انواع ولوها یا شیرآلات صنعتی
ولو ها یا شیرآلات یکی از پر کاربردترین قطعات مکانیکی هستند که در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، حمل و نقل و نظامی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله انواع شیرهای صنعتی و اتصالات آنها در پایپینگ مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان یک تعریف کلی شیرها (ولو ها ) وسیله ای مکانیکی یا الکترو مکانیکی هستند، که برای کنترل حرکت مایعات، گازها، پودرها و … از طریق لوله ها از مخازن یا ظروف دیگر استفاده می شوند. در بیشتر موارد، شیرهای صنعتی ( ولو ها ) به نوعی از مانع مکانیکی – به عنوان مثال یک صفحه، یک کره یا توپ، یک دیافراگم – متکی هستند که می توانند وارد محفظه خاصی شده و از جریان مواد عبوری جلوگیری کنند. بعضی از شیرها فقط برای قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. در حالی که برخی دیگر جهت کنترل میزان دبی عبوری طراحی شده اند.
انواع شیرهای صنعتی و موارد کاربرد آنها
در لوله کشی صنعتی انتخاب جنس (متریال) نقش مهمی در انتخاب شیرهای صنعتی برای اطمینان از سازگاری قسمتهای در تماس شیر با مایع یا پودر عبوری از آن دارد. سایزینگ (انتخاب) شیرهای صنعتی با توجه به قطر لوله، میزان دبی جریان و فاصله بین فلنج ها برای شیرهای خط لوله که به عنوان جایگزین نصب می شوند، انجام می پذیرد.
شیرهای آئروسل (Aerosol Valves)
این شیرها برای تنظیم سیالاتی مانند مایعات، گازها، سیستم تعلیق، پودرها و غیره با عملگر مکانیکی یا الکترو مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند. این شیرها ممکن است در مقادیر مشخص شده توسط کاربر یا به صورت پیوسته سیال را توزیع کنند، که امکان کنترل دقیق عبور جرم را فراهم می کند. انواع مختلفی از شیرآلات آئروسل، از رنگ های اسپری گرفته تا اتومبیل یا حتی ساخت و ساز در منازل، و دستگاه های بسیار متنوع دیگر در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
شیرهای هوا (Air Logic Valves)
شیرهای هوا (Air Logic Valves) دستگاه های مکانیکی یا الکترو مکانیکی هستند که برای تنظیم جریان هوا در سیستم های پنوماتیک استفاده می شوند و می توانند به جای کنترل الکتریکی در مواردی مانند اتمسفرهای خطرناک یا شرایطی که کنترل الکتریکال عملی نیست مورد استفاده قرار بگیرند. مشخصات اصلی این نوع از ولو ها شامل نوع محرک (actuator)، تعداد ورودی ها، مواد سازنده، سرعت سوئیچینگ، اندازه پورت، درجه فشار و ولتاژ ورودی می باشد. شیرهای هوا به عنوان مسدود کننده های الکترونیکی، ولو های پایلوت و غیره بر روی سیستم های پنوماتیک اعمال می شوند.
شیرهای تعادلی یا متعادل کننده (Balancing Valves)
شیرهای تعادلی برای تقسیم جریان به طور مساوی در شاخه های مختلف جریان استفاده می شود. مشخصات اصلی شامل تعداد ورودی ها، اتصالات ورودی ها، اندازه شیر و مواد ساخت می باشد. شیرهای متعادل کننده در درجه اول در سیستم های HVAC استفاده می شوند. به عنوان مثال، آنها می توانند در سیستم های گرمایش / سرمایش تجاری، برای تنظیم دمای آب در شرایط کاری مختلف استفاده شوند. همچنین می توان از آنها برای ایجاد نیروی تعادل سیلندرهای دوگانه (double acting cylinders) نیز استفاده کرد.
بال ولو ها یا شیرهای توپی (Ball Valves)
شیرهای توپی دریچه های چرخشی یک چهارم هستند که دارای کره هایی هستند که در مسیر جریان لوله می چرخند تا جریان را مسدود یا باز کنند. از این نوع ولو طراحی های خاصی موجود است که تا اندازه ای تنظیم جریان را نیز امکان پذیر می کند. مشخصه های اصلی این ولو شامل تعداد مسیر های ورودی و خروجی و مشخصات آن، اتصالات، اندازه و جنس شیر می باشد. شیرهای توپی عملاً در هر جایی که جریان سیال باید قطع و وصل شود، از خط هوای فشرده گرفته تا سیستم هیدرولیک فشار بالا، مورد استفاده قرار می گیرند. بال ولو ها کمترین افت فشار را ایجاد می کنند. زیرا قسمت توپی، دقیقاً می تواند با قطر لوله مطابقت داشته باشد. دریچه های توپی یا بال ولو ها بهتر از شیرهای پروانه ای سیل می شوند، اما خرید و نگهداری آنها می توانند هزینه بیشتری داشته باشند. بال ولو ها به طور معمول با استفاده از یک اهرم تغییر وضعیت می دهند که نشانه ای بصری از وضعیت ولو را فراهم می کند.
ولو کور (Blind Valves)
ولوهای کور (Blind Valves)، از جمله شیرهای مکانیکی هستند که برای توقف جریان در یک خط لوله مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع ولو بیشتر در صنایع نفت و گاز به عنوان ابزاری برای مسدود کردن بخشهای خط لوله مورد استفاده قرار می گیرد. مشخصات اصلی آن شامل نوع محرک، اتصالات درگاه ورود و خروج، اندازه و همچنین جنس بدنه شیر، نشیمنگاه آن، نوع سیل و پوشش آن است. استفاده از ولو های کور در کشتی ها و سیستم های دریایی معمول است. این نوع از ولو یک نشانه قابل مشاهده و فوری برای وضعیت باز یا بسته بودن لوله ارائه می دهد که از نظر تعمیر و نگهداری استفاده بسیار پر اهمیت است.
ولو پروانه ای یا باترفلای ولو (Butterfly Valves)
باترفلای ولو ها یا شیر پروانه ای دارای دریچه های چرخشی یک چهارم هستند، که یک صفحه دایره ای در وسط آنها نصب شده که قابلیت چرخش و باز و بسته کردن جریان را دارد. مشخصه های باترفلای ولو شامل اتصال ورودی و خروجی آن، اندازه، جنس آن، نشیمنگاه آن و نحوه آب بندی آن می باشد. از شیرهای پروانه ای در تصفیه خانه های فاضلاب، نیروگاه ها و کارخانجات فرآوری برای قطع و وصل و تنظیم جریان استفاده می شود. این نوع از ولو ها به خصوص در خطوط لوله با قطر بسیار بزرگ محبوبیت بیشتری دارند. همچنین شیرهای پروانه ای به طور کلی کوچکتر و ارزان تر از بال ولو با همان ظرفیت هستند، اما عملکرد شیرآلات پروانه ای در برابر فشار و جریان های زیاد چندان رضایت بخش نیست. علاوه بر این در مقایسه با بال ولوها از نشت بیشتری برخوردار بوده و افت بیشتری در جریان ایجاد می کنند.
شیر کشویی یا شیر دروازه ای (Gate Valve)
شیر کشویی یا شیر دروازه ای که به آن اسلایس ولو (sluice valve) نیز گفته می شود، شیری است که با برداشتن یک مانع (دروازه) از مسیر سیال باز می شود. شیر کشویی به فضای بسیار کمی در طول محور لوله احتیاج دارد و هنگام باز شدن کامل دروازه، افت بسیار ناچیزی در جریان سیال ایجاد می کند.
شیرهای کارتریجی (Cartridge Valves)
شیرهای کارتریجی برای کنترل جریان در سیستم های قدرت سیال هیدرولیک و پنوماتیک استفاده می شوند. طراحی کارتریج این امکان را به آنها می دهد تا در منیفولدهای مشترک متصل شوند و بنابراین باعث صرفه جویی در وزن و هزینه بیشتر از ولوهای تکی می شوند. مشخصات اصلی این ولو ها شامل کاربرد مورد نظر، نوع ولو، نوع محرک، تعداد ورودی ها، سایز شیر، جنس و نشیمنگاه آن، و نحوه آب بندی آن می باشد. شیرهای کارتریج را می توان در هر یک از کاربردهای متداول توان سیال که دریچه های هیدرولیک یا پنوماتیک معمولی برای آنها استفاده می شود، از جمله چک، کنترل جهت، کنترل جریان، منطق، کنترل فشار، کنترل موتور و غیره استفاده کرد.
کیسینگ ولو (Casing Valves)
کیسینگ ولو ها به طور انحصاری توسط صنعت نفت و گاز برای دسترسی به کیسینگ چاه استفاده می شود. مشخصه های اصلی این ولو ها شامل کاربرد، نوع محرک (actuator)، اتصالات ورودی و خروجی، سایز شیر، و جنس می باشد.
چک ولو (Check Valves)
چک ولو ها اجازه می دهند مایعات فقط در یک جهت درون آنها جریان داشته باشد. شیرهای کنترل نوع بالابر مشابه گلاب ولو ها ساخته می شوند و از یک گلوله یا پیستون استفاده می کنند، که اغلب توسط فنری پشتیبانی می شود که تحت فشار مشخصی باز می شود اما با کاهش فشار بسته می شود، بنابراین از برگشت جریان جلوگیری می کند. این شیرها اغلب برای کاربردهای فشار بالا مناسب هستند.
دریچه های کنترل تاب از دروازه های لولایی ، ویفرهای دیسکی یا ویفرهایی استفاده می کنند که اغلب با کاهش فشار از طریق فنر فعال می شوند تا در برابر درگاه ها بسته شوند. این دستگاه ها می توانند در کاربردهای کم فشار موثر باشند. یک شیر چک دیسک کج با کمی درهم کردن دروازه به سمت داخل ، موضوع را تغییر می دهد تا فشار مورد نیاز برای باز شدن کاهش یابد. دریچه های کنترل پروانه یا دو درب از دو دروازه یا ویفر نیم دایره استفاده می کنند که در خط مرکزی دریچه دریچه لولا می شوند و در پایین دست در جهت جریان باز می شوند.
چک ولوهای لاستیکی نیز یکی از انواع چک ولو هستند. دریچه های کنترل در خطوط بنزین، سرویس هوا و پمپ استفاده می شوند. البته در هر جایی که مایعات نیاز به حرکت در یک جهت داشته باشد، می توان آنها را کوچک سازی کرد.
ولو درخت کریسمس (Christmas Tree Valves)
ولو های درخت کریسمس شیرها های مکانیکی هستند که برای کنترل جریان سیال از چاه ها یا سیستم های دیگر استفاده می شوند. مشخصات اصلی این ونع ولو شامل کاربرد مورد نظر، تعداد ورودی و خروجی ها و همچنین درجه فشار و دما است. دریچه های درخت کریسمس عمدتاً در کاربرد چاه های روغن و گاز استفاده می شوند و به طور معمول برای خاموش شدن و یا کنترل جریان سیال در قسمت سر چاه نصب می شوند. شایان ذکر می باشد که این نوع ولو اغلب به صورت سفارشی ساخته می شود.
ولو دیافراگمی (Diaphragm Valves)
شیرهای دیافراگمی از غشای انعطاف پذیر برای بستن جریان در لوله ها استفاده می کنند. ولو دیافراگمی مانند پینچ ولو، کاملاً قسمت های متحرک ولو را از سیال فرآیندی جدا می کند. این قابلیت برای حفاظت از قسمت های ولو در برابر خوردگی برای مثال در تصفیه خانه ها، پتروشیمی ها و … بسیار سودمند است. مشخصه های اصلی این شیر شامل خصوصیات قسمت ورودی شیر و نحوه اتصال آن، سایز شیره و نحوه آب بندی است. از شیرهای دیافراگمی بیشتر در صنایع دارویی، آرایشی، غذایی استفاده می شود. همچنین گاهی اوقات شیرهای کنترلی را که با دیافراگم های پنوماتیک فعال می شوند، به اشتباه “شیرهای دیافراگمی” می نامند.
شیرهای دیسکی (Disc Valves)
ولو های دیسکی نوعی شیر مکانیکی هستند که برای کنترل جریان عبوری از یک لوله استفاده می شوند. شیر دیسكی از یك صفحه مسطح گرد در انتهای استم (stem) که با زاویه 45 درجه نسبت به محور طولی وارد لوله می شود نصب شده است. چرخش استم (stem) از طریق یک نیم دایره لوله را باز یا بسته می کند. ولوهای دیسکی اکثرا در کارخانه های مواد غذایی یافت می شوند. مشخصه های اصلی ولو های دیسکی شامل نوع دیسک، نوع محرک (actuator)، اتصالات ولو، سایز شیر و جنس است. ولوهای دیسکی در صنایع غذایی، دارویی و لبنیات که در آنها بهداشت بسیار مهم است برای مسدود کردن جریان مایع، پودر یا شیره های غذایی استفاده می شود.
انجین ولو (Engine Valves)
انجین ولو ها در موتورها برای قطع جریان بین محفظه های احتراق و یا سیستم های ورودی یا اگزوز استفاده می شود. مشخصات اصلی این نوع از ولوها شامل کاربرد مورد نظر، قطر سر و استم (stem) و جنس آن می باشد. باز و بسته شدن انجین ولو ها توسط یک سری بادامک و فنر کنترل می شود. انجین ولوها بسته به نوع کاربردی که ممکن است در اتومبیل، کامیون، موتور سیکلت و غیره داشته باشند، در انواع و جنس های مختلف موجود هستند.
فاست ولو یا شیر آب (Faucet Valves)
فاست ولوها برای کنترل جریان مایعات در حوضچه ها یا ظرفشویی و سرویس بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرند و به طور معمول فاقد اتصالات خروجی هستند، اگرچه بعضی از آنها مجهز به رزوه برای اتصال شلنگ هستند. مشخصات اصلی این نوع ولو شامل نوع کاربرد، نوع محرک، اتصالات ورودی و خروجی، سایز ولو و جنس آن می باشد. همچنین نوع نصب نیز یکی از نکات مهم در اینگونه ولوها است. شایان ذکر است که می توان فاست ولو ها را از مواد ارزان قیمت ساخت که با تخلیه محتویات ظرف، بتوان آنها را دور انداخت.
شیر شناور یا فلوت ولو (Float Valves)
شیرهای شناور یا فلوت ولو ها نوعی از شیرهای مکانیکی هستند که با استفاده از کره های توخالی یا اشکال دیگری که جرم حجمی کمتر از آب دارند، اهرم ها یا مسیرهایی که ورودی های مایع را باز و بسته می کنند، کنترل می کنند. از شیر شناور اساساً برای نگهداری مایعات در یک مخزن در یک سطح خاص استفاده می شود. مشخصات اصلی این نوع شیر شامل کاربرد مورد نظر، اتصالات ورودی و خروجی، سایز ولو، اندازه شناور و جنس بدنه شیر و نحوه آب بندی می گردد. از شیرهای شناور در کولر و فلش تانک های توالت و حمام استفاده می شود تا سطح آب را پس از استفاده به حالت قبل برگرداند.
موارد استفاده از شیرآلات و کاربرد آنها در صنایع
به استثنای برخی موارد خاص (به عنوان مثال، ولوهای سوخت هواپیما یا ولوهای برودتی) شیرها مخصوص یک صنعت خاص نیستند. آنها می توانند در طیف وسیعی از صنایع از جمله فرآوری مواد شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی، انتقال گاز، استخراج، نفت و گاز و تولید برق مورد استفاده قرار گیرند.
برخی از انواع ولو ها مانند ولوهای سلونوئید، ولوهای هیدرولیکی، ولوهای کارتریجی و ایر ولوها مربوط به انتقال قدرت در سیالات هستند. برخی دیگر برای استفاده در خطوط لوله یا سیستم های سیال در مقیاس کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرند، شامل پلاگ ولو، پینچ ولو، ولوهای پیستونی، گیت ولو، ولوهای دیسکی، ولوهای دیافراگمی، باتر فلای و بال ولو هستند. انواع دیگری از ولوها، برای فعال شدن خودکار در برخی از حالات به کار می روند که ولو های از جمله ریلیف ولو و چک ولو ها از آن جمله اند.
برخی از شیرها به قدری متداول و پر استفاده هستند که براساس عملکردشان نامگذاری و دسته بندی می شوند، به عنوان مثال، شیرهای تغذیه دیگ بخار ( boiler feed water valves) و شیرهای بلودان (blowdown control valves)، شیرهای آب (faucet valves) ، شیرهای شناور (float valves). همچنین برخی از شیرآلات به قدری تخصصی هستند که ممکن است فقط یک یا دو کاربرد داشته باشند، مانند شیر برقی دوار (rotary solenoid valves) که در بیل مکانیکی استفاده می شود، چک ولوهای معکوس (inverted vent check valves) که در سیستم های فاضلاب و کشتی ها استفاده می شود.
مانند شیرهای مورد استفاده در خطوط لوله، طیف بسیار وسیعی از ولو ها را می توان برای مسدود کردن جریان مورد استفاده قرار داد. در این میان بال ولو ها، گیت ولو ها و ولو های پیستونی برای کاربردهایی مانند قطع و وصل جریان مناسب تر از تنظیم جریان هستند. برای تنظیم جریان، گلوب ولوها و شیرهای پروانه ای (باترفلای ولو) گزینه های بهتری هستند. همچنین بال ولو ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که افت در یک شیر باز بیش از آنچه در یک لوله با قطر مشابه دیده می شود بیشتر نباشد. انواع دیگر شیرها معمولاً به دلیل نیاز به قرار دادن مستقیم اجزای ولو، شافت های محرک و غیره در جریان و یا نیاز به جهت گیری جهت جریان سیال، مقداری افت جریان در محل ولو ایجاد می کنند.
اندازه شیرهای خط لوله مطابق با فلنج استاندارد سایز لوله و فشار بیان می شود. ( به این صورت : psi 150 , 300 psi) همچنین ANSI B16.10 لیست ابعاد ولوهای با فلج آهنی را برای اتصالات فلنجی و جوشی در بخار، هیدرولیک و دمای بالا ارائه می کند.
بیشتر ولوهای خط لوله با اهرم دستی یا چرخ دستی (handwheel) قابلیت مجهز شدن به اکچویتور (actuator) برقی یا الکترو پنوماتیک برای کنترل اتوماتیک را دارا هستند. به شیرهایی که با چنین اکچویتورهایی مجهز هستند، گاهی شیرهای کنترل یا کنترل جریان گفته می شوند. بدین ترتیب که با فعال شدن خودکار می توانند در حلقه های اتوماسیون کنترل فرآیند مورد استفاده قرار گیرند. اصطلاح شیر کنترل یا کنترل ولو گاهی اوقات برای توصیف شیرهای استفاده شده در سیستم های قدرت سیال هیدرولیک و پنوماتیک نیز مورد استفاده قرار می گیرد. بدین ترتیب هر شیری می تواند شیر کنترل یا کنترل ولو باشد.
جنس ولو یا شیر می تواند نقش مهمی در انتخاب آن داشته باشد، به خصوص هنگامی که صحبت از کار با مایعات خورنده، دوغاب های ساینده، محصولات غذایی و غیره می شود. به عنوان مثال، ولوهایی که برای فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند باید در برابر مواد سود سوز آور که در هنگام شستشو مورد استفاده قرار می گیرد مقاوم باشند بنا براین معمولا جنس این قطعات از فولاد ضد زنگ انتخاب می شود. چنین مقاومتی هم شامل قسمتهای داخلی و هم شامل قسمتهای خارجی ولو که با محصول تماس ندارد خواهد شد. برخی شیرها برای بهبود مقاومت در برابر مایعات خورنده و غیره آستر کاری می شوند. شیرآلات در اندازه های کوچکتر معمولا از پلاستیک ساخته می شوند و برای کاربردهای آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال بال ولو ها از جنس برنج، فولاد ضد زنگ، پلی پروپیلن و سایر پلاستیک ها تولید می شوند. شیر آلات مورد استفاده در صنایع بهداشتی معمولا دارای فلنج هایی هستند که برای شستشوی داخل خطوط به آسانی قابل جدا کردن باشند. از این نمونه شیرها معمولا بال ولو، باترفلای ولو و پلاگ ولو موجود می باشد. دو نوع ولو معروف که قطعات فلزی آنها هیچگونه تماسی با مایع ندارد عبارتند از ولوهای دیافراگمی و پینچ ولو. در این ولو ها قسمت محرک بر روی عناصر انعطاف پذیر معمولاً لاستیکی، که معبر جریان را باز و بسته می کنند، کار می کند و نیازی به وارد کردن قطعات فلزی در جریان سیال و محافظت از آن ندارد.
واقعا مطالب سایتتون عالیه ، دوره آموزشی یا کار آموزی برای آشنایی با ولو ها یا پمپ ها برگزار نمی کنید؟