مبانی شیرآلات و انواع آنها

مبانی شیرآلات و انواع آنها و بررسی آنها:

شیرها دستگاه های مکانیکی هستند. آنها عناصر اساسی هستند که با آنها می توان جریان سیالات و فشار درون یک سیستم را تنظیم کرد.

آنها عمدتاً برای کنترل جهت جریان سیال و همچنین تنظیم مقدار جریان سیال در یک سیستم یا یک فرآیند خاص استفاده می شوند.

شیرها هر یک از عملکردهای زیر را انجام می دهند.

• شروع و توقف یا جداسازی جریان سیال. این مربوط به عملکردهای روشن و خاموش است.
• کنترل یا تغییر (گسست) مقدار جریان سیال با تغییر جهت یا محدودیت. این مربوط به توابع حجم است.
• بررسی جریان یا کنترل جهت جریان سیال و جلوگیری از جریان برگشتی. این مربوط به توابع جهتی است.
• تنظیم فشار سیستم یا فرآیند پایین دست
• کاهش قطعه یا لوله کشی بیش از حد فشار

اصول شیرها و انواع آنها

طراحی ها و انواع دریچه های زیادی وجود دارد که یک یا چند مورد از عملکردهای ذکر شده در بالا را برآورده می کند. تعداد زیادی از انواع و طرح های شیر با خیال راحت طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی را در خود جای می دهند.

صرف نظر از نوع، همه شیرها دارای قسمت های اصلی زیر هستند: بدنه، درپوش، تریم (عناصر داخلی)، محرک و بسته بندی.

دریچه ها با ایجاد انسداد جزئی یا کامل در جریان سیالات کار می کنند. تشکیل انسداد را می توان به صورت دستی یا با تزریق عناصر خودکار در سیستم تشکیل داد. یک سوپاپ دستی معمولاً توسط دسته، پدال یا اهرم کنترل می شود.

یک شیر اتوماتیک عموماً با تغییرات فشار (شیرهای پنوماتیک) هدایت می شود، اگرچه می تواند نسخه های دیگری نیز وجود داشته باشد که در آنها توسط سیگنال های الکتریکی (شیرهای برقی) هدایت می شوند. دریچه های اتوماتیک امروزه بیشتر متداول هستند، به جز عملیاتی که نیاز به قضاوت انسان دارد.

تنظیم با مقاومت متفاوتی که سوپاپ به هنگام ضربه زدن شیر به سیستم وارد می کند، انجام می شود. با تعدیل سوپاپ به حالت بسته، افت فشار سیستم به شیر منتقل می‌شود و جریان را در سیستم کاهش می‌دهد.

به دلیل تنوع انواع سیستم ها، سیالات و محیط هایی که شیرها باید در آنها کار کنند، مجموعه وسیعی از انواع شیرها توسعه یافته است. دریچه های ایزوله که به آنها “شیرهای بلوکی” نیز می گویند. گزینه های احتمالی شیر برای سرویس ایزوله عبارتند از دریچه های دروازه ای، شیرهای توپی، شیرهای پروانه ای و شیرهای پلاگین. گزینه های ممکن برای سرویس کنترل و تنظیم عبارتند از: شیرهای گلوب، شیرهای پروانه ای، شیرهای توپی و شیرهای پلاگین. چک کردن چرخش دریچه‌های بازرسی بیشتر رایج است.

.

بسیاری از دریچه‌های گلوب را می‌توان «توقف چک» یا بدون بازگشت ساخت. شیرهای ایمنی و فشار شکن، شیرهای خاموش/روشن ویژه هستند. آنها برای باز کردن و کاهش فشار اضافی، بسته شدن مجدد پس از بازیابی شرایط عادی و عملکرد زمانی که کنترل‌های عملیاتی عادی از کار می‌افتند، طراحی شده‌اند. آنها برای کنترل فشار عملکرد عادی طراحی نشده اند.

این شیرها حیاتی ترین شیرها در سیستم های تحت فشار هستند و اغلب به آنها PRVs (شیرهای کاهش فشار). سایر انواع رایج شیرها، شیر دیافراگمی و شیر پینچ هستند. هر نوع شیر معمولاً برای رفع نیازهای خاص طراحی شده است.

بعضی از شیرها قادر به مهار جریان هستند در حالی که انواع دیگر شیرها فقط می توانند جریان را متوقف کنند. دریچه‌هایی وجود دارند که در سیستم‌های خورنده به خوبی کار می‌کنند در حالی که برخی دیگر از شیرها سیالات فشار بالا را کنترل می‌کنند.

.

هر نوع شیر دارای مزایا و معایب ذاتی خاصی است. درک این تفاوت‌ها و نحوه تأثیر آنها بر کاربرد یا عملکرد شیر برای عملکرد موفقیت‌آمیز یک تأسیسات ضروری است.

اگرچه همه شیرها اجزای اصلی و عملکرد یکسانی برای کنترل جریان دارند، روش کنترل جریان می تواند به طور چشمگیری متفاوت باشد. به طور کلی، چهار روش برای کنترل جریان از طریق شیر وجود دارد که در زیر آورده شده است.

• یک دیسک را حرکت دهید، یا به یک روزنه یا روی آن وصل کنید (به عنوان مثال، دریچه نوع گلوب یا سوزنی).
• یک سطح صاف، استوانه‌ای یا کروی را روی یک روزنه (مثلاً دریچه‌های دروازه و دوشاخه) بلغزانید.
• یک دیسک یا بیضی را حول محوری بچرخانید که در امتداد قطر روزنه (مثلاً یک شیر پروانه ای یا توپی) قرار دارد.
• یک ماده منعطف را به داخل گذرگاه جریان منتقل کنید (به عنوان مثال، شیرهای دیافراگم و پینچ).

هر روش کنترل جریان دارای ویژگی هایی است که آن را به بهترین انتخاب برای یک کاربرد معین از تابع تبدیل می کند.

همچنین بخوانید: مبانی شیرها

انواع سوپاپ

برخی از انواع مهم شیرها در زیر توضیح داده شده است.

دریچه های دروازه

معمولاً در سیستم‌هایی استفاده می‌شوند که مقاومت جریان کم برای یک شیر کاملاً باز مورد نظر است و نیازی به کاهش جریان نیست. دریچه های دروازه به گونه ای طراحی شده اند که در موقعیت کاملا باز یا کاملا بسته کار کنند.

از آنجایی که آنها کند عمل می کنند، از چکش سیال جلوگیری می کنند، که برای سیستم های لوله کشی مضر است. افت فشار بسیار کمی از طریق شیر دروازه وجود دارد.

در موقعیت کاملاً بسته، شیرهای دروازه ای تحت فشار مهر و موم مثبت ایجاد می کنند. با این حال، تحت فشار بسیار کم، یعنی در ۰٫۳۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع، تراوش نور با این نوع شیر غیر طبیعی در نظر گرفته نمی شود.

شیرهای گلوب

این دریچه‌ها در سیستم‌هایی استفاده می‌شوند که ویژگی‌های دریچه گاز خوب و نشتی کم صندلی مورد نظر است و افت نسبتاً بالا در یک شیر باز قابل قبول است.

دریچه‌های گلوب، همانطور که در تمام طرح‌های شیرها وجود دارد، هم مزایا و هم معایب دارند. مانند دروازه، به آرامی بسته می شوند تا از چکش سیال جلوگیری کنند. این دریچه‌ها می‌توانند جریان را کاهش دهند و در هنگام بسته شدن تحت فشار کم نشتی نخواهند داشت. دریچه های کنترل جریان و فشار و همچنین شیلنگ ها معمولاً از الگوی کره استفاده می کنند.

عیب این طرح این است که الگوی “Z” جریان را بیشتر از دروازه، توپ یا شیرهای پروانه ای محدود می کند.

شیرهای توپی

این سوپاپ ها امکان عملکرد سریع و یک چهارم روشن و خاموش شدن را فراهم می کنند و ویژگی های دریچه گاز ضعیفی دارند. این دریچه ها همچنین به گونه ای طراحی شده اند که به طور کامل باز یا کاملا بسته با هر مایع حاوی ذرات که می تواند توپ را خراش دهد کار می کنند. بسیاری از مردم با موفقیت از آنها برای مهار کردن آب شفاف استفاده می کنند.

شیرهای توپی دارای افت فشار کم هستند، به سرعت باز و بسته می شوند، ساده هستند و بدون مشکل هستند. با توسعه آب بند تفلون، شیرهای توپی محبوبیت زیادی پیدا کرده اند. باز کردن یا بستن شیر توپی خیلی سریع می تواند باعث ایجاد چکش مایع شود.

شیرهای برق

این شیرها اغلب برای هدایت جریان بین چندین پورت مختلف از طریق استفاده از یک شیر استفاده می شوند. مانند شیر دروازه، شیر پلاگین دارای جریان بدون مانع است، اما برای باز کردن آن فقط به چرخش ۹۰ درجه نیاز دارد. همچنین به فضای سر بسیار کمی نیاز دارد. خوردگی ساقه حداقل است زیرا هیچ رزوه پیچ وجود ندارد.

تقریباً همه شیرهای دوشاخه اکنون با یک شاخه الاستومری پوشیده شده اند. این دریچه‌ها قطره را محکم می‌بندند. شیرهای دوشاخه در اندازه های بسیار بزرگتر از شیرهای توپی موجود هستند و برای استفاده در کارخانه های فاضلاب بسیار مناسب هستند.

دریچه های پروانه ای

این شیرها مزایای قابل توجهی نسبت به سایر طرح های شیر در وزن، فضا و هزینه برای کاربردهای بزرگ دریچه ها دارند. شیرهای پروانه ای مانند شیرهای توپی با چرخش ۱/۴ عمل می کنند. این شیرها دارای دیسک نوسانی لولایی مرکزی هستند. طرح‌های فشار کم و دمای پایین به صورت انعطاف‌پذیر، معمولاً روکش لاستیکی هستند.

این شیرها را می توان برای مسدود کردن یا تنظیم استفاده کرد. انواع شیرهای با کارایی بالا به صورت فلزی قرار دارند. این دریچه‌ها اغلب دو و سه برابر برای کاهش گشتاور بسته شدن هستند.

آنها معمولاً برای جابجایی جریانهای بزرگ گازها یا مایعات، از جمله دوغاب استفاده می شوند، اما نباید برای مدت زمان طولانی برای دریچه گاز استفاده شوند. آنها همچنین نسبت به دروازه فلنجی و شیرهای توپی بسیار فشرده هستند. تعمیر این شیرها نسبتاً گران است.

دریچه های دیافراگمی

دریچه های دیافراگمی دریچه های حرکتی خطی هستند که برای شروع، تنظیم و توقف جریان سیال استفاده می شوند. این نام از دیسک منعطف آن گرفته شده است که با یک نشیمنگاه در قسمت باز در بالای بدنه سوپاپ جفت می شود تا یک مهر و موم تشکیل دهد.

این دریچه‌ها در سیستم‌هایی استفاده می‌شوند که در آن مطلوب است که مکانیسم عملیاتی کاملاً از سیال جدا شود.

دریچه‌ها را فشار دهید

شیر پینچ نسبتا ارزان قیمت ساده ترین در طراحی هر شیر است. این به سادگی یک نسخه صنعتی از خروس پینچ است که در آزمایشگاه برای کنترل جریان سیالات از طریق لوله لاستیکی استفاده می شود.

دریچه‌های خرج کردن هستند مناسب برای سرویس های خاموش و دریچه گاز. با این حال، محدوده دریچه گاز موثر معمولا بین ۱۰ تا ۹۵ درصد ظرفیت جریان نامی است. شیرهای پینچ برای جابجایی دوغاب ها، مایعات با مقادیر زیادی جامدات معلق و سیستم هایی که جامدات را به صورت پنوماتیکی انتقال می دهند، ایده آل هستند.

از آنجایی که مکانیسم عملکرد کاملاً از سیال جدا شده است، این شیرها در مواردی نیز کاربرد دارند که خوردگی یا آلودگی فلزی سیال ممکن است مشکل ساز باشد.

بررسی شیرها

این دریچه ها به طور خودکار باز می شوند تا جریان را در یک جهت جریان دهند. چک شیرها برای جلوگیری از معکوس شدن جریان در یک سیستم لوله کشی این دریچه ها توسط مواد جاری در خط لوله فعال می شوند.

فشار سیالی که از سیستم می گذرد، دریچه را باز می کند، در حالی که هرگونه معکوس شدن جریان، شیر را می بندد. بسته شدن با وزن مکانیسم چک، فشار معکوس، فنر یا ترکیبی از این وسایل انجام می شود. انواع کلی شیرهای چک عبارتند از تاب، دیسک کج، پیستون، پروانه، و استاپ.

یک شیر بازرسی ترکیبی از یک شیر چک بالابر و یک شیر گلوب است و ویژگی های هر دو را در خود جای داده است.

دریچه های سوزنی

دریچه های سوزنی برای ایجاد تنظیمات نسبتاً خوب در میزان جریان سیال استفاده می شوند. ویژگی متمایز دریچه سوزنی، نقطه سوزنی مانند دراز و مخروطی در انتهای ساقه سوپاپ است.

این “سوزن “ به عنوان یک دیسک عمل می کند. قسمت بلندتر سوزن کوچکتر از روزنه در صندلی سوپاپ است و قبل از نشستن سوزن از سوراخ عبور می کند.

این چیدمان امکان افزایش یا کاهش بسیار تدریجی اندازه دهانه را فراهم می کند. دریچه های سوزنی اغلب به عنوان اجزای سازنده دیگر دریچه های پیچیده تر استفاده می شوند. به عنوان مثال، آنها در برخی از انواع شیرهای کاهنده استفاده می شوند.

دریچه های ایمنی و تسکین

اینها برای ایجاد حفاظت خودکار در برابر فشار بیش از حد برای یک سیستم استفاده می شوند. شیرهای اطمینان و ایمنی با کاهش فشار بیش از حد تصادفی سیستم های سیال از آسیب تجهیزات جلوگیری می کنند. تفاوت اصلی بین شیر کمکی و شیر اطمینان میزان باز شدن در فشار نقطه تنظیم شده است.

با افزایش فشار ورودی بالاتر از نقطه تنظیم، یک شیر تسکین به تدریج باز می شود. یک شیر تسکین فقط در صورت لزوم برای رفع فشار بیش از حد باز می شود. یک دریچه ایمنی به‌محض فشار، به‌سرعت کاملاً باز می‌شود تنظیم رسیده است.

یک سوپاپ اطمینان کاملاً باز می ماند تا زمانی که فشار به زیر فشار تنظیم مجدد کاهش یابد. فشار تنظیم مجدد کمتر از نقطه تنظیم فشار فعال است. تفاوت بین نقطه تنظیم فشار محرک و فشاری که در آن سوپاپ اطمینان تنظیم مجدد می شود، blow down نامیده می شود.

Blow down به عنوان درصدی از نقطه تنظیم فشار محرک بیان می شود. شیرهای تسکین معمولاً برای سیالات تراکم ناپذیر مانند آب یا روغن شیرهای ایمنی معمولاً برای سیالات تراکم پذیر مانند بخار یا گازهای دیگر استفاده می شوند.

شیرهای ایمنی را اغلب می توان با وجود یک اهرم خارجی در بالای بدنه شیر تشخیص داد که به عنوان یک بررسی عملیاتی استفاده می شود.

تئوری شیرهای کنترل و amp; انیمیشن ها:

شیرهای توپ

شیرهای توپی قابلیت خاموش کردن بسیار خوبی دارند. یک چهارم چرخش ساده (۹۰ درجه) دریچه را به طور کامل باز یا بسته می کند. این مشخصه زمان عملکرد سوپاپ را به حداقل می رساند و احتمال نشتی ناشی از سایش از مهر و موم غده را کاهش می دهد.

شیرهای توپی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: سوراخ کاهش یافته و سوراخ کامل. در شیرهای با سوراخ کاهش یافته، دهانه شیر کوچکتر از قطر لوله است. در شیرهای تمام سوراخ، دهانه شیر به اندازه قطر لوله است. شیرهای توپی تمام سوراخ اغلب به این دلیل ارزش گذاری می شوند که افت فشار در سراسر شیر را به حداقل می رساند.

شیرهای توپی معمولاً فقط برای استفاده در حالت کاملاً باز یا کاملاً بسته توصیه می شوند. آنها برای تنظیم جریان با باز نگه داشتن تا حدی مناسب نیستند زیرا دریچه های توپی از نشیمنگاه شیر نرم حلقه ای شکل استفاده می کنند.

هنگامی که در حالت نیمه باز استفاده می شود، فقط به بخشی از صندلی سوپاپ فشار وارد می شود که می تواند باعث تغییر شکل آن شود. در صورت تغییر شکل نشیمنگاه سوپاپ، خاصیت آب بندی آن مختل می شود و در نتیجه نشت می کند

دریچه های پروانه ای

در شیرهای پروانه ای ، جریان از طریق یک عنصر دیسکی تنظیم می شود که در مرکز شیر توسط یک میله نگه داشته شده است. مانند شیرهای توپی، زمان کار سوپاپ کوتاه است زیرا عنصر سوپاپ به سادگی یک چهارم دور (۹۰ درجه) می چرخد ​​تا راهرو باز یا بسته شود.

شیرهای پروانه ای با ساختار ساده، سبکی در وزن و طراحی فشرده مشخص می شوند. ابعاد چهره به چهره آنها اغلب بسیار کوچک است و باعث می شود افت فشار در شیر پروانه ای بسیار کوچکتر از شیرهای کره ای باشد.

مواد مورد استفاده برای عنصر سوپاپ و آب بندی می توانند کاربرد آنها را در دماهای بالاتر یا با انواع خاصی از سیالات محدود کنند. شیرهای پروانه ای اغلب برای کاربردهای آب و هوا و کاربردهایی با قطر لوله بزرگ استفاده می شوند.

دریچه گلوب

شیر گلوب برای استفاده در کاربردهای مختلف، از کنترل نرخ جریان گرفته تا عملیات باز/بستن، مناسب است.

در این نوع شیر، کنترل سرعت جریان نه بر اساس اندازه دهانه در صندلی سوپاپ، بلکه با بالا بردن پلاگ سوپاپ (فاصله شیر) تعیین می شود. دوشاخه از روی صندلی سوپاپ است).

یکی از ویژگی های شیرهای گلوب به این معناست که حتی اگر در حالت نیمه باز استفاده شوند، خطر آسیب کمتری به نشیمنگاه یا پلاگین سوپاپ توسط سیال نسبت به انواع دیگر شیرهای دستی وجود دارد.

در میان پیکربندی‌های مختلف موجود، شیرهای گلوب نوع سوزنی برای کنترل سرعت جریان بسیار مناسب هستند.

نکته دیگری که باید در مورد شیرهای گلوب در نظر گرفت این است که افت فشار در سراسر شیر از بسیاری از انواع دیگر شیرها بیشتر است زیرا راهرو S شکل است.

زمان کار سوپاپ نیز طولانی تر است زیرا میل سوپاپ باید چندین بار چرخانده شود تا دریچه باز و بسته شود و این ممکن است در نهایت باعث نشتی مهر و موم غده (پکینگ) شود. .

علاوه بر این، باید مراقب بود که محور سوپاپ بیش از حد چرخانده نشود زیرا این احتمال وجود دارد که به سطح نشیمنگاه آسیب برساند

دریچه های دروازه

ساخت یک دریچه دروازه شبیه به یک floodgate است: جریان با بالا بردن یا پایین آوردن عنصر سوپاپ کنترل می شود، که به طور کلی در سه نوع مختلف موجود است: جامد (ساده )، انعطاف پذیر و تقسیم می شود. دو نوع آخر به جلوگیری از تغییر شکل عنصر سوپاپ و بدنه به دلیل شرایط کاری مختلف کمک می کند.

مانند شیرهای توپی، شیرهای دروازه معمولاً برای تنظیم جریان استفاده نمی شوند. یکی از دلایل این امر این است که عنصر سوپاپ در حالت نیمه باز ممکن است آسیب ببیند.

به طور مشابه، آنها همچنین افت فشار در سراسر شیر را در هنگام باز کردن کامل محدود می کنند. با این حال، تنظیم سوپاپ در حالت کاملاً باز یا بسته مستلزم چرخاندن چندین بار دسته است که به طور کلی باعث می شود این شیرها طولانی ترین زمان کار را در بین انواع شیرهایی که در اینجا ذکر شده است داشته باشند

p>

دریچه های دیافراگمی

دریچه های دیافراگمی از روش “چنگ زدن” برای متوقف کردن جریان شیر با استفاده از یک دیافراگم انعطاف پذیر استفاده می کنند. آنها در دو نوع وجود دارند: سرریز و مستقیم. رایج ترین مورد از این دو نوع سرریز است. این به این دلیل است که نوع مستقیم نیاز به کشش بیشتر دیافراگم دارد که می تواند طول عمر دیافراگم را کوتاه کند.

یکی از مزایای عمده استفاده از شیرهای دیافراگمی این است که اجزای شیر را می توان از سیال فرآیند جدا کرد. به طور مشابه، این ساختار به جلوگیری از نشت مایع بدون استفاده از مهر و موم غده (بسته‌بندی) همانطور که در انواع دیگر دریچه‌ها دیده می‌شود، کمک می‌کند.

از سوی دیگر، دیافراگم راحت تر فرسوده می شود و اگر شیر به طور منظم استفاده شود، تعمیر و نگهداری منظم ضروری است. این نوع شیرها معمولاً برای سیالات با دمای بسیار بالا مناسب نیستند و عمدتاً در سیستم های مایع استفاده می شوند

p>

توجه: یک دریچه برای سیستم های بخار وجود دارد که با نامی مشابه است. این یک شیر خودکار با یک محرک از نوع دیافراگمی است. این معمولاً فقط به «دریچه دیافراگمی» کوتاه می شود، بنابراین وقتی از یک دریچه با این نام نام برده می شود، باید دقت کرد تا بررسی شود که کدام نوع دریچه است.

شیرهای دستی بر اساس نوع ساخت

عنصر دریچه در گذرگاه می چرخد ​​تا جریان را متوقف کند.

عنصر دریچه به عنوان یک “مهر” یا “پریز” در گذرگاه عمل می کند تا جریان را متوقف کند.

دریچه برای متوقف کردن جریان در گذرگاه “وارد می شود”.

عنصر دریچه از بیرون در برابر گذرگاه “چسبیده” شده است تا جریان را متوقف کند.

همچنین بخوانید: سوالات مصاحبه دریچه های کنترل جریان

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.