شیر پروانه ای

آشنایی با شیر پروانه ای

شیر پروانه ای نوعی شیر دیسکی دارای حرکت چرخشی به صورت ربع گرد است که برای توقف، تنظیم، شروع و کنترل جریان سیال استفاده می شود. دیسک در شیر پروانه ای معمولا دور یک محور می چرخد و مسیر سیال را مسدود می کند یا به آن اجازه عبور می دهد. به بیان دیگر، شیر پروانه ای دارای یک دیسک یا صفحه است که توسط یک میله در میانه یا پشت آن به بدنه وصل می شود. وقتی که شیر پروانه ای باز باشد، دیسک نود درجه می چرخد و مسیر عبور سیال را باز نگه می دارد. از لحاظ چرخش و باز کردن مسیر سیال یا بستن آن، شیر پروانه ای شبیه شیر توپی عمل می کند. شیر های پروانه ای بزرگ معمولاً به اصطلاح مجهز به گیربکس هستند که در آن دستگیره دستی توسط چرخ دنده ها به بدنه اصلی  وصل می شود. این کار عملکرد شیر را ساده می کند ، اما با هزینه و سرعت بیشتر بوده است.

شیر پروانه ای به دلیل عرض کم آن معمولا دارای وزن کمتری نسبت به سایر شیرها می باشد. همین مطلب باعث می شود از لحاظ قیمت هم معمولا مقرون به صرفه باشد.

انواع شیر پروانه ای

شیر پروانه ای انواع مختلفی دارد که معمولا با توجه به محل قرار گرفتن میله دیسک و زاویه بسته شدن دیسک دسته بندی می شوند.

انواع شیر پروانه ای از نظر نوع سیت آب بندی

• شیر پروانه ای با سیت متال تو متال
• شیر پروانه ای با سیت سافت سیت که خود شامل انواع PTFE، تفلونی و ... است.

انواع شیر پروانه ای از نظر ساختار بدنه:

• شیر پروانه ای ویفری: بدنه این شیر ها به صورت یک دایره تو پر بدون سوراخ است که غلاف سوراخ دار در بالا و پایین آن وجود دارد ، شیر پروانه ای های ویفری برای نصب بین دو فلنج طراحی شده اند و وجود دو غلاف سوراخ دار برای تثبیت شیر در محل نصب است، قطر خارجی این نوع از شیر پروانه ای ها به گونه ای است که پیچ های فلنج از خارج از شیر به فلنج دیگر متصل شده اند و تنها 4 پیچ ( 2 عدد در بالا و 2 عدد در پایین) از بین غلاف های شیر رد شده اند.
• شیر پروانه ای لاگ: این نوع از شیر های پروانه ای همچون شیر پروانه ای های ویفری ای هستند که برای هر یک از سوراخ های فلنج مرتبط خود دارای غلافی جدا گانه هستند بنا بر این امکان اتصال این شیر ها به یک فلنج نیز وجود دارد.
• شیر پروانه ای فلنجی: بدنه این نوع از شیر پروانه ای همچون فلنج کامل است، لذا هر طرف از بدنه شیر پروانه ای ها با پیچ های کوتاه به فلنج خط لوله متصل میشود.
• شیر پروانه ای جوشی: کاربرد این نوع از شیر پروانه ای ها نسبت به دیگر انواع آن کمتر است و تنها در شرایط فشاری بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرد.

تفاوت شیر پروانه ای لاگ و ویفری

شیر پروانه ای ویفری معمولا در وسط خط لوله به کار میرود و نوع دیگر یعنی شیر پروانه ای لاگ که شکل آن دایره ای با غلاف های برآمده ای در نقطه ی اتصال پیچ است معمولا برای انتهای خط لوله، اتصال لوله به مخزن یا محل تخلیه سیال طراحی شده است، اما این نوع از شیر نیز امکان استفاده بین دو فلنج در وسط خط لوله را دارد. در مشخصات فنی برابر معمولا شیر پروانه ای لاگ از شیر پروانه ای لاگ گران قیمت تر از شیر پروانه ای ویفری است.

انواع شیر پروانه ای از نظر نوع اتصال

شیر پروانه ای ها از نظر نوع اتصال در بیشتر مواقع پیچ و مهره ای هستند که به فلنج اتصال داده میشوند هرچند که انواع جوشی آن برای فشار بالا نیز به صورت سفارشی تولید میگردد.

پرکاربردترین نوع شیر پروانه ای ، شیر پروانه ای هم مرکز یا متحدالمرکز(Concentric) است. در این نوع شیر پروانه ای، میله متصل کننده دیسک به بدنه شیر در میانه یا همان مرکز دیسک قرار دارد و دیسک حول محور آن می چرخد. این شیر معمولا دارای یک سیت ( محل تماس دیسک با بدنه ) از جنس لاستیک یا مواد الاستیکی می باشد که باعث می شود دیسک به خوبی در آن جای بگیرد و آب بندی درست انجام شود.

نوع دیگر شیر پروانه ای بر اساس محل قرار گرفتن میله و دیسک، شیر پروانه ای خارج از مرکز یا اسنتریک (Eccentric) می باشد که بر خلاف شیر پروانه ای هم مرکز، میله در پشت دیسک قرار می گیرد.

انواع شیر پروانه ای از نظر ساختار داخلی (سیت، استم و دیسک) یا دسته بندی شیر پروانه ای ها از منظر نشتی

• شیر پروانه ای خطی یا شیر پروانه ای بدون انحراف (zero offset)

این نوع از شیر پروانه ای ها معمولا برای فشار های کم و شرایط محیطی معمول مورد استفاده قرار میگیرند، به دلیل وجود اصطکاک بین دیسک و سیت در این نوع از شیر ها معمولا از نوع سافت سیت ساخته می شوند و پس از مدتی به منظور جلوگیری از نشتی نیاز به تعویض سیت که از نوع PTFE یا تفلونی است وجود دارد.

• شیر پروانه ای دبل آفست Double Offset

در این نوع از شیر پروانه ای ها پس از چرخش چند درجه از دسته شیر دیسک از روی سیت جدا میشود و به چرخش در می آید و به هنگام بسته شدن نیز در انتها مجدد دیسک در چند درجه آخر بر روی سیت می نشیند، این امر منجر به آن میشود که باز و بسته شدن نوع شیر پروانه ای دبل آفست در مقایسه با نوع شیر پروانه ای بدون انحراف آسانتر وسریعتر و به دلیل آنکه اصطکاک بسیار اندک بین دیسک و سیت طول عمر بسیار بیشتر داشته باشند. علت نام گذاری شیر پروانه ای دبل آفست آن است که این شیر ها دارای دو محور هستند و نقطه مرکزی چرخش دیسک بر روی استم قرار ندارد و با کمی انحراف نسبت به آن است، به همین دلیل دیسک قابلیت جدا شدن از استم را پیدا میکند.

• شیر پروانه ای تریپل آفست triple Offset

این نوع از شیر ها علاوه بر شرایطی که در شیر پروانه ای های دبل آفست وجود دارد دارای یک محور دیگر در هنگام چرخش هستند. این محور از طراحی ویژه استم آنها ناشی می شود به  این صورت که استم دارای یک شکست بوده که باعث میشود بلافاصله پس از چرخش دسته شیر دیسک از روی سیت بلند شود و هیچ گونه اصطکاکی بین دیسک و سیت وجود نداشته باشد. هزینه خرید اولیه این نوع از شیرها بالاتر از انواع دیگر است اما در شرایط خورندگی یا دما و فشار بالا این نوع از شیر ها بدلیل عمر بسیار طولانی، تضمین نشتی صفر و عدم نیاز به تعویض سیت به دلیل استفاده از سیت فلز به فلز در بلند مدت مقرون به صرفه تر هستند.

در شیر پروانه ای تک آفست، میله پشت دیسک ( بجای مرکز آن ) قرار می گیرد.البته به دلیل رشد استفاده از شیرهای پروانه ای دو آفست، معمولا تعداد خیلی محدودی از نوع تک آفست آن تولید می شود.

شیر پروانه ای دو آفست یا شیر با کارایی بالا یا High Performance دارای یک دیسک با دو آفست است و برای فشارهای بالا می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. در این شیر نیز میله پشت دیسک قرار دارد. شیر پروانه ای دو آفست یا شیر با کارایی بالا دارای عملکرد بسیار خوبی در فشارهای بالا می باشد و آب بندی آن بسیار عالی است و برای سیال هایی مانند  نفت و گاز، آب و بخار بسیار مناسب و مقرون به صرفه است.

شیر پروانه ای معمولی و همینطور شیر پروانه ای دو آفست یا شیر پروانه ای با کارایی بالا می توانند به صورت دستی، با گیربکس یا با اکچوئیتورهای مختلف کنترل شوند. شیر پروانه ای معمولا در صنایع آب و فاضلاب، مواد شیمیلیی و پتروشیمی مورد استفاده قرای می گیرد. ولی می توان از شیر پروانه ای برای سیستم های جابجایی سوخت، صنایع نیرو و بسیاری صنایع دیگر استفاده کرد.

نوع دیگر شیر پروانه ای که معمولا وقتی نیاز به کارایی بسیار بالا تحت شرایط  سخت  باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد، شیر پروانه ای سه آفست است. دقیقا مئل شیر پروانه ای دو آفست، در این شیر نیز میله پشت دیسک و یکی از آفست ها قرار دارد. آفست سوم در این شیر سطح بیرونی دیسک می باشد. آفست سوم معمولا به شکل یک مخروط است که باعث می شود در هنگام بسته شدن سطح تماس دیسک و سیت یا محل استقرار دیسک بسیار اندک باشد. هر چقدر میزان این سطح تماس کمتر باشد آب بندی شیر پروانه ای سه آفست نیز بهتر خواهد بود و همین امر موجب بالا رفتن عمر مفید شیر پروانه ای می شود.

شیر پروانه ای سه آفست معمولا دارای سیت فلزی است، در حالی که شیر پروانه ای معمولی و شیر پروانه ای دو آفست عموما سیت لاستیکی و غیر فلزی دارند. همین سیت فلزی باعث می شود در شیر پروانه ای سه آفست آب بندی به حد صفر نزدیک شود.

شیر پروانه ای سه آفست معمولا برای خطوط بخار، مواد شیمیایی، پالایشگاهی و خطوط نفت و گاز با دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان از سیت ها با جنس های مختلف برای مقابله با خوردگی یا حرارت بالا استفاده کرد تا کارایی و عمر مفید شیر پروانه ای سه آفست بیشتر شود. همچنین می توان با انتخاب مواد درست، شیر پروانه ای سه آفست را به صورت کرایوژنیک تولید کرد تا برای استفاده در صنایع LNG و LPG نیز مناسب باشد.

مزایای شیر پروانه ای

این نوع از شیر ها دارای مزایای بسیاری نسبت به شیر های دروازه ای، گلاب، پلاگ و توپی دارند به ویژه اینکه می توان از آنها برای سازه های بزرگ نیز استفاده کرد. مهمترین مزایای ان میتوان به صرفه جویی در وزن، فضا وهزینه اشاره کرد. هزینه های نگهداری این نوع از شیر ها معمولاً کم است زیرا حداقل تعداد قطعات متحرک وجود دارد و هیچ روزنه ای برای به دام انداختن مایعات در آن تعبیه نشده است. شیر های پروانه ای مخصوصاً برای پردازش جریان های بزرگ مایعات یا گازها در فشارهای نسبتاً کم و برای دست زدن به دوغاب یا مایعات با مقادیر زیاد مواد جامد معلق مناسب هستند. شیر های پروانه ای بر اساس اصل دامپر(تنظیم میزان جریان هوا) لوله ساخته شده اند. عنصر کنترل جریان یک دیسک تقریبا برابر قطر تقریبی به قطر داخلی لوله مجاور است که با استفاده از یک محور عمودی یا افقی می‌چرخد. هنگامی که دیسک به طور موازی با محور لوله کشی قرار دارد ، شیر کاملاً باز می شود. هنگامی که دیسک به وضعیت عمود نزدیک می شود ، شیر بسته میشود. موقعیتهای میانی این دو حالت یعنی بستن و باز کردن کامل را میتوان با استفاده از دستگاههای قفل ایمن ایجاد نمود.

• طراحی جمع و جور در مقایسه با شیر های دیگر به فضای بسیار کمتری احتیاج دارد
• وزن سبک
• عملکرد سریع: به زمان کمتری برای باز کردن یا بسته شدن نیاز دارد
• در اندازه های بسیار بزرگ (تا 80 اینچ) موجود است
• افت فشار کم و بازیابی فشار بالا

کاربردهای معمول شیر پروانه ای

شیرهای پروانه ای در بسیاری از سرویس های مختلف مایعات قابل استفاده است و برای سیال های با چگالی زیاد عملکرد خوبی دارند. در زیر برخی از کاربردهای معمولی شیر های پروانه آورده شده است:

• خنک کننده های آب ، هوا ، گازها
• سیستم های ضد حریق ( فایر فایتینگ )
• سیالات سنگین و خورنده
• سیستم های وکیوم و سیستم های کرایوجنیک
• بویلر های آب و بخار با دما و فشار بالا
• تصفیه خانه های صنعتی

معایب شیر پروانه ای

• خدمات کنترل جریان محدود به فشار دیفرانسیل پایین است.
• خلازایی و جریان خفگی ایجاد شده در آن دو نگرانی مهم در این شیرها میباشد.

پترو کالوج انباردار، وارد کننده و تامین کننده انواع لوله بدون درز ( لوله مانیسمان ) کربن استیل A 106، API 5L، St 37 و استنلس استیل 316، 316L، 304 و 304L و انواع لوله بدون درز آلیاژی P11، P22 و... در رده ها و اندازه های مختلف