مزایا و معایب شیرهای مختلف

شیر دروازه‌ای: شیر دروازه‌ای شیری است که از یک دروازه (صفحه دروازه) برای حرکت عمودی در امتداد محور عبور استفاده می‌کند. این شیر عمدتاً در خطوط لوله برای جداسازی سیال، یعنی کاملاً باز یا کاملاً بسته، استفاده می‌شود. عموماً شیرهای دروازه‌ای برای تنظیم جریان مناسب نیستند. بسته به جنس شیر، می‌توان از آنها هم برای کاربردهای دمای پایین و هم برای کاربردهای دما و فشار بالا استفاده کرد.

با این حال، شیرهای دروازه‌ای معمولاً در خطوط لوله‌ای که دوغاب یا مواد مشابه را منتقل می‌کنند، استفاده نمی‌شوند.

مزایا:

مقاومت کم در برابر مایعات.

برای باز و بسته شدن به گشتاور کمتری نیاز دارد.

می‌تواند در سیستم‌های جریان دو طرفه استفاده شود و به سیال اجازه می‌دهد در هر دو جهت جریان یابد.

وقتی کاملاً باز است، سطح آب‌بندی در مقایسه با شیرهای کروی، کمتر در معرض فرسایش ناشی از محیط کاری قرار دارد.

ساختار ساده با فرآیند تولید خوب.

طول ساختار جمع و جور.

معایب:

ابعاد کلی بزرگتر و فضای نصب مورد نیاز.

اصطکاک و سایش نسبتاً بیشتر بین سطوح آب‌بندی در هنگام باز و بسته شدن، به ویژه در دماهای بالا.

شیرهای دروازه‌ای معمولاً دارای دو سطح آب‌بندی هستند که می‌تواند مشکلات پردازش، سنگ‌زنی و نگهداری را افزایش دهد.

زمان باز و بسته شدن طولانی‌تر.

شیر پروانه‌ای: شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) شیری است که از یک عنصر مسدودکننده دیسکی شکل برای چرخش حدود ۹۰ درجه برای باز، بسته کردن و تنظیم جریان سیال استفاده می‌کند.

مزایا:

ساختار ساده، اندازه جمع و جور، سبک وزن و مصرف کم مواد، آن را برای شیرهای با قطر بزرگ مناسب می‌کند.

باز و بسته شدن سریع با مقاومت کم در برابر جریان.

می‌تواند با محیط‌های حاوی ذرات جامد معلق کار کند و بسته به استحکام سطح آب‌بندی، می‌تواند برای محیط‌های پودری و دانه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

مناسب برای باز، بسته و تنظیم دو طرفه در خطوط لوله تهویه و حذف گرد و غبار. به طور گسترده در متالورژی، صنایع سبک، برق و سیستم‌های پتروشیمی برای خطوط لوله گاز و آبراه‌ها استفاده می‌شود.

معایب:

محدوده تنظیم جریان محدود؛ وقتی شیر 30٪ باز باشد، سرعت جریان از 95٪ فراتر خواهد رفت.

به دلیل محدودیت‌های ساختار و مواد آب‌بندی، برای سیستم‌های خط لوله با دما و فشار بالا مناسب نیست. عموماً در دماهای زیر 300 درجه سانتیگراد و PN40 یا کمتر کار می‌کند.

عملکرد آب‌بندی نسبتاً ضعیف‌تری در مقایسه با شیرهای توپی و شیرهای کروی دارد، از این رو برای کاربردهایی که نیاز به آب‌بندی بالایی دارند، ایده‌آل نیست.

شیر توپی (Ball Valve): شیر توپی از شیر سماوری مشتق شده است و عنصر مسدودکننده آن یک کره است که ۹۰ درجه حول محور ... می‌چرخد.شیرساقه برای دستیابی به باز و بسته شدن. شیر توپی در درجه اول در خطوط لوله برای قطع و وصل، توزیع و تغییر جهت جریان استفاده می‌شود. شیرهای توپی با دهانه V شکل نیز از قابلیت‌های تنظیم جریان خوبی برخوردارند.

مزایا:

حداقل مقاومت در برابر جریان (عملاً صفر).

کاربرد مطمئن در محیط‌های خورنده و مایعات با نقطه جوش پایین به دلیل عدم چسبندگی در حین کار (بدون روغن کاری).

در طیف وسیعی از فشار و دما، آب‌بندی کامل را فراهم می‌کند.

باز و بسته شدن سریع، با ساختارهای خاصی که زمان باز/بسته شدن آنها به کوتاهی ۰.۰۵ تا ۰.۱ ثانیه است، مناسب برای سیستم‌های اتوماسیون در میزهای آزمایش بدون ضربه در حین کار.

موقعیت‌یابی خودکار در موقعیت‌های مرزی با عنصر بسته شدن گوی.

آب‌بندی قابل اعتماد در هر دو طرف محیط کار.

عدم فرسایش سطوح آب‌بندی در اثر تماس با سیالات پرسرعت هنگام باز یا بسته شدن کامل.

ساختار جمع و جور و سبک، آن را به مناسب‌ترین ساختار شیر برای سیستم‌های واسطه با دمای پایین تبدیل می‌کند.

بدنه متقارن شیر، به ویژه در ساختارهای بدنه شیر جوش داده شده، می‌تواند در برابر تنش‌های ناشی از خطوط لوله مقاومت کند.

عنصر بسته شدن می‌تواند در هنگام بسته شدن، اختلاف فشارهای بالا را تحمل کند. شیرهای توپی کاملاً جوش داده شده را می‌توان در زیر زمین دفن کرد و از فرسایش اجزای داخلی اطمینان حاصل کرد. حداکثر عمر مفید آنها 30 سال است که آنها را برای خطوط لوله نفت و گاز ایده‌آل می‌کند.

معایب:

ماده اصلی حلقه آب‌بندی شیرهای توپی، پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) است که تقریباً در برابر تمام مواد شیمیایی بی‌اثر است و دارای ویژگی‌های جامعی مانند ضریب اصطکاک کم، عملکرد پایدار، مقاومت در برابر پیری، مناسب بودن در طیف دمایی گسترده و عملکرد آب‌بندی عالی است.

با این حال، خواص فیزیکی PTFE، از جمله ضریب انبساط بالاتر، حساسیت به جریان سرد و رسانایی حرارتی ضعیف آن، ایجاب می‌کند که طراحی آب‌بندهای نشیمنگاه بر اساس این ویژگی‌ها باشد. بنابراین، هنگامی که ماده آب‌بند سخت می‌شود، قابلیت اطمینان آب‌بند به خطر می‌افتد.

علاوه بر این، PTFE مقاومت دمایی پایینی دارد و فقط می‌تواند در دمای زیر ۱۸۰ درجه سانتیگراد استفاده شود. فراتر از این دما، ماده آب‌بندی کهنه می‌شود. با توجه به استفاده طولانی مدت، معمولاً در دمای بالاتر از ۱۲۰ درجه سانتیگراد استفاده نمی‌شود.

عملکرد تنظیمی آن نسبت به شیر کروی، به خصوص شیرهای پنوماتیکی (یا شیرهای برقی)، نسبتاً پایین‌تر است.

شیر کروی: به شیری اطلاق می‌شود که عنصر مسدودکننده (دیسک شیر) در امتداد خط مرکزی نشیمنگاه حرکت می‌کند. تغییر دهانه نشیمنگاه مستقیماً با حرکت دیسک شیر متناسب است. به دلیل حرکت کوتاه باز و بسته شدن این نوع شیر و عملکرد قطع و وصل مطمئن آن، و همچنین رابطه متناسب بین تغییر دهانه نشیمنگاه و حرکت دیسک شیر، برای تنظیم جریان بسیار مناسب است. بنابراین، این نوع شیر معمولاً برای اهداف قطع و وصل، تنظیم و تنظیم جریان استفاده می‌شود.

مزایا:

در طول فرآیند باز و بسته شدن، نیروی اصطکاک بین دیسک شیر و سطح آب‌بندی بدنه شیر کمتر از شیر دروازه‌ای است و همین امر باعث می‌شود که شیر دروازه‌ای در برابر سایش مقاوم‌تر باشد.

ارتفاع باز شدن معمولاً فقط ۱/۴ کانال نشیمنگاه است که آن را بسیار کوچکتر از شیر دروازه‌ای می‌کند.

معمولاً فقط یک سطح آب‌بندی روی بدنه و دیسک شیر وجود دارد که ساخت و تعمیر آن را آسان‌تر می‌کند.

از آنجایی که پکینگ معمولاً ترکیبی از آزبست و گرافیت است، مقاومت دمایی بالاتری دارد. شیرهای کروی معمولاً برای شیرهای بخار استفاده می‌شوند.

معایب:

به دلیل تغییر جهت جریان سیال از طریق شیر، حداقل مقاومت جریان شیر کروی از اکثر انواع دیگر شیرها بیشتر است.

به دلیل کورس طولانی‌تر، سرعت باز شدن آن در مقایسه با شیر توپی کمتر است.

شیر پلاگ ولو (Plug Valve): به شیر دوار با یک عنصر مسدودکننده به شکل استوانه یا مخروط گفته می‌شود. پلاگ ولو روی شیر پلاگ ولو ۹۰ درجه می‌چرخد تا مسیر روی بدنه شیر را متصل یا جدا کند و باعث باز یا بسته شدن شیر شود. شکل پلاگ ولو می‌تواند استوانه‌ای یا مخروطی باشد. اصول آن شبیه به شیر توپی است که بر اساس شیر پلاگ ولو توسعه یافته و عمدتاً در صنایع بهره‌برداری از میدان‌های نفتی و همچنین پتروشیمی استفاده می‌شود.

شیر اطمینان: این شیر به عنوان یک وسیله محافظت در برابر فشار بیش از حد در مخازن، تجهیزات یا خطوط لوله تحت فشار عمل می‌کند. هنگامی که فشار داخل تجهیزات، مخزن یا خط لوله از مقدار مجاز فراتر رود، شیر به طور خودکار باز می‌شود تا ظرفیت کامل را آزاد کند و از افزایش بیشتر فشار جلوگیری کند. هنگامی که فشار به مقدار مشخص شده کاهش می‌یابد، شیر باید به طور خودکار به سرعت بسته شود تا از عملکرد ایمن تجهیزات، مخزن یا خط لوله محافظت کند.

تله بخار: در انتقال بخار، هوای فشرده و سایر سیالات، آب کندانس تشکیل می‌شود. برای اطمینان از کارایی و عملکرد ایمن دستگاه، تخلیه به موقع این سیالات بی‌فایده و مضر برای حفظ مصرف و استفاده از دستگاه ضروری است. این وسیله عملکردهای زیر را دارد: (1) می‌تواند به سرعت آب کندانس تولید شده را تخلیه کند. (2) از نشت بخار جلوگیری می‌کند. (3) آن را حذف می‌کند.

شیر کاهنده فشار: شیری است که فشار ورودی را از طریق تنظیم به فشار خروجی مطلوب کاهش می‌دهد و برای حفظ خودکار فشار خروجی پایدار، به انرژی خود سیال متکی است.

شیر یکطرفهشیر یکطرفه: همچنین به عنوان شیر یکطرفه، جلوگیری کننده از جریان برگشتی، شیر فشار برگشتی یا شیر یکطرفه شناخته می‌شود. این شیرها به طور خودکار توسط نیروی تولید شده توسط جریان سیال در خط لوله باز و بسته می‌شوند و آنها را به نوعی شیر خودکار تبدیل می‌کنند. شیرهای یکطرفه در سیستم‌های خط لوله استفاده می‌شوند و وظایف اصلی آنها جلوگیری از جریان برگشتی سیال، جلوگیری از برگشت پمپ‌ها و موتورهای محرک و آزاد کردن سیال داخل ظرف است. شیرهای یکطرفه همچنین می‌توانند در خطوط لوله‌ای که سیستم‌های کمکی را تغذیه می‌کنند، جایی که فشار ممکن است از فشار سیستم بالاتر رود، استفاده شوند. آنها را می‌توان عمدتاً به نوع چرخشی (چرخش بر اساس مرکز ثقل) و نوع بالابر (حرکت در امتداد محور) طبقه‌بندی کرد.