faridbensaeed
12th June 2011, 03:22 PM
شيرهاى صنعتى [shademani2]
شیرها مهم ترین وسیله کنترل سیالات می باشند که به صورت دستی یا غیر دستی کنترل می شوند. معمولا به همراه شیر (که توسط کارخانجات مختلف ساخته می شود و هر کدام برای یک کار خاص و شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرد ) یک شیر کاتالوگی ضمیمه آن می باشد که مشخصات فشار و درجه حرارتی که می‌تواند تحمل کند و دستورالعمل سرویس آن توضیح داده شده است. علاوه بر این روی هر شیر یک پلاکوجود دارد که مشخصات شیر را می‌توان از روی آن شناخت.
وظايف اصلى شيرهاى صنعتى در موارد زير است خلاصه مىشود:
1 - قطع و وصل كردن كامل جريان مايعات و گازها
2 - تنظيم و كنترل مقدار جريان مايع يا گاز در لوله
3 - تنظيم مقدار فشار مايعات و گازها در دستگاههاى مختلف و ايمن نگهداشتن آنها
4 - جلوگيرى از برگشت مايعات و گازهاى عبور كرده بنابراين اين شيرها در دو دسته كلى تقسيم مىشوند:
5 - آنهايى كه براى قطع و وصل كامل جريان استفاده مىشوند (SHUT OFF VALVE)
6 - شيرهايى كه براى كنترل جريان به كار برده مىشوند كه دستى يا خودكار مىباشند.
2-1: قسمتهاي اصلي شيرها
شيرها دارای انواع مختلف با شکلهای گوناگون هستند ولی همه آنها دارای قسمتهای اصلی یکسان می‌باشند. 1- بدنه (BODY) 2- کلاهک (سرپوش) (BONNET)3 - محور (STEM) 4- محرک (ACTUATOR) 5- آب بند (PACKING) 6- متعلقات شير (Trim) 7- صفحه (DISK)
2-1-1: بدنه شير
بدنه،گاهی اوقات پوسته نیز نامیده می شود و محدوده اولیه قراگیری فشار بر روی یک شير میباشد و قطعات دیگر روی آن سوار می‌شوند. لاین‌های ورودی و خروجی به شير به صورت، فلنجی، پیچی یا اتصال جوشی میباشد. بدنه شير یا به صورت ریخته‌گری بوده و یا به صورت فورج و درشکل های متفاوت تهیه می شود. از نظر تئوری، اشکال کروی و استوانه‌ای، مقاومت بیش تری در مقابل فشار سیال هنگامی که شير باز است، دارند.
2-1-2: سرپوش شير
پوشاننده بدنه شير به نام سرپوش (کلاهک) نامیده می‌شود در بعضی از طرح ها بدنه خودش به دو تکه که به وسیله پیچ به یکدیگر وصل می‌شوند وجود دارد.
2-1-3: محور (Stem)
محور قسمتهای متحرک را به یکدیگر مرتبط می‌کند و به وسیله آن دیسک تغییر موقعیت می‌دهد. محور از اجزای در محدوده فشار نمی‌باشد. دو نوع محور شير وجود دارد یکی محورهای بالا رونده و دیگری غیر بالا رونده، برای محورهای بالا رونده، محور در هنگام باز شدن شير، در بالای سر محرک قرار می‌گیرد. در نوع دیگر محور، محور حرکتی به سمت بالای به طرف بیرون شير ندارد، در این مدل، دیسک شير رزوه داخلی شده است و با رزوه‌های محور یکپارچه می گردد.
2-1-4: محرک شير
محرک وسیله مونتاژ محور و دیسک میباشد یک محور ممکن است با یک چرخ دستی (WHEEL) یا به صورت اهرم دستی، عملگر سولونوئیدی، عملگر نيوماتیکی یا عملگر هیدرولیکی عمل کند.
2-1-5: آب بندی شيرها
آب بندها معمولا از مواد الیافی یا دیگر ترکیبات آنها نظیر تفلون تهیه می‌شوند. اگر آب بندهای شير نشتی داشته باشد، این مورد بسیار خطرساز است. اگر آب بندها خیلی زیاد سفت شوند باعث کند شدن حرکت شده و امکان صدمه رساندن به محور نیز وجود دارد.
2-1-6: متعلقات شير (Trim)
قطعات داخلی شير که در تماس با سیال قرار می‌گیرند تحت عنوان تریم نامیده می‌شود. به عنوان نمونه تریم شامل یک دیسک ، نشیمنگاه، محور و بوشهایی که برای راهنمایی محور هستند، می‌باشند تریم، حرکات پایه و اصلی و کنترل جریان را ممکن می‌سازد.
2-1-7: ديسك
برای یک شير دارای کلاهک، دیسک قسمت اصلی محدوده فشار می باشد. دیسک قابلیت اجازه عبور یا عدم عبور جریان سیال را به وجود می آورد. اکثر شيرها براساس شکل و طراحی نوع دیسک طبقه بندی می شوند.
2-2: انواع شيرها
با توجه به كاربرد شيرها در موارد مختلف، مهمترين شيرهاى صنعتى كه ساخته شده عبارتاند از:
1 - شيرهاى سوزنى (NEEDLE VALVES)
2 - شيرهاى سماورى(PLUG COCKS OR COCK VALVES)
3 - شيرهاى كروى يا ساچمهاى (GLOBE VALVES)
4 - شيرهاى كشويى يا دروازهاى (GATE VALVES)
5 - شيرهاى ديافراگمى (DIAPHRAGM VALVES)
6 - شيرهاى يكطرفه (CHECK VALVES)
7 - شيرهاى پروانهاى (BUTTERFLY VALVES)
8 - شيرهاى اطمينان (SAFETY OR RELIEF VALVES)
9 - شيرهاى كنترل (CONTROL VALVES)
2-2-1: شيرهاى سوزنى
شير سوزنى جائى بكار مىرود كه تنظيم بسيار دقيق لازم است. اين شير در اندازههاى كوچك ساخته مىشود و داراى يك پلاك مخلوطى شبيه سوزن مىباشد كه كاملاً در نشيمنگاه خود جا مىگيرد . اين شيرها از لحاظ خصوصيات ساختمانى و طرز كار جزو خانواده شيرهاى كروى مىباشد. قطر شيرهاى سوزنى معمولاً از 2 اينچ تجاوز نمىكند. از كاربرد آنهامى توان به استفاده آنها در مخازن محتوى مايع براى تعين سطح مايع داخل مخزن اشاره كرد. در آزمايشگاهها و وسايل ابزار دقيق نيز كاربرد آنها بسيار زياد مىباشد.
2-2-2: شيرهاى سماورى
ساده ترين و قديمىترين شيرها را تشكيل مىدهد براى قطع و وصل كردن كامل جريان مورد استفاده قرار مىگيرد. موقعى كه شير كاملاً باز باشد، مايع در خط مستقيم بدون برخورد با مانع دار مجرائى به اندازه لوله متصل به آن حركت مىكند لذا افت فشار كم و در حد شير كشويى مىباشد. سطح اصطكاك بين دريچه پلاگ و بدنه زياد است و كار باز و بسته كردن شير، مخصوصاً در شيرهاى بزرگ مشكل است. خصوصيت مهم ديگر شيرهاى سماورى اين است كه مىتوان آنرا به آسانى به صورت چند دريچهاى ساخت، استفاده از شيرهاى سه راهه و چهار راهه در فرايندها بسيار معمول مىباشند. اين شيرها به جاى دو، سه يا حتى چهار شير يك دريچهاى استفاده مىشوند.
در برخى از اين شيرها ماده روان كنندهاى تحت فشار به داخل شير تزريق مىشود كه به آببندى شير كمك مىكند و تا حدودى از نفوذ مواد داخل شير به اطراف دريچه و راه پيدا كردن به بيرون از اطراف دسته شير، جلوگيرى مىكند. از طرفى عمل روغن كارى اصطكاك بين سطوح چرخنده را كم كرده و ساييدگى بين اين سطوح را در موقع چرخش كم مىكند. بايد توجه داشت كه وجود گريس يا روغن در بعضى موارد ايجاد اشكال مىكند كه مىبايست از نوع ساده آن بدون سيستم روانكارى استفاده كرد.
نكته جالب ديگر در ساختمان اين شيرها اين است كه اگر وجوه پلاگ خيلى نزديك به موازى باشد، پلاگ به آسانى در بدنه سفت شده و چرخيدن آن مشكل مىشود. همينطور اگر وجوه پلاگ خيلى مخروطى باشد، نيروى ناشى از فشار خط تمايل به بيرون راندن پلاگ از جايش را خواهد داشت.
سادگى و سرعت عمل و اينكه با 90 درجه گردش، دسته شير باز يا بسته مىشود، مزاياى اساسى شير پلاگ مىباشد. اين شيرها معمولاً جاى كمى براى نصب اشغال مىكند. نوع روغن كارى شده براى آب، نفت و گاز بكار ميرود و داراى ماكزيمم فشار Psi5000 و ماكزيمم درجه حرارت 600 درجه فارنهايت مىباشد. اندازههاى معمولى آن 14 تا 16 اينچ و فشار720Psi و F4500(چه واحدي است؟)موجود است.
شير ساچمهاى (BALL VALVE) از جهات مختلف شبيه شير سماورى است، با اين اختلاف كه مسدود كننده به جاى شكل مخروطى به شكل كروى يا ساچمه مانند ساخته شده است. سادگى ساختمان، آب بندى خوب و سرعت باز و بسته كردن، آنرا براى جريان گازها مناسب مىنمايد.
2-2-3: شيرهاى كروى
در اين شيرها، جريان بوسيله يك ديسك كه روى يك اريفيس قرار مىگيرد كنترل مىشود. اين اريفيس عمود بر جهت جريان در بدنه شير قرار گرفته است و مايع از نقطه ورود به شير تا خروج از آن 180 درجه تغيير جهت مىدهد. اين تغيير جهت در جريان تلاطم ايجاد مىكند و بنابراين افت فشار بيشتر خواهد شد. به علت تغيير ناگهانى مسير سيال، باز و بسته كردن شير خيلى سريعتر انجام مىشود. در شير كروى به محض قطع اتصال ديسك و نشيمنگاه (SEAT)، سيال جريان مىيابد و دبى خروج مايع با تعداد دور دسته متناسب است،لذا ميتوان از آن براى تنظيم جريان استفاده كرد. در اين شيرها فرسودگى مربوط به اصطكاك خيلى كمتر از شير كشويى است و اين ساييدگى در قسمت ديسك يكنواخت است.
ديسكهاى شير كروى به اشكال مختلفى ساخته مىشود كه شكل مخروطي آن معمولتر مىباشد. رينگ نشيمنگاه نيز به شكل مخروط مناسب با ديسك ساخته مىشود. بعضى از ديسكها مىتوانند از دو جنس مختلف ساخته شوند، در اين صورت ديسك را ديسك تركيبى (COMPOSITION DISC) مىنامند. در اين حالت وقتى كه شير كاملاً بسته باشد حلقه نشيمنگاه با قسمت نرم ديسك تماس خواهد داشت. بنابراين در صورت وجود اجسام خارجى در جريان گذرنده از شير نيز امكان آببندى آن وجود دارد. در ديسكهاى تماماً فلزى (METALLIC DISC) امكان آب بندى كامل در اين حالت وجود ندارد.
در نوع ديگرى از اين شيرها، ورودى و خروجى آنها با يكديگر زاويه 90 درجه مىسازند كه بعنوان شيرهاى زاويهاى (ANGLE VALVE) شناخته مىشوند. در اين نوع شير تغيير جهت سيال كمتر از شير كروى مىباشد، بنابراين تلاطم سيال در شير كروى زاويهاى كمتر از شير كروى معمولى خواهد بود. در دسته ديگرى، محور ساقه شير نسبت به بدنه بطور كج قرار گرفته كه بعنوان شير خميده (OBLIQUE TYPE) شناخته مىشوند.
2-2-4: شيرهاي كشويى
اين شير بيشتر در محلهايى بكار مىرود كه بخواهند جريان سيال را بطور كامل بسته يا باز نگهدارند. زمانيكه شير كاملاً باز است كشو كاملاً به بالا هدايت شده و از مسير جريان سيل خارج گرديده و در نتيجه هيچگونه مقاومتى در مقابل عبور جريان ندارد، لذا در اين شيرها افت فشار كم مىباشد. وقتى شير كشويى در حالت نيمه باز قرار گيرد، كشو و نشيمنگاه بشدت تحت افت فشار در اثر كم شدن سطح عبور جريان و ساييدگى قرار مىگيرند كه اين عمل باعث مىشود شير به خوبى بسته نشود. در شيرهاى كشويى استاندارد، معمولاً كشو و نشيمنگاه طورى ساخته مىشوند كه به راحتى و سريع قابل تعويض باشند. شكلهاي اين نوع شير را نشان مي‌دهد.
شير كشويى ساقه متحرك (RISING STEM GATE VALVE): انتهاى ساقه با كشوى شير يكپارچه ساخته شده بطوريكه هنگام گردش فلكه، كشوى شير همراه ساقه به طرف بالا و پايين حركت مىكند و در نتيجه موقعى كه شير در حالت كاملاً باز باشد ساقه به اندازه طول كشو از سرپوش (BONNET) شير بالاتر و بيرون قرار مىگيرد. بنابراين مىتوان با يك نگاه فهميد كه شير باز يا بسته است، ضمناً به علت بيرون آمدن ساقه احتياج به مراقبت و حفاظت در مقابل ضربه خوردن و غيره وجود دارد.
فشار جريان سيال روى دروازه يك فاكتور كنترل شده در شيرهاى بزرگ است. اين پديده باعث ايجاد اشكال در باز كردن دستى اين شيرها مىشود. در چنين مواردى شيرهاى كشويى بهمراه آن يك مسير كنار گذر كوچك كه اجازه مىدهد فشار روى دو طرف كشو قبل از باز كردن شير اصلى برابر شود، استفاده مىكنند.
در نوع ديگرى از شيرها كشويى ساقه متحرك فلكه و ساقه در قسمت خارجى با نصب يك دستگاه نگهدارنده (YOKE) محافظت مىشود. آنها را به شيرهاى (OS/Y) (OUTSIDE SCREW & YOKE) مىشناسند. در اين نوع شيرها به سبب بيرون بودن قسمت رزوهاى ساقه از بدنه شير كمتر در معرض خوردگى مواد جارى در شير بوده ولى از طرفى گرد و خاك و ديگر ذرات معلق در هوا روى رزوههاى شير نشسته و باز و بسته كردن شير را با مشكل مواجه مىسازد.
شير كشويى ساقه ثابت (NON RISING STEM GATE VALVE): در اين شيرها، ساقه در محلى در داخل سر پوش ثابت شده، در نتيجه نمىتواند به بالا و پايين حركت كند. زمانى كه فلكه مىچرخد ساقه نيز مىچرخد و چون كشو كار يك مهره روى پيچهاى ساقه انجام مىدهد لذا بر حسب گردش ساقه بالا يا پايين مىرود و در نتيجه شير باز يا بسته مىشود. در اين نوع شيرها به علت اينكه قسمت پيچ دار با مواد داخل شير تماس دارد و در معرض حمله شيميايى و رسوبات قرار مىگيرد آنرا روى جريان سيالات خورنده قرار نمىدهند. از طرفى چون قسمت پيچ دار داخل بدنه شير قرار دارد ضربه نخواهد ديد.
شير كشويى نوع (J GATE VALVE( J: مكانيزم عملكرد اين نوع شير با شير كشويى يكى است، فقط در مركز كشو منفذى دايروى با اندازه ورودى و خروجى شير ايجاد شده و در زمان پايين آمدن كشو با قرار گرفتن اين منفذ جلوى جريان، شير باز خواهد شد. اين شيرها براى استفاده در شرايط 10000 و 15000 و 20000 پوند بر اينچ مربع (Psi)طراحى شدهاند.
شير كشويى از نوع صفحات موازى (PARALLEL DISC AND WEDGES): نوع ديگرى از شيرهاى كشويى ساخته شده كه داراى دو صفحه فلزى بنام ديسك بوده و همچنين داراى دو كشوي گوهاى شكل مىباشند كه بنام گره فوقانى و گره تحتانى شناخته مىشوند.
هنگام بسته شدن شير مذكور، صفحات موازى بين دو نشيمنگاه مربوطه قرار مىگيرد. زمانى كه گوه تحتانى به انتهاى مسير خود برسد حركت بيشتر ساقه به طرف پايين، صفحات ديسكى را به طرف خارج رانده و باعث فشار آوردن روى رينگ نشيمنگاه مىگردد. لذا اين نوع شيرها مىتواند آب بندى كامل را ممكن سازد. حركت بالا و پايين رفتن گوهها موجب آزاد شدن ديسكها و حركت دورانى آنها مىشود كه ايجاد ساييدگى زيادترى مىنمايد. ضمناً با اولين گردش فلكه دستى در جهت باز كردن شير، گوه تحتانى از فشار مربوطه آزاد مىگردد.
شير كشويى از نوع صفحات موازى براى جريانهاى خالص و تميز به كار مىرود. در غير اين صورت، مواد ناخالص موجب گير كردن كشو خواهد شد. اين شيرها هميشه به حالت افقى در خطوط قرار مىگيرند. در صورتى كه بصورت عمودى كار گذاشته شود به علت وجود گوهها بد كار خواهد كرد. دو نوع ديگر از شير كشويى نيز در صنعت استفاده مىشوند. شير كشويى انعطاف پذير كه طورى ساخته شده است كه در صورت ايجاد پيچيدگى در بدنه شير، فشار روى كشو وارد نمىشود و كنارههاى خارجى در اثر انعطافپذير بودن، آنرا مستهلك مىنمايد (نمي‌نمايد). اين شيرها در دما و فشار بالا مورد استفاده قرار مىگيرند. نوع ديگر شير كشويى به نام شير دريچه است كه براى كنترل مقادير زياد آب يا فاضلاب بكار مىرود.
2-2-5: شيرهاي ديافراگمى
شير ديافراگمى داراى يك ديافراگم قابل انعطاف است كه از لاستيك تقويت شده يا جنس قابل ارتجاع ديگرى ساخته شده است. ديافراگم با حركت دسته شير، بالا و پايين شده، مجراى عبور سيال را كم و زياد و در نتيجه مقدار سيال را كنترل مىنمايد. در حالت بسته، ديافراگم بطور محكم روى برآمدگى (WEIR) پايين شير قرار مىگيرد. در تنوع ديگرى از اين شيرها اين برآمدگى وجود ندارد و قطر داخلى آن تقريباً به اندازه قطر داخلى لوله است. ديافراگم جريان گذرنده از شير را از قسمت سر پوش (BONNET) شير جدا مىكند لذا احتياج به وسايل آببندى (پكينگ) ندارد و از طرفى روغنكارى قسمتهاى متحرك شير موجب آلودگى جريان نخواهد شد.
از شيرهاى ديافراگمى براى جريانهاى خورنده و دوغابى استفاده مىشود. اين شيرها در فشار پايين و درجه حرارت كم به كار گرفته مىشوند. بدنه شير از چدن، فولاد ضد زنگ يا آلياژهاى مقاوم در مقابل خورندگى ساخته مىشود و در بعضى موارد با مواد مقاوم در مقابل خوردگى پوشش داده مىشود. اين شير در اندازههاى 18 تا 24 اينچ موجود مىباشد.
2-2-6: شيرهاى يك طرفه
اين شيرها به منظور جلوگيرى از برگشت جريان بكار مىرود. عمل اين شيرها اتوماتيك است يعنى بوسيله فشار سيال در حال جريان باز شده و با كم شدن فشار توسط نيروى وزن و فشار جريان برگشتى بسته مىشوند. شكل 23-2. دو دسته عمده اين شيرها عبارتاند از شير يكطرفه گردان (SWING CHECK VALVE) و شير يكطرفه بلند شونده (LIFT CHECK VALVE) كه به ترتيب در شكلهاى نشان داده شده است. در نوع گردان، صفحه مسدود كننده، حول محورى در منتهى اليه آن، چنان حركت مىكند كه در حالت عادى يعنى بدون اعمال فشار افتاده باشد و مسير را ببندد و چنانچه مايع جريان يافته حول محور باز شود. جريان سيال در اين دسته از شيرهاى يكطرفه نسبتاً مستقيم است بنابراين افت فشار كمترى ايجاد مىكنند. در اندازههاى چند اينچى از نوع ساده يك لولايى و در اندازههاى بزرگ از نوع چند دريچهاى استفاده مىشود. اين نوع شير امكان نصب افقى و عمودى را دارد.
در شير يكطرفه بلند شونده، بندآورهاى مختلفى مثل ديسك (DISK)، گلوله (BALL) يا پيستون (PISTON) با فشار جريان سيال از روى نشيمنگاه بلند شده و با كم شدن فشار جريان به وسيله نيروى وزن و اثر جريان برگشتى به جاى خود بر مىگردد. طرح و مقاومت اين شيرها در مقابل جريان شبيه شيرهاى كروى مىباشد. اصولاً شير يكطرفه بلند شونده زمانى صحيح كار مىكند كه بطور افقى نصب گردد.
شيرهاى يك طرفه كاربردهاى فراوانى دارند از جمله مىتوان به موارد زير اشاره كرد:
- روى خط آب ورودى سازمانها كه در صورت قطع آب مانع از تخليه آب وسايل خانگى و لولهها گردد.
- روى خط خوراك ديگهاى بخار تا در صورت قطع آب مانع از خنك كار كردن آنها گردد.
- روى لوله خروجى تلمبهها
شير سوپاپ ورودى (FOOT VALVE) كه نوعى شير يكطرفه است در مواردى كه تلمبه مايعى را از عمق مكش نموده و پمپ مىكند و لازم است كه لوله ورودى پر باشد، استفاده مىشود تا هنگاميكه تلمبه از كار مىافتد مانع از تخليه لوله ورودى شود و براى راه اندازى تلمبه احتياج به پر كردن دستى لوله و هواگيرى نباشد.
2-2-7: شيرهاي پروانهاى
شكل كار اين شير شبيه، شير سماورى است با اين تفاوت كه به جاى پلاگ استوانهاى يا مخروطى شكل يك صفحه دايرهاى حول يك محور عمودى در مركز شير و به وسيله 90 درجه چرخش محور مىچرخد و صفحه مسدود كننده‌ي موازى با مسير جريان قرار گرفته و از دو طرف آن جريان برقرار مىشود. كاربرد شيرهاى پروانهاى براى جريانهايى كه فشار آنها كم باشد به علت حداقل بودن افت فشار، بسيار متداول است. ويژگى ديگر اين شيرها، سرعت عمل آنهاست كه مىتوانند در حداقل زمان بيشترين مقدار جريان را برقرار سازند و اين پديدهاى است كه در مورد كنترل فشار سيالات در مخازن يا برجهاى تحت فشار بسيار مفيد مىباشد. اين شيرها كم حجم بوده و نسبتاً ارزان هستند. شيرهاى پروانهاى براى سرويسهاى باز و بستن جريان و همينطور تنظيم جريان به كار مىروند. در حالاتى كه براى تنظيم جريان از اين شيرها استفاده مىشود معمولاً با وسايل قفل كننده، دسته شير در محل مورد نظر قفل مىشود.
شيرهاى پروانهاى در اندازههاى 2 تا 24 اينچ ساخته مىشوند، تعميرات آنها ساده است و محل ياطاقانهاى آنها بايد مرتباً روغنكارى شود. در مواردى كه جريان سيال خورنده باشد يا مواد جامد همراه داشته باشد معمولاً از آستر تفلنى يا الاستومرى براى جداره داخلى شير و روكش ديسك استفاده مىشود. اين شيرها به دو صورت روى خطوط لوله نصب مىگردند، يا خود داراى فلنج دوبل بوده و به فلنجهاى خط پيچ مىشوند يا اينكه بين دو فلنج خط قرار گرفته و با پيچهاى بلند (TIE ROD) محكم مىشوند.
2-2-8: شيرهاى اطمينان
فشار، مانند حرارت به عنوان يكى از ابزار تسهيل فرايند در صنايع، مورد نياز است. از اين رو، فشار توسط دستگاههاى كنترل مىبايست به دقت كنترل شود .ظروف تحت فشار نيز براى فشارى معين، ساخته مىشوند. چنانچه به عللى اين دستگاههاى كنترل وظيفه خود را درست انجام ندهند، فشار بيش از حد مجاز بالا خواهد رفت و باعث صدمه ديدن دستگاههاى مذكور خواهد شد. شكل 28-2
براى جلوگيرى از اين گونه حوادث، علاوه بر ابزار كنترلى، وسيله ديگرى به نام شير ايمنى روى دستگاههاى تحت فشار نصب مىنمايند. اين شيرها داراى فنرى هستند كه مسدود كننده را با فشار معين روى نشيمنگاه شير نشانده است و چنانچه فشار پشت فنر بيشتر از حد شود، فنر جمع شده و مسير براى تخليه باز مىشود.
شيرهاى ايمنى (SAFETY) براى سيالات قابل تراكم مانند بخارها و گازها به كار مىروند. اين تراكم احتياج به خلاصى سريع از فشار اضافى دارد، عمل اين شيرها سريع است و بخار اضافى را به اتمسفر مي‍فرستند.
شيرهاى اطمينان (RELIEF) براى سيالات غير قابل تراكم مانند آب، نفت و... به كار ميروند. بر خلاف شيرهاى ايمنى جريان را به طور كامل و آنى خارج نمىكنند بلكه با يك جريان بسيار كم، فشار اضافى را دفع مىكنند.
شيرها زير نظر مستقيم بازرسى فنى براى فشار مورد نظر تنظيم مىشوند. اين شيرها هرچند وقت يكبار آزمايش مىشوند تا از صحت كار آنها اطمينان حاصل شود. شيرهاى فشار شكنى كه محل خروج آنها به ظرف تحت فشار ديگرى با فشار كمتر وصل مىشوند قطعه اضافى به نام بلوز (BELLOWS) روى آنها نصب مي‌شود كه از انتقال فشار ظرف دوم به پشت دريچه و محوطه ساقه و فنر شير جلوگيرى نمايد. اگر از بلوز استفاده نشود اولاً فشار ظرف دوم به پشت دريچه وارد و بار فنر اضافه مىگردد و چون فشار ظرف دوم ممكن است ثابت نباشد، كار تنظيم دقيق شير فشار شكن را مشكل مىسازد، ثانياً ممكن است مايع ظرف دوم از اطراف ساقه شير به خارج نشت نمايد.
شير ايمنى مخصوص بخار خروجى توربين: اين نوع شير ايمنى روى لوله خروج بخار توربينهايى كه تحت خلاء به چگالنده وارد مىشوند نصب مىگردد .در حالت عادى، خلاء موجود، دريچه را به طرف نشيمنگاه خود كشيده و نگه مىدارد و اگر به عللى دستگاه توليد خلاء از كار بيفتد، فشار بخار خروجى توربين، شير ايمنى را باز كرده وارد هواى آزاد مىگردد.
شيرهاى اطمينان كنترل كننده هوا (AIR VALVE): اين نوع شير اطمينان به طور خودكار خروج و ورود هوا را كنترل مىكند. مثلاً روى مخازن نفت، براى جلوگيرى از تبخير زياد و بالا رفتن فشار نصب مىگردد اين شيرها هنگام پر كردن مخزن، موجب خروج هواى اضافى مىشوند و همچنين هنگام خالى كردن مخزن، هواى مورد نياز را وارد مخزن مىكنند.
2-2-9: شيرهاى خودكار
اين شيرها براى تنظيم جريان به كار برده مىشوند. اين دستگاه ممكن است با نيروى برق، هيدروليك يا هواى فشرده كار كند. اكثر شيرهاى خودكار به وسيله هواى فشرده كار مىكنند. اين نوع شير خودكار را شير خودكار نيوماتيك مىگويند و به علت استفاده فراوان آن در صنعت اهميت خاصى دارد.
شير خودكار، بسته به اينكه فشار وارده بر ديافراگم آنرا باز يا بسته كند اصطلاحاً AIR TO OPEN مختصراً (A.T.O) شكل و AIR TO CLOSE مختصراً (A.T.C) گفته مىشود و انتخاب هر يك بستگى به جنبههاى ايمنى جريان تحت كنترل و نوع كنترل دارد. مثلاً شير خودكارى كه سر راه عبور گاز براى سوخت يك كوره قرار گرفته بايد از نظر ايمنى وقتى كه هواى دستگاه بنا به علتى قطع شد بسته شود كه گاز اضافى وارد محفظه احتراق نشده و باعث ايجاد خطر نشود. يعنى در واقع A.T.C باشد.
بدنه شير ممكن است يك نشيمنگاهى (SINGLE SEAT) يا دونشيمنگاهى (DOUBLE SEAT) باشد. مزيت يك شير دو نشيمنگاهى در اين است كه هرگاه فشار سيال خيلى زياد باشد مىتوان شير را آسانتر باز و بسته كرد، زيرا جريان دو قسمت شده و فشار وارده بر يك بند آور باعث خنثى كردن فشار وارده بر بند آور ديگر مىشود. همچنين براى عبور مقدار معينى سيال ساقه تغيير مكان كمترى مىيابد.
شيرهاى كنترل به سه روش فرمان مىگيرند ابتدا آنهايى كه فشار سيال تحت كنترل مستقيماً به ديافراگم شير خودكار متصل است (SELF OPERATED)، دوم شير خودكارى است كه فشار جريان ورودى شير را كنترل مىكند (BACK PRESSURE REGULATOR) دسته سوم آنهايى هستند كه مشخصات جريان خروج شير را كنترل مىكنند. (REDUCING REGULATOR)
مشخصات جريانى يك شير خودكار: نسبت تغييرات مقدار جريان به تغييرات حركت شير خودكار را مشخصات جريانى يك شير خودكار مىگويند و اين مشخصه بستگى به شكل و نوع ساختمان پلاگ شير دارد. مشخصه جريانى شير معمولاً به سه شكل مختلف ديده مىشود. درصد مساوى، خطى و باز كننده سريع. درصد مساوى: بهازاء درصد تغييرات مساوى حركت شير خودكار، درصد تغييرات مساوى در جريان به وجود مىآيد و اين تغييرات متناسب است با مقدار جريانى كه درست قبل از ايجاد تغيير داشته است. مثلاً براى تغيير 10% حركت شير و مقدار جريان عبورى 1000 گالن در ساعت مقدار جريان بعد از حركت شير برابر با 1100 گالن خواهد بود.
در شير خودكار خطي هميشه نسبت تغييرات حركت شير و تغييرات جريان با هم مساويند. در نوع باز كردن سريع شير مىتواند با كمى بالا رفتن ساقه، مقدار زيادى از جريان را عبور دهد. بطوريكه مثلاً وقتى شير در حدود 30% حركت خود را انجام داده در حدود 70% مقدار جريان را از خود عبور مىدهد، ولى وقتى به انتهاى حركت نزديك مىشود سرعت افزايش جريان به نسبت كمتر مىشود.
طرز كار شير خود كار هوا يا گاز با فشار تنظيم شده توسط كنترلر (TIC,PIC,LIC,FICو غيره) از طريق منفذ موجود در قسمت متحرك شير از بالا (DIRECT ACTUATOR) يا پايين (REVERSEACTUATOR) ديافراگم روى آن اعمال فشار مىكند. فشار هوا باعث مىشود كه ديافراگم رو به پايين يا بالا حركت كرده و در نتيجه ميله را با خود حركت دهد، فنر در مقابل نيروى وارده از طرف ديافراگم ايستادگى مىكند. با تغيير دادن قدرت فنر مىتوان ميزان حركت ميله را نسبت به فشار وارده كم يا زياد كرد. حركت ميله به پلاگ منتقل شده و پلاگ را از نشيمنگاه جدا كرده و يا روى نشيمنگاه مىنشاند.
2-3: تله بخار (STEAM TRAP)
تله بخار يكي از اجزاء ضروري سيستم بخار است و عنصر مهمي در مديريت مناسب بخار و آبمقطر محسوب مي شود كه وظيفه آن نگهداشتن بخار در طول فرآيند براي استفاده حداكثراز حرارت آن و عبور دادن آب مقطر ، گازهاي چگالش ناپذير و هوا در زمان هاي مناسب ميباشد.خارج مي كنند. در سراسر دنيا تله بخار واحدي كه براي همه كاربردها مناسبباشد وجود ندارد. انتخاب تله بخار مناسب به منظور عملكرد سيستم بخار با راندمانبالا، موضوعي پيچيده ميباشد. از اين رو اين نوع وسيله براى عبور بخار آب بسته و براى گذر مايع باز مىشود. تلههاى بخار ممكن است ترمواستاتيك(THERMOSTATIC) باشند يعنى در اثر تغيير درجه حرارت و تغيير طول فلز باز و بسته شوند يا بوسيله شناور در مقابل بالا رفتن سطح مايع باز و پس از تخليه آب بسته شود. (MECHANICAL)
تله بخار كاربرد فراواني در صنعت به ويژه صنعت نفت دارد كه بعضي از كاربردهاي مهم آنعبارتست از :
1. افزايش كيفيت بخار موجود در خط اصلي بخار از طريق خارج كردن آبمقطر
2. بـه عنوان پل ارتباطـي خـط لولـه بخـار (STEAM SUPPLY) و خطتخليـه آب مقطر
3. قرار گرفتن در مسير سيال خروجي (بخار) از پوسته يا لوله مبدلهاي حرارتي
2-4: جنس شيرها
شيرها با توجه به نوع كاربرد از جنسهاى مختلفى ساخته مىشوند. جهت آشنايى به موارد زير مىتوان اشاره كرد:
- شيرهاى از جنس پوليكا يا پى.وى.سى (PVC) كه بيشتر روى لولههاى پوليكا نصب مىشوند. اين مواد مقاومت شيميايى خوبى دارند ولى از طرفى مقاومت حرارتى و فشارى آنها نسبتاً پايين مىباشد.
- شيرهاى از جنس شيشه كه بيشتر در دستگاههاى آزمايشگاهى مورد استفاده قرار مىگيرد.
- شيرهاى برنجى (آلياژ مس و روى) كه براى آب و مواد نفتى با فشار و دماى كم مورد استفاده قرار مىگيرند.
- شيرهاى برنزى (آلياژ مس و قلع) كه براى آب و محلولهاى نمك دار و مواد نفتى با فشار و دماى نسبتاً كم )حدود 3000 درجه سانتيگراد و Psi350) بكار برده مىشوند.
- شيرهاى از جنس چدن كه براى آب و مواد نفتى با دماى كمتر از 2500 درجه سانتيگراد مناسب مىباشند.
- شيرهاى فولادى كه با آلياژهاى مختلف ساخته شده و بيشتر براى كنترل انواع مواد نفتى، گازها، بخار و آب با فشار و دماى زياد بكار برده مىشوند.
2-5: انتخاب شير
شير با توجه به مشخصات جريان (درجه روانى، حجم، غلظت، سرعت، فشار، درجه حرارت و غيره) و همينطور نوع كارى كه شير بايد انجام دهد انتخاب مىشود. آيا شير بايد كاملاً باز يا كاملاً بسته باشد يا بايد جريان را به مقدار مورد نياز كنترل كند؟ آيا بايد با فشار و درجه حرارت زياد يا كم كار كند و خلاصه اينكه شير، در چه شرايطى كار مىكند؟ در معرفى شيرها تا حدود زيادى جوابهاى اين سئوالات داده شده است و مىتوان شير مناسب را انتخاب كرد.
پديده مهمى در شيرها كه تاكنون به آن اشاره نشده ضربه قوچ (WATER HAMMER) مىباشد. زمانيكه يك لوله محتوى ستونى از مايع در حركت است، انرژى قابل ملاحظهاى در مايع به خاطر جرم و سرعتش ذخيره شده است، اگر سرعت آناً صفر شود (توسط سريع بستن شير) به خاطر غير قابل تراكم بودن سيال اين انرژى نمىتواند جذب شود، بنابراين بصورت شوك لحظهاى ضربهاى به شير زده مىشود. اگر زمان متوقف كردن جريان تقريباً صفر فرض شود، شوك فشارى حدود 37 تا 64 برابر سرعت مايع (برحسب ft/s) به شير وارد خواهد كرد. هر چه زمان بستن طولانىتر شود يا طول ستون مايع كمتر گردد اين ضربه كمتر خواهد بود. بنابراين در انتخاب شيرها بايد به اين اثر دقت داشت مثلاً براى شيرهاى سماورى اگر سريعاً بسته شوند اين ضربه اتفاق خواهد افتاد و اين مطلوب كار ما نيست. [tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh]
شیرها مهم ترین وسیله کنترل سیالات می باشند که به صورت دستی یا غیر دستی کنترل می شوند. معمولا به همراه شیر (که توسط کارخانجات مختلف ساخته می شود و هر کدام برای یک کار خاص و شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرد ) یک شیر کاتالوگی ضمیمه آن می باشد که مشخصات فشار و درجه حرارتی که می‌تواند تحمل کند و دستورالعمل سرویس آن توضیح داده شده است. علاوه بر این روی هر شیر یک پلاکوجود دارد که مشخصات شیر را می‌توان از روی آن شناخت.
وظايف اصلى شيرهاى صنعتى در موارد زير است خلاصه مىشود:
1 - قطع و وصل كردن كامل جريان مايعات و گازها
2 - تنظيم و كنترل مقدار جريان مايع يا گاز در لوله
3 - تنظيم مقدار فشار مايعات و گازها در دستگاههاى مختلف و ايمن نگهداشتن آنها
4 - جلوگيرى از برگشت مايعات و گازهاى عبور كرده بنابراين اين شيرها در دو دسته كلى تقسيم مىشوند:
5 - آنهايى كه براى قطع و وصل كامل جريان استفاده مىشوند (SHUT OFF VALVE)
6 - شيرهايى كه براى كنترل جريان به كار برده مىشوند كه دستى يا خودكار مىباشند.
2-1: قسمتهاي اصلي شيرها
شيرها دارای انواع مختلف با شکلهای گوناگون هستند ولی همه آنها دارای قسمتهای اصلی یکسان می‌باشند. 1- بدنه (BODY) 2- کلاهک (سرپوش) (BONNET)3 - محور (STEM) 4- محرک (ACTUATOR) 5- آب بند (PACKING) 6- متعلقات شير (Trim) 7- صفحه (DISK)
2-1-1: بدنه شير
بدنه،گاهی اوقات پوسته نیز نامیده می شود و محدوده اولیه قراگیری فشار بر روی یک شير میباشد و قطعات دیگر روی آن سوار می‌شوند. لاین‌های ورودی و خروجی به شير به صورت، فلنجی، پیچی یا اتصال جوشی میباشد. بدنه شير یا به صورت ریخته‌گری بوده و یا به صورت فورج و درشکل های متفاوت تهیه می شود. از نظر تئوری، اشکال کروی و استوانه‌ای، مقاومت بیش تری در مقابل فشار سیال هنگامی که شير باز است، دارند.
2-1-2: سرپوش شير
پوشاننده بدنه شير به نام سرپوش (کلاهک) نامیده می‌شود در بعضی از طرح ها بدنه خودش به دو تکه که به وسیله پیچ به یکدیگر وصل می‌شوند وجود دارد.
2-1-3: محور (Stem)
محور قسمتهای متحرک را به یکدیگر مرتبط می‌کند و به وسیله آن دیسک تغییر موقعیت می‌دهد. محور از اجزای در محدوده فشار نمی‌باشد. دو نوع محور شير وجود دارد یکی محورهای بالا رونده و دیگری غیر بالا رونده، برای محورهای بالا رونده، محور در هنگام باز شدن شير، در بالای سر محرک قرار می‌گیرد. در نوع دیگر محور، محور حرکتی به سمت بالای به طرف بیرون شير ندارد، در این مدل، دیسک شير رزوه داخلی شده است و با رزوه‌های محور یکپارچه می گردد.
2-1-4: محرک شير
محرک وسیله مونتاژ محور و دیسک میباشد یک محور ممکن است با یک چرخ دستی (WHEEL) یا به صورت اهرم دستی، عملگر سولونوئیدی، عملگر نيوماتیکی یا عملگر هیدرولیکی عمل کند.
2-1-5: آب بندی شيرها
آب بندها معمولا از مواد الیافی یا دیگر ترکیبات آنها نظیر تفلون تهیه می‌شوند. اگر آب بندهای شير نشتی داشته باشد، این مورد بسیار خطرساز است. اگر آب بندها خیلی زیاد سفت شوند باعث کند شدن حرکت شده و امکان صدمه رساندن به محور نیز وجود دارد.
2-1-6: متعلقات شير (Trim)
قطعات داخلی شير که در تماس با سیال قرار می‌گیرند تحت عنوان تریم نامیده می‌شود. به عنوان نمونه تریم شامل یک دیسک ، نشیمنگاه، محور و بوشهایی که برای راهنمایی محور هستند، می‌باشند تریم، حرکات پایه و اصلی و کنترل جریان را ممکن می‌سازد.
2-1-7: ديسك
برای یک شير دارای کلاهک، دیسک قسمت اصلی محدوده فشار می باشد. دیسک قابلیت اجازه عبور یا عدم عبور جریان سیال را به وجود می آورد. اکثر شيرها براساس شکل و طراحی نوع دیسک طبقه بندی می شوند.
2-2: انواع شيرها
با توجه به كاربرد شيرها در موارد مختلف، مهمترين شيرهاى صنعتى كه ساخته شده عبارتاند از:
1 - شيرهاى سوزنى (NEEDLE VALVES)
2 - شيرهاى سماورى(PLUG COCKS OR COCK VALVES)
3 - شيرهاى كروى يا ساچمهاى (GLOBE VALVES)
4 - شيرهاى كشويى يا دروازهاى (GATE VALVES)
5 - شيرهاى ديافراگمى (DIAPHRAGM VALVES)
6 - شيرهاى يكطرفه (CHECK VALVES)
7 - شيرهاى پروانهاى (BUTTERFLY VALVES)
8 - شيرهاى اطمينان (SAFETY OR RELIEF VALVES)
9 - شيرهاى كنترل (CONTROL VALVES)
2-2-1: شيرهاى سوزنى
شير سوزنى جائى بكار مىرود كه تنظيم بسيار دقيق لازم است. اين شير در اندازههاى كوچك ساخته مىشود و داراى يك پلاك مخلوطى شبيه سوزن مىباشد كه كاملاً در نشيمنگاه خود جا مىگيرد . اين شيرها از لحاظ خصوصيات ساختمانى و طرز كار جزو خانواده شيرهاى كروى مىباشد. قطر شيرهاى سوزنى معمولاً از 2 اينچ تجاوز نمىكند. از كاربرد آنهامى توان به استفاده آنها در مخازن محتوى مايع براى تعين سطح مايع داخل مخزن اشاره كرد. در آزمايشگاهها و وسايل ابزار دقيق نيز كاربرد آنها بسيار زياد مىباشد.
2-2-2: شيرهاى سماورى
ساده ترين و قديمىترين شيرها را تشكيل مىدهد براى قطع و وصل كردن كامل جريان مورد استفاده قرار مىگيرد. موقعى كه شير كاملاً باز باشد، مايع در خط مستقيم بدون برخورد با مانع دار مجرائى به اندازه لوله متصل به آن حركت مىكند لذا افت فشار كم و در حد شير كشويى مىباشد. سطح اصطكاك بين دريچه پلاگ و بدنه زياد است و كار باز و بسته كردن شير، مخصوصاً در شيرهاى بزرگ مشكل است. خصوصيت مهم ديگر شيرهاى سماورى اين است كه مىتوان آنرا به آسانى به صورت چند دريچهاى ساخت، استفاده از شيرهاى سه راهه و چهار راهه در فرايندها بسيار معمول مىباشند. اين شيرها به جاى دو، سه يا حتى چهار شير يك دريچهاى استفاده مىشوند.
در برخى از اين شيرها ماده روان كنندهاى تحت فشار به داخل شير تزريق مىشود كه به آببندى شير كمك مىكند و تا حدودى از نفوذ مواد داخل شير به اطراف دريچه و راه پيدا كردن به بيرون از اطراف دسته شير، جلوگيرى مىكند. از طرفى عمل روغن كارى اصطكاك بين سطوح چرخنده را كم كرده و ساييدگى بين اين سطوح را در موقع چرخش كم مىكند. بايد توجه داشت كه وجود گريس يا روغن در بعضى موارد ايجاد اشكال مىكند كه مىبايست از نوع ساده آن بدون سيستم روانكارى استفاده كرد.
نكته جالب ديگر در ساختمان اين شيرها اين است كه اگر وجوه پلاگ خيلى نزديك به موازى باشد، پلاگ به آسانى در بدنه سفت شده و چرخيدن آن مشكل مىشود. همينطور اگر وجوه پلاگ خيلى مخروطى باشد، نيروى ناشى از فشار خط تمايل به بيرون راندن پلاگ از جايش را خواهد داشت.
سادگى و سرعت عمل و اينكه با 90 درجه گردش، دسته شير باز يا بسته مىشود، مزاياى اساسى شير پلاگ مىباشد. اين شيرها معمولاً جاى كمى براى نصب اشغال مىكند. نوع روغن كارى شده براى آب، نفت و گاز بكار ميرود و داراى ماكزيمم فشار Psi5000 و ماكزيمم درجه حرارت 600 درجه فارنهايت مىباشد. اندازههاى معمولى آن 14 تا 16 اينچ و فشار720Psi و F4500(چه واحدي است؟)موجود است.
شير ساچمهاى (BALL VALVE) از جهات مختلف شبيه شير سماورى است، با اين اختلاف كه مسدود كننده به جاى شكل مخروطى به شكل كروى يا ساچمه مانند ساخته شده است. سادگى ساختمان، آب بندى خوب و سرعت باز و بسته كردن، آنرا براى جريان گازها مناسب مىنمايد.
2-2-3: شيرهاى كروى
در اين شيرها، جريان بوسيله يك ديسك كه روى يك اريفيس قرار مىگيرد كنترل مىشود. اين اريفيس عمود بر جهت جريان در بدنه شير قرار گرفته است و مايع از نقطه ورود به شير تا خروج از آن 180 درجه تغيير جهت مىدهد. اين تغيير جهت در جريان تلاطم ايجاد مىكند و بنابراين افت فشار بيشتر خواهد شد. به علت تغيير ناگهانى مسير سيال، باز و بسته كردن شير خيلى سريعتر انجام مىشود. در شير كروى به محض قطع اتصال ديسك و نشيمنگاه (SEAT)، سيال جريان مىيابد و دبى خروج مايع با تعداد دور دسته متناسب است،لذا ميتوان از آن براى تنظيم جريان استفاده كرد. در اين شيرها فرسودگى مربوط به اصطكاك خيلى كمتر از شير كشويى است و اين ساييدگى در قسمت ديسك يكنواخت است.
ديسكهاى شير كروى به اشكال مختلفى ساخته مىشود كه شكل مخروطي آن معمولتر مىباشد. رينگ نشيمنگاه نيز به شكل مخروط مناسب با ديسك ساخته مىشود. بعضى از ديسكها مىتوانند از دو جنس مختلف ساخته شوند، در اين صورت ديسك را ديسك تركيبى (COMPOSITION DISC) مىنامند. در اين حالت وقتى كه شير كاملاً بسته باشد حلقه نشيمنگاه با قسمت نرم ديسك تماس خواهد داشت. بنابراين در صورت وجود اجسام خارجى در جريان گذرنده از شير نيز امكان آببندى آن وجود دارد. در ديسكهاى تماماً فلزى (METALLIC DISC) امكان آب بندى كامل در اين حالت وجود ندارد.
در نوع ديگرى از اين شيرها، ورودى و خروجى آنها با يكديگر زاويه 90 درجه مىسازند كه بعنوان شيرهاى زاويهاى (ANGLE VALVE) شناخته مىشوند. در اين نوع شير تغيير جهت سيال كمتر از شير كروى مىباشد، بنابراين تلاطم سيال در شير كروى زاويهاى كمتر از شير كروى معمولى خواهد بود. در دسته ديگرى، محور ساقه شير نسبت به بدنه بطور كج قرار گرفته كه بعنوان شير خميده (OBLIQUE TYPE) شناخته مىشوند.
2-2-4: شيرهاي كشويى
اين شير بيشتر در محلهايى بكار مىرود كه بخواهند جريان سيال را بطور كامل بسته يا باز نگهدارند. زمانيكه شير كاملاً باز است كشو كاملاً به بالا هدايت شده و از مسير جريان سيل خارج گرديده و در نتيجه هيچگونه مقاومتى در مقابل عبور جريان ندارد، لذا در اين شيرها افت فشار كم مىباشد. وقتى شير كشويى در حالت نيمه باز قرار گيرد، كشو و نشيمنگاه بشدت تحت افت فشار در اثر كم شدن سطح عبور جريان و ساييدگى قرار مىگيرند كه اين عمل باعث مىشود شير به خوبى بسته نشود. در شيرهاى كشويى استاندارد، معمولاً كشو و نشيمنگاه طورى ساخته مىشوند كه به راحتى و سريع قابل تعويض باشند. شكلهاي اين نوع شير را نشان مي‌دهد.
شير كشويى ساقه متحرك (RISING STEM GATE VALVE): انتهاى ساقه با كشوى شير يكپارچه ساخته شده بطوريكه هنگام گردش فلكه، كشوى شير همراه ساقه به طرف بالا و پايين حركت مىكند و در نتيجه موقعى كه شير در حالت كاملاً باز باشد ساقه به اندازه طول كشو از سرپوش (BONNET) شير بالاتر و بيرون قرار مىگيرد. بنابراين مىتوان با يك نگاه فهميد كه شير باز يا بسته است، ضمناً به علت بيرون آمدن ساقه احتياج به مراقبت و حفاظت در مقابل ضربه خوردن و غيره وجود دارد.
فشار جريان سيال روى دروازه يك فاكتور كنترل شده در شيرهاى بزرگ است. اين پديده باعث ايجاد اشكال در باز كردن دستى اين شيرها مىشود. در چنين مواردى شيرهاى كشويى بهمراه آن يك مسير كنار گذر كوچك كه اجازه مىدهد فشار روى دو طرف كشو قبل از باز كردن شير اصلى برابر شود، استفاده مىكنند.
در نوع ديگرى از شيرها كشويى ساقه متحرك فلكه و ساقه در قسمت خارجى با نصب يك دستگاه نگهدارنده (YOKE) محافظت مىشود. آنها را به شيرهاى (OS/Y) (OUTSIDE SCREW & YOKE) مىشناسند. در اين نوع شيرها به سبب بيرون بودن قسمت رزوهاى ساقه از بدنه شير كمتر در معرض خوردگى مواد جارى در شير بوده ولى از طرفى گرد و خاك و ديگر ذرات معلق در هوا روى رزوههاى شير نشسته و باز و بسته كردن شير را با مشكل مواجه مىسازد.
شير كشويى ساقه ثابت (NON RISING STEM GATE VALVE): در اين شيرها، ساقه در محلى در داخل سر پوش ثابت شده، در نتيجه نمىتواند به بالا و پايين حركت كند. زمانى كه فلكه مىچرخد ساقه نيز مىچرخد و چون كشو كار يك مهره روى پيچهاى ساقه انجام مىدهد لذا بر حسب گردش ساقه بالا يا پايين مىرود و در نتيجه شير باز يا بسته مىشود. در اين نوع شيرها به علت اينكه قسمت پيچ دار با مواد داخل شير تماس دارد و در معرض حمله شيميايى و رسوبات قرار مىگيرد آنرا روى جريان سيالات خورنده قرار نمىدهند. از طرفى چون قسمت پيچ دار داخل بدنه شير قرار دارد ضربه نخواهد ديد.
شير كشويى نوع (J GATE VALVE( J: مكانيزم عملكرد اين نوع شير با شير كشويى يكى است، فقط در مركز كشو منفذى دايروى با اندازه ورودى و خروجى شير ايجاد شده و در زمان پايين آمدن كشو با قرار گرفتن اين منفذ جلوى جريان، شير باز خواهد شد. اين شيرها براى استفاده در شرايط 10000 و 15000 و 20000 پوند بر اينچ مربع (Psi)طراحى شدهاند.
شير كشويى از نوع صفحات موازى (PARALLEL DISC AND WEDGES): نوع ديگرى از شيرهاى كشويى ساخته شده كه داراى دو صفحه فلزى بنام ديسك بوده و همچنين داراى دو كشوي گوهاى شكل مىباشند كه بنام گره فوقانى و گره تحتانى شناخته مىشوند.
هنگام بسته شدن شير مذكور، صفحات موازى بين دو نشيمنگاه مربوطه قرار مىگيرد. زمانى كه گوه تحتانى به انتهاى مسير خود برسد حركت بيشتر ساقه به طرف پايين، صفحات ديسكى را به طرف خارج رانده و باعث فشار آوردن روى رينگ نشيمنگاه مىگردد. لذا اين نوع شيرها مىتواند آب بندى كامل را ممكن سازد. حركت بالا و پايين رفتن گوهها موجب آزاد شدن ديسكها و حركت دورانى آنها مىشود كه ايجاد ساييدگى زيادترى مىنمايد. ضمناً با اولين گردش فلكه دستى در جهت باز كردن شير، گوه تحتانى از فشار مربوطه آزاد مىگردد.
شير كشويى از نوع صفحات موازى براى جريانهاى خالص و تميز به كار مىرود. در غير اين صورت، مواد ناخالص موجب گير كردن كشو خواهد شد. اين شيرها هميشه به حالت افقى در خطوط قرار مىگيرند. در صورتى كه بصورت عمودى كار گذاشته شود به علت وجود گوهها بد كار خواهد كرد. دو نوع ديگر از شير كشويى نيز در صنعت استفاده مىشوند. شير كشويى انعطاف پذير كه طورى ساخته شده است كه در صورت ايجاد پيچيدگى در بدنه شير، فشار روى كشو وارد نمىشود و كنارههاى خارجى در اثر انعطافپذير بودن، آنرا مستهلك مىنمايد (نمي‌نمايد). اين شيرها در دما و فشار بالا مورد استفاده قرار مىگيرند. نوع ديگر شير كشويى به نام شير دريچه است كه براى كنترل مقادير زياد آب يا فاضلاب بكار مىرود.
2-2-5: شيرهاي ديافراگمى
شير ديافراگمى داراى يك ديافراگم قابل انعطاف است كه از لاستيك تقويت شده يا جنس قابل ارتجاع ديگرى ساخته شده است. ديافراگم با حركت دسته شير، بالا و پايين شده، مجراى عبور سيال را كم و زياد و در نتيجه مقدار سيال را كنترل مىنمايد. در حالت بسته، ديافراگم بطور محكم روى برآمدگى (WEIR) پايين شير قرار مىگيرد. در تنوع ديگرى از اين شيرها اين برآمدگى وجود ندارد و قطر داخلى آن تقريباً به اندازه قطر داخلى لوله است. ديافراگم جريان گذرنده از شير را از قسمت سر پوش (BONNET) شير جدا مىكند لذا احتياج به وسايل آببندى (پكينگ) ندارد و از طرفى روغنكارى قسمتهاى متحرك شير موجب آلودگى جريان نخواهد شد.
از شيرهاى ديافراگمى براى جريانهاى خورنده و دوغابى استفاده مىشود. اين شيرها در فشار پايين و درجه حرارت كم به كار گرفته مىشوند. بدنه شير از چدن، فولاد ضد زنگ يا آلياژهاى مقاوم در مقابل خورندگى ساخته مىشود و در بعضى موارد با مواد مقاوم در مقابل خوردگى پوشش داده مىشود. اين شير در اندازههاى 18 تا 24 اينچ موجود مىباشد.
2-2-6: شيرهاى يك طرفه
اين شيرها به منظور جلوگيرى از برگشت جريان بكار مىرود. عمل اين شيرها اتوماتيك است يعنى بوسيله فشار سيال در حال جريان باز شده و با كم شدن فشار توسط نيروى وزن و فشار جريان برگشتى بسته مىشوند. شكل 23-2. دو دسته عمده اين شيرها عبارتاند از شير يكطرفه گردان (SWING CHECK VALVE) و شير يكطرفه بلند شونده (LIFT CHECK VALVE) كه به ترتيب در شكلهاى نشان داده شده است. در نوع گردان، صفحه مسدود كننده، حول محورى در منتهى اليه آن، چنان حركت مىكند كه در حالت عادى يعنى بدون اعمال فشار افتاده باشد و مسير را ببندد و چنانچه مايع جريان يافته حول محور باز شود. جريان سيال در اين دسته از شيرهاى يكطرفه نسبتاً مستقيم است بنابراين افت فشار كمترى ايجاد مىكنند. در اندازههاى چند اينچى از نوع ساده يك لولايى و در اندازههاى بزرگ از نوع چند دريچهاى استفاده مىشود. اين نوع شير امكان نصب افقى و عمودى را دارد.
در شير يكطرفه بلند شونده، بندآورهاى مختلفى مثل ديسك (DISK)، گلوله (BALL) يا پيستون (PISTON) با فشار جريان سيال از روى نشيمنگاه بلند شده و با كم شدن فشار جريان به وسيله نيروى وزن و اثر جريان برگشتى به جاى خود بر مىگردد. طرح و مقاومت اين شيرها در مقابل جريان شبيه شيرهاى كروى مىباشد. اصولاً شير يكطرفه بلند شونده زمانى صحيح كار مىكند كه بطور افقى نصب گردد.
شيرهاى يك طرفه كاربردهاى فراوانى دارند از جمله مىتوان به موارد زير اشاره كرد:
- روى خط آب ورودى سازمانها كه در صورت قطع آب مانع از تخليه آب وسايل خانگى و لولهها گردد.
- روى خط خوراك ديگهاى بخار تا در صورت قطع آب مانع از خنك كار كردن آنها گردد.
- روى لوله خروجى تلمبهها
شير سوپاپ ورودى (FOOT VALVE) كه نوعى شير يكطرفه است در مواردى كه تلمبه مايعى را از عمق مكش نموده و پمپ مىكند و لازم است كه لوله ورودى پر باشد، استفاده مىشود تا هنگاميكه تلمبه از كار مىافتد مانع از تخليه لوله ورودى شود و براى راه اندازى تلمبه احتياج به پر كردن دستى لوله و هواگيرى نباشد.
2-2-7: شيرهاي پروانهاى
شكل كار اين شير شبيه، شير سماورى است با اين تفاوت كه به جاى پلاگ استوانهاى يا مخروطى شكل يك صفحه دايرهاى حول يك محور عمودى در مركز شير و به وسيله 90 درجه چرخش محور مىچرخد و صفحه مسدود كننده‌ي موازى با مسير جريان قرار گرفته و از دو طرف آن جريان برقرار مىشود. كاربرد شيرهاى پروانهاى براى جريانهايى كه فشار آنها كم باشد به علت حداقل بودن افت فشار، بسيار متداول است. ويژگى ديگر اين شيرها، سرعت عمل آنهاست كه مىتوانند در حداقل زمان بيشترين مقدار جريان را برقرار سازند و اين پديدهاى است كه در مورد كنترل فشار سيالات در مخازن يا برجهاى تحت فشار بسيار مفيد مىباشد. اين شيرها كم حجم بوده و نسبتاً ارزان هستند. شيرهاى پروانهاى براى سرويسهاى باز و بستن جريان و همينطور تنظيم جريان به كار مىروند. در حالاتى كه براى تنظيم جريان از اين شيرها استفاده مىشود معمولاً با وسايل قفل كننده، دسته شير در محل مورد نظر قفل مىشود.
شيرهاى پروانهاى در اندازههاى 2 تا 24 اينچ ساخته مىشوند، تعميرات آنها ساده است و محل ياطاقانهاى آنها بايد مرتباً روغنكارى شود. در مواردى كه جريان سيال خورنده باشد يا مواد جامد همراه داشته باشد معمولاً از آستر تفلنى يا الاستومرى براى جداره داخلى شير و روكش ديسك استفاده مىشود. اين شيرها به دو صورت روى خطوط لوله نصب مىگردند، يا خود داراى فلنج دوبل بوده و به فلنجهاى خط پيچ مىشوند يا اينكه بين دو فلنج خط قرار گرفته و با پيچهاى بلند (TIE ROD) محكم مىشوند.
2-2-8: شيرهاى اطمينان
فشار، مانند حرارت به عنوان يكى از ابزار تسهيل فرايند در صنايع، مورد نياز است. از اين رو، فشار توسط دستگاههاى كنترل مىبايست به دقت كنترل شود .ظروف تحت فشار نيز براى فشارى معين، ساخته مىشوند. چنانچه به عللى اين دستگاههاى كنترل وظيفه خود را درست انجام ندهند، فشار بيش از حد مجاز بالا خواهد رفت و باعث صدمه ديدن دستگاههاى مذكور خواهد شد. شكل 28-2
براى جلوگيرى از اين گونه حوادث، علاوه بر ابزار كنترلى، وسيله ديگرى به نام شير ايمنى روى دستگاههاى تحت فشار نصب مىنمايند. اين شيرها داراى فنرى هستند كه مسدود كننده را با فشار معين روى نشيمنگاه شير نشانده است و چنانچه فشار پشت فنر بيشتر از حد شود، فنر جمع شده و مسير براى تخليه باز مىشود.
شيرهاى ايمنى (SAFETY) براى سيالات قابل تراكم مانند بخارها و گازها به كار مىروند. اين تراكم احتياج به خلاصى سريع از فشار اضافى دارد، عمل اين شيرها سريع است و بخار اضافى را به اتمسفر مي‍فرستند.
شيرهاى اطمينان (RELIEF) براى سيالات غير قابل تراكم مانند آب، نفت و... به كار ميروند. بر خلاف شيرهاى ايمنى جريان را به طور كامل و آنى خارج نمىكنند بلكه با يك جريان بسيار كم، فشار اضافى را دفع مىكنند.
شيرها زير نظر مستقيم بازرسى فنى براى فشار مورد نظر تنظيم مىشوند. اين شيرها هرچند وقت يكبار آزمايش مىشوند تا از صحت كار آنها اطمينان حاصل شود. شيرهاى فشار شكنى كه محل خروج آنها به ظرف تحت فشار ديگرى با فشار كمتر وصل مىشوند قطعه اضافى به نام بلوز (BELLOWS) روى آنها نصب مي‌شود كه از انتقال فشار ظرف دوم به پشت دريچه و محوطه ساقه و فنر شير جلوگيرى نمايد. اگر از بلوز استفاده نشود اولاً فشار ظرف دوم به پشت دريچه وارد و بار فنر اضافه مىگردد و چون فشار ظرف دوم ممكن است ثابت نباشد، كار تنظيم دقيق شير فشار شكن را مشكل مىسازد، ثانياً ممكن است مايع ظرف دوم از اطراف ساقه شير به خارج نشت نمايد.
شير ايمنى مخصوص بخار خروجى توربين: اين نوع شير ايمنى روى لوله خروج بخار توربينهايى كه تحت خلاء به چگالنده وارد مىشوند نصب مىگردد .در حالت عادى، خلاء موجود، دريچه را به طرف نشيمنگاه خود كشيده و نگه مىدارد و اگر به عللى دستگاه توليد خلاء از كار بيفتد، فشار بخار خروجى توربين، شير ايمنى را باز كرده وارد هواى آزاد مىگردد.
شيرهاى اطمينان كنترل كننده هوا (AIR VALVE): اين نوع شير اطمينان به طور خودكار خروج و ورود هوا را كنترل مىكند. مثلاً روى مخازن نفت، براى جلوگيرى از تبخير زياد و بالا رفتن فشار نصب مىگردد اين شيرها هنگام پر كردن مخزن، موجب خروج هواى اضافى مىشوند و همچنين هنگام خالى كردن مخزن، هواى مورد نياز را وارد مخزن مىكنند.
2-2-9: شيرهاى خودكار
اين شيرها براى تنظيم جريان به كار برده مىشوند. اين دستگاه ممكن است با نيروى برق، هيدروليك يا هواى فشرده كار كند. اكثر شيرهاى خودكار به وسيله هواى فشرده كار مىكنند. اين نوع شير خودكار را شير خودكار نيوماتيك مىگويند و به علت استفاده فراوان آن در صنعت اهميت خاصى دارد.
شير خودكار، بسته به اينكه فشار وارده بر ديافراگم آنرا باز يا بسته كند اصطلاحاً AIR TO OPEN مختصراً (A.T.O) شكل و AIR TO CLOSE مختصراً (A.T.C) گفته مىشود و انتخاب هر يك بستگى به جنبههاى ايمنى جريان تحت كنترل و نوع كنترل دارد. مثلاً شير خودكارى كه سر راه عبور گاز براى سوخت يك كوره قرار گرفته بايد از نظر ايمنى وقتى كه هواى دستگاه بنا به علتى قطع شد بسته شود كه گاز اضافى وارد محفظه احتراق نشده و باعث ايجاد خطر نشود. يعنى در واقع A.T.C باشد.
بدنه شير ممكن است يك نشيمنگاهى (SINGLE SEAT) يا دونشيمنگاهى (DOUBLE SEAT) باشد. مزيت يك شير دو نشيمنگاهى در اين است كه هرگاه فشار سيال خيلى زياد باشد مىتوان شير را آسانتر باز و بسته كرد، زيرا جريان دو قسمت شده و فشار وارده بر يك بند آور باعث خنثى كردن فشار وارده بر بند آور ديگر مىشود. همچنين براى عبور مقدار معينى سيال ساقه تغيير مكان كمترى مىيابد.
شيرهاى كنترل به سه روش فرمان مىگيرند ابتدا آنهايى كه فشار سيال تحت كنترل مستقيماً به ديافراگم شير خودكار متصل است (SELF OPERATED)، دوم شير خودكارى است كه فشار جريان ورودى شير را كنترل مىكند (BACK PRESSURE REGULATOR) دسته سوم آنهايى هستند كه مشخصات جريان خروج شير را كنترل مىكنند. (REDUCING REGULATOR)
مشخصات جريانى يك شير خودكار: نسبت تغييرات مقدار جريان به تغييرات حركت شير خودكار را مشخصات جريانى يك شير خودكار مىگويند و اين مشخصه بستگى به شكل و نوع ساختمان پلاگ شير دارد. مشخصه جريانى شير معمولاً به سه شكل مختلف ديده مىشود. درصد مساوى، خطى و باز كننده سريع. درصد مساوى: بهازاء درصد تغييرات مساوى حركت شير خودكار، درصد تغييرات مساوى در جريان به وجود مىآيد و اين تغييرات متناسب است با مقدار جريانى كه درست قبل از ايجاد تغيير داشته است. مثلاً براى تغيير 10% حركت شير و مقدار جريان عبورى 1000 گالن در ساعت مقدار جريان بعد از حركت شير برابر با 1100 گالن خواهد بود.
در شير خودكار خطي هميشه نسبت تغييرات حركت شير و تغييرات جريان با هم مساويند. در نوع باز كردن سريع شير مىتواند با كمى بالا رفتن ساقه، مقدار زيادى از جريان را عبور دهد. بطوريكه مثلاً وقتى شير در حدود 30% حركت خود را انجام داده در حدود 70% مقدار جريان را از خود عبور مىدهد، ولى وقتى به انتهاى حركت نزديك مىشود سرعت افزايش جريان به نسبت كمتر مىشود.
طرز كار شير خود كار هوا يا گاز با فشار تنظيم شده توسط كنترلر (TIC,PIC,LIC,FICو غيره) از طريق منفذ موجود در قسمت متحرك شير از بالا (DIRECT ACTUATOR) يا پايين (REVERSEACTUATOR) ديافراگم روى آن اعمال فشار مىكند. فشار هوا باعث مىشود كه ديافراگم رو به پايين يا بالا حركت كرده و در نتيجه ميله را با خود حركت دهد، فنر در مقابل نيروى وارده از طرف ديافراگم ايستادگى مىكند. با تغيير دادن قدرت فنر مىتوان ميزان حركت ميله را نسبت به فشار وارده كم يا زياد كرد. حركت ميله به پلاگ منتقل شده و پلاگ را از نشيمنگاه جدا كرده و يا روى نشيمنگاه مىنشاند.
2-3: تله بخار (STEAM TRAP)
تله بخار يكي از اجزاء ضروري سيستم بخار است و عنصر مهمي در مديريت مناسب بخار و آبمقطر محسوب مي شود كه وظيفه آن نگهداشتن بخار در طول فرآيند براي استفاده حداكثراز حرارت آن و عبور دادن آب مقطر ، گازهاي چگالش ناپذير و هوا در زمان هاي مناسب ميباشد.خارج مي كنند. در سراسر دنيا تله بخار واحدي كه براي همه كاربردها مناسبباشد وجود ندارد. انتخاب تله بخار مناسب به منظور عملكرد سيستم بخار با راندمانبالا، موضوعي پيچيده ميباشد. از اين رو اين نوع وسيله براى عبور بخار آب بسته و براى گذر مايع باز مىشود. تلههاى بخار ممكن است ترمواستاتيك(THERMOSTATIC) باشند يعنى در اثر تغيير درجه حرارت و تغيير طول فلز باز و بسته شوند يا بوسيله شناور در مقابل بالا رفتن سطح مايع باز و پس از تخليه آب بسته شود. (MECHANICAL)
تله بخار كاربرد فراواني در صنعت به ويژه صنعت نفت دارد كه بعضي از كاربردهاي مهم آنعبارتست از :
1. افزايش كيفيت بخار موجود در خط اصلي بخار از طريق خارج كردن آبمقطر
2. بـه عنوان پل ارتباطـي خـط لولـه بخـار (STEAM SUPPLY) و خطتخليـه آب مقطر
3. قرار گرفتن در مسير سيال خروجي (بخار) از پوسته يا لوله مبدلهاي حرارتي
2-4: جنس شيرها
شيرها با توجه به نوع كاربرد از جنسهاى مختلفى ساخته مىشوند. جهت آشنايى به موارد زير مىتوان اشاره كرد:
- شيرهاى از جنس پوليكا يا پى.وى.سى (PVC) كه بيشتر روى لولههاى پوليكا نصب مىشوند. اين مواد مقاومت شيميايى خوبى دارند ولى از طرفى مقاومت حرارتى و فشارى آنها نسبتاً پايين مىباشد.
- شيرهاى از جنس شيشه كه بيشتر در دستگاههاى آزمايشگاهى مورد استفاده قرار مىگيرد.
- شيرهاى برنجى (آلياژ مس و روى) كه براى آب و مواد نفتى با فشار و دماى كم مورد استفاده قرار مىگيرند.
- شيرهاى برنزى (آلياژ مس و قلع) كه براى آب و محلولهاى نمك دار و مواد نفتى با فشار و دماى نسبتاً كم )حدود 3000 درجه سانتيگراد و Psi350) بكار برده مىشوند.
- شيرهاى از جنس چدن كه براى آب و مواد نفتى با دماى كمتر از 2500 درجه سانتيگراد مناسب مىباشند.
- شيرهاى فولادى كه با آلياژهاى مختلف ساخته شده و بيشتر براى كنترل انواع مواد نفتى، گازها، بخار و آب با فشار و دماى زياد بكار برده مىشوند.
2-5: انتخاب شير
شير با توجه به مشخصات جريان (درجه روانى، حجم، غلظت، سرعت، فشار، درجه حرارت و غيره) و همينطور نوع كارى كه شير بايد انجام دهد انتخاب مىشود. آيا شير بايد كاملاً باز يا كاملاً بسته باشد يا بايد جريان را به مقدار مورد نياز كنترل كند؟ آيا بايد با فشار و درجه حرارت زياد يا كم كار كند و خلاصه اينكه شير، در چه شرايطى كار مىكند؟ در معرفى شيرها تا حدود زيادى جوابهاى اين سئوالات داده شده است و مىتوان شير مناسب را انتخاب كرد.
پديده مهمى در شيرها كه تاكنون به آن اشاره نشده ضربه قوچ (WATER HAMMER) مىباشد. زمانيكه يك لوله محتوى ستونى از مايع در حركت است، انرژى قابل ملاحظهاى در مايع به خاطر جرم و سرعتش ذخيره شده است، اگر سرعت آناً صفر شود (توسط سريع بستن شير) به خاطر غير قابل تراكم بودن سيال اين انرژى نمىتواند جذب شود، بنابراين بصورت شوك لحظهاى ضربهاى به شير زده مىشود. اگر زمان متوقف كردن جريان تقريباً صفر فرض شود، شوك فشارى حدود 37 تا 64 برابر سرعت مايع (برحسب ft/s) به شير وارد خواهد كرد. هر چه زمان بستن طولانىتر شود يا طول ستون مايع كمتر گردد اين ضربه كمتر خواهد بود. بنابراين در انتخاب شيرها بايد به اين اثر دقت داشت مثلاً براى شيرهاى سماورى اگر سريعاً بسته شوند اين ضربه اتفاق خواهد افتاد و اين مطلوب كار ما نيست. [tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh][tashvigh]