مفهوم و عملکرد شیرآلات

شیرآلات کشویی یا Gate Valve عموما برای وضعیتهای NO_OFF استفاده می شود. به این معنی که جریان سیال یا در حالت باز قرار می گیرد. یا در حالت بسته و در یک مفهوم کلی شیر کشویی برای قطع و وصل و یا کنترل میزان جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد.

همچنین شیر کشویی یا به اصطلاح شیر دروازه ای معمول ترین نوع ولو در سیستم پایپینگ است. این نوع ولو ها مهمترین ابزار کنترل سیالات هستند که در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد گسترده و حیاتی دارند.

از آنجا که در مراحل مختلف عملیاتی از استخراج تا پالایش و از پالایش تا صادرات فراورده، مبحث جریان سیال به عنوان یکی از مهمترین مسائل فنی و مهندسی مطرح می باشد. لذا وجود شیرآلات جهت تنظیم ،کنترل ، قطع و وصل عبور مقدار جریان از اهمیت خاصی برخوردار است.

انواع شیر کشویی

انواع شیر کشویی در واقع بر اساس عملکرد، نوع سیال، متریال، میزان جریان، کانکشن و همچنین موقعیت مکانی نسب در تجهیزات تاسیساتی تقسیم بندی می شود.

عملکرد:

به صورت کلی شیر کشویی یا دروازه ای به دو نوع گیت و گیوتین تقسیم بندی می شود.

در مدل گیت بسیار مرسوم تر است. زبانه به صورت تدریجی به وسیله دسته ای که در بالای ولو تعبیه شده است باز و بسته می شود. و سیال را که عمدتا در این نوع ولو مایعات است عبور می دهد.

در تایپ گیوتین ولو نیز شباهت های بسیاری از لحاظ ساختار و عملکرد با گیت ولو وجود دارد. با این تفاوت که گیوتین همانطور که از نامش پیداست به وسیله تیغه ای سیال را که عمدتا سیالات خمیری است قطع و جریان را مسدود می کند.

عملکرد ولو های فوق بر اساس ساختار آنها می تواند به لحاظ اجرایی متغیر باشد. به عنوان مثال در حالتی که سیال با سایش و خوردندگی نقطه ای بر روی نشیمنگاه Seat  یا سطوح آبندی همراه باشد در زمان نسبتا کوتاهی از حالت Sealing خارج شده و در حالت کاملا بسته سیال را عبور می دهد. اصطلاحا این حالت را (از آب بندی خارج شدن ولو) می نامند.

در این حالت اگر پیشبینی هایی صورت گرفته باشد لزوما ولو بر اساس سیت رینگ قابل تعویض Renewable Seat تامین شده است که با کمترین هزینه و زمان به مدار باز می گردد.

نوع سیال:

به طور قطع هر سیالی اعم از مایع و گاز بودن و در هر طیفی اعم از روغن، نفت، بخار و… با توجه به فرایندهای موجود، ولو مخصوص خود را می طلبد.

شیرآلات کشویی غالبا برای سیالات مایع و یا مشتغات نفتی مورد استفاده قرار می گیرد.

به عنوان مثال اگر سیال در طبقه بندی سیالات اسیدی قرار بگیرد قطعا نوع شیر کشویی مورد استفاده مطابق با استاندارهای موجود تغییر خواهد کرد. همچنین نوع سیال ارتباط مستقیمی با تایپ و متریال ولو مورد استفاده خواهد داشت.

متریال:

کلیه متریالهای تجهیزات تاسیساتی عموما بر اساس نوع سیال و شرایط محیطی انتخاب می شود. و در یک تعریف کلی هر متریالی وابسطه به نوع سیال و فرایندهایی که بر روی آن انجام می شود می تواند متغیر باشد.

یکی از متداول ترین آلیاژهایی که در صنعت تولید شیر کشویی مورد استفاده قرار می گیرد کربن استیل یا فولاد کربنی یا به اختصار WCB است. به دلیل قیمت پایین و مقاومت مناسب در برابر فشار و تمپرشرهای مختلف محبوبیت بسیاری دارد.

استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ و یا CF8M آلیاژ دیگری است که در مقابل خورندگی و همچنین حفظ حالتی پایدار در ساختار ولو مورد استفاده قرار می گیرد.

در آخر نیز سوپر آلیاژها که مصارف خاصی دارند. نظیر استحکام در برابر سایش سیال، مقاومت در برابر فشار و دمای متغیر لحظه ای، خوردنگی های محیطی و تنوع گوناگونی از مقاومت و تنش در برابر سیالات خاص را در بر می گیرد.

به عنوان مثال وقتی در یک اکوپمنت حرارتی شیرکشویی با متریال WC6 توصیه می شود. مسلما این متریال با حرارت های بالا سازگار است و در اینجا سیال و متریال با یکدیگر منطبق است. و همین نکته نشان می دهد بررسی دقیق انطباق سیال با متریال تا چه حد لازم و ضروری است.

میزان جریان:

محاسبات میزان فشار در خطوط انتقال سیالات و همچنین شیرآلاتی که وظیفه قطع و وصل جریان را دارند، مسلما یکی از حساس ترین مراحل مهندسی تاسیسات است. چرا که با کوچکترین خطای سهوی می توان خسارات مالی و حتی جانی جبران ناپذیری را به همراه آورد.

با توجه به تعداد انبوهی از واحدهای اندازه گیری فشار، تجهیزات تاسیساتی تنها با چند استاندارد محدود قابل اندازه گیری است. از جمله آنها میتوان به PN، Class و PSI اشاره کرد.

سرمنشا بوجود آمدن استاندارد PN از کشور آلمان است. و از آنجا که در سالهای دور ساخت و راه اندازی بسیاری از کارخانجات کشورمان با متخصصین آلمانی بود، هنوز بر همان اساس حداقل در زمینه آبرسانی از این استاندارد استفاده می شود.

استاندارد Class در واقع همه گیر ترین استاندارد جهان است و تقریبا بیشتر کشورهای دنیا در زمینه انتقال سیالات نفت و گاز از این استاندارد پیروی می کنند. در آخر واحد PSI که عموما لوله، اتصالات و شیرآلات ابزار دقیق را در بر می گیرد. لازم به ذکر است که هر بار فشار معادل 14.5 PSI  اندازه گیری می شود.

کانکشن:

شیرآلات کشویی در انواع فلنجدارFLG. ساکت SW. دنده ای SCR و جوشی BW که بسته به تایپ آنها در خطوط مورد استفاده قرار می گیرد.

به عنوان مثال علت الزام نصب شیر کشویی فلنجدار در بین خطوط انتقال سیال این است که به مرور زمان، احتمال معیوب شدن ولو فوق بسیار محتمل است. پس در زمان مقتضی ولو مورد نظر که از طریق بولت هایی به خطوط انتقال سیال متصل است به راحتی آنلاک شده، تعمیر یا جایگزین می گردد.

اجزای تشکیل دهنده

شیرآلات کشویی در اکثر موارد از ساختارهای مشابه ای تشکیل شده است. که هر کدام از این قسمتها در بیشتر ولوها مشترک هستند. از جمله این موارد می توان به شافت یا Stem اشاره کرد که محور اصلی ولو به حساب می آید.

دسته یا Hand wheel که در اکثر ولوهای دستی مشاهده می شود. در اصل وظیفه انتقال نیرو در جهت باز یا بسته شدن ولو را در اختیار دارد.

بدنه اصلی یا Body که کلیه حجم سیال از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج می شود.

زبانه یا Gate که مشخصا در شیر کشویی وظیفه مسدود کردن و یا رها سازی سیال را به عهده دارد.

بدنه فوقانی یا Bonnet که متلقات ولو مانند دسته، شافت، واشرهای آبندی به روی آن قرار میگیرند. و در نهایت پیچ یا Bolt که بدنه اصلی را به بدنه فوقانی متصل می کند.