۲۱ نوع ولو کاربردی در صنعت

در هر محیط صنعتی و پالایشگاهی قطعا یک یا چند نوع از انواع ولو صنعتی به کار برده می شود.

ولو ها را به طور کلی، به 5 تیپ کاری مختلف دسته بندی می کنند که هر تیپ دارای مدل های مختلفی است.

پس از مطالعه این مطلب، شما قادر به تقسیم بندی انواع ولو، به 21 دسته جزئی خواهید بود.

مهمترین نوع ولوها، شیرهای کنترلی هستند که در این مقاله انواع ولوهای کنترلی را به طور مفصل بررسی خواهیم کرد.

با ما همراه باشید.

1# ولو چیست؟

در واقع ولو (Valve) نام متدوال و رایجی برای شیرهای صنعتی است که
وظیفه کنترل، هدایت و یا تنظیم جریان سیالات در یک سیستم را بر عهده دارند.

2# انواع ولو های صنعتی

شیرهای صنعتی را به طور کلی می توان به 5 دسته زیر تقسیم بندی کرد که
هر کدام دارای انواع متنوعی بر اساس ساختار داخلی و کاربرد هستند.

در مجموع می توان آن ها را به 21 نوع ولو مطابق جدول تقسیم بندی کرد که در ادامه به معرفی هر یک می پردازیم.

1. ایزوله (Isolation Valves)
2. کنترلی (Control Valves)
3. قطع و وصل (ON/OFF Valves)
4. خود کنترلی (Self Control Valves)
5. ایمنی (Pressure Safety Valves)

در ویدیوی زیر به معرفی این دسته بندی ولو ها پرداخته ایم:

1-2# انواع ولو های ایزوله (Isolation Valves)

این ولوها که به عنوان ولوهای کشویی یا Gate Valve نیز معروف هستند در زیر مجموعه ولوهای پایپینگی قرار می گیرند و
همچنین خرید این ولوها بر عهده واحد ابزار دقیق نیست.

این ولو ها جزو شیرهای صنعتی دستی هستند یعنی اپراتور، این ولوها را با نیروی بازو، باز یا بسته می کند.

از آنجایی که در میان انواع ولو هایی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد،
این نوع ولو ها بسیار حائز اهمیت می باشند و به همین دلیل بایستی با این مدل ولوها به طور کامل آشنا شوید.

ولوهای ایزوله یا کشویی دارای 3 نوع پرکاربرد هستند که مکانیزم مشابهی نیز دارند.

1) شیر تک نشیمن/ تک دیسک  (Single Seat / Single Disk Valve)

مکانیزم کارکرد این شیرها بسیار ساده بوده و بازهم تاکید می کنیم که
خرید، بهره برداری و کار با این ولوها برعهده واحد پایپینگ می باشد.

این ولو ها دارای یک پلاگ بوده که با بستن ولو، این پلاگ بر روی Seat قرار گرفته و مسیر عبور سیال بسته می شود.

2) شیر اسپلیت (Split Valve)

در جاهایی که سیال عبوری ویسکوزیته بالایی دارد یا اینکه حجم عبوری سیال خیلی بالا هست، ممکن است که
پلاگی که برای مدل Single Disk در نظر گرفتیم بر روی seat لیز خورده یا حرکت کند و نشتی داشته باشیم.

به همین منظور از این مدل Split که دارای یک زائده در کف seat هست، استفاده می کنیم تا بهتر از نشتی جلوگیری کنیم.

3) شیر چاقویی یا گیوتینی (Knife Valve)

این ولوها شبیه گیوتین یا چاقو بوده که با بالا و پایین رفتن، مسیر عبور سیال را باز یا بسته می کنند و به همین دلیل به نام شیر گیوتینی شناخته می شوند.

شیرهای کشویی جریان سیال را با قرار دادن دریچه فلزی در مسیر جریان کنترل می کند.

زمانی که شیر کاملا بسته می باشد، دریچه کاملا پایین آمده و جریان متوقف می گردد و
با محدود کردن جزیان سیال، دبی کنترل می گردد.

در برخی از شیرهای کشویی از دسته ای متصل به ساقه برای بالا و پایین آوردن دریچه استفاده می شود.

ساقه از میان محفظه آب بندی که روی سرپوش شیر قرار دارد، عبور می کند.

محفظه آب بندی از ماده ای به نام پکینگ پرشده است که از نشتی جلوگیری می کند.

در قسمت بالای شیر، ساقه محکم به دسته شیر پیچانده شده است.

وقتی دسته شیر در جهت پاد ساعتگرد می چرخد، دسته و دریچه متصل به آن بالا می آید و شیر باز می شود و
حرکت دسته شیر در جهت ساعتگرد، دریچه و ساقه پایین آمده و شیر را می بندد.

این نوع شیر به نام شیرهای دسته بالا رونده نام گذاری می شوند.

در این نوع شیرها با نگاه به دسته شیر می توان در مورد باز و بسته بودن شیر اظهار نظر کرد.

نکته قابل توجه این که در کنترل جریان سیال، پایه دریچه تحث فشار فیزیکی قرار گرفته که منجر به سایش بیش از اندازه آن می گردد.

از این رو شیرهای کشویی برای کنترل جریان سیال مورد استفاده قرار نمی گیرد.

2-2# شیرهای کنترلی (Control Valves)

این شیرها، یک پارامتر فیزیکی را در داخل خط عبوری، کنترل می کنند.

به عبارت بهتر، ما می توانیم فلوی عبوری از یک پایپ یا فشار یک پایپ را کنترل کنیم.

به شیرهای کنترلی می توانیم درصد باز و بسته بودن بدهیم و این قابلیت را دارند که
در هر لحظه 50% یا 60% یا هر میزان دلخواهی باز باشند و به این میزان دلخواه سیال را عبور دهند.

در مابین انواع ولو صنعتی، قطعا این ولوها از اهمیت بسیار بیشتری برخوردار هستند.

این دسته از ولوهای صنعتی جزو شیرهای ابزار دقیقی به حساب می آیند.

انواع ولوهای کنترلی از لحاظ کاربرد

1. دستی
2. اتوماتیک

ولو های صنعتی در اندازه و اشکال مختلفی وجود دارند.

موارد استفاده از از آن ها همانند طراحی آن ها متفاوت است.

برخی از آن ها دستی بوده و برخی دیگر به تنظیمات پیچیده ای نیاز دارند.

با توجه به اینکه ولوهای صنعتی از لحاظ کاربرد دارای انواع مختلفی هستند، فرآیند کنترل جریان سیال در تمامی آن ها یکسان است.

انواع ولوهای کنترلی از لحاظ ساختمان

شیرهای کنترلی را از نظر عملکرد (Function) به 2 گروه شیرهای کروی و دیافراگمی تقسیم بندی می کنیم.

خانواده شیرهای کروی شامل 3 دسته زیر می باشند:

1) شیر کروی (Globe Valve)

مکانیزم کار این مدل از شیرهای کنترلی تقریبا یکسان بوده و 3 نوع دارند.

این نوع از پرکاربردترین و رایج ترین انواع شیرهای کنترلی می باشند و عموما وقتی صحبت از شیر های کنترلی می شود، منظورمان گِلاب ولو ها می باشد.

طراحی این نوع شیرها به گونه ای است که جریان سیال نمی تواند در جهت مستقیم جرکت کند.

نشیمن گاه در این شیر موازی جریان است.

بنایراین سیال در هنگام عبور از شیر باید تغییر مسیر دهد.

این نوع از انواع ولوهای کنترلی برای کنترل جریان مورد استفاده قرار می گیرند.

در حالت کنترل جریان تمام دیسک و زینگ های نشیمن گاهی در معرض حریان و فشار سیال قرار دارد.

بنایراین در صورت وجود آمدن سایش در تمامی قسمت های آن یکسان است.

این شیرها به انواع مختلف دیسک ها مجهز هستند که از مهترین آنها پلاک دیسک، دیسک مرکب و دیسک های تطبیقی است.

در انتخاب Globe Valves بایستی به نکات زیر توجه کنیم:

• محدودیت سایز (1 اینچ تا 24 اینچ)
• ظرفیت (Capacity) محدود در مقایسه با Ball Valve و Butterfly
• قیمت بالا
• Tight shutoff بودن در سایزهای کوچک
• محدودیت در سایزهای بالا، کلاس نشتی (leakage class)
• در معرض کاویتاسیون (cavitation) کمتر هستند

2) شیر زاویه ای (Angle Globe Valve)

برای نصب بر روی زانو ها از این مدل گلاب ولو ها استفاده می کنیم.

3) شیر سوزنی (Needle Valve)

از ولوهای سوزنی در سایزهای کوچک استفاده می شود (1/2 و 1/4 اینچ)

از این مدل ولو ها برای نمونه گیری (sampling) استفاده می کنیم.

دسته دوم شیرهای کنترلی خانواده ولوهای دیافراگمی هستند که به 3 مدل زیر تقسیم می شوند:

1) شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)

دسته دیگر کنترل ولو ها، دیافراگم ولو ها می باشند که در صنایع غذایی از این ولوها استفاده زیادی می شود.

در نمونه هایی که دارای ذرات متخلخل هستند یا با مواد اسیدی سر و کار داریم، حتما از یکی از مدل های دیافراگم استفاده می کنیم.

2) شیر گیره ای (Pinch Valve) یا پینچ ولو

همان طور که مشاهده می کنید، پینچ ولوها دارای 2 لبه می باشند.

3) شیر فشاری (Squeeze valve)

ششمین مدل از شیرهای کنترلی که در زیر شاخه انواع ولو های دیافراگمی جای میگیرد، Squeeze ها می باشند.

در روش دیافراگم، گاها لازم است که پس از مدت زمانی مشخص، دیافراگم را تعویض کرده تا کاهش کیفیت تجهیز را برطرف کنیم.

3-2# شیرهای قطع و وصل (ON/OFF Valves)

شیرهایی که یا کاملا باز بوده و یا کاملا بسته می باشند را شیرهای ON و OFF یا همان صفر و یکی می گوییم.

ولوهایی که در صنعت عموما به اسم شیرهای حفاظتی استفاده می شوند، از این دسته هستند.

مثلا ولوهایی که به فلرینگ (محل انفجار سیالات اضافی در برج های بلند) متصل هستند.

در این کاربرد یا قصد داریم که سیستم به کار خود ادامه دهد که در این حالت شیر متصل به فلرینگ نیز، بسته خواهند ماند و
یا آنکه قصد داریم سیال اضافی را به سمت برج های آتش و فلرینگ انتقال دهیم (در این حالت ولو مربوطه باز خواهد شد) که
اصطلاحا می گوییم سیستم shut down خورده و plant (سیستم) متوقف است تا سیالات اضافی سوزانده شوند.

نحوه عملکرد (Function) این شیرها به صورت ROTARY یا همان چرخشی می باشد.

شیرهای قطع و وصل به 4 دسته تقسیم بندی می شوند:

1) شیر توپی (Ball Valve) یا بال ولو از انواع ولو قطع و وصل

دسته اول از انواع ولو های قطع و وصل، ولوهای توپی (Ball valves) هستند که خود به 3 گروه تقسیم بندی می شوند.

دقت کنید که برای سایزهای بزرگ (بالاتر از 24 اینچ) از این ولوهای توپی به عنوان کنترل ولو هم استفاده می کنیم.

در انتخاب Ball Valves بایستی به نکات زیر توجه کنیم:

• در معرض کاویتاسیون (cavitation) بیشتری هستند.
• ارزان قیمت هستند (تقریبا نصف قیمت Globe valve در سایز مشابه)
• ایجاد افت فشار (pressure drop) کمتر، در مقایسه با Globe valve
• کلاس نشتی (leakage class) در سایزهای مختلف محدودیت ندارد
• محدودیت سایز تا 56 اینچ

2) شیر پروانه ای (Butterfly Valve)

در شیرهای پروانه ای جریان سیال توسط یک دیسک که در داخل بدنه شیر نصب می شود، کنترل می گردد.

زمانی که شیر کاملا باز است دیسک مقاومت کمتری در مقابل جریان ایجاد می کند.

چرخش دسته شیر به اندازه یک ربع دایره دیسک را به طور کامل در مسیر جریان سیال قرار می دهد.

جالب توجه این که توانایی کنترل جریان این نوع شیرها تنها در ۳۰درجه اول چرخش است.
بنابراین می بایست توجه داشت که باز کردن یک یا دو دندانه از شیرها جریان زیادی از سیال را آزاد می کند

موارد استفاده از شیرهای پروانه ای

1. باز و بسته کردن جریان سیال
2. کنترل جریان سیال

3) شیر پروانه ای لاگ لاستیکی (Eccentric Disk)

این مدل ولوها هم شبیه شیرهای پروانه ای می باشند.

4) شیر سماوری (Plug Valve)

شیرهای سماوری از متداول ترین نوع شیرهای صنعتی به شمار می آیند که
از یک دسته متحرک برای کنترل جریان استفاده می شود.

وقتی شیر باز است سیال از درون دهانه پلاک عبور می کند.

چرخش دسته به اندازه یک ریع دایره پلاک را ۹۰ درجه می چرخاند و شیر کاملا بسته می شود.

لازم به ذکر است که اتصال بدنه شیر و پلاک برای جلوگیری از نشتی سیال ضروری است.

اما این کار باعث اصطحکاک و نهایتا سایش شیر می گردد که برای رفع این نوع از اصطحکاک ها محفظه داخل شیر به صورت دوره ای روغن کاری می گردد.

4-2# انواع ولو های خود کنترلی (Self Control Valves)

طرز کار این مدل از انواع ولو ها به این شکل است که
اگر فلوی عبوری از داخل پایپ زیاد شود، این ولو بیشتر باز شده و
اگر فلوی عبوری کمتر بشود، این ولو نیز به سمت بسته شدن می رود.

به عبارت بهتر این ولوها، خودشان، خودشان را کنترل می کنند و نیازی به هیچ نیروی بیرونی یا خارجی نیست.

چک ولوها نیز یکی از این نوع ولوها هستند.

شیرهای یکطرفه به گونه ای طراحی شده اند که تنها از یک جهت اجازه جریان سیال را می دهند.

از فاکتورهای اصلی برای انتخاب شیرهای یک طرفه حداقل فشار لازم برای کارکردن این نوع شیرها است.

مهمترین کاربرد این نوع شیرها به عنوان یکی از انواع ولوهای کنترلی در صنایع شیمیایی، پمپ ها و تجهیزات نیروگاهی است.

ولو های خود کنترل به 3 دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

1. دورانی (Swing)
2. توپی (Ball Check)
3. لولایی یا دیسک کج (Tilting)

چرا باید انواع ولو های صنعتی را به صورت تدریجی باز و بسته کرد؟

نکته حائز توجه که در تمامی شیرها باید رعایت کرد این است که باز و بست ناگهانی و سریع شیرهای صنعتی باعث ایجاد فشار ناگهانی می گردد که می تواند به شیر صدمه وارد کند.

در شرایط وخیم تر باعث ترک خوردن لوله ها شود که به پدیده شوک الکتریکی موسوم است.

5-2# انواع ولو های ایمنی (Pressure Safety Valves)

این شیرها همانند شیر زود پز می باشند که خیلی از مواقع صدای مربوط به آن را هم شنیده اید.

در واقع این شیر هر موقع فشار داخل زودپز بیش از حد بشود، با انتقال فشار به بیرون، مانع از ترکیدن زود پز می شود.

همچنین مخازن ذخیره سازی در صنایع نفت و گاز و همچنین صنایع خوراکی را در نظر بگیرید،
این مخازن اگر فشارشان به یک حدی برسد، هر لحظه ممکن است که دچار ترکیدگی و انفجار شوند.

برای همین بایستی حتما از ولوهایی برای کاهش فشار و ایجاد ایمنی در سیستم استفاده شود که به آنها ولو ایمنی گفته می شود.

این مدل شیرها نیز دارای 3 نوع زیر می باشند:

مکانیزم عملکرد این ولوها، مکانیکی است.

در کلیپ زیر، یکبار دیگر مکانیزم عملکرد ولو های ایمنی فشار را بررسی خواهیم کرد.

در پایان این فیلم 22 دقیقه ای را نیز که در مورد نحوه کار با انواع ولو ها و تعمیرات آن ها می باشد را مشاهده کنید: