شناخت شیرآلات

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: 1- شیرهای خطی :
عضو مسدود کننده این شیرها با یک حرکت خطی باز یا بسته می شوند که معمولا بصورت عمودی می باشند . روش باز و بسته شدن این شیرها بدین صورت است که قطعه ای به نام ساقه (Stem) نیروی خارجی را به مجرابند وارد نموده و آنرا جابجا می کند. این عامل خارجی می تواند از طریق نیروی ماهیچه ای اپراتور باشد و یا یک عملگر . در مقالات بعدی درخصوص عملگرها بحث خواهیم کرد .
بسیاری از شیرهایی که در صنایع مختلف (به خصوص مایعات) بکار میروند از این دسته هستند مانندGate Valve , Globe Valve, Piston valve, Diaphragm Valve, Pinch Valve ولی بدلیل مشکلاتی که در ساختار آنها وجود دارد ، بسیاری از آنها با انواع Rotary جایگزین شده اند ؛ مانند جایگزین شدن Gate با Plug . در زیر 4 نوع شیر فوق الذکر نمایش داده شده است .

1-2- شیرهای دورانی : عضو مسدودکننده جریان این شیرها با چرخش حول محور عمودی شیر مسیر عبور سیال درجریان را باز و یا بسته می نماید. سطح مقطع این مجرابند ها معمولا دایروی است و در موارد خاص ممکن است بخشی از کمان یک دایره باشد. بنابر این مجرابند باید یک استوانه (Cylindrical Plug Valve) ، مخروط (Taper Plug Valve)، کره (Ball Valve) یا بخشی از آنها (Eccentric Plug Valve , C-Shape Ball Valve) باشد.

این دسته شیرها معمولا با یک چرخش 90 درجه باز یا بسته می شوند و به همین علت به آنها Quick Opening نیز طلاق می شود و بهمین دلیل که سریع باز یا بسته می شوند امروزه کاربرد بسیار فراوانی پیدا کرده اند و انواع آنها برای شرایط مختلف کارکردی طراحی و ساخته شده اند و امروزه تا سایز 20 اینچ و تا کلاس 600 در داخل کشور تولید می گردند. میدانید که همه ما تمایل داریم با یک چرخش ربع دایره (شیر اصلی گاز منزل) شیر را باز و بسته کنیم تا چندین دور کامل (مانند فلکه آب منزل). بنابراین برای شرایط مخاطره آمیز و نیز سیالات قابل اشتعال (مانند گاز طبیعی) بهتر است از این نوع شیرها استفاده گردد. خوب است بدانبد کلیه شیرهای خطوط لوله انتقال گاز جزء این دسته هستند .
شیرهایی که جزء این دسته هستند می توان به Ball , Plug , Butterfly اشاره نمود که در زیر مشاهده می نمایید.

-دسته بندی شیرها از لحاظ طریقه باز و بست (Operation Type)
1-1-دستی یا آچاری (Wrench, Lever, Hand wheel Operation)
1-2-گیربکسی (Gear Operation)
1-3-شیرهای با عملگر اتوماتیک (Actuator Operation , Actuated Valve)
مقدمه : شیرها تجهیزاتی هستند که وظیفه کنترل برخی خواص سیال مانند دبی، فشار و دما را برعهده دارند. در خصوص وظایف شیرها در خط انتقال در مطالب بعدی صحبت خواهیم کرد ولی چیزی که بدیهی به نظر می رسد اینست که درشرایطی خاص شیر باید باز، بسته و یا قسمتی باز گردد تا باعث ایجاد تغییری در خواص فیزیکی سیال در جریان گردد . در این بخش قصد داریم تا نحوه باز و بسته شدن شیرها و محرکهای مورد استفاده در این خصوص را مورد مطالعه قرار دهیم.
تبصره : محرکها تنها در انواع شیرها ی اتوماتیک (در مقابل Manual) بکار میروند که این دو مورد در مطلب بعدی توضیح داده می شود.
2-1- محرک دستی
شیرهایی که دارای سایز کوچکتر هستند معمولا گشتاور پایین تری دارند و شفت متصل به مجرابند آنها با گشتاور پایین تری قابل چرخش و یا جابجایی هستند. بنابراین بدون نیاز به تجهیزات خاص و با یک دسته یا آچار مناسب که توسط یک کوپلینگ به شفت (Stem) وصل شده شیر قابل باز یا بسته شدن است. طراح باید دقت نماید که حداکثر نیروی اعمالی از طرف اپراتور باید 360 نیوتن متر (N-M) در نظر شود و نیز این را نیز باید درنظر بگیرد که طول این دسته نباید از 2 برابر طول شیر (Face to Face or End to End) بیشتر باشد .
محاسبه گشتاور یک شیر کار خیلی سختی نیست و یک مهندس مکانیک به راحتی این عمل را میتواند انجام دهد. در نهایت اگر 2 عامل فوق در مورد شیر صادق باشد می توان شیر را Wrench Operation استفاده نمود. لطفا توضیحات تکمیلی را از استاندارد API 6D بند 6.10 بخوانید.
معمولا رنج سایز شیرهای آچاری مطابق زیر است : A)Class 150 , NPS ≤ 8
B)Class 300 , NPS ≤ 6
C)Class 600 , NPS ≤ 4
تبصره : در شیرهای خطی می توان تا سایزها بزرگتری نیز از نوع محرک Hand Wheel استفاده نمود ولی نوع رزوه ای که در شفت آنها بکار میرود باید دارای شرایط خاصی باشد.
در زیر برخی از انواع شیرها با محرک دستی نمایش داده شده است .

- محرک گیربکسی
همانطور که گفته شد ، طول دسته شیرها دارای محدودیت می باشد بنابر این برای شیرهایی که دارای گشتاور بالاتری هستند باید از محرکی استفاده نمود که گشتاور ورودی ما را افزایش داده و به آسانی و بدون صرف نیروی زیاد شیر را بتوان باز یا بسته نمود .
میدانیم که گیربکسها علاوه بر تغییر جهت گشتاور مقدار آنرا نیز میتوانند تغییر دهند . بنابراین با افزایش گشتاور شیر از کیربکسهای با نسبت گشتاور بیشتری استفاده می نماییم . طراح گیربکس بدین صورت باید عمل کند که نیروی ورودی شفت آن را 360 نیوتن (گشتاور به Handwheel بستگی دارد ) در نظر بگیرد و محاسبات را تا گشتاور خروجی انجام دهد . اگر این مقدار از گشتاور شیر بیشتر باشد (با احتساب ضریب اطمینان) گیربکس مذکور مناسب میباشد درغیر اینصورت قطر هندویل را تا مقدار حداکثر بصورت مرحله به مرحله بالا می برد تا حداکثر گشتاور خروجی حاصل گردد و بعد عمل مقایسه با گشتاور شیر را انجام میدهد.
نوع گیربکسی که برای شیرهای ربع گرد (Quarter Turn) استفاده می کنند معمولا worm و یا Scotch-Yoke و برای شیرهای Multi-Turn از گیربکسهای با دوچرخدنده مخروطی عمود بر هم و نیز نوع Worm استفاده می شود. انواع دیگری از گیر بکسها نیز برای شیرها بکار می روند مانند راک و پینیون (Rack and Pinion) .
محدوده گیربکسی بودن شیرهای ربع گرد معمولا به شرح زیر است
A)Class 150 , NPS ≥ 8
B)Class 300 , NPS ≥ 6
C)Class 600 , NPS ≥ 4
لازم است به این نکته اشاره نماییم که درصورت دخواست مشتری ، بارای هر سایز یا کلاسی باید بتوان گیربکس نصب نمود ولی باتوجه به اینکه گیربکس یک دستگاه تقریبا بزرگ است و علاوی بر بزرگ و سنگین کردن شیر ، قیمت آنرا نیز افزایش میدهد . پس در مواقعی که نیاز به این قطعه وجود ندارد بهتر است از نصب آن خود داری نمایید.
علت لحاظ نمودن ضریب اطمینان در گیربکسها اینست که گشتاور شیرها با گذشت زمان افزایش پیدا کرده و نیاز به گشتاور ورودی بزرگتری برای غلبه بر آو وجود خواهد داشت لذا ضریب اطمینانی برای چنین شرایط خاصی ضروری است.در زیر چند نوع شیر گیربکسی را ملاحظه می نمایید.
تمرین : علت افزایش گشتاور و میزان ضریب اطمینان را ذکر کنید.