شیر valve

شيرها مهمترين وسيله كنترل سيالات مي باشند .شيرها درصنايع نفت وگاز وپتروشيمي ميدان كاربرد گسترد اي دارند .از انجائيكه در مراحل مختلف عملياتي : از حفاري تا پالايش واز پالايش تا مصرف وصادرات بطور كلي موضوع جريان سيال بعنوان يكي از مهمترين مسائل فني ومهندسي مطرح مي باشد لذا وجود وسايل وابزار تنظيم وكنترل عبور مقدار جريان ، قطع جريان ، ايمني دستگاههاي تحت فشار وبالاخره ممانعت از بازگشت سيالات جريان يافته از درجه اهميت خاصي برخوردار خواهد بود.
عهده داري وظايف ظريف وحساسي كه برشمرده شد متوجه مجموعه شيرالاتي است كه به حسب مورد اشتفاده مورد بحث قرار خواهند گرفت.

ولو یک وسيله مكانيكي است كه براي كنترل جريان سيال و فشار دريك سيستم يا فرآيند استفاده مي شود. يك ولوكنترل مي كند سيستم يا فرآيند جريان سيال و فشار را بوسيله انجام گرفتن يكي از عمليات زير:
a) بستن و باز كردن جريان سيال
b) عبور دادن مفادير مختلف از جريان سيال
c) كنترل كردن مسير جريان سيال
d) تنظيم كردن فشار فرآيند
e) آزادكردن تجهيزات يا لاينها از فشار اضافي
ولوهاي زيادي وجود دارند كه طراحي شده و شكل گرفته اند كه مطابق با يكي يا چند از عمليات مشخص شده در بالا قرارگرفته اند.
يك تعداد انبوهي از طرحها و مدلها در تطبيق با كاربردهاي صنعتي متفاوت وجود دارد.
ولوها داراي انواع مختلف با شكلهاي گوناگون هستند ولي همة آنها داراي قسمتهاي اصلي يكسان مي باشند اين فصل در مورد قسمتهاي مختلف ولو وعملكرد آنها بحث خواهد كرد.

هر ولو از قسمتهاي ذيل تشكيل يافته است :
a )بدنه (BODY)
b)كلاهك (سرپوش)(BONNET)
c ) محور(STEM)
d)محرك(ACTUATOR)
e ) آب بند (PACKING)
f)نشيمنگاه(SEAT)
g ) صفحه(DISK )
بدنه ولو
بدنه كه گاهي اوقات پوسته نيز ناميده مي شود محدوده اوليه قرارگيري فشاربرروي يك ولن مي باشد .
اين قسمت از ولو قسمت اصلي درمجموعه ولو است براي اينكه بدنه شاسي اصلي است كه قطعات را با يكديگر نگاه مي دارد.
بدنه ، محدوده اصلي قرارگيري فشار اوليه برروي ولو بوده كه در مقابل با فشار سيال از قسمت اتصال به لاين مقاومت مي كند.
لاينهاي ورودي و خروجي به ولوبصورت ، دنده اي، پيچي يا اتصالي جوشي مي باشد.
بدنه ولو يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج و در شكلهاي متفاوت تهيه مي شود .
از نظر تئوري ، اشكال كروي واستوانه اي ،‌مقاومت بيشتري در مقابل فشار سيال هنگامي كه ولو باز مي باشددارند . البته عوامل ديگر را هنگامي كه يك ولو باز هست بايد در نظر گرفت براي مثالب اكثر ولوها نياز به تيغه اي در سرتاسر بدنه ولو دارند كه براي نگه داشتن نشيمنگاه مي باشدچيزي كه بعنوان روزنه كنترل ( دريجه كنترل ) مي باشد . يا بسته شدن ولو مشخص كردن بار برروي بدنه مشكل مي باشد. اتصالات انتهايي ولو همچنين بارها را تغيير ميدهند به يك كره ساده و بيشتر مي پيچانند .
توليد آسان ،‌مونتاژآسان وهزينه ها فاكتورهاي مهمي هستند كه بايد در نظر گرفته شوند .
شكل پايه و اصلي بدنه يك ولو به صورت كروي نيست امادر محدوده اشكال ساده تاپيچيده براي مثال سه پوش ، و قطعه قابل جابجايي براي آسان سازي مونتاژ ، شكلهاي قسمت هايي از بدنه مقاوم فشار هستند . گلويي محل عبور سيال ( اثر و فتوري ) يك روش عمومي براي كاهش سايز اصلي وهزينه يك ولو بعبارت ديگر ، انتهاي بزرگ اضافه مي شوند به ولو براي اتصال به لوله بزرگتر .
سرپوش ولو
پوشاننده بدنه ولو بنام سرپوش (كلاهك) ناميده مي شود دربعضي از طرحيها ، بدنه خودش به دو تكه كه بوسيله پيچ به يكديگر وصل مي شوند وجوددارد . شبيه بدنه هاي ولو ،كلاهكها در طرحهاي گوناگون هستند بعضي زا كلاهكها عملكرد ساده اي برروي پوشاننده ولو دارند در حاليكه برخي از آنهانگهدارنده قطعات داخلي ولوها ومتعلقات آنها همانند محور،‌ديسك و محرك هستند .
كلاهك دومين مرز فشار اصلي برروي يك ولو هستند . آن يا بصورت ريخته گري بوده و يا بصورت فورج از همان مواد بدنه و به بدنه بوسيله رزو يا بولت يا نقطه جوش متصل مي شوند.
در همه نمونه ها ، اتصال كلاهك به بدنه بعنوان يك محدوده فشار درنظر گرفته مي شود . اين بدان معني استكه نقطه جوش يا بولت كه كلاهك را به بدنه متصل مي كنند قطعات با فشار ماندهستند .كلاهكهاي ولو اگر چه براي اكثر ولوها لازم و ضروري هستند بيان كننده نوعي نگراني نيز هستند كلاهكها مي توانند فرآيند توليد ولو را پيچيده تر كرده ،‌سايز ولو را افزايش داده و همچنين نمايان مي سازد قسمت اعظم هزينه اصلي از هزينه يك ولو و همچنين منبع اصلي براي ايجاد نشتي در ولو هستند.
متعلقات ولو ( trim)
قطعات داخلي يك ولو هستند مجموعه اي كه تحت عنوان تريم ناميده مي شوند .بعنوان نمونه تريم شامل يك ديسك نشيمنگاه ، محور و بوش هايي كه براي راهنمايي محور هستند . عملكرد يك ولو با درنظر گرفتن ارتباط بين موقعيت ديسك با نشيمنگاه تعريف مي شود . چونكه تريم ، حركات پايه واصلي و كنترل جريان را ممكن مي سازنند .
Disk & seat
براي يك ولو داراي كلاهك ، ديسك سومين قسمت اصلي محدوده فشار مي باشد. ديسك قابليت اجازه عبور به جريان ياعدم عبور جريان سيال را بوجود مي آورد. وقتي كه ديسك مي بندد فشار اصلي سيستم بر سراسر ديسك اعمال مي شود به همين دليل يك قطعه تحت فشار در ولو مي باشد .ديسكها بصورت فورج تهيه مي شوند در پاره اي از موارد سطح ديسك را سختكاري مي كنند تا سطح خوبي در مقابل با سايش داشته باشد .
سطح پويش شده ديسك در قسمت نشيمنگاه درولو بسيار ضروري براي آب بندكردن در هنگام بسته بودن ولو مي باشد. اكثر ولوها براساس مشكل و طراحي نوع ديسكها طبقه بندي مي شوند.
محور (Stem)
محور محرك وديسك را به يكديگر مرتبط مي كند و بوسيله آن ديسك تغيير موقعيت مي دهد.
محورها اغلب بصورت فورج تهيه مي شوند و بوسيله نقطه جوش با زرده به ديسك متصل مي شوند.
براي طراحي هاي ولو نياز به آب بند كردن محور براي جلوگيري از نشتي مي باشد وجود سطح صيقلي براي محور در قسمت آب بندي بسيار حائز اهميت مي باشد . محور از اجزاء در محدوده قرارگير فشار نمي باشد .
اتصال ديسك به محور مي تواند به ديسك در قسمت نشيمنگاه امكان حركات جرخشي يا گهواره اي بدهد متناوباً با محورممكن است به اندازه كافي قابليت انعطاف داشته باشد كه ديسك در جهت مخالف نشيمنگاه خودش قرار بگيرد . هرچندكه حركات نوساني يا چرخشي ثابت ممكن است باعث از بين رفتن اتصال ديسك و از بين رفتن ديك و يا از بين رفتن اتصالش به محور شود .
درنوع محور ولو وجود دارديكي محورهاي بالارونده و ديگري غير بالا رونده در شكلهاي 2و 3 اين دو نوع از محور به آساني قابل تشخيص مي باشند براي محورهاي بالا رونده محور در هنگام باز شدن ولو در بالاي سر محرك قرار مي گيرد . اين حالت بوجود مي آيد وقتيكه محور رزو شده باشد و با بوش رزو شده از دو شاخه ( yoke) كه يك قسمت اصلي بوده ويا قرارداده شده برروي كلاهك .
محرك ولو
محرك وسيله مونتاژ محور و ديسك مي باشد يك محرك ممكن است با يك چرخ دستي به صورت دستي عمل كنديا بصورت اهرم دستي ،‌عملگر موتور ، عملگر سولنوئيدي ، عملگرپنوماتيكي يا عملگرهيدروليكي باشد.در پاره اي از طرحها ،‌محرك بوسيله كلاهك نگه داشته مي شود بجز براي كنترل ولوهاي هيدروليكي ، محركها در بيرون محدوه فشار وارده مي باشند .
آب بندي ولوها
در بيشتر ولوها از بعضي از انواع آب بندها براي جلوگيري از نشتي فضاي بين محور و كلاهك استفاده مي شود .آب بندها معمولاً از مواد اليافي يا ديگر تركيبات آنها نظير تفلون تهيه مي شوند . فرمهاي يك آب بند بين قطعات داخلي يك ولو و خارج آن جائيكه محور در داخل بدنه قرارگرفته است .
آب بندها ي ولو بايد به خوبي كمپرس شوند تا از هدر رفتن سيال جلوگيري شود و همچنين از صدمه ديدن محور ولو گردد.اگر آب بندهاي ولو شل شوند ولو نشتي خواهدداشت كه اين مورد خطرايمني دارد.اگر آب بندها خيلي زياد سفت شوند باعث صدمه ديدن حركت شده وامكان صدمه رساندن به محور نيز وجود دارد.

انواع ولوها
بدليل گوناگوني و تنوع درانواع سيستمها ، سيالات و محيطها كه ولوها بايد در آنها عمل كنند ولوها نيز به همين دليل گسترش و تنوع پيدا نموده اند . براي مثال golbe,gate و ball, Play و پروانه اي، ‌ديافراگمي،‌ CHECKولو و SafetyValve. هركدام اين ولوها براي مقاصد خاص طراحي شده اند. بعضي ازولوها توانايي كنترل جريان را به صورت دريچه اي دارند بعضي ديگر فقط مي توانند جلوي جريان را بگيرندو گروهي ديگردرسيستمهاي خورنده كار مي كنند و بعضي سيالات با فشار بالارا عبورمي دهند .درك اين اختلاف و اينكه آنها چگونه اثر مي گذارند برعملكرد ولوها يا كاربرد آنها ضروري است براي استفاده و كاربرد موفقيت آميز يك تجهيز .

چهار شكل اصلي براي كنترل جريان در طراحي ولوها وجود دارند :
1-حركت يك ديسك يا توپي به سمت داخل يا خلاف دريچه (براي مثال globe يا needle ولو)
2-برشي ار يك صفحه تخت ، استوانه اي يا صفحه كروي در سرتاسر يك دريچه( براي مثالgate و plug )
3- گردش يك ديسك يا بيضوي حول يك شيفت در سرتا سر قطر يك دريچه ( براي مثال ولو پروانه اي يا ball ولو )
4- حركت يك جسم قابل انعطاف به داخل مسير جريان ( مثال ولو ديافراگمي )
كنترل نشتي از محور معمولاً بوسيله قرارگرفتن تحت فشار آب بندها در اطراف محور ولو آب بند مي شود .
- هر ولو داراي 7 قسمت اصلي مي باشد .
بعلت وجود محيطهاي متفاوت ، سيستمهاي سيالات ، وضعيت سيستم كه سيالات بايدكنترل شوند يك تعداد زيادي از طرحهاي مختلف ولوها توسعه پيدا كرده است . دانستن اختلافات اساسي بين انواع مختلف ولوها و اينكه چگونه اين تفاوتها برروي عملكرد ولو تأثير مي گذارند برروري كاربرد مناسب از هر ولو در استفاده مناسب از آنها در طول عملكرد كمك خواهد نمود.

ولوهاي يكطرفه(CHECK VALVE)
ولوهاي يكطرفه براي جلوگيري از بازگشت سيال در يك سيستم پايپينگ در نظر گرفته مي شوند. اين ولوها توسط جريان سيال در لاينها عمل مي كنند.فشار سيال عبوري از درون لاين باعث بازشدن ولو گرديده و هرگونه برگشت سيال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هايي از انواع اين ولوها در زير امده است:
1- چك ولوهاي نوساني
2- چك ولوهاي ديسكي
3- چك ولوهاي با ديسك دوتكه
4- چك ولو قطع كننده اي
5- چك ولو با ديسك وارونه
چك ولوهاي نوساني با بدنه مستقيم داراي ديسكي مي باشند كه در بالاي بدنه به بدنه قلاب شده است.چك ولوهاي نوساني عموما در خطوط پيوسته كه داراي gate valve مي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند چون اين ولوها جريان ازاد نسبي را از خود عبور ميدهند.

اين ولوها براي لاينهايي كه سرعت سيال پائين مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرند ودر لاينهاي كه داراي جريان ضرباني مي باشند نبايد از اين ولوها استفاده نمود.

اين نوع چك ولوها گزينه مناسبي براي حالتيكه سيال حركت ضربه اي داشته ويا برگشت سيال سريع باشد نمي باشد .از انجائيكه اين چك ولوها داراي چندين قطعه بوده كه بوسيله اتصالاتي به يكديگر مرتبط گرديده اند لذا همين عامل باعث گرديده كه در ميان ساير چك ولوها داراي كمترين استحكام باشند.علاوه بر اين در حالتيكه ديسك حركت نسبتا بزرگي داشته باشد اين حالت مي تواند منتج به افزايش سرعت برگشت ديسك گرديده و نيروي ضربه اي بزرگي را درحالت ناگهاني بازوبسته شدن بوجود اورد.
اين نوع چك ولوها را مي توان هم درحالت افقي وهم عمودي مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودي بايد جريان سيال از پائين به بالا باشد تا نيروي جاذبه به بسته شدن ديسك كمك نمايد)اين قبيل از چك ولوها بدليل سادگي تجهيزات تشكيل دهنده ، داراي تعميرات به نسبت ساده تري در مقايسه با ساير چك ولوها مي باشند.



gate valve
ولو با حركت خطي است كه براي شروع يا قطع جريان سيال استفاده مي شود اين ولو قابل تنظيم نبوده و قابليت تنظيم دريچه اي جريان را نيز ندارد. نامgate (كشو) از قرارگرفتن ديسك در جريان سيال مشتق گرديده است. به gate valve گاهي اوقات slide valve نيز گفته مي شود.اين ولوها جهت رساندن افت فشار به پائين تر ين سطح مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ولوها داراي حركت خطي مي باشند.
اين نكته مهم است كه بدانيم قطر ورودي سيال به داخل ولو
دقيقا همان قطر لاين مي باشد.

انواع Gate valve :

دو نوع gate valve وجود دارد:
1- نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد.
مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند.
۲- نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند.
دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off)
ديسك يك gate valve وقتيكه gate valve فول باز مي شود،كاملاً از مسير عبور جريان برداشته مي شود . اين خاصيت باعث از بين رفتن هرگونه مقاومتي در ولو درهنگامي كه ولو باز است مي شود. وقتيكه ولو كاملاً بسته شد توسط يك رينگ آب بند ديسكي صفحه اصلي را آب بند مي كند و آب بندي خوبي بوجود مي آيد. با قرارگيري ديسك درداخل رينگ آب بندي، مقدار بسيار كمي نشتي و يا اصلاً هيچ مقدار نشتي ممكن است درديسك عبوري بوجود بيايد (درحالتيكه ولو بسته شده است ).