آشنایی کلی با تجهیزات پالایشگاهی – بخش اول

بخش اول:

شیرها

VALVES

 

 

 

 

شیر وسیله ای است جهت مهار جریان و فشار سیالات و وظایف اصلی آن عبارتند از:

– قطع و وصل کامل جریان مایعات و گازها

– تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها

– جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده

– تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات

-کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار

انواع مختلف شیرها:
شیرهای صنعتی از نظر نوع کارکرد به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
-١  Manual Valves:شیرهای دستی که با نیروی انسانی کار می کنند.
-٢ Control Valves :شیرهای خودکاری که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند.
-٣ Solenoid Valves : شیرهای خودکاری که با نیروی برق کار می کنند.
همچنین از نظر شکل ظاهری می توان آنها به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
-١شیرهای سوزنی Needle Valves
-٢شیرهای سماوری Plug Or Cock Valves
-٣شیرهای کروی Globe Valves
-۴شیرهای کشویی Gate Valves
-۵شیرهای دیافراگمی Diaphragm Valves
-۶شیرهای یکطرفه Non Return or Check Valves
-٧شیرهای پروانه ای Butterfly Valves
-٨شیر اطمینان Safety Valves
-٩شیرهای خودکار Control Valves
-١٠شیرهایی که محرک آنها الکترو موتور می باشند Electric Motor Operated Valves
-١١شیرهایی که محرک آنها سولنویید می باشد. Solenoid Valves

عوامل زیر در انتخاب نوع شیر مهم می باشند:
-١نقشه لوله کشی
-٢نوع کاری که شیر باید انجام دهد
-٣حجم شیر و اندازه لوله
-۴درجه حرارت و فشار
-۵مواد سازنده شیر
-۶سیستم بکار اندازی شیر و سیستم محرکه شیر Actuating Uni

 

شیر کشویی یا دروازه ای :

از این نوع شیر بیشتر در جاهایی که بخواهند جریان سیال را بطور کامل باز و بسته نمایند استفاده می کنند و از خصوصیات اصلی آن کم بودن افت فشار در طول آن است و به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از آن اسفاده می شود.هنگامی که شیر به طور کامل باز است کشو یا بند آور کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج شده و هیچگونه مقاومتی در مقابل جریان عبوری ندارد.ولی هنگامی که شیر به حالت بسته درآید به پایین ترین محل خود هدایت شده و در نتیجه سیال به علت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید.این نوع شیرها از دو قسمت ساقه و کشو تشکیل شده اند و بعلت آنکه میزان باز و بسته کردن شیر متناسب با دور ساقه نیست،تنظیم دقیق مایع یا گاز،از سایر شیرها مشکل تر است، لذا از این نوع شیر فقط برای باز و بسته کردن کامل استفاده می شود.در زیر شکلی از یک شیر کشویی نشان داده شده است:

 

شیر کروی:

این شیر اسم خود را از شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته، ساختمان داخل آن طوری است که مایع از نقطه ورودی به شیر تا خروج از آن ۱۸۰ درجه تغییر جهت می دهد. ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود، بنابراین باز نبودن کامل شیر کروی اشکالاتی را که شیر کشویی در حالت نیمه باز بودن را داراست، ندارد.لذا می توان از آن جهت تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد.ضمنا متناسب بون تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع، کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد.برخی از مشخصات این نوع شیر ها را در زیر مرور می کنیم:

۱- جهت جریان سیال برخلاف شیر کشویی تغییر می کند.

۲- تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید.

۳- تلاطم افت فشار را افزایش می دهد.

۴- این شیر فشار بیشتری نسبت به شیر کشویی ایجاد می کند.

۵- در این نوع شیر فرسودگی مربوط به اصطکاک از شیرهای کشویی کمتر است.

۶- شیر کروی برای مواقعی که شیر باید برای مدت زیادی باید نیمه باز باشد قابل استفاده است.

۷- جنس این نوع شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن است.

 

شیر سوزنی:

این شیر اسم خود را از شکل دیسک و نشیمنگاه خود گرفته است و از لحاظ طرز کار جزو شیرهای کروی است. با این نوع شیر می توان کنترل دقیق جریان سیال را خصوصا در لوله های باریک و ظریف برقرار نمود.این نوع شیر از لحاظ ساختمانی بسیار ظریف بوده و تقریبا کوچک است و بعلت دارا بودن مکانیسم مورد اعتماد در عملیات حساس و دقیق بکار می رود، همچنین در کاربراتورها و آزمایشگاه های نفت و پتروشیمی و وسایل ابزار دقیق بسیار پرکاربرد است.

شیر مخروطی:

این نوع شیر تکامل یافته شیر سماوری است که برای قطع و وصل کامل جریان مورد استفاده قرار می گیرد.وقتی شیر کاملا باز باشد در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله متصل به آن حرکت می کند، لذا افت فشار کم و در حد شیر کشویی است.در این نوع شیر سطح اصطکاک بین دریچه و بدنه زیاد است و کار باز کردن و بستن شیر حصوصا در شیر های با سایز بزرگتر که تحت فشار زیاد کار می کنند مشکل است.در زیر دو نمونه از این نوع شیر را به همراه برش جانبی آنها مشاهده می کنیم:

یکی از خصوصیات خوب این شیر آنست که می توان با ۴/۱ دور می توان آن را باز یا بسته کرد، همچنین باید دقت کرد که این نوع شیر در درجه حرارت مناسبی بدرستی کار می کند و در صورت تجاوز دما از حد مجاز بعلت انبساط دریچه، شیر به سختی باز یا بسته می شود.

 

شیر گلوله ای:Ball valves

از این نوع شیر برای قطع و وصل کامل استفاده می شود.با ربع دور گردش باز یا بسته می شود.در صورت باز بودن شیر، مواد در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله ای متصل به آن حرکت می کند. این نوع شیرها روان و نذم بوده و با گشتاور کم کار می کنند که این خود در مواقعی که از دور کنترل می شوند امتیاز این نوع شیرها محسوب می شوند و در دجه های مختلف حرارت و با فشارهای مختلف کار می کنند. انواع این شیرها عبارتند از:

۱- گلوله ای شناور Floating Ball

۲- گلوله ای سوار شده روی محور گردنده Trunnion Mounted Ball

که مورد اخیر تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد نیز کار می کند.در زیر تصاویری از این نوع شیر ها را می بینیم:

 

شیر یکطرفه:

از این نوع شیرها برای جلوگیری از بازگشت موادی که به مقصد فرستاده می شوند استفاده می گردد. طرز کار این نوع شیرها بدین صورت است که شار دریچه شیر را بلند می کند و باعث عبور سیال می شود و تا زمانی که فشار زیر دریچه بیشتر از شار روی آن باشد شیر باز می ماند و عبور مایع یا گاز ادامه می یابد. اگر به هر علتی فشار زیر دریچه کمتر از فشار روی آن شود، وزن خود دریچه و موادی که قصد بازگشتن دارند باعث بسته شدن شیر شده و از بازگشت مواد جلوگیری می کند. اشکال مختلف این شیر در زیر نشان داده شده است:

 

شیر پروانه ای:

یکی از ساده ترین شیرهایی که کاربرد صنعتی آن در واحدهای نفت وپتروشیمی متداول است، شیر صنعتی پروانه ای است. ساختمان این نوع شیرها از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که تقریبا در وسط قرار دارد تشکیل شده است. این صفحه حول میله ای در حدود ۹۰ درجه می چرخد و بوسیله اهرمی به قسمت حرکت دهنده شیر وصل می باشد.محرک ممکن است دستی یا بوسیله فشار هوا و یا برق باشد.کاربرد این نوع شیرها در واحدهایی که فشار آنها در حین کار کم باشد بسیار متداول است.ویژگی خاص این نوع شیرها به حداکثر رساندن سرعت حرکت سیال در حداقل زمان و حرکت شیر می باشد، خصوصا در مورد کنترل فشار سیالات در مخازن یا برج های تحت فشار و در انتقال حجم زیاد سیال مورد استفاده قرار می گیرند. در زیر شکلهای مربوط به این نوع شیر ها را مشاهده می کنیم:

 

دلایل شهرت این نوع شیرها :

۱- آسانی کاربرد

۲- نداشتن قطعات لغزنده و کشویی

۳- کاهش افت فشار

۴- قابلیت کنترل

۵- ارزانی و سبک بون

۶- عدم ترکیب جنس تشکیل دهنده شیر با مواد عبوری

 

شیرهای موتوری:  

این نوع شیرها اصولا بسیار بزرگ هستند و به همین دلیل برای باز و بسته کردن آنها از نیروی برق استفاده می شود، این نوع شیرها بیشتر از خانواده شیرهای پروانه ای هستند.در مواقعی که باز و بسته کردن این نوع شیرها با کمک نیروی انسانی امکان پذیر نباشد از نیروی الکترو موتور و یا هوای فشرده استفاده می شود.

 

شیرهای اطمینان:

کمپرسورها، دیگهای بخار، توربین ها، ظروف و سایر تاسیسات تحت فشار که محتوی گاز مایع هستند اغلب کارشان طوری است که با فشار بالا رونده ولی تحت کنترل مواجه می باشند. بعضی اوقات ممکن است دستگاه های کنترل کننده دچار مشکل شوند و بدرستی عمل نکنند و باعث بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار دستگاه ها می شود، در این حالت برای جلوگیری از بروز هرگونه حادثه از شیرهای ایمنی روی این دسته تجهیزات استفاده می شود که در صورت بالا رفتن فشار بیش از حد مجاز این شیرها بطور خودکار عمل کرده و با باز شده و خارج ساختن مفداری از محتوی دستگاه فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورد.انواع این نوع شیرها عبارتند از:

۱- قابل نصب بروی منابع و ظروف محتوی گاز Safety Valve

۲- قابل نصب بروی منابع و ظروف محتوی مایع Relief Valve

۳- قابل نصب بروی منابع و ظروف محتوی گاز و مایع Safety & Relief Valve

در زیر تصاویری از این نوع شیر به نمایش درآمده است:

 

شیرهای خودکار:

این نوع شیرها در انواع مختلفی ساخته شده اند ولی در حالت کلی از سه بخش ساقه شیر، توپی و نشیمنگاه تشکیل شده اند.اصولا شیرهای کنترل خودکار در یک مدار بسته سیستم کنترل در واحدهای صنعتی به عنوان آخرین عضو سیستم کنترل نصب می شوند. تصویری از شیر خودکار را در در زیر مشاهده می کنیم:

 

بطور کلی شیرهای خودکار را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

 

۱) شیرهای بادی:

در قسمت بالای خود شامل دیافراگمی قابل ارتجاع و فنری که ممکن است در بالا یا پایین قرار گیرد. فشردگی فنر که فشار کار شیر را تعیین می کند بوسیله پیچی که در قسمت بالای فنر قرار دارد تنظیم می شود.

 

۲) شیرهای الکتریکی:

این نوع شیرها نیز به نوبه خود به دو بخش تقسیم می شوند:

۱- شیرهای سلنویید: که در شکل زیر نمایی از آنها مشاهده می شود در مواردی که به قدرتهای کم نیاز باشد استفاده  می شوند.

۲- شیرهای موتوری: از این نوع شیرها در قدرتهای زیاد برای کنترل دبی زیاد گاز یا مایع استفاده می شوند. حرکت دادن ساقه شیر بوسیله یک موتور که به ساقه شیر متصل است امکانپذیر می شود که نمونه ای از آن را می بینیم:

 

 

شیرهای مخصوص آتش نشانی:

از این نوع شیرها به منظور مبارزه با آتش استفاده می شود و پرکاربردترین آنها شیر آتش نشانی زمانی است که به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

۱-Srew down Hydrant

در پیاده روها و خیابانها نصب می شود که قسمت خروجی به لوله آتش نشانی وصل می شود.

۲- Sluice Valve Type

قسمت ورودی آن به منبع اصلی و قسمت خروجی آن به لوله لاستیکی آتش نشانی اتصال میابد.

۳- Pillar Hydrant

شیر زمینی که توسط یک میله ثابت یا لوله ایستاده به لوله آتش نشانی وصل می شود.

 

شیرهای باز و بسته شونده از راه دور:

از این نوع شیرها در موقعی که حداقل افت فشار مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرند، همچنین هنگامی که جریان سیال به عنوان قدرت واسطه روی شیر عمل نمی کند مورد استفاده قرار می گیرد و چون پیستون اصلی بصورت دقیق کنترل شده و طرح بدنه بصورت ۴۵ درجه طراحی شده افت فشار فوق العاده کم است.این شیرها بصورت خودکار از راه دور بوسیله نیروی برق و حالت هیدرولیکی کار می کنند و پس از قطع انرژی برق بصورت طبیعی نیز باز و بسته می گردند.