۱ نکات کلیدی انتخاب شیر
۱.۱ هدف از وجود شیر در تجهیزات یا دستگاه را مشخص کنید
شرایط کار شیر را تعیین کنید: ماهیت سیال مورد استفاده، فشار کاری، دمای کاری و روش کنترل عملکرد و غیره؛
۱.۲ 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 شیر، طراح ابتدا باید بر ویژگی‌های ساختاری و عملکرد هر شیر تسلط داشته باشد.
۱.۳ اتصال انتهایی شیر را تعیین کنید
در بین اتصالات رزوه ای، اتصال فلنجی و اتصال انتهایی جوشکاری، دو مورد اول بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. شیرهای رزوه ای عمدتاً شیرهایی با قطر اسمی کمتر از 50 میلی متر هستند. اگر اندازه قطر خیلی بزرگ باشد، نصب و آب بندی اتصال بسیار دشوار است. شیرهای متصل به فلنج برای نصب و جداسازی راحت تر هستند، اما سنگین تر و گران تر از شیرهای رزوه ای هستند، بنابراین برای اتصالات لوله با قطرها و فشارهای مختلف مناسب هستند. اتصالات جوشی برای شرایط بار سنگین مناسب هستند و از اتصالات فلنجی قابل اعتمادترند. با این حال، جداسازی و نصب مجدد شیرهای متصل شده با جوشکاری دشوار است، بنابراین استفاده از آن محدود به مواردی است که معمولاً می تواند برای مدت طولانی با اطمینان کار کند، یا شرایط استفاده سخت و دما بالا باشد.
۱.۴ انتخاب مواد شیر
علاوه بر در نظر گرفتن خواص فیزیکی (دما، فشار) و خواص شیمیایی (خورندگی) محیط کار، هنگام انتخاب مواد پوسته شیر، قطعات داخلی و سطح آب‌بندی، باید به تمیزی محیط (وجود ذرات جامد) نیز توجه شود. علاوه بر این، باید به مقررات مربوطه ایالتی و بخش کاربر مراجعه شود. انتخاب صحیح و معقول مواد شیر می‌تواند اقتصادی‌ترین عمر مفید و بهترین عملکرد شیر را به همراه داشته باشد. ترتیب انتخاب مواد بدنه شیر عبارت است از: چدن-فولاد کربنی-فولاد ضد زنگ، و ترتیب انتخاب مواد حلقه آب‌بندی عبارت است از: لاستیک-مس-فولاد آلیاژی-F4؛
۱.۵ دیگران
علاوه بر این، باید دبی و سطح فشار سیال عبوری از شیر تعیین شود و با استفاده از اطلاعات موجود (مانند کاتالوگ محصولات شیر، نمونه محصولات شیر و غیره) شیر مناسب انتخاب شود.
۲ مقدمه‌ای بر شیرهای رایج
انواع مختلفی از شیرآلات وجود دارد و انواع آنها پیچیده است. انواع اصلی عبارتند ازشیرهای دروازه‌ای، شیرهای قطع و وصل، شیرهای گاز،شیرهای پروانه‌ای، شیرهای سماوری، شیرهای توپی، شیرهای برقی، شیرهای دیافراگمی، شیرهای یکطرفه، شیرهای ایمنی، شیرهای کاهنده فشار،تله‌های بخار و شیرهای قطع اضطراری،از جمله رایج‌ترین آنها می‌توان به شیرهای دروازه‌ای، شیرهای قطع و وصل، شیرهای گاز، شیرهای سماوری، شیرهای پروانه‌ای، شیرهای توپی، شیرهای یکطرفه و شیرهای دیافراگمی اشاره کرد.
۲.۱ شیر دروازه‌ای
شیر دروازه‌ای شیری است که بدنه باز و بسته شدن آن (صفحه شیر) توسط ساقه شیر هدایت می‌شود و در امتداد سطح آب‌بندی نشیمنگاه شیر به بالا و پایین حرکت می‌کند، که می‌تواند عبور سیال را وصل یا قطع کند. در مقایسه با شیر قطع جریان، شیر دروازه‌ای عملکرد آب‌بندی بهتری دارد، مقاومت سیال کمتری دارد، در باز و بسته شدن تلاش کمتری می‌کند و عملکرد تنظیم خاصی دارد. این یکی از رایج‌ترین شیرهای قطع جریان است. معایب آن اندازه بزرگ، ساختار پیچیده‌تر نسبت به شیر قطع جریان، سایش آسان سطح آب‌بندی و نگهداری دشوار است. عموماً برای تنظیم فشار مناسب نیست. با توجه به موقعیت رزوه روی ساقه شیر دروازه‌ای، می‌توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: نوع ساقه بالارونده و نوع ساقه پنهان. با توجه به ویژگی‌های ساختاری صفحه دروازه‌ای، می‌توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: نوع گوه‌ای و نوع موازی.
۲.۲ شیر قطع جریان
شیر قطع جریان (stop valve) یک شیر بسته شونده رو به پایین است که در آن قطعات باز و بسته شونده (دیسک شیر) توسط ساقه شیر به حرکت در امتداد محور نشیمنگاه شیر (سطح آب‌بندی) به بالا و پایین هدایت می‌شوند. در مقایسه با شیر دروازه‌ای، این شیر دارای عملکرد تنظیم خوب، عملکرد آب‌بندی ضعیف، ساختار ساده، ساخت و نگهداری راحت، مقاومت زیاد در برابر سیال و قیمت پایین است. این شیر، یک شیر قطع جریان رایج است که عموماً برای خطوط لوله با قطر متوسط و کوچک استفاده می‌شود.
۲.۳ شیر توپی
قسمت‌های باز و بسته شدن شیر توپی، کره‌هایی با سوراخ‌های دایره‌ای هستند و کره با ساقه شیر می‌چرخد تا باز و بسته شدن شیر را محقق کند. شیر توپی دارای ساختار ساده، سوئیچینگ سریع، عملکرد راحت، اندازه کوچک، وزن سبک، قطعات کم، مقاومت کم در برابر سیال، آب‌بندی خوب و نگهداری آسان است.
۲.۴ دریچه گاز
به جز دیسک شیر، شیر گاز اساساً ساختار مشابهی با شیر قطع کننده دارد. دیسک شیر آن یک جزء تنظیم کننده جریان است و اشکال مختلف آن ویژگی‌های متفاوتی دارند. قطر نشیمنگاه شیر نباید خیلی بزرگ باشد، زیرا ارتفاع باز شدن آن کم است و سرعت جریان متوسط افزایش می‌یابد و در نتیجه فرسایش دیسک شیر تسریع می‌شود. شیر گاز ابعاد کوچک، وزن سبک و عملکرد تنظیم خوبی دارد، اما دقت تنظیم آن زیاد نیست.
۲.۵ شیر برقی
شیر پلاگ ولو از یک بدنه پلاگ با یک سوراخ عبوری به عنوان قسمت باز و بسته شدن استفاده می‌کند و بدنه پلاگ با ساقه شیر می‌چرخد تا باز و بسته شود. شیر پلاگ ولو دارای ساختار ساده، باز و بسته شدن سریع، عملکرد آسان، مقاومت کم در برابر سیال، قطعات کم و وزن سبک است. شیرهای پلاگ ولو در انواع مستقیم، سه راهه و چهار راهه موجود هستند. شیرهای پلاگ ولو مستقیم برای قطع جریان سیال و شیرهای پلاگ ولو سه راهه و چهار راهه برای تغییر جهت جریان سیال یا منحرف کردن آن استفاده می‌شوند.
۲.۶ شیر پروانه‌ای
شیر پروانه‌ای یک صفحه پروانه‌ای است که ۹۰ درجه حول یک محور ثابت در بدنه شیر می‌چرخد تا عملکرد باز و بسته شدن را تکمیل کند. شیر پروانه‌ای از نظر اندازه کوچک، وزن سبک، ساختار ساده و تنها از چند قسمت تشکیل شده است.
و با چرخش ۹۰ درجه می‌توان آن را به سرعت باز و بسته کرد و کار با آن آسان است. هنگامی که شیر پروانه‌ای در حالت کاملاً باز است، ضخامت صفحه پروانه‌ای تنها مقاومت در برابر جریان سیال از بدنه شیر است. بنابراین، افت فشار ایجاد شده توسط شیر بسیار کم است، بنابراین ویژگی‌های کنترل جریان خوبی دارد. شیرهای پروانه‌ای به دو نوع آب‌بندی تقسیم می‌شوند: آب‌بند نرم الاستیک و آب‌بند سخت فلزی. برای شیرهای آب‌بند الاستیک، حلقه آب‌بندی را می‌توان در بدنه شیر جاسازی کرد یا به حاشیه صفحه پروانه‌ای متصل کرد. این حلقه عملکرد آب‌بندی خوبی دارد و می‌تواند برای تنظیم جریان و همچنین برای خطوط لوله با خلاء متوسط و محیط‌های خورنده استفاده شود. شیرهای دارای آب‌بند فلزی عموماً عمر مفید بیشتری نسبت به شیرهای دارای آب‌بند الاستیک دارند، اما دستیابی به آب‌بندی کامل دشوار است. آنها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که افت جریان و فشار بسیار متفاوت است و عملکرد خوب تنظیم جریان مورد نیاز است. آب‌بندهای فلزی می‌توانند با دماهای عملیاتی بالاتر سازگار شوند، در حالی که آب‌بندهای الاستیک این نقص را دارند که توسط دما محدود می‌شوند.
۲.۷ شیر یکطرفه
شیر یکطرفه، شیری است که می‌تواند به طور خودکار از برگشت سیال جلوگیری کند. دیسک شیر یکطرفه تحت تأثیر فشار سیال باز می‌شود و سیال از سمت ورودی به سمت خروجی جریان می‌یابد. هنگامی که فشار در سمت ورودی کمتر از فشار در سمت خروجی باشد، دیسک شیر به طور خودکار تحت تأثیر عواملی مانند اختلاف فشار سیال و نیروی جاذبه خود بسته می‌شود تا از برگشت سیال جلوگیری شود. بر اساس شکل ساختاری، به شیر یکطرفه بالابر و شیر یکطرفه نوسانی تقسیم می‌شود. شیر یکطرفه بالابر آب‌بندی بهتری نسبت به شیر یکطرفه نوسانی دارد و مقاومت سیال بیشتری دارد. برای دهانه مکش لوله مکش پمپ، باید یک شیر پایی انتخاب شود. عملکرد آن عبارت است از: پر کردن لوله ورودی پمپ با آب قبل از روشن کردن پمپ؛ پر نگه داشتن لوله ورودی و بدنه پمپ پس از خاموش کردن پمپ در آماده‌سازی برای شروع مجدد. شیر پایی معمولاً فقط روی لوله عمودی در ورودی پمپ نصب می‌شود و سیال از پایین به بالا جریان می‌یابد.
۲.۸ شیر دیافراگمی
قسمت باز و بسته شدن شیر دیافراگمی یک دیافراگم لاستیکی است که بین بدنه شیر و پوشش شیر قرار گرفته است.
قسمت بیرون زده دیافراگم روی ساقه شیر ثابت شده است و بدنه شیر با لاستیک پوشانده شده است. از آنجایی که سیال وارد حفره داخلی پوشش شیر نمی‌شود، ساقه شیر نیازی به محفظه آب‌بندی ندارد. شیر دیافراگمی ساختار ساده‌ای دارد، عملکرد آب‌بندی خوبی دارد، نگهداری آن آسان است و مقاومت کمی در برابر سیال دارد. شیرهای دیافراگمی به نوع سرریز، نوع مستقیم، نوع زاویه قائمه و نوع جریان مستقیم تقسیم می‌شوند.
۳ دستورالعمل رایج انتخاب شیر
۳.۱ دستورالعمل انتخاب شیر دروازه‌ای
به طور کلی، ابتدا باید شیرهای دروازه‌ای انتخاب شوند. شیرهای دروازه‌ای علاوه بر بخار، روغن و سایر سیالات، برای سیالات حاوی جامدات دانه‌ای و ویسکوزیته بالا نیز مناسب هستند و برای شیرهای سیستم‌های تهویه و خلاء کم مناسب می‌باشند. برای سیالات دارای ذرات جامد، بدنه شیر دروازه‌ای باید یک یا دو سوراخ تخلیه داشته باشد. برای سیالات با دمای پایین، باید یک شیر دروازه‌ای مخصوص دمای پایین انتخاب شود.
۳.۲ دستورالعمل انتخاب شیر قطع کن
شیر قطع و وصل برای خطوط لوله با مقاومت کم در برابر سیال، یعنی عدم توجه به افت فشار زیاد، و همچنین خطوط لوله یا دستگاه‌هایی با محیط‌های با دما و فشار بالا مناسب است. این شیر برای خطوط لوله بخار و سایر محیط‌ها با قطر خارجی کمتر از 200 میلی‌متر مناسب است. شیرهای قطع و وصل کوچک می‌توانند از شیرهای قطع و وصل مانند شیرهای سوزنی، شیرهای ابزار دقیق، شیرهای نمونه‌برداری، شیرهای فشارسنج و غیره استفاده کنند. شیرهای قطع و وصل دارای تنظیم جریان یا تنظیم فشار هستند، اما دقت تنظیم زیاد نیست و قطر خط لوله نسبتاً کوچک است، بنابراین باید شیرهای قطع و وصل یا شیرهای دریچه گاز انتخاب شوند. برای محیط‌های بسیار سمی، باید شیرهای قطع و وصل با آب‌بندی دمشی انتخاب شوند. اما شیرهای قطع و وصل نباید برای محیط‌هایی با ویسکوزیته بالا و محیط‌هایی که حاوی ذراتی هستند که به راحتی رسوب می‌کنند استفاده شوند و همچنین نباید به عنوان شیرهای تخلیه و شیرهای سیستم‌های خلاء کم استفاده شوند.
۳.۳ دستورالعمل انتخاب شیر توپی
شیرهای توپی برای محیط‌های با دمای پایین، فشار بالا و ویسکوزیته بالا مناسب هستند. اکثر شیرهای توپی را می‌توان در محیط‌هایی با ذرات جامد معلق استفاده کرد و همچنین می‌توان از آنها برای محیط‌های پودری و دانه‌ای با توجه به الزامات مواد آب‌بندی استفاده کرد. شیرهای توپی تمام کانال برای تنظیم جریان مناسب نیستند، اما برای مواقعی که نیاز به باز و بسته شدن سریع است، مناسب هستند که برای قطع اضطراری در تصادفات مناسب است. شیرهای توپی معمولاً برای خطوط لوله با عملکرد آب‌بندی دقیق، سایش، کانال‌های انقباضی، باز و بسته شدن سریع، قطع فشار بالا (اختلاف فشار زیاد)، سر و صدای کم، پدیده گاززدایی، گشتاور عملیاتی کوچک و مقاومت کم در برابر سیال توصیه می‌شوند. شیرهای توپی برای سازه‌های سبک، قطع فشار کم و محیط‌های خورنده مناسب هستند. شیرهای توپی همچنین ایده‌آل‌ترین شیرها برای محیط‌های با دمای پایین و سرد عمیق هستند. برای سیستم‌ها و دستگاه‌های خط لوله برای محیط‌های با دمای پایین، شیرهای توپی دمای پایین با پوشش شیر باید انتخاب شوند. هنگام استفاده از شیرهای توپی شناور، جنس نشیمنگاه شیر باید بار توپی و محیط کاری را تحمل کند. شیرهای توپی با قطر بزرگ در حین کار به نیروی بیشتری نیاز دارند و شیرهای توپی با قطر DN≥200 میلی‌متر باید از گیربکس حلزونی استفاده کنند؛ شیرهای توپی ثابت برای مواردی با قطر بزرگتر و فشارهای بالاتر مناسب هستند؛ علاوه بر این، شیرهای توپی مورد استفاده برای خطوط لوله مواد فرآیندی بسیار سمی و محیط‌های قابل اشتعال باید دارای سازه‌های ضد حریق و ضد الکتریسیته ساکن باشند.
۳.۴ دستورالعمل انتخاب شیر گاز
شیرهای گاز برای مواردی با دمای متوسط پایین و فشار بالا مناسب هستند و برای قطعاتی که نیاز به تنظیم جریان و فشار دارند مناسب هستند. آنها برای محیط هایی با ویسکوزیته بالا و حاوی ذرات جامد مناسب نیستند و برای شیرهای جداسازی مناسب نیستند.
۳.۵ دستورالعمل انتخاب شیر پلاگ ولو
شیرهای پلاگ ولو برای مواردی که نیاز به باز و بسته شدن سریع دارند مناسب هستند. آنها معمولاً برای بخار و سیالات با دمای بالا مناسب نیستند. آنها برای سیالاتی با دمای پایین و ویسکوزیته بالا استفاده می‌شوند و همچنین برای سیالاتی با ذرات معلق مناسب هستند.
۳.۶ دستورالعمل انتخاب شیر پروانه‌ای
شیرهای پروانه‌ای برای مواردی با قطرهای بزرگ (مانند قطر خارجی بیش از ۶۰۰ میلی‌متر) و الزامات طول ساختاری کوتاه، و همچنین مواردی که نیاز به تنظیم جریان و باز و بسته شدن سریع دارند، مناسب هستند. آنها معمولاً برای سیالاتی مانند آب، روغن و هوای فشرده با دمای ≤۸۰ درجه سانتیگراد و فشار ≤۱.۰ مگاپاسکال استفاده می‌شوند. از آنجایی که شیرهای پروانه‌ای در مقایسه با شیرهای دروازه‌ای و شیرهای توپی، افت فشار نسبتاً زیادی دارند، شیرهای پروانه‌ای برای سیستم‌های خط لوله با الزامات افت فشار ملایم مناسب هستند.
۳.۷ دستورالعمل انتخاب شیر یکطرفه
شیرهای یکطرفه عموماً برای محیط‌های تمیز مناسب هستند و برای محیط‌های حاوی ذرات جامد و ویسکوزیته بالا مناسب نیستند. وقتی DN≤40 میلی‌متر باشد، توصیه می‌شود از شیر یکطرفه بالابرنده استفاده شود (فقط نصب آن روی لوله‌های افقی مجاز است)؛ وقتی DN=50~400 میلی‌متر باشد، توصیه می‌شود از شیر یکطرفه بالابرنده نوسانی استفاده شود (می‌تواند روی لوله‌های افقی و عمودی نصب شود. در صورت نصب روی لوله عمودی، جهت جریان سیال باید از پایین به بالا باشد)؛ وقتی DN≥450 میلی‌متر باشد، توصیه می‌شود از شیر یکطرفه بافر استفاده شود؛ وقتی DN=100~400 میلی‌متر باشد، می‌توان از شیر یکطرفه ویفری نیز استفاده کرد؛ شیر یکطرفه نوسانی را می‌توان به فشار کاری بسیار بالا تبدیل کرد، PN می‌تواند به 42 مگاپاسکال برسد و می‌توان آن را بر اساس مواد مختلف پوسته و آب‌بندها، روی هر محیط کاری و هر محدوده دمای کاری اعمال کرد. محیط کار می‌تواند آب، بخار، گاز، محیط خورنده، روغن، دارو و غیره باشد. محدوده دمای کاری متوسط بین -196~800℃ است.
۳.۸ دستورالعمل انتخاب شیر دیافراگمی
شیرهای دیافراگمی برای روغن، آب، محیط‌های اسیدی و محیط‌های حاوی مواد معلق با دمای کاری کمتر از 200 درجه سانتیگراد و فشار کمتر از 1.0 مگاپاسکال مناسب هستند، اما برای حلال‌های آلی و اکسیدان‌های قوی مناسب نیستند. شیرهای دیافراگمی نوع ویر برای محیط‌های دانه‌ای ساینده مناسب هستند. برای انتخاب شیرهای دیافراگمی نوع ویر باید از جدول مشخصه جریان استفاده شود. شیرهای دیافراگمی مستقیم برای سیالات چسبناک، دوغاب سیمان و محیط‌های رسوبی مناسب هستند. به جز موارد خاص، شیرهای دیافراگمی نباید در خطوط لوله خلاء و تجهیزات خلاء استفاده شوند.
زمان ارسال: ۱ آگوست ۲۰۲۴
