مروری بر شیرهای پروانه ای

شیرهای پروانه ای را می توان با دسته، دنده دستی، بادی یا هیدرولیک مونتاژ کرد.پیکربندی دریچه شامل یک میل و دیسک است که 90 درجه از باز به بسته در جهت عقربه های ساعت می چرخد.شیرهای پروانه ای در بسیاری از کاربردها محبوب هستند زیرا نگهداری آنها مقرون به صرفه است، عملکرد سریع ارائه می دهد و در مقایسه با انواع دیگر شیرها سبک وزن هستند.اکثر شیرهای پروانه ای از همان پیکربندی اولیه، با بدنه، ساقه، دیسک، نشیمنگاه و مهر و موم ساقه استفاده می کنند.با این حال، سایر قسمت‌ها ممکن است بین انواع مختلف شیر پروانه‌ای متفاوت باشند، مانند ارتجاعی نشسته، خط‌دار، تک افست، آفست دوگانه (اغلب به عنوان عملکرد بالا) و سه‌گانه افست.این گونه ها با هندسه دیسک، ساقه، نشیمنگاه و جنس طرح های نشیمنگاه متمایز می شوند.

مزیت کلیدی انتخاب شیر پروانه ای کاهش فضا و وزن یک سیستم در مقایسه با سایر گزینه ها مانند شیرهای توپی، چک، گلوب یا دروازه است.در مقایسه با شیر دروازه ای، نصب شیرهای پروانه ای از نظر اندازه و وزن دشوارتر است و در مقایسه با شیرهای توپی، هزینه تعویض یا تعمیر معمولاً کمتر است.دریچه‌های پروانه‌ای بر اساس کاربردشان محدود هستند، زیرا دارای یک پورت مسدود هستند، زیرا بخشی از دیسک همیشه با جریان روبرو می‌شود، حتی زمانی که کاملاً باز می‌شود و معمولاً در کاربردهای دوغاب سنگین استفاده نمی‌شود به عنوان دروازه چاقویی یا شیر توپی سرویس شدید ترجیح داده می‌شود.دریچه های پروانه ای نیز محصولات همه کاره ای هستند که می توانند هم در خدمات ایزوله و هم در خدمات کنترل/گسست نور استفاده شوند.

RESILIENT نشسته متمرکز

دریچه‌های نشسته ارتجاعی با خط لوله هم‌مرکز هستند، زیرا دیسک در مرکز شیر نگه داشته می‌شود.این نوع دریچه در موقعیت نشسته است، با تداخل مداوم دیسک به صندلی.رتبه‌بندی‌ها معمولاً در فشار کار سرد (CWP) به جای درجه‌بندی کلاس هستند، اما بین فلنج‌های کلاس 125 ASME و کلاس 150 مناسب هستند.دریچه‌های نشسته ارتجاعی اغلب کمتر از درجه‌بندی کلاس فشار ASME طراحی می‌شوند، بنابراین برای کاربردهای فشار پایین مقرون به صرفه‌تر هستند.آب بندی ساقه شامل یک مهر و موم اولیه (نشیمن مسطح به توپی دیسک)، مهر و موم ثانویه (قطر ساقه بزرگتر از یک سوراخ در نشیمنگاه) و مهر و موم ثالثی (درزگیر ساقه بالایی) است.

مواد معمولی بدنه عبارتند از: چدن انعطاف پذیر، چدن، فولاد کربن، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم برنز.مواد معمولی صندلی شامل EPDM، Buna-N، PTFE، لاستیک طبیعی و غیره است.شیرهای پروانه ای نشسته ارتجاعی بیشتر برای کاربردهای ایزوله و کنترل از جمله تهویه مطبوع، مواد شیمیایی و پتروشیمی، مواد غذایی و آشامیدنی، تولید برق، آب و فاضلاب، نفت و گاز، معدن و حمل و نقل فله خشک استفاده می شوند.آنها بر اساس سازگاری با رسانه های در حال اجرا از طریق خط لوله و شرایط جریان انتخاب می شوند.

پوشش پلیمری متمرکز

دریچه‌های پروانه‌ای با خط لوله هم‌مرکز هستند و برای استفاده در محیط‌های شیمیایی خشن طراحی شده‌اند: این محصولات با روکش پلیمری در محیط‌هایی با سطوح اسیدی بالاتر عمر طولانی‌تری دارند.گزینه ها شامل شیرهای با پوشش PTFE و PFA هستند که هر دو در صنایع پتروشیمی، مواد غذایی و آشامیدنی با محیط های خورنده استفاده می شوند.یکی از تفاوت‌های اصلی بین آسترها این است که در نمونه‌های اولیه موتور بخار، آسترهای PFA برخلاف آسترهای PTFE در طول زمان بر اساس روش تولید انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند.PFA ذوب شده و از نظر شیمیایی پیوند می یابد در حالی که PTFE زینتر شده است.ذوب شدن و اتصال شیمیایی مواد متراکم‌تری ایجاد می‌کند و حفره‌های هوا را به حداقل می‌رساند که در نتیجه در استفاده طولانی‌مدت برای کاربردهای شیمیایی خشن‌تر، انعطاف‌پذیری و خاموشی شدید ایجاد می‌کند.شیر پروانه ای با پوشش PTFE معمولاً در آب، آب نمک، خمیر کاغذ و کاربردهای اسید ضعیف استفاده می شود.مواد دیسک همچنین می تواند بر اساس کاربرد متفاوت باشد، بین فولاد ضد زنگ یا فولاد ضد زنگ روکش شده با PTFE، PFA و UHMWPE (پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا).

عملکرد بالا

دریچه های پروانه ای با کارایی بالا (که به آن ها افست دوگانه نیز گفته می شود) دارای دو انحراف هستند: اولین انحراف ساقه از مرکز یا پشت صفحه نشیمنگاه دیسک و به دنبال آن آفست دوم است که ساقه را از خط مرکزی خط لوله خارج می کند.این آفست مضاعف عمل بادامک ایجاد می کند، دیسک را به جای اینکه از روی آن دورتر کند، از روی صندلی دور می کند، و مالش بین دیسک و صندلی را همانطور که در شیرهای افست متحدالمرکز و تک دیده می شود، کاهش می دهد.

افست مضاعف معمولاً برای کاربردهای ایزوله و کنترل و همچنین کاربردهای چرخه بالاتر در مقایسه با طراحی متحدالمرکز استفاده می شود.بیشتر کاربردها برای دما و فشار بالاتر نسبت به شیرهای ارتجاعی هستند.صندلی ها طوری طراحی شده اند که در حالت بسته نیروی واکنش (تنش تماس) را به دیسک ارائه دهند.این تنش تماسی باعث ایجاد مهر و موم با لبه دیسک می شود.این طرح‌ها می‌توانند وابسته به فشار باشند، در حالی که سایر طرح‌ها از تناسب تداخل ارائه شده توسط انرژی‌دهنده صندلی برای آن محدوده فشار استفاده می‌کنند.مواد متداول بدنه عبارتند از فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و برنز آلومینیوم.مواد متداول صندلی عبارتند از PTFE، PTFE تقویت شده، TFM، UHMWPE و Inconel.

طرح‌های صندلی اضافی برای کاربردهای خاص نیز می‌تواند شامل صندلی کاملاً فلزی و ایمنی آتش (هم نرم و هم صندلی فلزی) باشد.طراحی صندلی فلزی می تواند قابلیت های دمای بالاتر تا 900 درجه فارنهایت را در سرویس های کثیف، سرویس های ساینده و کنترل با سرویس های داغ و کثیف تحمل کند.طراحی صندلی ایمن در برابر آتش در خدمات در معرض خطر آتش سوزی استفاده می شود، با استفاده از یک ماده نشسته نرم برای جداسازی در حالی که همچنان یک مهر و موم پشتیبان فلز به فلز را به دیسک در صورت آتش سوزی ارائه می دهد.هدف از طراحی دریچه در این کاربردها، ایجاد ایزوله برای جلوگیری از تغذیه شعله است.

طراحی افست دوگانه را می توان برای کاربردهای برودتی پیکربندی کرد.آنها اغلب در کاربردهای گاز صنعتی مانند آرگون، هلیوم، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن استفاده می شوند.انتخاب مواد بر اساس خدمات، تمرکز بر چقرمگی و مقاومت ضربه ای مواد مرزی فشار در دمای فرآیند است.استانداردهای این کاربردها شامل مشخصات دقیق مواد همراه با الزامات تمیز کردن برای ایمنی و عملکرد شیرها در حین سرویس است.

آفست سه گانه

شیرهای افست سه گانه مفهوم افست اول و دوم را با شیرهای پروانه ای با کارایی بالا به اشتراک می گذارند و شامل یک افست سوم اضافی هستند که سطوح نشیمن از یک سطح مخروطی شیبدار استفاده می کنند.این سومین افست، عنصر آب بندی (حلقه مهر و موم) را قادر می سازد تا در پایان فقط با سطح نشیمنگاه درگیر شود.

درجه بسته شدن (و بلافاصله پس از باز شدن از نشیمنگاه سوپاپ جدا می شود) که منجر به عدم ساییدگی بین اجزای آب بندی می شود.این نوع دریچه به صورت گشتاوری قرار دارد، به این معنی که گشتاور برای بارگذاری عناصر آب بندی و ارائه عملکرد خاموشی اعمال می شود.حلقه مهر و موم می تواند لایه های چند لایه فلز و گرافیت یا یک ورق فلزی جامد باشد که هر دو قابل تعویض در میدان هستند.نشیمنگاه سوپاپ را می توان در پیچ (قابل تعویض میدانی) یا یکپارچه با بدنه سوپاپ پیچ کرد.شیرهای افست سه گانه ذاتاً ایمن در برابر آتش هستند و برای کلاس های فشار از کلاس 150 تا کلاس 1500 قابل استفاده هستند. این طرح را می توان در محدوده دمایی وسیعی از -320 درجه فارنهایت تا 1500 درجه فارنهایت در پیکربندی های مختلف به دلیل فلز به فلز استفاده کرد. آب بندی

مواد معمول بدنه شامل فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و برنز آلومینیوم است در حالی که مواد صندلی معمولی شامل فولاد ضد زنگ 316، برنز آلومینیوم نیکل، استلیت و فولاد ضد زنگ دوبلکس است.مواد مهر و موم متداول شامل لایه های فلزی ضد زنگ دوبلکس، Monel، XM-19 یا Inconel با گرافیت یا PTFE و گزینه های فلزی جامد شامل فولاد ضد زنگ دوبلکس، Inconel یا XM-19 است.کاربردهای اصلی شیرهای افست سه گانه شامل توزیع بخار، پتروشیمی، مزارع مخازن، پایانه ها و سوئیچینگ است.

شیر افست سه گانه که برای سرویس برودتی پیکربندی شده است، اجازه می دهد دمایی تا -420 درجه فارنهایت داشته باشد.برای نام بردن چند مورد از آن در خدمات LNG، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع استفاده می شود.کلاه‌های بلند، بسته‌بندی ساقه را از دمای بسیار سرد محافظت می‌کنند.

طرح‌های دمای بالاتر، تا 1500 درجه فارنهایت، از یک حلقه مهر و موم جامد و یک کاپوت برای اتلاف انتقال حرارت به بسته‌بندی و تحریک استفاده می‌کنند.این طرح بیشتر در کاربردهای توربین، نمک مذاب و هوای گرم استفاده می شود.

انواع اتصالات پایانی

شیرهای پروانه ای گزینه های متعددی برای انواع اتصالات انتهایی دارند، از جمله ویفر (بدون فلنج)، لگ، دو فلنج و انتهای لبه دار.برخی از گزینه‌ها امکان تعمیر و نگهداری را آسان می‌کنند، برخی برای سرویس‌های بن‌بست مناسب هستند و برخی از طرح‌ها پیامدهای کاهش وزن و هزینه را در مقایسه با یکدیگر دارند.

• دریچه های ویفر برای نصب بین فلنج ها با ابعاد رو به رو کوتاه نسبت به قطر خط لوله طراحی شده اند.این شیرها را نمی توان برای سرویس های بن بست استفاده کرد، که در صورت خاموش شدن برای تعمیر و نگهداری، نیاز به شیرهای جداسازی اضافی دارد.گزینه‌های ویفر سبک‌تر و ارزان‌تر از سبک‌تر هستند و اغلب در کاربردهای فشار پایین‌تر استفاده می‌شوند.
• دریچه‌های لوگ به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با استفاده از اتصال دهنده‌های رزوه‌شده به برآمدگی‌های خرطومی روی بدنه شیر، با ابعاد رو به رو کوتاه نسبت به قطر خط لوله، به یک یا هر دو فلنج متصل شوند.این شیرها همچنین می توانند در خدمات بن بست بسته به طراحی صندلی مورد استفاده قرار گیرند، اما ممکن است درجه بندی شده باشند و می توانند سنگین تر از سبک ویفر باشند.
• دریچه‌های دو فلنجی با فلنج‌هایی در دو سر بدنه طراحی شده‌اند تا شیر را با پیچ‌ها یا ناودانی و مهره‌ها به فلنج‌های جفت روی لوله ثابت کنند.آنها را می توان در خدمات بن بست استفاده کرد.با این حال، برخی از انواع دریچه ها ممکن است درجه بندی شوند.
• دریچه‌های انتهایی لبه‌دار با مورب‌هایی (آماده‌سازی جوش) در هر وجه طراحی می‌شوند تا با ضخامت و اریب روی لوله مطابقت داشته باشند.دو انتها به خط لوله چسبانده شده و جوش داده می شوند، در کاربردهایی استفاده می شود که برچیدن معمولی نیست، یا یک مسیر نشتی احتمالی بین پیچ و مهره فلنج یک نگرانی است.

انواع اتوماسیون

بسیاری از انواع محرک ها می توانند ویژگی های باز و بسته شدن یک شیر پروانه ای را کنترل کنند.محرک گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته کردن صحیح شیر را در حین سرویس فراهم می کند.انواع زیر عملگرها با شیرهای پروانه ای جفت می شوند:

• عملکرد شیر دستی ساده ترین شکل فعال سازی است.از چرخ یا اهرم برای کنترل موقعیت ساقه و دیسک استفاده می کند.اپراتورهای دستی نیز بسیار ارزان هستند و معمولاً با سوپاپ هایی با اندازه کوچکتر که نیاز به گشتاور کمتری دارند استفاده می شوند.اینها مخصوصاً در کاربردهایی که برق برای کارکرد شیر وجود ندارد مناسب هستند.سرعت اپراتورهای دستی تا حدودی آهسته است، بنابراین در برنامه های خاموش کردن اضطراری از آنها استفاده نمی شود.
• محرک‌های سوپاپ الکتریکی حاوی جعبه‌دنده‌ای هستند که می‌تواند سرعت موتور را تنظیم کند، گشتاور را افزایش یا کاهش دهد.نگهداری از محرک های الکتریکی آسان است، نصب آنها نسبتاً ساده است و در حین کار نسبتاً بی صدا هستند.موقعیت سوپاپ بر اساس سیگنال ورودی ولتاژ یا جریان است و می تواند حاوی کلیدهای محدودی باشد که در هنگام بسته شدن یا باز بودن کامل محرک را متوقف می کند.در جاهایی که منبع تغذیه پایدار وجود دارد از محرک های الکتریکی استفاده می شود.
• محرک های رک و پینیون حاوی فنرهایی در داخل یک محفظه هستند که از ورود و خروج هوای فشرده کار می کنند.این نوع از محرک های پنوماتیکی می توانند تک یا دو کاره باشند، از نظر طراحی فشرده، نسبتاً ارزان و سبک وزن هستند.آنها زمان واکنش سریع تری دارند که امکان استفاده از آنها را در خدمات throttleling فراهم می کند.آنها به یک منبع خارجی هوای فشرده نیاز دارند.
• محرک های اسکاچ یوکی را می توان با هوای فشرده یا با سیال هیدرولیک کار کرد.اینها از یک میل لنگ و پیستون در یک سیلندر توخالی تشکیل شده اند.فشار به یک طرف اعمال می شود و نیروی حاصله پیستون را به صورت خطی حرکت می دهد تا ساقه و دیسک را بچرخاند.این محرک‌ها را می‌توان با ماژول‌هایی برای سهولت در تعمیر و نگهداری تنها با حذف یک بخش از محرک به جای کل مجموعه طراحی کرد.یوک اسکاچ بزرگتر و پرهزینه تر از قفسه و پینیون است، اما خروجی گشتاور بسیار بالاتری برای دریچه های سایز بزرگتر ایجاد می کند.یوک اسکاچ همچنین می تواند با لوازم جانبی کنترل برای استفاده در برنامه های کاربردی سریع یا بسته شدن نرم جفت شود.
• محرک های شیر هیدرولیک از نیروی هیدرولیک تامین شده توسط یک سیال برای کنترل موقعیت دیسک و ساقه استفاده می کنند.آنها به دو صورت تک بازی یا دوتایی موجود هستند.تک اثر با عدم وجود فشار سیال کار می کند و شیر را در موقعیت بسته نگه می دارد.با افزایش فشار، سیال پیستون را به سمت شیر ​​هل می دهد تا باز شود.نوع دو اثره شامل یک پمپ هیدرولیک است که جهت سیال را برای باز و بسته کردن شیر تغییر می دهد.این عملگرها برای دریچه های بسیار بزرگ یا سنگین استفاده می شوند که برای کار کردن به گشتاور زیادی نیاز دارند.آنها همچنین می توانند با شیر برقی برای کنترل بهتر موقعیت استفاده شوند.

استانداردهای طراحی شیر پروانه ای

شیرهای پروانه ای دارای استانداردهای ملی و بین المللی بسیاری هستند که معیارهای طراحی مانند ضخامت دیوار، طول رو در رو، الگوهای نصب، حفاری فلنج، انتشار فرار و غیره را تعیین می کنند.در زیر برخی از استانداردهای رایج برای انواع مختلفی از طرح های شیر پروانه ای آورده شده است.

استانداردهای رایج برای طراحی سوپاپ

شیرهای پروانه ای بر اساس وزن، ردپای و اثربخشی هزینه، ارزش منحصر به فردی را ارائه می دهند.آنها گزینه های مختلفی از مواد صندلی، طرح های آب بندی و محدوده درجه بندی دما و فشار را ارائه می دهند.شیرهای پروانه ای یکی از بزرگترین بازارهای شیر در پشت شیرهای توپی و دروازه ای را ارائه می دهند.آنها بر اساس انعطاف پذیری اتوماسیون، گشتاور کمتر و بهبود عملکرد انتشار گازهای گلخانه ای در مقایسه با شیرهای خطی به رشد خود ادامه می دهند.