مروری بر شیرهای صنعتی


"بسمه تعالی"



شير هاي صنعتي



بخش اول : انواع شیر های صنعتی و کاربرد آنها







تابستان 94

1-   شير دروازه اي  Gate Valve

عمل اصلي اين شير در حقيقت قطع کامل ويا ايجاد ارتباط بين دو جريان سيال مي باشد. اين بدان معناست که اين نوع شيرها يا بايستي کاملاً بسته و در واقع بصورت نيمه باز نمي توان از آنها استفاده کرد. همينطور که از نام اين شير مشخص است به کمک دروازه اي که در مسير حرکت سيال قابل تغيير مکان دادن مي باشد عمل مي نمايد که در اين دروازه به صورت عمودي در مسير جريان حرکت کرده ودر مورد لزوم جريان را قطع ويا بر قرار مي کند. اين شير خود خود در نمونه هاي مختلف وبا اندازه هاي مختلف موجود مي باشد. در مورد اين نوع شيرها ذكر اين نكته لازم است كه همگي داراي اجزاي يكسان مي باشند كه با توجه به مدلهاي مختلف از نظر نوع شركت سازنده با يكديگر تفاوت جزئي دارند ولي نكته اي را كه بايستي بدان توجه نمود اين است كه بطور كلي تمامي شيرها داراي مكانيزم يكسان بوده كه فقط از لحاظ ساختماني با يكديگر تفاوت دارند.



64


شکل 1-1: ساختمان و اجزاء شير دروازه ای شرکت کمرون

2-    شير توپي   Ball Valve

از نظر كار شير كم وبيش مانند شير دروازه اي بوده ليكن به جاي صفحه اي كه در مسير جريان سيال بود، اين عمل بوسيله جسم كروي شكل كه دروسط آن مجرائي موجود است انجام مي گيرد. در وقت باز بودن مجراي مذكور در مسير حركت سيال واقع مي گردد ودر وقت بسته بودن طرف ديگر جسم محل عبور سيال رامسدود مي نمايد. اين شير از نظر ساختمان آسانتر واز نظر قيمت ارزانتر از نمونه هاي ديگر شيرها مي باشد. اين نوع شيرها كاربرد زيادي در صنعت دارند وبراي كنترل بسياري از سيالات مانند گازها وروغن مورد استفاده قرار مي گيرند. ولي بيشتر در سر راه لوله هاي هوا، گاز، موادخورنده وپودر خشك قرار مي گيرند. اين شير كمتر درمحل خود محكم مي شود و افت فشاركمي ايجاد مي نمايد وبه راحتي قابل تعمير مي باشد. برخلاف شير دروازه اي كه وقتي نيمه بازاست سيال به صورت مستقيم حركت مي كند در اين حالت اگر شير نيمه بازباشد حركت سيال به صورت مستقيم نيست.

6


شکل1-2: ساختمان و اجزاء شير توپی







3-   شير مجرابند (سماوري Plug Valve)

به اين نوع شيردرزبان انگليسي cock valveو در زبان آمريكائي plug valveمي گويند كه داراي ساختمان بسيارساده مي باشد . اين شير براي كنترل مناسب نيست وبايد در حالت بسته ويا كاملاً باز باشد. ساختمان آن ساده وداراي يك بدنه ويك پلاگ توپي كه در آن سوراخي براي عبور سيال تعبيه شده ويك كلاهك آب بندي مي باشد. پلاگ را به اشكال مختلف مي سازند. ومعمولترين آن به صورت مخروط ناقص ساخته شده كه با چرخاندن آن در بدنه سوراخ آن روبروي لوله قرار گرفته وجريان سيال ازآن عبورمي كند.

اين نوع شير داراي انواع گوناگوني بوده وممكن است سه راهه وچهارراهه آنها براي انتخاب مسير جريان وجود داشته باشد. در بعضي از شيرهاي سماوري آب بندي پلاگ با بدنه بوسيله نوعي خمير گرافيت انجام مي گيرداين خميراز سر پلاگ تزريق شده وبوسيله پيچي كه روي آن بسته مي شود خمير بداخل شيارهايي كه روي پلاگ تعبيه شده نفوذ كرده وبصورت فيلمي از خميرها بي بدنه وپلاگ قرار مي گيرد. اين عمل علاوه برآب بندي كردن باعث روان چرخيدن پلاگ شده وازسائيدگي ونيز فساد تدريجي پلاگ وبدنه جلوگيري مي كند.

.


8

شکل 1-3 ساختمان و اجزا ء شير مجرا بند







4-   شير ساچمه اي Globe valve

اين نوع شير بخصوص در محلهايي كه لوله هاي مسيرجريان كوچك هستند ولازم است دبي تحت تنظيم وكنترل باشد مورداستفاده قرارمي گيرند. مسيرحركت سيال درداخل شيربطور مستقيم نيست و شايد به همين علت مقاومت بيشتري در مقابل جريان از خود نشان مي دهد كه خود باعث تنظيم جريان مي گردد. اين شير طوري طراحي شده كه باعث تغيير جهت جريان سيال كه از شيرعبور مي كند مي شود ودر حقيقت حركت يك ديسك كه در مسيرجريان واقع مي شود عمل بازوبسته نمودن (يا نيمه بازو نيمه بسته بودن) را انجام مي دهد. دراين نوع شيرچون بندآور و نشيمنگاه آن طوري طراحي شده كه بطور سريع روي هم قرار مي گيرند، بنابراين وسيله مناسبي است براي جريانهاي كه مرتب باز وبسته مي شوند. علاوه بر اين هرگاه لازم باشد فشار سيال را در طول مسير كم كنند از شير ساچمه اي استفاده مي‏كنند.درشيرساچمه اي مسير سيال به اندازه 90 درجه انحراف پيدا كرده وسپس با يك انحراف  90 درجه اي ديگر در مسير خود جريان مي يابد كه اين انحراف باعث افت فشار مي گردد. نوع زاويه اي آن نيزدرجاهاييكه كه بعلت كمبود فضا نمي توان از زانويي استفاده كرد كاربرد دارد.



10



شکل 1-4 ساختمان و اجزاء شير ساچمه ای

5-    شير يك طرفه       Check Valve

همان طور كه از اسم آن برمي آيد از بازپس زدن جريان در يك لوله جلوگيري مي نمايد وبه عبارت ديگرسيال فقط از يك طرف آن مي تواند وارد شود وزماني كه در يك مسير قرار دارد جريان سيال از طريق برعكس آن غير ممكن است. (در ساير شيرها محل ورود سيال به شير مطرح نيست ومي تواند از دو طرف آن باشد. ليكن در اينجا فقط سيال از يك طرف شيرمي تواند وارد شود) به همين علت اگر در محلي قراردارد ومي خواهيم جريان را درمسيرمخالف عادي خود عبور دهيم بايستي اين شيررا برعكس نمائيم ويا اينكه داخل آنرا درآوريم كه در اين صورت حالت شيريك طرفه را از دست خواهد داد. شيرهاي يك طرفه در دو طرح اساسي بنام شيريك طرفه لولايي (Swing check valve) و شيريك طرفه فشاري(Lift check valve)ساخته مي شودكه درزيربه توضيح آنها مي پردازيم.

-        شيريك طرفه لولايي  Swing Check Valve

اين شير كه مصرف بيشتري دارد داراي بدنه ودرپوش مي باشد كه درون آن ديسكي كه ممكن است يكي يا دوتايي باشد بوسيله پين مخصوصي به بدنه لولا شده وآويزان مي باشد. البته در نوع دو تايي آن اين پين بين دو ديسك قرار دارد. جريان سيال درموقع ورود ديسك را به طرف مسير خود بلند كرده وازاطراف آن عبورمي كند و درموقع قطع جريان دسيك به نشيمنگاه چسبيده واجازه برگشت به سيال را نمي دهد.

 12

شکل 1-5 ساختمان و اجزاء شيريک طرفه لولايی



-         شيريك طرفه فشاري

در اين نوع شير يك طرفه جريان سيال باعث بازشدن شير شده وبرگشت جريان باعث بسته شدن شير مي گردد. از انواع شيرهاي يك طرفه فشاري مي توان شير يك طرفه پيستوني وشير يك طرفه كروي را نام برد.

-        شير يك طرفه پيستوني

در شير يك طرفه پيستوني از نظرشكل داخلي شبيه شيرفلكه اي مي باشد كه جريان باعث فشار پيستون به طرف بالا وانتقال جريان شده كه جهت عكس آن پيستون به طرف پائين آمده ومانع از برگشت سيال به طرف ورودي مي شود. اين نوع شير به همراه شير ساچمه اي وزاويه دار جهت جلوگيري از پديده لرزش در اثر فشار در مسير خطوط لوله برده مي شود.

14 


شکل 1-6 ساختمان و اجزاء شير يک طرفه پيستونی







                                                                                                         





-        شير يك طرفه كره اي

اين نوع شيريك طرفه در دونوع كره اي افقي وعمودي وجود دارد. در نوع عمودي مسير جريان مستقيم است واين شير بيشتردرجاهائيكه قطع جريان به صورت فوري لازم باشد بكار مي رود. نحوه كار اين نوع شيربدين صورت است كه مسير سيال ورودي يك كره را در داخل سيال معلق نگهداشته وسيال از اطراف آن به طرف ديگر مي رود ووقتي كه جريان سيال برعكس شود كره مورد نظر در نشيمنگاه خود نشسته كه مانع از عبور سيال به طرف ورودي مي شود. يكي از مزاياي اين نوع شير يك طرفه استفاده ازآنها در سيالاتي كه ويسكوزيته آنها بسيار زياد است مي باشد.

 

 

 

16


شکل 1-7: ساختمان و اجزاء شير يک طرفه کروی







6-      شير پروانه اي  Butter Fly Valve

يكي ديگر ازانواع شيردستي شير پروانه اي است كه داراي ساختماني ساده وبهترين نوع شير براي جريانهاي زياد است. بند آورآن به صورت صفحه دايره اي شكل است كه ازبالا يه ساقه ودسته شيرمتصل است واز پائين بوسيله يك پاشنه به بدنه وصل شده است. بطوريكه بند آور مي تواند حول اين پاشنه حركت كرده وجريان سيال را قطع ويا ازشير عبور دهد. موقعيكه بند آور موازي جريان قرار مي گيرد حداكثر مقدار سيال از شير عبور مي كند. بهره برداري از شيرهاي پروانه اي بزرگ بوسيله نيروي برق واستفاده از چرخ دنده ها ويا هيدروليك صورت مي گيرد. با توجه به اينكه بيشترين جريان دراين نوع شيرها زماني مي افتد كه بندآور حالت90درجه نسبت به جريان ها داشته باشد لازم است كه بدانيم در زواياي مختلفي كه بند آور با جريان مي سازد مقدار جريان عبوري از شير چه مقدار خواهد بود. در جدول زير برحسب سايز شيرومقدار زاويه اي كه بندآوربا جريان مي سازد مقدار جريان نشان داده شده است.

   

T17

جدول 1-1 : مقدار جريان عبوری از شير پروانه ای






18



شکل 1-8 : ساختمان شير يک طرفه کروی













7-    شير ايمني  Safety Valve  

همانطور كه از نام اين شير بر مي آيد جهت ايمن ساختن لوله ها ودستگاههاي داراي فشار بكار مي رود. وداراي انواع واقسام گوناگوني بوده ومي توان گفت كه متنوع ترين نوع شيرها از نوع شير ايمني هستند. اين شير قابل تنظيم بوده وبا توجه به فشار جاري سيال داخل آن تنظيم مي گردند. بدان معني كه هرگاه فشار جريان بيش از فشار تنظيمي برروي شير باشد شير به صورت اتوماتيك جريان را قطع مي كند واز طرف ديگر اگر فشار جريان كمترازحداقل فشار تنطيمي برروي شير باشد باز هم جريان را قطع خواهد كرد. به همين علت در مسير عبور سيالي كه تغييرات فشار ناگهاني در آن محتمل است از وجود اين شير استفاده مي گردد. مدلهاي مختلفي از اين شير موجود است ليكن همگي از نظرعمل تقريباً مشابه يكديگرند وبه هرحال با توجه به يك فشار تنظيم شده برروي آنها جريان را قطع مي كنند. ونع ديگر اين شير را مي توان طوري تنظيم كرد كه به طور اتوماتيك در موقع لزوم باز شود.

نوع ديگري از شيرهاي ايمني نيز موجود است كه به آنها Safety relief valve مي گويند. اين شير برخلاف نمونه بالا با توجه به شرايط تنظيمي برروي آن وموقعيت سيال در وقت لازم بازمي شود.وجريان را تغييرمي دهدويا به عبارت ساده تراز فشارلوله مي كاهد.

20 



















شکل1-9: ساختمان شير ايمنی

 

21 





















شکل1-10:ساختمان safety relif valve



 

8-   شير كنترل Control valve

همانطور كه از اسم آن بر مي آيد جهت كنترل جريان سيال درمسيرعبورآن قرار داده مي شود. اين شير به طور اتوماتيك ومعمولاً با فشار هوا كار مي كند(در موقع لزوم مي توان آنرا با دست بازوبسته نمود وبديهي است كه در اين حالت ديگر شير كنترل نخواهد بود وفقط يك شير معمولي است). اين شير با توجه به موقعيت محل واينكه چه چيزي را بايستي كنترل كند بطور اتوماتيك باز وبسته مي شود ودر حقيقت با توجه به عامل ديگري كه مي بايست كنترل شود ومداوم با شير كنترل در رابطه است، محل شير صورت مي گيرد. به طور مثال اگر قرار باشد فشار را كنترل كند از محل ديگري كه فشارش مورد نظر است به طور مداوم با شير ارتباط برقرار است وباتغيير فشارآن محل شير بازتر ويا بسته تر مي شود تا فشارلازم در آن محل ثابت بماند. معمولاً اين شير براي كنترل فشار، دبي ويا سطح مايع در يك ظرف مورد استفاده قرار مي گيرد ونسبت به تغييرات آنها نيز باز وبسته مي گردد. از اين شير نمونه هاي مختلفي وجود دارد كه از لحاظ عملكرد يكي مي‏باشند و فقط از لحاظ ساختمان با يكديگر تفاوت دارند.

دو نمونه از شيرهاي كنترل كه با هوا كار مي كنند عبارتند از:

- شيرهايي كه با قطع جريان هوا بسته مي شود.             Air to open

- شيرهايي كه با قطع جريان هوا باز مي شود.                   Air to close


23
















 

 

 

 





شکل1-11: ساختمان يک نمونه شير کنترل که با هوا کار می کند


9-    شير محدود كننده جريان    Chock Valve

ازاين نوع شير جهت كنترل مقدار جريان استفاده مي گردد كه جريان وقتي به آن مي رسد بستگي به اينكه شير از چه نوع محدود كننده اي باشد كم مي شود ومقدار آن نيز طي محاسباتي قابل تعويض يا تنظيم است.

شيرهاي محدود كننده به دو نوع ثابت وقابل تنظيم تقسيم مي شود.

محدود كننده هاي ثابت به اين صورت هستند كه در آن عامل محدود كننده با توجه به سايز محاسبه شده داخل بدنه شيرقرارمي گيرد ودرمسير جريان قرار گرفته وجريان از داخل آن عبور مي كند ولي محدود كننده هاي قابل تنظيم كه خود داراي گونه هاي مختلفي هستند داراي عامل محدود كننده قابل تنظيم بر روي عددهاي محاسبه شده هستند كه فرق اين دوباهم در اين است كه اگر بخواهيم شماره عامل محدود كننده را در شيرهاي محدود كننده كم يا زياد كنيم بايستي حتما شيررا ببنديم وجريان را قطع كنيم كه اين خود باعث وقفه درامرتوليد خواهد شدولي درگونه هاي قابل تنظيم بدون قطع جريان عامل محدود كننده را كه به دسته وصل است روي عدد مورد نظرنگاه مي داريم. انواع مختلف اين نوع شيرها موجود مي باشد ولي معروفترين آنها ساخت شركت Cameron مي باشد.

 

25


شکل1-12: ساختمان و اجزاء شير محدود کننده ثابت

26


شکل 13-1: ساختمان و اجزاء شير محدود کننده قابل تنظيم
















بخش دوم : نحوه انتخاب شيرها




با پيشرفت صنعت وازدياد مصرف شير كارخانجات سازنده نيز افزايش يافته وكوشش سازندگان براي مرغوبي جنس وقيمت كم باعث شده است كه شيرهاي بسيار مختلفي همانطور كه ديده شده است طراحي وساخته شود. در نتيجه انتخاب نوع شير براي كار مخصوص احتياج به مطالعات بيشتري دارد. براي انتخاب شير معيني براي كار مخصوص عوامل زير را مي بايد در نظر گرفت.

1-    كار شير Functional Requirement       

قبل از هر چيز ابتدا بايد تعيين كرد كه شيربراي چه عملي مي بايست به كار رود. با اين معلومات 20 درصد كار را انجام داده ايم زيرا كليه شيرها به طبقه از نظرمناسب بودن براي كار مخصوصي بكار

مي روند.

¨     اگر سرويس بازو بسته شدن كامل لازم باشد از شيرهاي زير استفاده مي كنيم.

-         شير دروازه اي يا كشويي                Gate valve

-         شير سماوري                             Plug valve

-         شير كره اي                                    Ball valve

¨     اگر براي تنظيم جريان سيال شير لازم باشد، شيرهاي مناسب عبارت خواهند بود از:

-         شير ساچمه اي                  Globe valve

-         شير زاويه اي                    Angle valve

-         شير سوزني                      Needle valve

-         شير پروانه اي                   Butterfly valve

-         شير ديافراگمي                 Diaphragm valve

¨     براي جلوگيري از برگشت سيال شيرهاي مناسب عبارتند از:

-         شير يك طرفه                  Check valve

-         شير پايي                          Pressure valve

¨     جهت تنظيم فشار سيال وايمن نمودن مسير از شيرهاي ذيل استفاده مي شود:

-         شير ايمني                        valve Safety

-         شير تخليه فشار               valve Relief

-         شير فشار شكن                Pressure valve

 



2-    مشخصات سيال     Fluid to be handle

اصولاً شيرها را مي توان براي كنترل مواد مختلفي نظير پودرها، مايعات غليظ ، گازها، آب، مواد شيميايي، نفت، بخاروغيره بكار برد ومشخصات سيال مي تواند راهنماي خوبي از لحاظ نوع شير وجنس آن از لحاظ تماس باسيال باشد.

 

3-    افت فشار سيستم    Friction loss

چون افت فشار سيال براي هر شير مختلف است در نتيجه افت فشار موجود در سيستم نيز براي انتخاب شير لازم است.

 

4-    شرايط كاركرد    Operating Condition

شرايط فشار و درجه حرارت موجود در انتخاب شير را از نظر جنس و خوردگي بسيار محدود مي‏كند.

جداول استاندارد شده براي فشارودرجه حرارت انتخاب شير رااز اين نظر آسان مي كند.

 

5-    جنس ساختمان شير    Material

بدنه - ميله – ديسك – ونشيمنگاه شير از اجناس مختلفي ساخته مي شوند كه هر كدام براي سرويس معيني مناسب است. فلزاتي كه به طور معمول براي ساختمان شيرمصرف مي شوند عبارتند از:

چدن – برنج – برنز – فولاد – مس – نيكل ويا پلاستيك ، سراميك وگرافيت.

 

6-    اندازه شير  Size

اندازه شير گاهي در انتخاب شير بسيار مؤثر است مثلا اگر شير بسيار بزرگي براي كنترل مايع لازم باشد شير پروانه اي برشير فلكه اي يا ساچمه اي ترجيح داده مي شود. بعلاوه جنس شير نيز براي اندازه مختلف تغيير مي كنند.

جداول 1، 2 راهنماي خوبي جهت انتخاب شير مورد مصرف در صنعت واستفاده بهينه در انتخاب شير وكاربرد صحيح آنها در صنايع مي باشد




T32

جدول2-1: کاربرد انواع شيرهای صنعتی


T33


جدول 2-2 : انتخاب شير جهت مصارف خاص

 


7-    ضريب شير و مقدار جريان

ضريب شير يكي ازمشخصات ديگرجهت اندازه گيري مقدارجريان و افت فشار در سيستم مي باشد كه براي انتخاب شير بسيار مهم مي باشد. ضريب شير گاهي اوقات عدد جريان ناميده مي شود. ضريب شير با تغيير سايز آن ومقدار باز بودن شير متناسب بوده ومعمولاً براساس باز بودن شير بصورت 100درصد (كاملاً باز) بيان مي شود.

ضريب شير يا عدد جريان با سه واحد بيان مي شود.

-   Cv در سيستم آمريكايي Ib/in2 و US gal/min

-   Kv در سيستم بر اساس bar و Liters/min

-   F در سيستم انگليسي  Ib/in2 و Imp gal/min

كه هر سه آنها به يكديگر قابل تبديل بوده ورابطه آنها به قرار ذيل مي باشد.

 :0


  • جدول 2-3 : جدول تبدیل ضرایب شیر

 بنا بر اين ‍Cv مقدار گالن بر دقيقه آبي است كه در دماي بين 5 درجه سانتيگراد40 درجه سانتي گراد از بين يك شير عبور كند بطوريكه افت فشار آن يك پوند بر اينچ مربع باشد.

 

 

 


 

 36

شکل2- 1: مقدار عددی جريان بر حسب سايز شير و نوع آن





T37

جدول 2-4:  مقدار عددی جريان و افت فشار برای انواع شيرهای 6 اينچ






T38

جدول 2-5: شير های مورد استفاده در شرايط فشار و دمای متفاوت




/ 0 نظر / 25 بازدید