1 نکات کلیدی انتخاب شیر

1.1 هدف شیر در تجهیزات یا دستگاه را روشن کنید

تعیین شرایط کاری شیر: ماهیت محیط قابل اجرا، فشار کاری، دمای کار و روش کنترل عملیات و غیره.

1.2 نوع شیر را به درستی انتخاب کنید

انتخاب صحیح نوع شیر بر اساس درک کامل طراح از کل فرآیند تولید و شرایط عملیاتی است. هنگام انتخاب نوع دریچه، طراح باید ابتدا بر خصوصیات ساختاری و عملکرد هر شیر تسلط یابد.

1.3 اتصال انتهایی شیر را تعیین کنید

در بین اتصالات رزوه ای، اتصال فلنجی و اتصال انتهایی جوشکاری، دو مورد اول بیشترین استفاده را دارند. شیرهای رزوه ای عمدتاً شیرهایی با قطر اسمی کمتر از 50 میلی متر هستند. اگر اندازه قطر بیش از حد بزرگ باشد، نصب و آب بندی اتصال بسیار دشوار است. شیرهای متصل به فلنج برای نصب و جداسازی راحت‌تر هستند، اما سنگین‌تر و گران‌تر از شیرهای رزوه‌دار هستند، بنابراین برای اتصالات لوله‌هایی با قطرها و فشارهای مختلف مناسب هستند. اتصالات جوشی برای شرایط بار سنگین مناسب هستند و از اتصالات فلنجی قابل اعتمادتر هستند. با این حال، جدا کردن و نصب مجدد شیرهای متصل شده با جوش دشوار است، بنابراین استفاده از آن به مواردی محدود می شود که معمولاً می تواند برای مدت طولانی به طور قابل اعتماد کار کند یا شرایط استفاده سخت است و دما بالا است.

1.4 انتخاب مواد دریچه

علاوه بر در نظر گرفتن خواص فیزیکی (دما، فشار) و خواص شیمیایی (خورندگی) محیط کار، هنگام انتخاب مواد پوسته شیر، قطعات داخلی و تمیزی محیط (اعم از وجود ذرات جامد) باید به آن تسلط داشت. سطح آب بندی علاوه بر این، باید به مقررات مربوطه ایالت و بخش کاربری مراجعه شود. انتخاب صحیح و معقول مواد شیر می تواند به صرفه ترین عمر مفید و بهترین عملکرد شیر را به دست آورد. ترتیب انتخاب مواد بدنه شیر عبارت است از: چدن-فولاد کربن-فولاد ضد زنگ و ترتیب انتخاب مواد حلقه آب بندی عبارت است از: لاستیک-مس-فولاد آلیاژی-F4;

1.5 سایرین

علاوه بر این، میزان دبی و سطح فشار سیال عبوری از شیر باید تعیین شود و شیر مناسب با استفاده از اطلاعات موجود (مانند کاتالوگ محصولات شیر، نمونه محصولات شیر ​​و ...) انتخاب شود.

2 مقدمه ای بر شیرهای معمولی

انواع مختلفی از شیرها وجود دارد و انواع آن پیچیده است. انواع اصلی هستنددریچه های دروازه، سوپاپ های توقف، دریچه های گاز،دریچه های پروانه ای، شیرهای پلاگین، شیرهای توپی، شیرهای برقی، شیرهای دیافراگمی، شیرهای بازرسی، شیرهای ایمنی، شیرهای کاهش فشار،تله بخار و شیرهای قطع اضطراری،از جمله مواردی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، شیرهای دروازه، شیرهای توقف، دریچه های گاز، شیرهای پلاگین، شیرهای پروانه ای، شیرهای توپی، سوپاپ های بازرسی و شیرهای دیافراگمی هستند.

2.1 دریچه دروازه

شیر دروازه ای شیری است که بدنه باز و بسته کننده آن (صفحه سوپاپ) توسط میل سوپاپ به حرکت در می آید و در امتداد سطح آب بندی صندلی سوپاپ بالا و پایین حرکت می کند که می تواند مسیر عبور سیال را متصل یا قطع کند. در مقایسه با شیر توقف، شیر دروازه عملکرد آب بندی بهتر، مقاومت سیال کمتر، تلاش کمتر در باز و بسته شدن دارد و عملکرد تنظیم خاصی دارد. یکی از پرکاربردترین شیرهای خاموش کننده است. معایب آن اندازه بزرگ، ساختار پیچیده تر از شیر توقف، سایش آسان سطح آب بندی و نگهداری دشوار است. به طور کلی برای دریچه گاز مناسب نیست. با توجه به موقعیت رزوه روی میل شیر دروازه می توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: نوع ساقه بالارونده و نوع ساقه مخفی. با توجه به ویژگی های ساختاری صفحه دروازه می توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: نوع گوه ای و نوع موازی.

2.2 شیر توقف

شیر توقف یک شیر بسته کننده رو به پایین است که در آن قسمت های باز و بسته کننده (دیسک سوپاپ) توسط میل سوپاپ به سمت بالا و پایین حرکت می کنند تا در امتداد محور نشیمن سوپاپ (سطح آب بندی) حرکت کنند. در مقایسه با شیر دروازه، عملکرد تنظیم خوب، عملکرد آب بندی ضعیف، ساختار ساده، ساخت و نگهداری راحت، مقاومت سیال بزرگ و قیمت پایین دارد. این یک شیر قطع معمولی است که معمولاً برای خطوط لوله با قطر متوسط ​​و کوچک استفاده می شود.

2.3 شیر توپی

قسمت های باز و بسته کننده دریچه توپی کروی با سوراخ های دایره ای هستند و کره با میل سوپاپ می چرخد ​​تا باز و بسته شدن دریچه را متوجه شود. شیر توپ دارای ساختار ساده، سوئیچینگ سریع، عملکرد راحت، اندازه کوچک، وزن سبک، قطعات کم، مقاومت سیال کوچک، آب بندی خوب و نگهداری آسان است.

2.4 دریچه گاز

به جز دیسک سوپاپ، دریچه گاز اساساً ساختاری مشابه شیر توقف دارد. دیسک سوپاپ آن جزء دریچه گاز است و اشکال مختلف ویژگی های متفاوتی دارند. قطر نشیمنگاه سوپاپ نباید خیلی زیاد باشد، زیرا ارتفاع باز شدن آن کم است و دبی متوسط ​​افزایش می یابد و در نتیجه فرسایش دیسک شیر را تسریع می کند. دریچه گاز دارای ابعاد کوچک، وزن سبک و عملکرد تنظیم خوب است، اما دقت تنظیم بالا نیست.

2.5 شیر دوشاخه

دریچه پلاگین از بدنه دوشاخه با سوراخ به عنوان قسمت باز و بسته کننده استفاده می کند و بدنه دوشاخه با میل سوپاپ می چرخد ​​تا باز و بسته شود. شیر پلاگین ساختاری ساده، باز و بسته شدن سریع، عملکرد آسان، مقاومت سیال کوچک، قطعات کم و وزن سبک دارد. شیرهای دوشاخه در انواع مستقیم، سه طرفه و چهار طرفه موجود هستند. از شیرهای دوشاخه مستقیم برای قطع محیط و از شیرهای سه طرفه و چهار طرفه برای تغییر جهت محیط یا منحرف کردن محیط استفاده می شود.

2.6 شیر پروانه ای

شیر پروانه ای یک صفحه پروانه ای است که 90 درجه حول یک محور ثابت در بدنه شیر می چرخد ​​تا عملکرد باز و بسته شدن را تکمیل کند. دریچه پروانه ای از نظر اندازه کوچک، وزن سبک، ساختار ساده و تنها از چند قسمت تشکیل شده است.

و با چرخش 90 درجه به سرعت باز و بسته می شود و کار با آن آسان است. هنگامی که شیر پروانه ای در موقعیت کاملا باز است، ضخامت صفحه پروانه ای تنها مقاومت زمانی است که محیط در بدنه شیر جریان می یابد. بنابراین، افت فشار تولید شده توسط شیر بسیار کم است، بنابراین دارای ویژگی های کنترل جریان خوبی است. شیرهای پروانه ای به دو نوع آب بندی تقسیم می شوند: آب بندی نرم الاستیک و آب بندی سخت فلزی. برای شیرهای آب بندی الاستیک، حلقه آب بندی را می توان در بدنه شیر تعبیه کرد یا به حاشیه صفحه پروانه متصل کرد. عملکرد آب بندی خوبی دارد و می تواند برای دریچه گاز و همچنین برای خطوط لوله خلاء متوسط ​​و رسانه های خورنده استفاده شود. شیرهای دارای آب بندی فلزی معمولاً عمر طولانی تری نسبت به شیرهای با آب بندی الاستیک دارند، اما رسیدن به آب بندی کامل دشوار است. آنها معمولاً در مواردی استفاده می شوند که جریان و افت فشار بسیار متفاوت است و عملکرد دریچه گاز خوب مورد نیاز است. مهر و موم های فلزی می توانند با دمای عملیاتی بالاتر سازگار شوند، در حالی که مهر و موم های الاستیک دارای نقصی هستند که توسط دما محدود می شوند.

2.7 شیر چک

شیر چک دریچه ای است که می تواند به طور خودکار از برگشت سیال جلوگیری کند. دیسک شیر چک ولو تحت تاثیر فشار سیال باز می شود و سیال از سمت ورودی به سمت خروجی جریان می یابد. هنگامی که فشار سمت ورودی کمتر از سمت خروجی باشد، دیسک شیر به طور خودکار تحت تأثیر عواملی مانند اختلاف فشار سیال و گرانش خود بسته می شود تا از برگشت سیال جلوگیری شود. با توجه به فرم ساختاری، آن را به شیر چک بالابر و شیر چک سوئینگ تقسیم می‌شود. شیر چک آسانسور آب بندی بهتری نسبت به شیر چک دارد و مقاومت سیال بیشتری دارد. برای درگاه مکش لوله مکش پمپ باید یک شیر پایی انتخاب شود. عملکرد آن این است: قبل از راه اندازی پمپ، لوله ورودی پمپ را با آب پر کنید. برای اینکه لوله ورودی و بدنه پمپ را پس از توقف پمپ در آماده سازی برای راه اندازی مجدد پر از آب نگه دارید. شیر پایه معمولاً فقط روی لوله عمودی در ورودی پمپ نصب می شود و محیط از پایین به بالا جریان دارد.

2.8 شیر دیافراگمی

قسمت باز و بسته کننده شیر دیافراگمی یک دیافراگم لاستیکی است که بین بدنه شیر و درپوش شیر قرار گرفته است.

قسمت بیرون زده دیافراگم روی میل سوپاپ ثابت می شود و بدنه دریچه با لاستیک اندود شده است. از آنجایی که محیط وارد حفره داخلی درپوش سوپاپ نمی شود، ساقه سوپاپ نیازی به جعبه پرکننده ندارد. شیر دیافراگمی دارای ساختار ساده، عملکرد آب بندی خوب، تعمیر و نگهداری آسان و مقاومت کم سیال است. شیرهای دیافراگمی به نوع سرریز، نوع مستقیم، نوع زاویه راست و نوع جریان مستقیم تقسیم می شوند.

3 دستورالعمل انتخاب شیر متداول

3.1 دستورالعمل انتخاب شیر دروازه

معمولاً ابتدا باید شیرهای دروازه ای انتخاب شوند. شیرهای دروازه ای علاوه بر بخار، روغن و سایر رسانه ها برای محیط های حاوی مواد جامد دانه ای و ویسکوزیته بالا نیز مناسب هستند و برای دریچه های هواگیری و سیستم های خلاء کم مناسب هستند. برای محیط های دارای ذرات جامد، بدنه شیر دروازه باید دارای یک یا دو سوراخ پاکسازی باشد. برای محیط های با دمای پایین، باید یک شیر دروازه مخصوص با دمای پایین انتخاب شود.

3.2 دستورالعمل انتخاب شیر توقف

شیر توقف برای خطوط لوله با نیاز کم به مقاومت سیال مناسب است، یعنی افت فشار زیاد در نظر گرفته نمی شود و همچنین برای خطوط لوله یا دستگاه هایی با محیط های با دمای بالا و فشار بالا مناسب است. برای خطوط لوله بخار و سایر رسانه ها با DN < 200 میلی متر مناسب است. دریچه های کوچک می توانند از شیرهای توقف استفاده کنند، مانند دریچه های سوزنی، دریچه های ابزار، دریچه های نمونه گیری، دریچه های فشار سنج و غیره. شیرهای توقف دارای تنظیم جریان یا تنظیم فشار هستند، اما دقت تنظیم زیاد نیست و قطر خط لوله نسبتاً کوچک است، بنابراین شیرهای توقف یا دریچه‌های دریچه گاز باید انتخاب شوند. برای محیط های بسیار سمی، شیرهای توقف آب بندی شده باید انتخاب شوند. اما شیرهای توقف نباید برای محیط‌هایی با ویسکوزیته بالا و محیط‌های حاوی ذراتی که به راحتی رسوب می‌کنند استفاده شوند، همچنین نباید از آنها به عنوان دریچه‌های خروجی و دریچه‌های سیستم‌های خلاء کم استفاده کرد.

3.3 دستورالعمل انتخاب شیر توپی

شیرهای توپی برای محیط های با دمای پایین، فشار بالا و ویسکوزیته بالا مناسب هستند. اکثر شیرهای توپی را می توان در محیط هایی با ذرات جامد معلق استفاده کرد و همچنین می تواند برای رسانه های پودری و دانه ای با توجه به نیاز مواد مهر و موم استفاده شود. شیرهای توپی تمام کانال برای تنظیم جریان مناسب نیستند، اما برای مواردی که نیاز به باز و بسته شدن سریع دارند، مناسب هستند که برای قطع اضطراری در حوادث مناسب است. شیرهای توپ معمولاً برای خطوط لوله با عملکرد آب بندی دقیق، سایش، کانال های انقباض، باز و بسته شدن سریع، قطع فشار بالا (اختلاف فشار زیاد)، نویز کم، پدیده گازی شدن، گشتاور عملیاتی کم و مقاومت سیال کم توصیه می شوند. شیرهای توپی برای سازه های سبک، قطع فشار کم و رسانه های خورنده مناسب هستند. شیرهای توپی نیز ایده آل ترین دریچه ها برای محیط های با دمای پایین و سرد عمیق هستند. برای سیستم‌های خط لوله و دستگاه‌های رسانه‌ای با دمای پایین، شیرهای توپی با دمای پایین با پوشش سوپاپ باید انتخاب شوند. هنگام استفاده از شیرهای توپی شناور، مواد صندلی سوپاپ باید بار توپ و محیط کار را تحمل کند. شیرهای توپی با قطر بزرگ به نیروی بیشتری در حین کار نیاز دارند و شیرهای توپی DN≥200mm باید از انتقال چرخ دنده کرمی استفاده کنند. شیرهای توپی ثابت برای مواردی با قطر بزرگتر و فشار بیشتر مناسب هستند. علاوه بر این، شیرهای توپی مورد استفاده برای خطوط لوله مواد فرآیندی بسیار سمی و محیط های قابل اشتعال باید دارای ساختارهای ضد حریق و ضد الکتریسیته ساکن باشند.

3.4 دستورالعمل انتخاب دریچه گاز

شیرهای دریچه گاز برای مواقعی با دمای متوسط ​​کم و فشار بالا مناسب هستند و برای قطعاتی که نیاز به تنظیم دبی و فشار دارند مناسب هستند. آنها برای محیط های با ویسکوزیته بالا و حاوی ذرات جامد مناسب نیستند و برای شیرهای جداسازی مناسب نیستند.

3.5 دستورالعمل انتخاب برای شیر برقی

شیرهای دوشاخه برای مواردی که نیاز به باز و بسته شدن سریع دارند مناسب هستند. آنها به طور کلی برای بخار و رسانه های با دمای بالا مناسب نیستند. آنها برای محیط های با دمای پایین و ویسکوزیته بالا استفاده می شوند و همچنین برای محیط هایی با ذرات معلق مناسب هستند.

3.6 دستورالعمل انتخاب برای شیر پروانه ای

دریچه های پروانه ای برای مواردی با قطرهای بزرگ (مانند DN﹥600 میلی متر) و طول ساختاری کوتاه و همچنین مواردی که نیاز به تنظیم جریان و باز و بسته شدن سریع دارند، مناسب هستند. آنها به طور کلی برای رسانه هایی مانند آب، روغن و هوای فشرده با دمای ≤80℃ و فشار ≤1.0MPa استفاده می شوند. از آنجایی که شیرهای پروانه ای نسبت به شیرهای دروازه ای و توپی افت فشار نسبتا زیادی دارند، شیرهای پروانه ای برای سیستم های خط لوله با نیازهای افت فشار ضعیف مناسب هستند.

3.7 دستورالعمل های انتخاب شیر چک

شیرهای چک معمولاً برای محیط های تمیز مناسب هستند و برای محیط های حاوی ذرات جامد و ویسکوزیته بالا مناسب نیستند. هنگامی که DN≤40 میلی متر است، توصیه می شود از شیر بازرسی بالابر استفاده کنید (فقط مجاز به نصب روی لوله های افقی است). هنگامی که DN ＝50 ～ 400 میلی متر است، توصیه می شود از یک شیر برگشتی بالابر چرخشی استفاده کنید (قابل نصب بر روی لوله های افقی و عمودی. اگر روی لوله عمودی نصب شود، جهت جریان متوسط ​​باید از پایین به بالا باشد). هنگامی که DN≥450 میلی متر است، توصیه می شود از یک شیر چک بافر استفاده کنید. هنگامی که DN＝100 ~ 400mm، یک شیر چک ویفر نیز می تواند استفاده شود. شیر چک نوسان را می توان به فشار کاری بسیار بالا تبدیل کرد، PN می تواند به 42 مگاپاسکال برسد و می تواند بر روی هر محیط کاری و هر محدوده دمای کاری با توجه به مواد مختلف پوسته و مهر و موم اعمال شود. محیط کار آب، بخار، گاز، محیط خورنده، روغن، دارو و غیره است. محدوده دمای متوسط ​​کار بین -196 تا 800 درجه سانتیگراد است.

3.8 دستورالعمل انتخاب شیر دیافراگمی

دریچه های دیافراگمی برای روغن، آب، محیط های اسیدی و محیط های حاوی مواد معلق با دمای کاری کمتر از 200 درجه سانتیگراد و فشار کمتر از 1.0 مگاپاسکال مناسب هستند، اما برای حلال های آلی و اکسیدان های قوی مناسب نیستند. شیرهای دیافراگمی از نوع سرریز برای محیط های گرانولی ساینده مناسب هستند. جدول مشخصه جریان باید برای انتخاب شیرهای دیافراگمی از نوع سرریز استفاده شود. شیرهای دیافراگمی مستقیم برای سیالات چسبناک، دوغاب سیمان و محیط های رسوبی مناسب هستند. به جز موارد خاص، شیرهای دیافراگمی نباید در خطوط لوله خلاء و تجهیزات خلاء استفاده شوند.