⏰ زمان تقریبی لازم برای مطالعه: ⏳ 9 دقیقه

introduction-and-selection-of-safety-valves

به طور کلی شیرهای کنترل و ایمنی  تجهیزاتی برای مهار جریان و فشار سیالات هستند.

اصولا شیرهای کنترل و ایمنی در مواردی به کار می روند که در جریان سیال (اعم از مایع و گاز) اختلاف فشار وجود داشته باشد.

کنترل و ایمنی

وظایف اصلی شیرهای کنترل و ایمنی

  • قطع و وصل کامل جریان
  • جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
  • تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
  • تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
  • کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار

 

برای انتخاب شیرهای کنترل و ایمنی علاوه بر توجه به نوع شیر مورد نیاز (که در ادامه به انواع مهم ترین آنها اشاره شده است) لازم است به سایز، نوع اتصال (دنده ای یا فلنجی)، دمای کار، فشار کار، نوع سیال عبوری، نوع فرمان پذیری و عملکرد، جنس بدنه، برند محصول و … توجه شود.

شیرهای کنترل و ایمنی

جنس و مواد

مصالحی که در ساخت شیر به کار برده می‌شود، بر اساس نوع، کاربرد، فشار کار، و… متفاوت است.

در پروژه های ساختمانی معمولاً  شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌ شود، این در حالیست که در پروژه های صنعتی مانند، نیروگاه ها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاه ها، کشتی سازی و صنایع دارویی/غذایی و … بر اساس نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند و یا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آن را از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ(Stainless Steel) می سازند.

 

به طور کلی شیرهای کنترل و ایمنی به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

  • شیرهای دستی که با نیروی انسان کار می کنند (manual valves)
  • شیرهای خودکار که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند (control valves)
  • شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می کنند (Electric motor operated valves)

شیرهای کنترل و ایمنی دارای انواع زیر می باشند:

  • شیرهای دیافراگمی (diaphragm valves)
  • شیر دوراهه و سه راهه موتوری
  • شير فشار شكن  ( pressure reducting valve)
  • شیرهای پروانه ای (butterfly valves )
  • شیرهای اطمینان (safety valves)
  • شیرهای خودکار (control valves)
  • شيرهاي متعادل كننده (balancing  valves)
  • شير هاي تخليه كننده فشار (pressure relief valves)

شیرهای خودکار (control valves)

شيرهای خودكار معمولا شيرهايي هستند كه هماهنگ با يك كنترل كننده خودکار برای كنترل كردن مقدار گذر جريان استفاده مي شوند.

شير های كنترل را به گروه های زير تقسيم مي كنند:

نوع دارای عملگر (ACTUATOR TYPES)

يك عملگر شير سيگنال خروجي از كنترل كننده (مثلا يك سيگنال الكتريكي يا بادی) را به حركت خطي يا دوراني تبديل مي كند. عملگرها داراي اندازه ها، نوع ها، خروجي ها و مودهای (mod) كنترلي متفاوت و گسترده اي هستند.

شیرهای خودکار (control valves)

متداول ترين عملگر هاي مورد استفاده براي شيرهاي خود كار عبارتند از:

  • عملگر هاي مغناطيسي (SOLENOID)
  • بادی (PNEUMATIC)
  • موتور الكتريكي
  • الكترونيكي
  • هيدروليكي
  • ترموستاتيكي

شیرهای ترموستاتیک رادیاتور با سنس دمای هوا و انبساط حجمی یا طولی بخش عملگر خود (در دمای مورد نظر)، موجب قطع جریان آبگرم رادیاتور و حفظ تعادل دمای هوای اتاق می شوند.

 

دو راهه (يك و دو نشيمن گاهي) (TWO-WAY SINGLE AND DOUBLE-SEAT)

در شيرهای خودكار دو راهه سيال از دهانه ورودی وارد مي شود و از دهانه خروجي، خارج خواهد شد. با توجه به موقعيت ساقه شير (STEM) و ديسك شير (DISK)، ممكن است جريان كامل و يا جريان كمتری از درون شير بگذرد. شيرهاي دو راهه مي توانند داراي يك يا دونشيمنگاه باشند.

💡 مطالعه بیشتر 👈🏻  موتورخانه چیست؟

در مورد شيرهاي يك نشيمنگاهي، براي بستن شير از يك نشيمنگاه و يك ديسك استفاده مي شود. شيرهاي دو نشيمنگاهي، نوع خاصي از شيرهاي دو راهه هستند كه داراي دو نشيمنگاه و دو ديسك هستند. از اين شيرها در مواردي استفاده مي شود كه مقدار افت فشار در هنگام بسته شدن شير، بيش از حد شير هاي يك نشيمنگاهي باشد .

شیرهای برقی تدریجی، تک ضرب، نرمالی اپن، نرمالی کلوز و … از انواع شیرهای خودکار دوراهه می باشند.

در برخي از كاربری ها، به دليل محدوديت جا و يا محدوديت اندازه هاي موجود شيرهاي سه راهه مخلوط كننده و تقسيم كننده، نمي توان از اين شيرها استفاده كرد. در چنين مواردي از دو شير پروانه ای كه بر روی يك سه راهه نصب شده و توسط اهرم بندی به يكديگر متصل هستند، استفاده خواهد شد.

توجه شود كه مشخصه های جريان شيرهای پروانه ای با مشخصه های شيرهاي استاندارد دارای ديسك و نشيمنگاه تفاوت دارد، بنابراين كاربرد اين شيرها فقط در مواردی ميسر است كه مشخصه های جريان آن ها جوابگو باشد.

شیر دوراهه

شير هاي سه راهه (THREE-WAY VALVES)

در شير هاي سه راهه مخلوط كننده (MIXING)، دو جريان با يكديگر مخلوط مي شوند. معمولا در سيستم های (HVAC) اين شيرها برای اختلاط آب سرد كننده يا آب گرم كننده استفاده مي شوند. كاربرد اين شيرها كنترل درجه حرارت هوا در بعد از كويل های آب سرد كننده مي باشد. برای اين منظور، آب سرد كننده در حال تغذيه به كويل، توسط این شیرها، با آب گرم تر برگشتي از كويل مخلوط مي گردد. همين كار را مي توان در مورد آب گرم كننده نيز انجام داد.

شير هاي سه راهه (THREE-WAY VALVES)

شیرهای دیافراگمی (diaphragm valves)

شیر پرده ای یا دیافراگمی ساختمان ساده و جالبی دارد. شیرهای دیافراگمی از سه قسمت مهم تشکیل شده اند:

  • بدنه (body)
  • دیافراگم (diaphragm)
  • سرپوش (bonnet)

دیافراگم از پرده لاستیکی تقویت شده یا جنس قابل ارتجاع دیگر ساخته شده که با حرکت دسته شیر پرده قابل ارتجاع، بالا و پایین شده و مجرای عبور سیال را کم و زیاد و در نتیجه مقدار سیال را کنترل می نماید. دیافراگم محتوای شیر را از مکانیسم باز و بستن آن جدا می کند، لذا احتیاج به وسایل آب بندی ندارد. در صورتی که مواد از اطراف شیر بیرون بریزد خبر از سوراخ بودن پرده دیافراگم می دهد که باید تعویض شود. از این نوع شیر برای کنترل مواد خورنده مثل اسیدها استفاده می گردد.

باید توجه داشت که به کار بردن شیر دیافراگمی در مواقعی که درجه حرارت زیاد باشد، بی فایده خواهد بود، زیرا در درجه حرارت زیاد دیافراگم ذوب می شود. از شیرهای دیافراگمی فقط در فشار ها و درجه حرارت پایین استفاده می شود.

شیرهای دیافراگمی (diaphragm valves)

شیرهای پنوماتیک (Pneumatic valves)

شیرهای کنترلی نیاز به یک محرک خاص جهت شروع فعالیت خود دارند. برخی با محرک های برقی و یا هیدرولیکی کار می کنند، برخی نیز با محرک های پنوماتیک کار می کنند، که بیش از سایر شیرها در خط لوله ها ی آب یا گاز مورد استفاده قرار می گیرند. شیرهای پنوماتیک ممکن است در حالت کاملاً باز و یا حالت کاملاً بسته قرار گیرند یا در مدل های مختلف ممکن است در حالت های دیگری که بر روی آنها تعریف شده باشد قرار گیرند.

شیرهای پنوماتیک (Pneumatic valves)

ساختمان کلی شیرهای پنوماتیک به شرح زیر است:

  • مدار فرمان
  • پوزیشنر (که حالت شیر و میزان عبور سیال را تنظیم می کند)
  • مولد نیروی پنوماتیک
  • شیر مکانیکال (که معمولا از نوع توپی یا پروانه ای است)
💡 مطالعه بیشتر 👈🏻  بررسی و مقایسه انواع سیستم های تهویه مطبوع مستقل و مرکزی

شیرهای پنوماتیک مدت زمانی را برای باز و بسته شدن نیاز دارند، همچنین برخی به صورت تک ضرب و برخی به صورت تدریجی عمل می کنند. مدت زمانی که شیرهای پنوماتیک برای باز و بسته شدن نیاز دارند، باید در طراحی لوله ها مورد توجه و محاسبه قرار گیرد.

شير فشار شكن  (pressure reducing valve)

شیر فشار شکن با کاهش فشار و نگه داشتن آن در یک فشار ثابت باعث کاهش نوسانات جریان در نصب می شود.فشار خروجی در شیر فشارشکن ثابت بوده حتی در زمانی که فشار ورودی دارای نوسان بالا باشد ولی هرگاه کاربر بخواهد فشار خروجی را با توجه به نیاز خود تنظیم کند می تواند با استفاده از دستگیره بالای شیر، فشار خروجی مدنظر خود را تنظیم نماید.

اين شير را مي توان يك وسيله تمام خودكار خواند، زيرا برای انجام تغييرات و تقليل فشار داراي ساختماني مخصوص است كه اين عمل را بدون انتقال انرژی انجام مي دهد.با استفاده از شیر فشارشکن میتوان فشار ورودی آب مصرفی را نیز تنظیم نمود. (حتی زمانی که نوسانات فشار ورودی گسترده وجود دارد.)

(pressure reducing valve) شیرهای فشار شکن

شير فشار شكن يا شير تنظيم كننده فشار، به طور معمول نزديك كنتور آب ساختمان ها بعد از انشعاب از لوله اصلي آب شهر نصب مي شود تا فشار های زياد و تغييرات فشار آب شهر را تقليل دهد. اين شيرها يك پيچ مخصوص تنظيم فشار دارند كه به وسيله آن فشار خروجي شير تنظيم مي گردد.نوع نصب این شیر به صورت افقی می باشد و محل نصب باید فاقد شرایط خوردگی و دسترسی نیز به آن آسان باشد، همچنین فنر تنظیم کننده شیر فشار شکن هیچ تماسی با آب آشامیدنی ندارد.

شیرهای پروانه ای (butterfly valves)

شیرهای پروانه ای یکی از ساده ترین شیرهایی است که کاربرد آن ها در واحد های نفت و پتروشیمی متداول می باشد. ساختمان آنها  از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که تقریبا در وسط قرار دارد، تشکیل شده است. این صفحه حول میله ای در حدود 90 درجه می گردد و به وسیله اهرمی به قسمت حرکت دهنده شیر وصل می باشد. این محرک می تواند دستی یا به وسیله فشار هوا و یا برق باشد.

شیرهای پروانه ای (butterfly valves)

شیرهای پروانه ای کوچک را در اندازه های 4 اینچ الی 24 اینچ می سازند؛ تعمیرات آنها ساده است اما باید مرتبا گریسکاری شوند. بعضی از آنها را در موارد خاصی به وسیله فلکه دستی که به میله گرداننده صفحه وصل می باشد و مکانیزم آن در یک جعبه چرخ دنده قرار دارد، مجهز می کنند. تا چنانچه اگر گرداننده اصلی که هوا یا هیدرولیک است از کار بیفتد، بتوانند با آزاد کردن آن از دنده با اهرم یا فلکه دستی صفحه را در هر حالت که باشد نگهدارند.

 کاربرد شیرهای پروانه ای

کاربرد شیرهای پروانه ای در واحدهایی که فشار آنها در زمان کار کم باشد، به علت حداقل بودن افت فشار بسیار متداول است. ویژگی دیگر این شیرها به حداکثر رساندن سرعت جریان سیال در حداقل زمان و حرکت شیر می باشد. به ویژه در کنترل فشار سیالات در مخازن یا برج های تحت فشار، این نوع شیرها در انتقال سیالات در حجم زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای کاربردی شیرهای پروانه ای:

  • آسانی کاربرد
  • نداشتن قطعات لغزنده و کشویی
  • کاهش افت فشار
  • قابلیت کنترل
  • ارزانی و سبک بودن
  • عدم ترکیب جنس ساخته شده صفحه با فرآورده های عبور کننده اعم از شیمیایی یا پتروشیمی

موارد استفاده از شیرهای پروانه ای:

  • ایستگاه نیروی حرارتی
  • ایستگاه نیروی هیدروالکتریکی
  • صنایع به خصوص نفت و گاز
  • لوله کشی آب و فاضلاب

شیرهای اطمینان (safety valves)

از تجهیزات ویژه ای که یک واحد را در مقابل افزایش ناگهانی فشار ایمن می سازد، شیرهای اطمینان هستند. شیرهای اطمینان به عنوان وسیله ای مناسب به منظور جلوگیری از ازدیاد فشار ناگهانی در موتورخانه ها، کارخانه ها و به طور کلی انواع واحدهای صنعتی و برای انواع سیالات مختلف از قبیل گاز، بخار، آب و یا هوای فشرده استفاده می گردند.

💡 مطالعه بیشتر 👈🏻  اصول نظارت تاسیسات مکانیکی

محدودیت فشار در این گونه کاربردها که معمولا از فشار قابل تحمل تجهیزات، لوله ها و دستگاه ها و یا محصولات تولیدی و همچنین مسائل مرتبط با حفظ ایمنی افراد ناشی می شود، اصطلاحا به محدوده فشار کارکرد امن (safe operating limits for pressure) و یا SOL/P  معروف است.

نحوه باز شدن شیرهای اطمینان و مشخصات کاری آنها ارتباط مستقیمی با نحوه طراحی قطعات داخلی شیر اطمینان دارد. در اغلب موارد این طراحی به گونه ای انجام می گیرد که پس از شروع باز شدن شیر اطمینان در اثر ازدیاد فشار، در اثر خاصیت (POP Action) این عمل به سرعت تشدید شده تا زمانی که شیر کاملا باز گردد.

شیرهای اطمینان (safety valves)

انواع شیرهای اطمینان

برای گازها، هوا، بخار و … (به استثنای مایع) به کار برده می شوند. شیرهای اطمینان به طور خودکار از افزایش غیر مجاز فشار نسبت به اندازه فشار تعریف شده و مجاز  بر روی مخازن تحت فشار و سیستم لوله کشی جلوگیری می کنند.

شیرهای ایمنی به طور خودکار از افزایش بیش از حد فشار گاز و مایع جلوگیری می نمایند. به عبارت دیگر در مواقع لزوم مقدار لازم گاز، بخار، آب یا هوا را تخلیه می نمایند تا فشار دستگاه به اندازه مجاز برسد.

شیرهای اطمینان بر سه نوع تقسیم می شوند:

  • شیر اطمینان با فنر
  • شیرهای اطمینان وزنه ای
  • شیرهای اطمینان با فنر و دیاگرام

شیرهای اطمینان به نحوی هستند که در فشار معینی باز شوند، این شیرها به سه نوع مشخص می شوند: شیرهای اطمینانی که روی منابع، مخازن و دستگاه های محتوی گاز نصب می شوند و بنام safety valve  نامیده می شوند.

شیرهای اطمینانی که روی منابع و دستگاه های محتوی مایع نصب می شوند بنام relief valve  نامیده می شوند.

شیرهایی که بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع نصب می شوند و بنام safety relief valve  نامیده می شوند.

 

شيرهای متعادل كننده (balancing  valves)

شيرهای متعادل كننده دستي مي توانند داراي ساقه گردان (ROTARY)، بالا رونده (RISING)، و يا غير بالا رونده (NON-RISING) باشند. عموما ساختمان اين شيرها داراي يك قسمت متحرك داراي روزنه است كه با توجه به نيرو هاي فشاري، موقعيت خود را تنظيم مي كند و بدين ترتيب، مساحت گذر گاه جريان را تغيير خواهد داد. با استفاده از اين شير وقتي مقدار افت فشار شير تغيير كند، مقدار جريان سيال به مقدار از پيش تعيين شده خواهد رسيد.

شيرهای متعادل كننده (balancing  valves)

شيرهای تخليه كننده فشار(pressure relief valves)

معمولا از اصطلاحات شير اطمينان و شير تخليه فشار به جای يكديگر نيز استفاده مي گردد. شكل ظاهري و كاري كه هر دو نوع شير انجام مي دهند، يكسان است و آن محدود كردن مقدار فشار يك مايع، بخار يا گاز از طريق تخليه كردن قسمتي از آن سيال است.

شيرهای تخليه كننده فشار(pressure relief valves)

شيرهای اطمينان معمولا براي هوا و بخار آب استفاده مي شوند. مشخصه اين شيرها باز و بسته شدن سريع آن ها است. شيرهای تخليه كننده فشار عموما برای مايعات به كار مي روند و باز يا بسته شدن آن ها در هنگام زياد يا كم شدن فشار، به كندی صورت مي گيرد.

 

منبع: www.damatajhiz.com

 

 

با مهندس ابزار به روز باشید!