پاورپوینت انواع شیرهای صنعتی

بسمه تعالی
موضوع : انواع ولوهای صنعتی

تهییه کنندگان : سجاد جوادی نسب

استاد مربوط : خانم دکتر نظری

1399-1398
1

تاریخچه
2

تاریخچه
اولین شیرهایی که به وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب بند میشناسیم. دریچه ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.
3

شیرها
شیر وسیله های معمولا فلزی است که برای بازوبست، تنظیم و کنترل جریان مایعات یا گازها در لوله کشی به کار میرود. امروزه انواع بسیاری از شیرها طراحی، ساخته و تولید می شوند که در صنعت و خانه به کار می روند. شیرآلات به گروه شیرهایی گفته میشود که خود بنا به کاربرد، نحوه کارکرد یا شکل آن به زیرگروهای مختلف دسته بندی می شود.
4

چهار وظیفه اصلی ولوها را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود
1. برای باز و بسته کردن جریان

2. کنترل جریان و تنظیم مقدار سیال عبوری

3. جلوگیری از بازگشت جریان

4. کنترل و تنظیم فشار جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به دستگاه ها و تجهیزات
5

اغلب شیرها در ساختمان دارای اجزایی هستند که بین آنها مشترک است
6

اغلب شیرها در ساختمان دارای اجزایی هستند که بین آنها مشترک است
بدنه (Body)کلیه قسمت های داخلی را در خود جای میدهد.
دیسک (Disc)که در شیرهای توپی و مخروطی همان توپ یا استوانه مخروطی است.
نشیمنگاه (Seat )محل نشستن دیسک و یا واسط بدنه و دیسک است. اغلب از جنس نرمی ساخته می شود تا کار آب بندی را انجام دهد.
دسته (Stem) و فلکه(Hand wheel) ، فلکه با دسته به دیسک وصل میشود، معمولا با چرخاندن فلکه شیر باز یا بسته میشود. قسمت آب بندی (Packing) که مانع نشت سیال از قسمت فوقانی (Body)میشود.
BONN)) سرپوش یا (Bonnet)که در قسمت فوقانی بدنه قرار می گیرد. Stuffing Boxقسمتی ما بین Stem و Bonnet که Packing در آن قرار می گیرد.

7

بدنه ولوها از متریال های زیر ساخته می شود
8

بدنه ولوها از متریال های زیر ساخته می شود
بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل ( (SSاستفاده می شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه های پتروشیمی، پالایشگاه ها، کشتی سازی و صنایع دارویی ،غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور میکند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن (Stainless Steel) میسازند.
9

باز و بسته کردن ولو ها
باز و بسته کردن ولو ها دستی صورت میگیرد. زمانیکه نیرو زیادی برای باز و بسته کردن ولو نیاز باشد و یا زمانی که دسترسی به hand wheel سخت و به سرعت عمل بالایی نیاز است این کار و نیرو را با یک نیروی خارجی اعمال میکنند که به ان محرک یا actuatorگفته میشود.
10

سه نوع actuator برای ولوها وجود دارد
تمام گرد یا(Multiturn) که برای globe valve ، gate valve و ولو های دیافراگمی استفاده می شود.
نوع دوم actuator ربع گرد است که برای ball valve, plug valve
butterfly valve, مورد استفاده قرار می گیرد.
نوع سوم نیزactuatorخطی است که در,gate valve, diaphragm globe ، needle valveمورد استفاده قرار می گیرد.
و نیروی محرک actuator می تواند موتور(Motor operated valve) MOV :، فشار هوا (پنوماتیکی ) یا هیدرولیکی باشد.

11

نحوه اتصال ولو به لوله های جریان
12

انواع ولو های صنعتی
13

گروه بندی ولو ها
Iso lating : ولو هایی که اپراتور خودش باید ولو رو باز و بسته کند.
control : ولو هایی که قابلیت کنترل جریان را دارند یعنی میتوان با انها میزان جریان را کنترل کرد.
On/off : ولو هایی هسستند که یا باید کاملا باز باشند یا کاملا بسته مثل ولو های گاز استفاده شده در منازل ولو های حفاظتی در صنعت کلا اینگونه که یا کلا بازند یا کلا بسته اند.
Self control : ولو هایی که خودشان خودشان را کنترل میکنند اگر فلو عبوری زیاد بشه ولو باز میشه و اگر کم باشه کمتر باز میشه چک ولو ها جزئی از ای ولو ها هستند.
Safety valve : ولو هایی که برای ایمنی در تانک ها مخازن و خطوط استفاده میشه تا در صورت زیاد شدن فشار عمل میکنه و فشار را کاهش میدهد.مثل زود پز
14

Iso lating valve
15

شیر دروازه ای Gate Valve
16

شیر دروازه ای Gate Valve
عمل اصلی این شیر در حقیقت قطع کامل ویا ایجاد ارتباط بین دو جریان سیال می باشد. این بدان معناست که این نوع شیرها یا بایستی کاملاً بسته و در واقع بصورت نیمه باز نمی توان از آنها استفاده کرد. همینطور که از نام این شیر مشخص است به کمک دروازه ای که در مسیر حرکت سیال قابل تغییر مکان دادن می باشد عمل می نماید که در این دروازه به صورت عمودی در مسیر جریان حرکت کرده ودر مورد لزوم جریان را قطع ویا بر قرار می کند. این شیر خود در نمونه های مختلف وبا اندازه های مختلف موجود می باشد. در مورد این نوع شیرها ذکر این نکته لازم است که همگی دارای اجزای یکسان می باشند که با توجه به مدلهای مختلف از نظر نوع شرکت سازنده با یکدیگر تفاوت جزئی دارند ولی نکته ای را که بایستی بدان توجه نمود این است که بطور کلی تمامی شیرها دارای مکانیزم یکسان بوده که فقط از لحاظ ساختمانی با یکدیگر تفاوت دارند.
17

On/off
18

شیر توپی ball valve
از نظر کار شیر کم وبیش مانند شیر سماوری بوده لیکن به جای مخروط که در مسیر جریان سیال بود، این عمل بوسیله جسم کروی شکل که دروسط آن مجرائی موجود است انجام می گیرد.
19

شیر توپی ball valve
در وقت باز بودن مجرای مذکور در مسیر حرکت سیال واقع می گردد ودر وقت بسته بودن طرف دیگر جسم محل عبور سیال رامسدود می نماید. این شیر از نظر ساختمان آسانتر واز نظر قیمت ارزانتر از نمونه های دیگر شیرها می باشد.
این نوع شیرها کاربرد زیادی در صنعت دارند وبرای کنترل بسیاری از سیالات مانند گازها وروغن مورد استفاده قرار می گیرند. ولی بیشتر در سر راه لوله های هوا، گاز، موادخورنده وپودر خشک قرار می گیرند.
این شیر کمتر درمحل خود محکم می شود و افت فشارکمی ایجاد می نماید وبه راحتی قابل تعمیر می باشد. برخلاف شیر دروازه ای که وقتی نیمه بازاست سیال به صورت مستقیم حرکت می کند در این حالت اگر شیر نیمه بازباشد حرکت سیال به صورت مستقیم نیست.

20

شیر مجرابند (سماوری) plug valve
به این نوع شیردرزبان انگلیسی cock valveو در زبان آمریکائی plug valveمی گویند که دارای ساختمان بسیارساده می باشد.
21

شیر مجرابند (سماوری) plug valve
این شیر برای کنترل مناسب نیست وباید در حالت بسته ویا کاملاً باز باشد. ساختمان آن ساده ودارای یک بدنه ویک پلاگ توپی که در آن سوراخی برای عبور سیال تعبیه شده ویک کلاهک آب بندی می باشد.
پلاگ را به اشکال مختلف می سازند. ومعمولترین آن به صورت مخروط ناقص ساخته شده که با چرخاندن آن در بدنه سوراخ آن روبروی لوله قرار گرفته وجریان سیال ازآن عبورمی کند.
این نوع شیر دارای انواع گوناگونی بوده وممکن است سه راهه وچهارراهه آنها برای انتخاب مسیر جریان وجود داشته باشد.
در بعضی از شیرهای سماوری آب بندی پلاگ با بدنه بوسیله نوعی خمیر گرافیت انجام می گیرداین خمیراز سر پلاگ تزریق شده وبوسیله پیچی که روی آن بسته می شود خمیر بداخل شیارهایی که روی پلاگ تعبیه شده نفوذ کرده وبصورت فیلمی از خمیرها بی بدنه وپلاگ قرار می گیرد. این عمل علاوه برآب بندی کردن باعث روان چرخیدن پلاگ شده وازسائیدگی و نیز فساد تدریجی پلاگ وبدنه جلوگیری می کند .
22

Control valve
23

شیر بشقابی Globe valve
این نوع شیر بخصوص در محلهایی که لوله های مسیرجریان کوچک هستند ولازم است دبی تحت تنظیم وکنترل باشد مورداستفاده قرارمی گیرند. مسیرحرکت سیال درداخل شیربطور مستقیم نیست وشاید به همین علت مقاومت بیشتری در مقابل جریان از خود نشان می دهد که خود باعث تنظیم جریان می گردد.

24

شیر بشقابی Globe valve
این شیر طوری طراحی شده که باعث تغییر جهت جریان سیال که از شیرعبور می کند می شود ودر حقیقت حرکت یک دیسک که در مسیرجریان واقع می شود عمل بازوبسته نمودن (یا نیمه بازو نیمه بسته بودن) را انجام می دهد.
دراین نوع شیرچون بندآور و نشیمنگاه آن طوری طراحی شده که بطور سریع روی هم قرار می گیرند، بنابراین وسیله مناسبی است برای جریانهای که مرتب باز وبسته می شوند.
علاوه بر این هرگاه لازم باشد فشار سیال را در طول مسیر کم کنند از شیر بشقابی استفاده می‏کنند.شیر بشقابی مسیر سیال به اندازه 90 درجه انحراف پیدا کرده وسپس با یک انحراف 90 درجه ای دیگر در مسیر خود جریان می یابد که این انحراف باعث افت فشار می گردد.
نوع زاویه ای آن نیزدرجاهاییکه که بعلت کمبود فضا نمی توان از زانویی استفاده کرد کاربرد دارد.

25

شیر پروانه ای Butter fly valve
یکی دیگر ازانواع شیردستی شیر پروانه ای است که دارای ساختمانی ساده وبهترین نوع شیر برای جریانهای زیاد است.
26

شیر پروانه ای Butter fly valve
بند آورآن به صورت صفحه دایره ای شکل است که ازبالا یه ساقه ودسته شیرمتصل است واز پائین بوسیله یک پاشنه به بدنه وصل شده است. بطوریکه بند آور می تواند حول این پاشنه حرکت کرده وجریان سیال را قطع ویا ازشیر عبور دهد.
موقعیکه بند آور موازی جریان قرار می گیرد حداکثر مقدار سیال از شیر عبور می کند. بهره برداری از شیرهای پروانه ای بزرگ بوسیله نیروی برق واستفاده از چرخ دنده ها ویا هیدرولیک صورت می گیرد.
با توجه به اینکه بیشترین جریان دراین نوع شیرها زمانی می افتد که بندآور حالت90درجه نسبت به جریان ها داشته باشد لازم است که بدانیم در زوایای مختلفی که بند آور با جریان می سازد مقدار جریان عبوری از شیر چه مقدار خواهد بود.

27

شیر دیافراگم (Diaphragm Valve)
یک ولو دیافراگمی ، ولوی است با حرکت خطی که در موارد باز کردن مسیر ، تنظیم میزان جریان و همچنین بستن مسیر سیال مورد استفاده قرار می گیرد. علت نامگذاری این ولو بخاطر وجود یک دیسک قابل انعطاف در درون آن می باشد که با seat ولو در قسمت بالای ولو جهت ایجاد یک آب بندی مناسب قرار گرفته است.
28

شیر دیافراگم Diaphragm Valve))
در این ولو یک دیافراگم قابل انعطاف توسط یک میله ای stud) که با دیافراگم بصورت یکپارچه می باشد به قسمت فشار دهنده (کمپرسور) ولو متصل گردیده است. فشاردهنده (کمپرسور) بوسیله stem ولو به بالا و پائین حرکت می کند. هنگامیکه فشار دهنده (کمپرسور) به سمت بالا حرکت کند ، دیافراگم به بالا کشیده می شود و اگر کمپرسور به پائین برود آنگاه دیافراگم نیز به پائین رفته وشکل انتهایی ولو را به خود می گیرد. تقسیم بندی انواع ولوهای دیافراگمی ولوهای دیافراگمی بر اساس شکل بدنه به دو گروه زیر تقسیم بندی می شوند: 1- نوع با برامدگی داخل بدنه (Weir type) در این نوع یک قسمت برامدگی در داخل بدنه بصورت ریخته گری تعبیه می گردد و در هنگام بسته شدن ولو ، دیافراگم بر روی این برامدگی می نشیند و عبور جریان را محدود می کند. ۲- نوع بدون برامدگی داخل بدنه(straight – through type) در این نوع ولوها ، دیافراگم بصورت یک شکل گوه ای در می اید از ولوهای دیافراگمی می توان در کنترل نمودن جریان نیز استفاده نمود. نوع Weir(دارای برامدگی سد کننده در وسط ) برای کنترل جریان گزینه مناسبی بوده ولی عیب آن محدود بودن منطقه عبور سیال می باشد

29

شیر سوزنی (Needle Valve)
این شیر را می توان در ردیف شیرهای بشقابی قلمداد نمود، بدین صورت که همانند شیر بشقابی دارای یک دیسک ولی به شکل استوانه ای است که توسط یک محور پیچ شده در پشت آن حرکت رفت و برگشتی را داخل بدنه شیر تامین می کند .
30

شیر کنترل اتوماتیک Control valve Automatic
همانطور که از اسم آن بر می آید جهت کنترل جریان سیال درمسیرعبورآن قرار داده می شود. این شیر به طور اتوماتیک ومعمولاً با فشار هوا کار می کند(در موقع لزوم می توان آنرا با دست بازوبسته نمود وبدیهی است که در این حالت دیگر شیر کنترل نخواهد بود وفقط یک شیر معمولی است).
31

کنترل ولو ها در یک نگاه
32

شیر کنترل Control valve
این شیر با توجه به موقعیت محل واینکه چه چیزی را بایستی کنترل کند بطور اتوماتیک باز وبسته می شود ودر حقیقت با توجه به عامل دیگری که می بایست کنترل شود ومداوم با شیر کنترل در رابطه است، محل شیر صورت می گیرد. به طور مثال اگر قرار باشد فشار را کنترل کند از محل دیگری که فشارش مورد نظر است به طور مداوم با شیر ارتباط برقرار است وباتغییر فشارآن محل شیر بازتر ویا بسته تر می شود تا فشارلازم در آن محل ثابت بماند. معمولاً این شیر برای کنترل فشار، دبی ویا سطح مایع در یک ظرف مورد استفاده قرار می گیرد ونسبت به تغییرات آنها نیز باز وبسته می گردد. از این شیر نمونه های مختلفی وجود دارد که از لحاظ عملکرد یکی می‏باشند و فقط از لحاظ ساختمان با یکدیگر تفاوت دارند.
33

Line Break Valve
34

Line Break Valve
این شیر در صورتی که فشار خط لوله از حد معینی بالاتر و یا پایینتر رود عمل نموده و اقدام به بستن و قطع نمودن مسیر جریان می نماید. این سیستم خط را در مقابل مخاطراتی همچون انفجار در قسمتی از خط، خط را با بستن شیر, حفظ می کند. معمولا سیستم کنترلی این شیر در هر 5 ثانیه فشار مسیر جریان را کنترل مینمایید و هنگام دریافت اختلاف فشار محسوس عمل می کند.
35

Self control
36

شیر یک طرفه Check valve
همان طور که از اسم آن برمی آید از بازپس زدن جریان در یک لوله جلوگیری می نماید وبه عبارت دیگرسیال فقط از یک طرف آن می تواند وارد شود وزمانی که در یک مسیر قرار دارد جریان سیال از طریق برعکس آن غیر ممکن است.

37

شیر یک طرفه Check valve
(در سایر شیرها محل ورود سیال به شیر مطرح نیست ومی تواند از دو طرف آن باشد. لیکن در اینجا فقط سیال از یک طرف شیرمی تواند وارد شود) به همین علت اگر در محلی قراردارد ومی خواهیم جریان را درمسیرمخالف عادی خود عبور دهیم بایستی این شیررا برعکس نمائیم ویا اینکه داخل آنرا درآوریم که در این صورت حالت شیریک طرفه را از دست خواهد داد.
شیرهای یک طرفه در دو طرح اساسی بنام شیریک طرفه لولایی (Swing (check valve و شیریک طرفه فشاری (Lift check valve)ساخته می شودکه درزیربه توضیح آنها می پردازیم.

38

انواع شیر یک طرفه Check valve
39
شیریک طرفه لولایی Swing check valve
شیر یک طرفه پیستونی
شیر یک طرفه کره ای

شیریک طرفه لولایی Swing check valve
این شیر که مصرف بیشتری دارد دارای بدنه ودرپوش می باشد که درون آن دیسکی که ممکن است یکی یا دوتایی باشد بوسیله پین مخصوصی به بدنه لولا شده وآویزان می باشد. البته در نوع دو تایی آن این پین بین دو دیسک قرار دارد. جریان سیال درموقع ورود دیسک را به طرف مسیر خود بلند کرده وازاطراف آن عبورمی کند و درموقع قطع جریان دسیک به نشیمنگاه چسبیده واجازه برگشت به سیال را نمی دهد.
شیر یک طرفه پیستونی
در شیر یک طرفه پیستونی از نظرشکل داخلی شبیه شیرفلکه ای می باشد که جریان باعث فشار پیستون به طرف بالا وانتقال جریان شده که جهت عکس آن پیستون به طرف پائین آمده ومانع از برگشت سیال به طرف ورودی می شود.
این نوع شیر به همراه شیر ساچمه ای وزاویه دار جهت جلوگیری از پدیده لرزش در اثر فشار در مسیر خطوط لوله برده می شود.
شیر یک طرفه کره ای
این نوع شیریک طرفه در دونوع کره ای افقی وعمودی وجود دارد. در نوع عمودی مسیر جریان مستقیم است واین شیر بیشتردرجاهائیکه قطع جریان به صورت فوری لازم باشد بکار می رود.

40

عملکرد چک ولو ها در یک نگاه
41

Safety valve
42

شیر ایمنی Safety valve
این شیرها همانند شیر زود پز می باشند که خیلی از مواقع صدای مربوط به آن را هم شنیده اید.در واقع این شیر هر موقع فشار داخل زودپز بیش از حد بشود، با انتقال فشار به بیرون، مانع از ترکیدن زود پز می شود.

43

نحوه عملکرد شیرهای ایمنی
44

شیر ایمنی Safety valve
مخازن ذخیره سازی در صنایع نفت و گاز و همچنین صنایع خوراکی را در نظر بگیرید،
این مخازن اگر فشارشان به یک حدی برسد، هر لحظه ممکن است که دچار ترکیدگی و انفجار شوند.برای همین بایستی حتما از ولوهایی برای کاهش فشار و ایجاد ایمنی در سیستم استفاده شود که به آنها ولو ایمنی گفته می شود.
شیر فشار شکن relief valve) ) برای سیالاتی که غیر قابل تراکم می باشند مانند آب وروغن وغیره مورد استفاده قرار می گیرد ولی شیر اطمینان عمومآ برای سیالات تراکم پذیر مورد استفاده قرار می گیرد.
45

شیر ایمنی Safety valve
این مدل شیرها نیز دارای 3 نوع زیر می باشند:

46

سوالاتی که در پایان این ارائه میتوان پاسخ داد
– انواع شیرهای یک طرفه را نام ببرید؟
– از کدام شیر جهت کنترل جریان با دبی زیاد استفاده می شود؟
– از کدام شیر جهت کنترل در سایزهای پایین استفاده می شود؟
– آیا از شیر دروازه ای برای کنترل جریان استفاده می شود یا خیر؟ چرا؟
– شناخت وکارآرایی هر شیر
– انتخاب صحیح شیر متناسب با جریان

47

نحوه انتخاب شیر
با پیشرفت صنعت وازدیاد مصرف شیر کارخانجات سازنده نیز افزایش یافته وکوشش سازندگان برای مرغوبی جنس وقیمت کم باعث شده است که شیرهای بسیار مختلفی همانطور که دیده شده است طراحی وساخته شود. در نتیجه انتخاب نوع شیر برای کار مخصوص احتیاج به مطالعات بیشتری دارد. برای انتخاب شیر معینی برای کار مخصوص عوامل زیر را می باید در نظر گرفت.
48

کار شیر Functional Requirement
قبل از هر چیز ابتدا باید تعیین کرد که شیربرای چه عملی می بایست به کار رود. با این معلومات 20 درصد کار را انجام داده ایم زیرا کلیه شیرها به طبقه از نظرمناسب بودن برای کار مخصوصی بکارمی روند.

49

کار شیر Functional Requirement
اگر سرویس بازو بسته شدن کامل لازم باشد از شیرهای زیر استفاده می کنیم.
شیر دروازه ای یا کشویی Gate valve
شیر سماوری Plug valve
شیر کره ای Ball valve
اگر برای تنظیم جریان سیال شیر لازم باشد، شیرهای مناسب عبارت خواهند بود از:
شیر ساچمه ای Globe valve
شیر زاویه ای Angle valve
شیر سوزنی Needle valve
شیر پروانه ای Butterfly valve
شیر دیافراگمی Diaphragm valve

50

کار شیر Functional Requirement
برای جلوگیری از برگشت سیال شیرهای مناسب عبارتند از:
شیر یک طرفه Check valve
شیر پایی Pressure valve
جهت تنظیم فشار سیال وایمن نمودن مسیر از شیرهای ذیل استفاده می شود:
شیر ایمنی valve Safety
شیر تخلیه فشار valve Relief
شیر فشار شکن Pressure valve

51

مشخصات سیال Fluid to be handle و ) Sizeاندازه شیر )
اصولاً شیرها را می توان برای کنترل مواد مختلفی نظیر پودرها، مایعات غلیظ ، گازها، آب، مواد شیمیایی، نفت، بخاروغیره بکار برد ومشخصات سیال می تواند راهنمای خوبی از لحاظ نوع شیر وجنس آن از لحاظ تماس باسیال باشد.
اندازه شیر گاهی در انتخاب شیر بسیار موثر است مثلا اگر شیر بسیار بزرگی برای کنترل مایع لازم باشد شیر پروانه ای برشیر فلکه ای یا ساچمه ای ترجیح داده می شود. بعلاوه جنس شیر نیز برای اندازه مختلف تغییر می کنند.
52

افت فشار سیستم Friction loss و شرایط کارکرد Operating Condition
چون افت فشار سیال برای هر شیر مختلف است در نتیجه افت فشار موجود در سیستم نیز برای انتخاب شیر لازم است.
شرایط فشار و درجه حرارت موجود در انتخاب شیر را از نظر جنس و خوردگی بسیار محدود می‏کند.
جداول استاندارد شده برای فشارودرجه حرارت انتخاب شیر رااز این نظر آسان می کند.

53

54

55

56