکلی شبیه به فرمان دارد که با چرخاندن آن توسط دست می‌توان شیر را باز یا بسته کرد.  
  • مهره (Hand-Wheel Nut): قطعه‌ای است که باعث اتصال و سفت شدن هندل به استم (ساقه) می‌شود. جنس این قطعه معمولا از نوع فولاد ساده کربنی است.  
  • عضو مسدودکننده (Obturator): مسدود کننده قسمتی از شیر است که وظیفه دارد جریان را قطع و وصل کند و معمولا در شیرهای مختلف شکل و طراحی متفاوتی دارد. 
ساختار شیرهای صنعتی

آشنایی با انواع شیر صنعتی یا ولو

شیرهای صنعتی یا ولو بر اساس عملکردی که دارند در انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. برخی از این شیرها بر اساس نوع عملکرد خود کابردی‌تر از سایر انواع شیر صنعتی هستند که در ادامه با چند نمونه از آن‌ها آشنا می‌شویم.

1- گیت ولو (Gate Valve) یا شیر دروازه‌ای

این نوع شیرهای صنعتی که به شیر کشویی نیز معروف هستند، از پرفروش‌ترین و پرکاربردترین انواع ولو به حساب می‌آیند که در کارخانه‌های فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شیر دارای عملکرد خطی بوده و می‌توان باعث توقف یا عبور سیال در سیستم لوله‌کشی شود. این شیرها در دو حالت کاملا باز یا کاملا بسته قرار می‌گیرند به همین دلیل برای کنترل جریان کاربردی ندارند. شیرهای دروازه‌ای برای جداسازی مناطق خاصی از شبکه آبرسانی در طول تعمیر و نگهداری، تعمیرات، تاسیسات جدید و همچنین برای تغییر مسیر جریان سیال در سراسر خط لوله استفاده می‌شوند.

  • این ولوها مقاومت سیال بسیار کمی دارند. حداقل مقاومت سیال به دلیل کانال داخلی مستقیم بدنه است که به سیال اجازه می‌دهد مستقیماً از شیر بدون تغییر جهت جریان یابد. به این ترتیب، مسیر جریان بدون مانع است.
  • شیرهای دروازه‌ای از یک بدنه نسبتا ساده تشکیل شده‌اند.
  • گیت ولو این ظرفیت را دارد که در هر جهتی در مدار مورد استفاده قرار گیرند. به عبارت دیگر، عبور سیال از آنها برای تمام جهات بلامانع است و تحت جریان جهت‌دار محیط قرار نمی گیرند. در نتیجه استفاده از آنها محدودیت‌های تغییر را کاهش می‌دهد.
  • در مقایسه با سایر ولوها، شیرهای دروازه‌ای معمولاً زمانی که کاملاً باز هستند، فرسایش کمتری را در سطح آب‌بندی خود تجربه می‌کنند. این حداقل فرسایش عمدتاً به عملکرد مهر و موم محکم شیر نسبت داده می‌شود.
  • به دلیل جریان آرامی که آنها فراهم می‌کنند، افت فشار گیت ولوها حداقل است.
گیت ولو (Gate Valve) یا شیر دروازه‌ای

2- گلوب ولو (Globe Valve) یا شیر کروی

این نوع از شیرآلات صنعتی که به شیر بشقابی نیز معروف است یکی دیگر از انواع ولو به حساب می‌آیند که عملکرد خطی دارند. شیر کروی می‌تواند به منظور توقف، راه‌اندازی و تنظیم تدریجی جریان سیال در سیستم لوله‌کشی مورد استفاده قرار بگیرد. عملکرد این نوع شیر صنعتی به این شکل است که با حرکت عمودی دیسک مخروط ناقص یا نیمکره،‌ می‌تواند مسیر جریان سیال را به صورت کامل باز یا مسدود کند. حرکت دیسک به سمت نشیمنگاه شیر یک فضای حلقوی بین این بخش بوجود می‌آورد که باعث بسته‌ شدن تدریجی مسیر سیال می‌شود. این شیرها برای تنظیم جریان سیال در حالت نیمه باز ایده‌آل هستند و باعث می‌شوند جریان شروع و توقف ناگهانی کمتر شود که می‌تواند به جلوگیری از اثر چکشی آب کمک کند.

  • قابلیت قطع خوب سیال
  • عملکرد کنترلی متوسط رو به بالا
  • زمان قطع کردن کوتاه‌تر (در مقایسه با گیت ولو)
  • ماشینکاری یا روکش مجدد سیت آسان
  • قابل استفاده به جای شیرهای یک طرفه
گلوب ولو (Globe Valve) یا شیر کروی

3- بال ولو (Ball Valve) یا شیر توپی

در دسته ولوهای دورانی قرار می‌گیرد که از یک مانع توپی شکل (کروی) برای توقف یا برقراری جریان سیال در سیستم لوله‌کشی استفاده می‌کند. اکثر ولوهای توپی دارای عملکرد سریع هستند و در صورت چرخش 90 درجه‌ای دستگیره عمل می‌کنند. نمونه بارز این نوع ولوها، شیرهای گاز درون ساختمان‌ها هستند. شیرهای توپی بزرگ برای باز و بسته شدن به نیروی قابل توجهی نیاز دارند که معمولا در این شرایط از عملگراهای چرخشی و فلکه برای باز و بسته کردن استفاده می‌کنند. شیرهای توپی عمدتاً برای اهداف کنترل جریان و فشار به کار می‌روند و به عنوان یک قطع کننده برای سیالات خورنده، دوغاب‌ها، مایعات معمولی و گازها عمل می‌کنند. شیرهای توپی در صنایع نفت، گاز طبیعی، بخش‌های تولید، ذخیره‌سازی مواد شیمیایی و حتی برای مصارف مسکونی استفاده می‌شوند.

  • تنظیم جریان و عملکرد آسان
  • طراحی ساده و نیاز کم به تعمیر و روغن‌کاری
  • ضدنشت و طراحی انعطاف پذیر
بال ولو (Ball Valve) یا شیر توپی

4- باترفلای ولو (Butterfly Valve) یا شیر پروانه ای

شیرهای پروانه‌ای نیز جزو شیرهای صنعتی هستند که چرخش 90 درجه‌ای و عملکرد کنترلی دارند. این شیرهای دارای دیسک‌های دایره‌ای یا مستطیلی شکلی هستند که حرکت دورانی آن‌ها می‌توان باعث توقف، تنظیم و شروع جریان سیال در سیستم لوله‌کشی شود. با توجه به اینکه در این شیرها محرک ولو چرخش یک چهارم دارد، سرعت تنظیم جریان بالایی دارند. از این نوع شیرهای در سیستم‌هایی استفاده می‌شود که به قطع و وصل شدن جریان سیال نیازی ندارند. شیرهای پروانه‌ای معمولا به منظور کنترل جریان انواع سیال‌های گازی،‌ مایع و دوغابی حتی تحت فشار و دمای عملیاتی بالا در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

باترفلای ولو (Butterfly Valve) یا شیر پروانه ای

5- چک ولو (Check Valve) یا شیر یک طرفه

همانطور که از نام این نوع شیر صنعتی مشخص است برای جلوگیری از بازگشت سیال در سیستم‌های لوله‌کشی به کار گرفته می‌شوند. زمانی که سیال در سیستم لوله‌کشی در یک جهت مشخص حرکت می‌کند، فشار ناشی از عبور آن المان مسدود کننده جریان را به سمت بالا حرکت داده و مسیر را باز می‌کند. در صورتی که حرکت سیال در جهت مخالف انجام شود، به دلیل یک طرفه بودن المان مسدود کننده، مسیر بسته می‌شود. 

چک ولو (Check Valve) یا شیر یک طرفه

6- نیدل ولو (Needle Valve) یا شیر سوزنی

این نوع از شیرهای صنعتی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند با استفاده از یک مانع سوزنی جریان سیال را در سیستم لوله‌کشی کنترل و تنظیم کرده یا آن را به صورت کامل متوقف کنند. به همین دلیل این نوع ولوها به منظور تنظیم مداوم جریان در سیستم‌هایی به کار می‌روند که دارای دبی پایین هستند. شیرهای سوزنی از نظر طراحی شباهت زیادی به شیرهای کروی دارند. در سیستم‌های پایپینگ تمامی ابزارهای دقیق دستی موجود در سیستم به همراه یک نیدل ولو وصل می‌شوند. نیدل ولوها می‌توانند با کنترل جریان ورودی، از وارد شدن آسیب جدی بر اثر افزایش ناگهانی فشار به ابزار دقیق جلوگیری کنند. 

نیدل ولو (Needle Valve) یا شیر سوزنی

7- سیفتی ولو (Safety Valve) یا شیر اطمینان

همانطور که از نام این نوع ولو می‌توان حدس زد یک وسیله حفاظتی و ایمنی محسوب می‌شود و می‌تواند از وارد شدن آسیب به تجهیزات تحت فشار و سیستم‌های لوله‌کشی جلوگیری کند. این شیرها در زمانی که در سیستم افزایش بیش از حد فشار یا ایجاد خلأ رخ می‌دهد، نقش حفاظتی خود ایفا می‌کنند. بنابراین در زمان‌هایی که فشار در سیستم از میزان مشخص شده در مستندات طراحی یعنی فشار عملیاتی مجاز بیشتر می‌شود یا زمانی که شرایط خلأ ناخواسته در سیستم به وجود می‌آید، احتمال وراد شدن آسیب به تجهیزات و نیروی انسانی به شدت افزایش پیدا می‌کند. در این شرایط شیرهای اطمینان وارد عمل شده و در سریع‌ترین زمان فشار سیستم را به حالت ایمن بازمی‌گردانند. 

سیفتی ولو (Safety Valve) یا شیر اطمینان

8- سلونوئید ولو (solenoid valve) یا شیر برقی

یکی از پرکاربردترین تجهیزاتی که در سیستم‌های پنوماتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد، شیر برقی یا سلونوئید ولو است. سلونوئید قطعه‌ای است که به منظور تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر این اساس سلونوئید ولوها یک نوع ولو الکترومکانیکی هستند. شیر برقی جایگزین مناسب از نظر ایمنی و قیمت برای موتورهای الکتریکی هستند. ساده‌ترین نوع ولوهای سلونوئید از یک سیم‌پیچ به دور یک هسته فلزی تشکیل شده‌اند. در این نوع ولوها با عبور جریان الکتریکی از سیم‌پیچ، هسته فلزی خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و به این ترتیب باعث حرکت و تغییر وضعیت ولو می‌شود. 

شیر صنعتی چیست؟ - بررسی ساختار و انواع ولوهای صنعتی

جمع‌بندی

ولو یا شیر صنعتی یکی از تجهیزات پرکاربرد در صنایع مختلف محسوب می‌شود که به منظور کنترل و هدایت یک سیال در سیستم‌های لوله‌کشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. قطع و وصل جریان سیال، تنظیم فشار سیال، جلوگیری از بازگشت سیال به سیستم، تأمین ایمنی سیستم و کنترل مقدار جریان سیال از مهم‌ترین کاربردهای انواع شیر صنعتی در سیستم‌های لوله‌کشی است. شیرهای صنعتی در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شوند که هر کدام بسته به نوع طراحی و ویژگی‌هایی که دارند برای استفاده در برخی از سیستم‌ها و با اهداف متفاوت مناسب هستند. 

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *