مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه ای بر شیرهای کنترل

مطابق تعریف مندرج در استاندارد  ISA-S75.05: شیر کنترل وسیله ای است که با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم کنترل فرایندی تنظیم می کند، شیر کنترل شامل یک شیر است که به یک مکانیزم محرکه (actuator) که توانایی تغییر عنصر کنترل کننده سیال را دارد متصل می باشد .این تغییر بر مبنای سیگنالی است که از سیستم کنترل دریافت می شود.

شیر کنترل نقش مهم و اساسی در یک صنعت فرایندی ایفا می نماید و قسمت زیادی از هزینه ها ی خرید قطعات و دستگاه ها در صنایع مربوط به شیر کنترل و سیستمهای جانبی آن می باشد.
انتخاب شیرهای کنترل قبلا بر مبنای پارامترهای اولیه ای نظیر Pressure rating، دامنه جریان افت فشار و … بود ولی اکنون تأکید بر هزینه ها می باشد بنا بر این شیرهای کنترل باید از لحاظ هزینه ها ی او لیه و هزینه های تعمیراتی مناسب باشند ضمن اینکه می بایست خواص کنترلی خوبی داشته باشند.

پارامترهای ثانویه در انتخاب شیر کنترل شامل نشتی های مجاز، خصوصیات جریانی، دما، لزجت و سایش می باشد.


همچنین باید مساله Noise را در نظر گرفت و نیز باید محرک مناسب انتخاب گردد و نیاز به موقعیت دهنده شیر (Positioner) مشخص گردد. مشخص کردن سایز شیر کنترل که به آن Valve Sizing می گویند بستگی به پارامتر متغیری به نام Cv(ظرفیت جریانی) دارد. پارامترهای مورد نیاز جهت انتخاب شیر کنترل در استاندارد  ISA مشخص شده است.

 

تاریخچه شیر کنترل
استفاده از شیر کنترل، حداقل به زمان رومیان بر می گردد، زمانی که آن ها از شیرهای سماوری برنزی استفاده می کردند؛ ولی استفاده از شیر کنترل اتوماتیک ابتدا توسط جیمز وات در اواخر قرن ١٨ میلادی انجام شد. وی در ماشین بخار خود جهت کنترل سرعت از شیرهای کنترل استفاده نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می رود وظایف اصلی شیرهای صنعتی عبارتند از :
1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .

تاریخچه
اولین شیرهایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.

جنس و مواد
بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی / غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) میسازند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شیر آلات

شیر وسیله ای برای قطع و وصل جریان تغییر دبی و نیز تغییر سطح آب در داخل مخزن و همچنین شکستن ارتفاع انرژی در یک خط لوله ( منحصر در شیر فشار شکن ) می باشد.
1- شیر ساده

این شیر ها در انواع و اشکال مختلف ساخته می شوند. این شیرها برای شستشوی روی لوازم بهداشتی و یا برداشت آب در محل مناسب نصب می گردند.

طرز کار و ساختمان شیر ساده:این شیر از سه قسمت بدنه دسته و صفحه فلزی تشکیل شده است. در داخل بدنه یک مقر ( نشیمنگاه ) برای هدایت جریان آب تعبیه شده است که دارای یک طوقه لب تخت 0 در بعضی موارد مخروطی ) می باشد. جریان آب بوسیله صفحه فلزی که امکان نشستن روی مقر شیر را دارد قطع و وصل می گردد. بدین ترتیب که هنگام بستن شیر با دوران دسته آن پیچ متصل به ساقه شیر حرکت کرده صفحه فلزی را به مقر شیر می چسباند.در این وضعیت یک واشر لاستیکی که معمولا روی صفحه فلزی را می پوشاند باعث آب بندی کامل می گردد. در هنگام باز کردن شیر حرکت معکوس دسته پیچ را از صفحه فلزی دور می کند و در نتیجه فشار آب صفحه از مقر جدا شده مجرای آب باز می گردد.

2- شیر دروازه ای

اجزاء این شیر شامل بنه اصلی- دروازه یا پارو - ریل دروازه – فلکه و در پوش می باشد.

کل بدنه اصلی از فلز برنج ساخته شده است و در مقابل عوامل خورنده موجود در آب بسیار مقاوم است. جنس دروازه و بدنه اصلی به صورت ریخته گری ساخته می شود که ایجاد مقاومت زیاد در برابر جریان و سایر فشارها می کند.

به دلیل اینکه بستن مسیر توسط شیر به آرامی صورت می گیرد خطر ضربه آب را به حداقل می رساند.استفاده از این شیر ها بیشتر در خطوط انتقال و به عنوان واسطه اند.
3- شیر کروی
این شیر متشکل از بخش های بدنه- دیسک ثابت- دیسک متحرک- واشر نصب شده روی دیسک متحرک – فلکه و در پوش می باشد.

با بسته شدن فلکه دیسک متحرک به دیسک ثابت نزدیک می شود تا جایی که مسیر جریان مسدود می شود. این نوع شیر ها معمولا در انتهای مسیر لوله کشی کار برد دارند. شیر های کروی جزء شیرهای FINE یا شیرهای تحویل محسوب می شوند.
4- شیر زاویه ای
ساختار شیر زاویه ای مشابه شیر کروی است با این تفاوت که مسیر ورودی آب به شیر با مسیر خروجی آب از شیر زاویه 90 درجه می سازند که در نتیجه ایجاد افت فشار کمتر می کند.
5- شیر سماوری
این شیر یکی از قدیمی ترین شیرها می باشد و بدلیل آنکه ساختمان آن شبیه شیر سماور است به این نام معروف است.

اجزاء این شیر شامل بدنه- در پوش- دریچه بازدید و محور شیر می باشد. شیرهای سماوری به طور معمول در مواقع اضطرار که ملزم به قطع جریان می باشیم کاربرد دارد. باز و بسته کردن این شیر مشکل است چرا که با هدف باز و بسته شدن مکرر ساخته نشده اند. شیر سماوری یکی از انواع شیرهای واسطه است که در همه منازل و موسسات دریافت کننده آب قبل از کنتور نصب می شود. جنس بدنه و لوله این شیرها از برنج یا برنز ریخته گری است. به منظور جلوگیری از عبور آب از آنجایی که این نوع شیرها هیچگونه واشر یا آب بندی ندارند میله و بدنه بسیار محکم به هم متصل شده اند.

نکته :مهمترین کاربرد شیر سماوری استفاده آن در لوله کشی خطوط گاز می باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مخلوط کردن آب سرد و گرم تا رسيدن به دمايي متعادل براي شستن ظرف و يا دوش گرفتن همیشه باعث اتلاف بیهوده آب می شود. اما در يک ابتکار جالب از شرکت Ihouse شير آب هوشمندی طراحي شده که به تکنولوژي تشخیص چهره افراد مجهز است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فایل پاورپوینت ppt انواع شیرآلات همراه با جزئیات کامل شامل انیمیشن عملکرد شیر ، ابعاد ، منحنی افت فشار و ....  .

     

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شـــير پروانـــه‎اي معمولا" در بالادســت محفظـه حلزونــــي (spiral case) قـــــرار دارد و بـــراي جـــداسازي تــــوربين از مسیر بالادســـت به‌کار می‌رود. در ضمن به منظـــور قطــــع جريــــان آب در مواقع اضطــراري نیز از شیرپروانه‌ای استفاده می‌شود.

 شير پروانه‎اي شامل قسمتهای زیر می‌باشد :

 

-بدنه شير (Valve Body)

-مكانيزم هيدروليكي (Hydraulic operating mechanism)

-آب‌‎بند(Water sealing)

-سيستم كنترل

-مجموعه بای‌پس  (By pass valves)

-اتصال پائين‎دست (Downstream transition)

 

شـــير پروانــــه‌اي معمولا" توســــط وزنــه بسته می‌شود ولی با عملکرد دو ســــرووموتور هيدروليكي باز مـي‎شود. يك سيســـتم هيدروليكي كه شـــامل مخزن تخليـه روغـن(sump)، دو دستــگاه پمـــــپ روغــــن و مخـزن هــوا –روغــــن است براي شيرپروانه‌ای در نظــرگرفته می‌شود تا روغــــن با فشار مورد نياز (مثلا"  فشار bar 40) را براي سروومـــــوتورها فراهم كند. شير‌پروانه‎اي توسط يك قطعه واسطه (expansion joint) به محفظــــه حلزونـــي (Spiral-case) متصل شده و توسط نگهدارنــــده‎هايي كه در مــواقع بسته شدن به آن اجــــازه جابجــــايي طولي مي‎دهنـــد مهـــار شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب