شیرآلات صنعتی این روز‌ها به یکی از پرکاربرد ترین ابزارآلات صنعت تبدیل شده اند. کمتر صنعتی را می‌توان یافت که بقای آن وابسته به شیرآلات صنعتی نباشد! زندگی روزه ما هم بدون وجود این شیرآلات، نمی‌توانست امکان پذیر باشد.
حال سوال این است که این شیرآلات چه نقش شگفت انگیزی را ایفا می‌کنند که اینقدر حائز اهمیت است؟ به چند دسته تقسیم می‌شوند و چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند؟ در چه صنعت‌هایی از کدام نوع ولو استفاده میشود؟ مزایا و معایب هر کدام چیست؟ برای دانستن جواب این سوالات ضروری، در ادامه مقاله ما را همراهی کنید!
ولو یک دستگاه مکانیکی است که فشار و همچنین جریان آب را درون سیستم، کنترل می‌کند. در صنعت، انواع شیرآلات بر اساس عوامل گوناگونی مثل سایز، نحوه اتصال، اجزای اپراتوری و عملکرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.
ولو چیست و چه اجزایی دارد؟
ولو یک دستگاه مکانیکی است که فشار و همچنین جریان آب را درون سیستم، کنترل می‌کند. ولوها، فرآیند جریان و فشار آب را از طریق انجام دادن یکی از عملیات‌های زیر، کنترل می‌کند:
- آزاد سازی و متوقف کردن جریان مایعات
- تغییر میزان جریان مایعات
- کنترل جهت جریان سیال
- تنظیم جریان و فشار سیالات
- آزاد سازی جریان آب یا متوقف کردن آن از طریق کنترل فشار
مدل‌های بسیار مختلفی از ولوها و شیرآلات صنعتی وجود دارند که هر کدام از آنها یک یا چند عملکرد مشخص شده در بالا را اجرا می‌کنند. با در دست داشتن چند مدل ولو، می‌توانید با خیال راحت طیف گسترد‌ه‌ای از کاربردهای صنعتی را به اجرا درآورید.
از نظر قیمت شیرآلات پروانهای ممکن است گران قیمت باشند. به همین خاطر، بسیار حائز اهمیت است که ولو مناسبی را برای کاربرد مد نظرتان انتخاب کنید. شیرآلاتی که انتخاب می‌کنید، باید هم از نظر کاربرد برای فرآیند مد نظر شما مناسب باشند و هم از جنس مناسب ساخته شده باشند.
درست است که انواع شیرآلات صنعتی با یکدیگر تفاوت‌های بسیاری دارند، اما اجزای اصلی تشکیل‌دهنده همه آنها عبارت است از:
- بدنه
- کلاهک یا همان درپوش صنعتی
- عملگر
- پکینگ یا همان طناب‌های آب‌بند
نمایی از ولو صنعتی
بدنه: بدنه شیر، نقشی اساسی در ولو به عهده دارد. چرا که بدنه شیر در واقع چارچوبی را تشکیل می‌دهد که تمام اجزا را در کنار یکدیگر و متصل به هم نگه می‌دارد. انتهای بدنه ولو برای اتصال شیر به لوله‌کشی یا تجهیزات دیگ طراحی شده است. بدنه شیرآلات به انواع مختلفی طراحی و ساخته میشود تا مناسب کاربردهای متنوع باشد.
درپوش صنعتی: بونت یا همان درپوش صنعتی دومین عنصر مهم در ساخت ولو است. بونت‌ها هم مثل بدنه شیر، در انواع بسیار گوناگونی طراحی و ساخته می‌شوند و مدل‌های متفاوتی از آن موجود است. بونت به عنوان پوششی بر روی بدنه ولو عمل می‌کند. در فرآیند ساخت ولو، اجزای داخلی آن مثل ساقه، دیسک و... درون بدنه قرار می‌گیرند و سپس بونت بر روی آنها متصل میشود. به این صورت که باعث نگهداری تمام اجزا درون بدنه شود.
اگرچه بونت‌ها برای اکثر انواع شیر ضروری هستند، اما باعث نگرانی‌هایی نیز خواهند شد؛ برای مثال ممکن است باعث شوند که فرآیند ساخت ولو پیچیده‌تر شود، سایز ولو بزرگ‌تر شود و یا در آینده سبب چکه کردن شیر شود
تریم: به اجزای قابل جابجایی و قابل خارج کردن شیرآلات، تریم گفته میشود. از جمله نشیمنگاه شیر (Seat)، دیسک (Disk)، آب‌بند (Gland)، اسپیسر (Spacer)، بوشینگ (Bushing) و... . این اجزا، به طور معمول در معرض جریان سیالات قرار دارند.
پکینگ: پکینگ در واقع نوعی درزگیر رشته‌ای است که برای جلوگیری از نشت و چکه کردن مایعات در ولوها به کار می‌رود و به PTFE یا گرافیت آغشته می‌شوند تا انعطاف‌پذیر و بادوام شوند. پکینگ شیرآلات مقرون به صرفه و قابل اطمینان و نصب آن ساده است.
عملگر: عملگر ولو در واقع مکانیزمی برای باز و بسته شدن شیرآلات صنعتی است. عملگر‌ها نقشی اساسی در عملکرد شیر و کنترل آن ایفا می‌کنند و انواع مختلفی دارند که عبارت است از: عملگر کنترل الکتریکی، عملگر کنترل الکتریک_هیدرولیک، عملگر کنترل هیدرولیک و عملگر کنترل پنوماتیک
یوک شیر (Yoke): یوک در واقع قطعه‌ای مقاوم و با استحکام است که نقش رابط بین در پوش و بدنه شیر با عملگر را دارد.
تقسیم‌بندی شیرآلات فلزی
در صنعت، انواع شیرآلات بر اساس عوامل گوناگونی مثل سایز، نحوه اتصال، اجزای اپراتوری و عملکرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه به این تقسیم‌بندی‌ها توجه می‌کنیم:
تقسیم‌بندی شیرآلات از لحاظ اپراتوری
- شیرآلات دستی: شیرآلاتی با گشتاور زیر ۵۰۰NM را می‌توان با نیروی دست باز و بسته کرد. به این نوع شیرآلات، از جمله شیر پروانهای و قیمت شیر کشویی، شیرآلات دستی گفته میشود.
- شیرآلات اتوماتیک: شیرآلات اتوماتیک ( از جمله شیر یک طرفه، شیر اطمینان، و شیرآلات‌هایی با عملگر برقی، پنوماتیک یا هیدرولیکی) برای باز و بسته شدن به نیروی دست احتیاجی ندارند. در عوض، با فرمان PLC یا به وسیله کنترل از راه دور باز و بسته می‌شوند.
تقسیم‌بندی شیرآلات بر اساس سایز
- شیرآلات سیستم متریک: اندازه اسمی این شیرآلات را DN می‌نامند. استاندارد فشار و حرارت این شیرآلات EN 1092-1 است.
- شیرآلات سیستم اینچی: اندازه اسمی شیرآلات در سیستم اینچی NPS می‌گویند. کلاس کاری آنها اغلب (۱۵۰، ۳۰۰، ۶۰۰، ۹۰۰، ۱۵۰۰ و ۲۵۰۰) PSI است. درجه فشار و حرارت آنها را می‌توان با استناندارد ASME B16.34 مشخص کرد.
تقسیم‌بندی شیرآلات از نظر نحوه حرکت مکانیکی
دسته‌بندی شیرآلات از نظر حرکت مکانیکی، بستگی به این موضوع دارد که آیا شیرآلات در مسیر افقی مسیر سیال را قطع و وصل می‌کنند، یا در مسیر عمودی:
- از جمله شیرآلاتی که به صورت افقی مسیر سیال را قطع و وصل می‌کنند، می‌توان شیر کروی و شیر کشویی اشاره کرد که به آنها شیرآلات خطی نیز می‌گویند.
- از جمله شیرآلاتی که با حرکت عمودی مسیر سیال را قطع و وصل می‌کنند، می‌توان به شیر پروانهای و شیر توپی و کاربرد آن اشاره کرد.
معرفی پرکاربردترین ولوها در صنایع مختلف
در هر موقعیتی که صحبت از جریان سیالات یا گاز در میان باشد، ولوها یا همان شیرآلات صنعتی نیز کاربرد دارند. یک از رایج‌ترین کاربردهای ولوها که همه ما به صورت روزمره با آن سر و کار داریم، شیرهای آبی است که در سینک ظرفشویی آشپزخانه‌ها به کار می‌روند. نوع دیگری از ولو، شیرآلاتی است که گاز را وارد اجاق‌گاز خانه شما می‌کند. انواع گوناگونی از ولوها نیز کاربردهای غیر خانگی دارند که به آنها شیرآلات صنعتی گفته میشود.
شیرهای صنعتی به این جهت ساخته شده‌اند که فشار بالای سیالات یا گاز را هدایت کنند. این نوع از شیرآلات علاوه بر قابلیت تحمل فشار بالا، باید ماندگاری بالایی داشته باشند و در محیط‌های سخت، سال‌ها کار کنند. کاربرد این ولوها آنقدر حائز اهمیت است که تاسیسات آب و گاز بدون وجود آنها، نمی‌تواند به کار خود ادامه بدهد. حال زمان آن فرا رسیده است که بپرسیم انواع مختلف شیرآلات صنعتی چیست؟ هر کدام از انواع ولو‌های صنعتی برای چه موقعیتی به کار می‌روند و چه کاربردی دارند؟
شیر دروازه‌ای (Gate Valve)
شیرهای دروازه‌ای یا همان گیت ولو، از کانالی تشکیل شده‌اند که با حرکت یک دروازه فلزی به بالا و پایین، می‌تواند باز و بسته شود. زمانی که این دروازه فلزی بالا می‌رود، کانال باز میشود و جریان مایعات یا گاز آزاد میشود. زمانی که دروازه فلزی به سمت پایین حرکت داده میشود، جریان گاز یا مایعات متوقف میشود.
دهه‌ها است که از شیرهای دروازه‌ای استفاده‌های بسیار میشود. خصوصیت بسیار مهم آنها سادگی است. سادگی آنها باعث میشود که با قیمت پایینی تولید شوند و به اجزای کمتری نیاز داشته باشند. البته نقطه ضعف آنان نیز این است که نحوه طراحی‌شان، باعث میشود که کنترل دقیق آنها مشکل باشد. استفاده از شیرهای دروازه ای در صنعت آب بسیار رایج است.
فواید شیر دروازه‌ای
- مقاومتی در جریان مایعات به وجود نمی‌آورد. به همین دلیل جریان مایعات روان خواهد بود.
- در جریان‌های دوجهته قابل استفاده است.
- دیزاین ساده‌ای دارد.
- در لوله‌هایی که دیامترهای بزرگتری دارند، قابل استفاده است.
معایب شیر دروازه‌ای
- به عنوان دریچه گاز مناسب نیست، چرا که امکان کنترل دقیق بر روی جریان را به شما نمی‌دهد.
- اگر برای جریان گاز از آن استفاده شود، شدت جریان ممکن است به دروازه یا دیسک آسیب برساند.
کاربرد‌ها
شیرهای دروازه ای نوعی شیرهای باز و بسته شو هستند. این نوع شیرها برای استفاده در سیستم آب و فاضل آب و یا مایعات خنثی مناسب هستند. برای گاز‌هایی که بین ۲۰۰C تا ۷۰۰C باشند نیز و فشار آنها نیز حداکثر ۱۶ بار باشد، نیز می‌توان از شیرهای دروازه‌ای استفاده کرد.
شیرهای پروانهای (Butterfly Valves)
شیرهای پروانهای از یک کانال و یک دیسک تشکیل شده است که به محور مرکزی کانال متصل است. چرخش این دیسک حول محور کانال باعث باز یا بسته شدن کانال میشود. شیرهای پروانهای نیز امکان کنترل بسیار دقیقی بر روی جریان به شما نمی‌دهند. اما نقطه قوت آنها در این است که حجم بسیار زیادی از مواد می‌تواند از طریق این شیرها جریان پیدا کند. استفاده از عملگر‌های از راه دور برای این شیرها، به نسبت شیرهای دروازه ای، راحت‌تر است. در عین حال، باید بدانید که کاربرد این شیرها معمولا محدود به حجم بالای مواد است و برای حجم پایین نمی‌توان از آنها استفاده کرد.
مزایای شیرهای پروانهای
- دیزاین فشرده و جمع و جور
- سبک وزن
- نصب ساده و آسان
معایب شیرهای پروانهای
- قابلیت‌های آن برای استفاده به عنوان شیر انبساط، محدود است.
- فشار زیاد ممکن است بر حرکت دیسک آن تاثیر بگذارد.
کاربرد‌ها
از شیرهای پروانهای به طور معمول در مواردی که نیاز به انحصار و جداسازی جریان، و یا متوقف کردن جریان مایعات یا گاز‌ها است، استفاده میشود. این نوع شیرها در فرآیند‌هایی که در آنها از لوله‌هایی با دیامترهای بزرگ استفاده میشود، عملکردی عالی دارند. شیرهای پروانهای برای استفاده در سیستم دوغاب، برودتی و آب‌کاری خلا نیز مناسب هستند.
نمایی از شیر پروانهای
شیر توپی (Ball Valves)
در این نوع شیرآلات صنعتی، یک کره سوراخ‌دار حول یک محور عمودی می‌چرخد و باعث باز و بسته شدن جریان میشود. مدل‌ها جدید شیر توپی امکان کنترل بسیار خوبی را بر روی جریان گاز یا مایعات به شما می‌دهند. در نتیجه، شیرهای توپی مدرن فواید زیادی دارند. از جمله این که می‌توان آنها را هم به صورت دستی و هم به صورت الکتریکی به خوبی کنترل کرد و همچنین می‌توانند حجم بسیار زیادی از مایعات یا گاز را تحمل کنند.
مزایای شیر توپی
- قابلیت باز و بسته شدن این شیرها عالی است.
- اگر به درستی از آنها استفاده شود، در اثر سایش یا ... کم‌ترین نشت را خواهند داشت.
- هزینه‌های نگهداری از این شیرها پایین است.
- سرعت عملکرد آنها خوب است و به راحتی عمل می‌کنند.
معایب شیر توپی
- برای استفاده به عنوان شیر کنترل یا شیر انبساط مناسب نیست.
- در اثر باز و بسته شدن‌های مکرر، ممکن است دچار افت تدریجی فشار شود.
کاربرد‌ها
شیرهای توپی برای مایعات، گاز‌ها و بخار مناسب هستند که حتی یک قطره هم نباید نشت داشته باشند. اگرچه این شیرها در ابتدا برای فشارهای پایین ساخته شده بودند، اما با استفاده از نشیمن‌گاه‌های آهنی می‌توان از این شیرها برای فشارهای بالا نیز استفاده کرد.
نمایی از شیر توپی
شیرهای کروی (Globe Valve)
خصوصیت بارز شیرهای کروی، این است که یک کانال به شکل حرف s انگلیسی دارند. یک دیسک به شکل نیم کره وظیفه باز و بسته کردن جریان مایعات یا گاز در این شیرها را دارد. با بالا بردن یا پایین آوردن آن، می‌توان جریان مایعات یا گاز را کنترل کرد.
نقطه قوت این نوع ولوها، این است که امکان کنترل خوبی بر روی فشار به شما خواهند داد. همچنین، نسبت به دیگر شیرها به خوبی بسته می‌شوند. علاوه بر آن، با باز و بسته شدن مکرر، دچار ساییدگی نخواهد شد. البته شیرهای توپی، جریان بالاتری از مایعات یا گاز‌ها را می‌توانند تحمل کنند.
مزایای شیرهای کروی
- مکانیزم بسته شدن شیرهای کروی از شیرهای دروازه‌ای بهتر است.
- نیازی نیست نگران ساییدگی آنها باشید.
- تعمیر آنها راحت است.
معایب شیرهای کروی
- در اثر انسداد جریان، ممکن است افت فشار در این شیرها رخ دهد.
- برای فشارهای بالا مناسب نیستند.
کاربرد‌ها
اگر دغدغه اصلی شما نشت باشد، با استفاده از شیرهای کروی نیازی نیست نگران این موضوع باشید. اگر افت فشار دغدغه اصلی شما نیست، این شیرها می‌توانند گزینه‌ای مناسب باشند. از شیرهای کروی در سیستم آب آشامیدنی، سیستم تغذیه شیمیایی، سیستم تخلیه و استخراج و سیستم‌هایی از این دست اشاره کرد.
شیر یک‌طرفه (check Valve)
شیرهای یک‌طرفه بر اساس فشار داخلی کار می‌کنند. بنابراین باز و بسته شدن آنها به حرکت خارجی منوط نیست.. کاربرد اصلی شیر یک طرفه، جلوگیری از جریان برگشتی است.
مزایای شیر یک‌طرفه
- طراحی آن ساده است.
- به دخالت انسان یا عامل خارجی نیاز ندارد.
- به نحوی موثر از جریان برگشتی جلوگیری می‌کند.
- می‌تواند به عنوان یک سیستم پشتیبانی به کار رود.
معایب شیر یک‌طرفه
- برای استفاده به عنوان شیر انبساط، بهترین گزینه نیست.
- دیسک ممکن است در موقعیت باز شدن، گیر کند.
کاربرد‌ها
شیرهای یک طرفه در مواردی که نیاز به جلوگیری از جریان برگشتی است، مانند پمپ‌ها و کمپرسور‌ها، کاربرد دارند.
در پمپ‌های تغذیه‌ای که در دیگ‌های بخار به کار می‌روند نیز، از این نوع شیرها استفاده میشود. همچنین، در مواردی که ترکیبی از گاز‌ها در یک خط لوله وجود دارند نیز از این شیرها استفاده میشود.
شیر سوزنی (Needle Valve)
نام شیر سوزنی به دلیل دیسک سوزن مانند این شیر، به آن داده شده است. مکانیزم این نوع شیر نیز مشابه شیر کروی است. در سیستم‌های لوله‌کشی نه چندان بزرگ، شیرهای سوزنی این امکان را به شما می‌دهند که کنترل بیشتری بر روی جریان داشته باشید. در جریان‌هایی با فشار کم، شیرهای سوزنی عملکرد بسیار خوبی دارند.
فواید شیر سوزنی
- در کنترل جریان مایعات یا گاز به خوبی موثر هستند.
- برای هر سیستمی که به دقت و کنترل نیاز دارد، مناسب است.
- برای آب بندی شیر به نیروی مکانیکی کمی نیاز دارد.
معایب شیر سوزنی
- برای این که کاملا خاموش یا روشن شود، به چند دور چرخش نیاز دارد.
- بیشتر برای استفاده در سیستم‌های پیچیده موثر است.
کاربرد‌ها
شیرهای سوزنی در مواردی که نیاز به کنترل کامل بر جریان مایعات وجود دارد، به کار می‌رود. این نوع شیرآلات صنعتی در کالیبراسیون کاربرد زیادی دارند.
شیر سماوری (Plug Valve)
شیرهای سماوی نیز نوعی از شیرآلات صنعتی هستند که مکانیزم باز و بسته شدن آنها شبیه شیر توپی است. به خاطر انتهای مخروطی شکل این شیرها، به آنها شیر سماوی گفته میشود.
فواید شیرهای سماوی
- مکانیزم آن ساده است
• نگهداری از آن راحت است.
• افت فشار در آن به ندرت اتفاق می‌افتد.
• هنگام بسته شدن، قابل اعتماد و محکم است.
• سریع باز و بسته میشود.
معایب شیرهای سماوی
- اصطکاک زیادی دارد بنابراین اغلب برای باز و بسته کردن شیر به محرک نیاز خواهید داشت.
- برای جریان بنزین مناسب نیست.
- به برق یا عملگر اتوماتیکی نیاز دارد.
کاربرد‌ها
شیر سماوری به نحوی موثر باعث باز و بسته شدن جریان میشود. این شیرها در موارد بسیاری کاربرد دارند. از جمله خطوط لوله‌کشی گاز، سیستم‌های دوغاب و سیستم‌هایی که در آنها دما و فشار بسیار بال است.
شیر اطمینان (Relief Valve)
شیر اطمینان در واقع به جهت کنترل کردن یا محدود کردن فشار در یک سیستم به کار می‌رود. در غیر این صورت، ممکن است فشار روی هم انباشته شود و باعث بروز خلل یا احتراق در سیستم شود.
مزایای شیر اطمینان
• متریال آن به وفور یافت میشود.
• با مواد شیمیایی بسیاری سازگار است.
• تحمل دمای بالا را به خوبی دارد.
• ابعاد لوله‌کشی آن استاندارد است.
معایب شیر اطمینان
• اگر در آن از نشیمنگاه مخصوص استفاده نشود، ممکن است نشت کند.
• نسبت به تاثیرات فشار برگشتی حساس است
• در تحمل فشار، محدودیت دارد.
کاربرد‌ها
از شیرهای اطمینان در آتش‌نشانی‌ها، ساختمان‌های بلند، برج‌های آب، سیستم آب آشامیدنی و مخازن آب استفاده میشود.