نگاهی کلی بر شیرآلات صنعتی
دانستنی‌ها
۰۷ بهمن ۱۳۹۷

نگاهی کلی بر شیرآلات صنعتی

شیرآلات صنعتی بر اساس نوع، تغییرات در طراحی و عملکرد طبقه بندی می‌شوند. همچنین شیرآلات صنعتی می‌توانند بر اساس جنس، اتصالات پایانی و میزان تحمل حرارت و فشار، نیز طبقه بندی شوند.

طبقه بندی جنس شیرآلات به طور کلی به جنس بدنه شیر‌ها همچون برنز، آهن، فولاد، فولاد ضد زنگ و پلاستیک می‌پردازد. بدنه‌ی شیر‌آلات معمولا از یک جنس تولید می‌شوند، اما در عین حال ممکن است بخش داخلی آنها از یک ماده‌ی دیگر و همجنس با بدنه ساخته نشده باشد.

از آنجایی که سطح داخلی شیرآلات در معرض جریان مایعات قرار دارد ممکن است از یک ماده متفاوت با بدنه‌ شیر ساخته شود. بخش داخلی شیرآلات صنعتی به طور معمول مقاوم‌ تر از بدنه آنها در برابر خوردگی است، بنابر‌این احتمال دارد خوردگی کمتری در منطقه تنظیم دریچه رخ دهد.

اولین نوع شناخته شده‌ شیرآلات، شیرآلات اتصال بودند که برای اولین بار از پلاستیک و چوب ساخته شده بودند. در طول انقلاب صنعتی، دریچه‌ های فلزی و شیرآلات کروی، همراه با شیرآلات پلاستیکی، به طور گسترده‌ ای مورد استفاده قرار می‌گرفتند. این تنها زمانی اتفاق افتاد که ترکیب لاستیک و پلاستیک در صنعت گسترش یافت و شیرهای ربع گردان به طور گسترده‌ ای در صنعت کاربرد پیدا کردند. اندازه و سایز شیرآلات صنعتی همواره از یک معیار استاندارد و کلی تبعیت می‌کند. جنس شیرآلات و اندازه طول آنها، نوع اتصالات پایانی را تعیین می‌کند. اتصالات پایانی که به انتهای لوله‌ ها متصل می‌شوند، به چگونگی انتهای بدنه‌ شیر بستگی دارند. امروزه تعداد متنوعی از انواع اتصالات پایانی در شیرآلات وجود دارد.

همه‌ شیرآلات صنتعی از لحاظ جنس بدنه و جنس سطح درونی نسبت به فشار و دما، دارای محدودیت‌ هایی هستند. اگر شیر در معرض فشار و دمای بالاتر از حد مشخص قرار گیرد، شیر به درستی کار نخواهد کرد. هنگامی که محدودیت فشار یا درجه حرارت بیش از حد باشد احتمال خراب شدن شیر وجود دارد.

جنس شیرآلات : ماده یا مایعی که درون شیرآلات جریان می‌یابد اغلب نوع جنس شیر را تعیین می‌کند. برخی از مواد به کار گرفته شده در ساخت شیرآلات صنعتی برای عملکرد در دمای بالا و برخی دیگر از مواد برای مقاومت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی مناسب می‌باشند. علاوه بر این برخی از مواد برای این انتخاب می‌شوند که هزینه کمتری به نسبت سایر مواد دارند.

بدنه ی شیرآلات: شیرآلات برنزی معمولا برای برنامه‌های کاربردی غیر اختصاصی لوله‌ کشی، گرمایش و تهویه مطبوع یا برای استفاده در سیستم‌ های تامین آب استفاده می‌شوند. شیرآلات برنز به طور کلی زمانی انتخاب می‌شوند که اندازه طول لوله کمتر از 3 است، همچنین غالبا هزینه کم و در دسترس بودن نیز در انتخاب نوع بدنه حائز اهمیت است. شیرآلات صنعتی برنزی به وسیله‌ ریختن آلیاژ مس در قالب‌ های ماسه ای ساخته می‌شوند.

شیرآلات صنعتی غالبا فلزی هستند و اکثر آنها از چدن یا از آهن انعطاف‌ پذیر ساخته می‌شوند. آهن انعطاف پذیر اغلب در صنایع دریایی و برای خطوط انتقال زیرزمینی استفاده می‌شود. شیرآلات فلزی منعطف را می‌توان در برنامه‌ های کاربردی که لرزش و شوک را تجربه می‌کنند، مورد استفاده قرار داد. آهن انعطاف پذیر شوک را جذب می‌کند و دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی است. در حالی که محدودیت اندازه برای شیرآلات فلزی وجود ندارد، این شیرها دارای محدودیت دما هستند.

چدن دارای محدوده دمای 450 درجه فارنهایت است و آهن دارای محدودیت دمایی 650 درجه فارنهایت می باشد. همچنین برخی از شیرآلات صنعتی از فولاد و فولاد ضد زنگ ساخته شده‌اند.

شیرآلات صنعتی فولادی را می‌توان به دو دسته بر اساس نحوه ساخت تقسیم کرد : فولاد تقلبی و یا فولاد ریخته‌گری. فولاد تقلبی از قطعات فلزی گرمادیده تشکیل شده است که توسط چکش‌ های بزرگ فشرده و پرس شده و فرم لوله‌ ای می‌گیرند. فولاد ریخته‌ گری ابتدا در کوره ذوب می‌شود و سپس در قالب ریخته می‌شود. شیرآلات فولادی جعلی زمانی که فشار و درجه حرارت بالا است و اندازه لوله به طور کلی کمتر از 2-1 / 2 است مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیرآلات فولادی ریخته‌ گری به طور کلی برای اندازه‌ های بیش از 2 "استفاده می‌شود و زمانی که فشار و درجه حرارت بالاتر باشد به استفاده از کربن و یا آلیاژ فولاد نیاز پیدا خواهیم کرد.

شیرآلات فولادی ضد زنگ نیز اغلب برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. فولاد ضد زنگ زمانی استفاده می‌شود که مشکل خوردگی مطرح است. شیرآلات مقاوم در برابر خوردگی در فرآیند‌ های شیمیایی، پالایش نفت، پتروشیمی، صنایع کاغذ و صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صنایع شیمیایی و صنایع دیگر همچنین از شیر‌های پلاستیکی نیز استفاده می‌کنند.

رایج‌ ترین انواع لوله‌ های پلاستیکی استفاده شده عبارتند از: کلوین پلی وینیل کلراید و پلی وینیل کلراید که شما آنها را با کلمات اختصاری مشترک معروف CPVC و PVC می‌شناسید. PVC رایج‌ترین نوع پلاستیکی است که در شیرآلات استفاده می‌شود. شیرآلات PVC بسیار مقرون به صرفه هستند، با این حال، PVC محدود به درجه حرارت 140 F نیز می‌باشد. شیرآلات CPVC در بسیاری از کاربرد های پی وی سی که نیازمند درجه حرارت بالا هستند نیز استفاده می شوند. لوله‌ های CPVC می توانند دمای 45 تا 70 F را بیشتر از شیرآلات PVC تحمل کنند. رایج‌ترین انواع شیرآلات پیستونی پلاستیکی که در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، شیرآلات توپی و پروانه‌ای هستند.

اتصالات انتهایی: چهار نوع اصلی از اتصالات انتهایی وجود دارد: اتصالات رشته‌ ای، اتصالات برنجی، فلنج‌ها و اتصالات جوشی .

اتصالات انتهایی رشته‌ ای با استاندارد ANSI به اتصالات مخروطی متصل می‌شوند و معمولا، بر روی لوله‌ های سایز 3 "یا پایین‌تر استفاده می‌شوند. اتصالات پایانی سربی و روی نیز در شیرهای برنزی سایز کمتر از 3 "استفاده می‌شوند. در بعضی از سیستم‌ های لوله کشی، به ویژه آب گرم و سرد، استفاده از اتصالات لوله‌ ای مسی و شیرآلاتی که با اتصالات لحیم کاری شده مونتاژ می‌شوند، مقرون به صرفه‌ تر می‌باشند. با این وجود، اگر گرما به درستی کنترل نشود، ممکن است به محل اتصال شیر‌ها آسیب برساند.

فلنج‌ها: این نوع اتصالات معمولا در لوله‌ هایی با اندازه بیشتر از 2 استفاده می‌شوند. اتصالات پایه فلنج باید به منظور حفظ اتصال سخت و جلوگیری از تحریف، بایستی به درستی متصل شوند. اتصالات فلنج در جایگزینی و نصب از دیگر انواع اتصالات ساده‌ تر هستند. هنگامی که تعویض شیر لازم است، ابتدا اتصالات فلنج را خارج کرده و سپس شیر می‌تواند به راحتی جایگزین شود. اتصالات جوشی به طور کلی در فشار‌های بالا و درجه حرارت بالا استفاده می‌شوند.

شما باید بدانید که تنها مواد خاصی قابلیت جوشکاری را دارا هستند، موادی مانند فولاد کربن، فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ. اتصالات جوشی زمانی استفاده می‌شوند که یک چفت و بست مقاوم در برابر نشت در طولانی مدت مد نظر باشد.

مقایسه: در مقایسه‌ شیرآلات پروانه‌ ای با شیرآلات دریچه‌ ای فلنج، اگر هر دو نوع اتصالات به همان اندازه مناسب باشند، شیر‌های پروانه‌ ای می‌تواند انتخاب خوبی باشند. از نظر نقطه‌ نصب، نصب شیرآلات دریچه‌ ای دشوارتر است و به زمان بیشتری برای نصب نیاز دارد و همچنین هزینه بیشتری را متضرر می‌شود. شیرآلات درچه‌ ای فلنجی به دو واشر و دو مجموعه از اتصالات، برای هر انتهای فلنج نیاز دارد.

این درحالی است که شیرآلات پروانه ای نیاز به هیچ واشری ندارد و فقط به یک مجموعه از اتصال‌ دهنده‌ ها نیاز است. شیرآلات دریچه‌ ای درمقایسه با شیرآلات پروانه‌ ای وزن بیشتری دارند و دارای ابعاد بیشتری از دریچه‌ های پروانه ای مشابه هستند.

انواع روکش: دو روکش عمده بر روی اتصالات فلنج وجود دارد که جنس آنها به نوع روکشی که در انتهای فلنج به کار می‌رود بستگی دارد. انواع اتصالات مورد استفاده در فلنج‌ ها شامل اتصالات نر و ماده‌ ی روبرویی کوچک، اتصالات زبان‌دار، اتصالات شیار‌دار، اتصالات حلقه‌ ای می‌شوند.

محدودیت فیزیکی: علاوه بر جنس شیرآلات و اتصالات پایانی، مهم است نکاتی را درمورد محدودیت دمایی و فشار شیرآلات نیز بدانیم. فشار غالبا نیرویی است که به قطعات داخلی لوله‌ ها اعمال می‌شود. وقتی ما درباره محدودیت فشار در شیرآلات صحبت می‌کنیم، در واقع حداکثر فشار جریان مایعات در سراسر لوله مورد نظر است. هنگامی که یک مایع از طریق یک سیستم لوله‌ کشی جریان می‌یابد، جریان با مقاومت اصطکاک ذرات مایع در برابر یکدیگر و سطح لوله مقاومت می‌کند.

این مقاومت منجر به از دست دادن انرژی می‌شود که ناشی از کاهش فشار در حین تماس است. عوامل موثر بر افت فشار عبارتند از: زبری لوله، قطر لوله، سرعت جریان، چگالی و ویسکوزیته جریان رسانه

جنس شیرآلات صنعتی می‌تواند برای آنها میزان متفاوتی از محدودیت در برابر فشار را ایجاد کند. برخی از انواع لوله‌ ها می‌توانند تحمل فشار بیشتری نسبت به دیگر لوله‌‌ ها داشته باشند و همچنین انواع دیگری از مواد برای دماهای مختلف مناسب‌ تر هستند. جنس‌‌ های قوی‌ تر، فشار بیشتری را می‌توانند تحمل کنند. واحد اندازه‌ گیری فشار اغلب، پوند در هر فوت مربع است که به psi معروف است. 

از لحاظ تاریخی، صنعت شیرآلات، انواع شیرآلات صنعتی را بر اساس درجه‌ی بخار اشباع شده رتبه‌ بندی می‌کند اما رتبه بندی دومی نیز وجود دارد که WOG نامیده می‌شود .تحت این سیستم رتبه‌ بندی، شیرآلات برنز دارای درجه بخار اشباع 125 پوند اسب بخار هستند و برای نفت درجه ثانویه‌ی 200 psi ، و برای آب یا گاز در دمای سرد -20 F تا 150F در نظر گرفته شده است.