Butterfly valve یا شیر پروانه ای چگونه کار می کند؟

اهمیت اطلاع از اینکه Butterfly valve  چیست بر انتخاب نوع شیر در پروژه های مختلف تاثیر زیادی می گذارد. شیر پروانه ‌ای یا Butterfly valve یک شیر مناسب برای کنترل دبی جریان در مسیر حرکت سیال است. این شیر می­تواند در حالت نیمه باز قرار گرفته و میزان سیال عبوری را کم و زیاد کند. این شیرها یکی از پرکاربرد­ترین شیرها در صنایع نفتی و پتروشیمی هستند. استفاده از شیرهای پروانه‌­ای بسیار راحت است زیرا اعمال یک چرخش ˚90 در دسته‌­ی شیر، می­تواند وضعیت شیر را از حالت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز تغییر دهد. در شیر پروانه ‌ای، دیسک حول محور خود که یک سر آن استم (stem) و سر دیگر آن نشیمنگاه است، دوران می‌­کند. شیر پروانه ‌ای از لحاظ ظاهر و ساختار به شیر توپی (Ball valve) بسیار شبیه بوده و تفاوت آن ها را می­توان در شکل دیسک‌شان مشاهده نمود. در شیرهای پروانه­ای بزرگ، اکچویتور (actuator) شیر به وسیله چرخ دنده به استم متصل می­شود تا باز و بسته کردن شیر با افزایش نیروی اعمالی توسط چرخدنده راحت تر باشد.

Butterfly valve مزایای بسیار زیادی به خصوص برای کاربرد در ابعاد بزرگ نسبت به شیرهای دروازه‌­ای (Gate Valves)، ساچمه­ ای (Globe Valves)، سماوری (Plug Valves) و توپی (Ball Valves) دارند. وزن کمتر و قیمت پایین‌­تر و اشغال فضای کم از جمله‌­ی این مزایا می­‌باشند. پایین بودن قیمت ساخت شیر پروانه‌ ای به این دلیل است که قطعات متحرک کمتری داشته و بدنه آن نسبتاً سبک است. شیرهای پروانه ‌ای برای عبور دوغاب ها یا مایعات با مقادیر زیادی از مواد جامد معلق و همچنین مایعات با گرانروی (ویسکوزیته) بالا مناسب می­‌باشند و به همین علت به صورت گسترده در صنایع نفتی استفاده می ­شوند. همچنین یکی دیگر از کاربردهای شیرهای پروانه ای عبور گاز­ها با فشار پایین است.

دیسک، عنصر کنترل جریان در شیر پروانه ­ای است و قطر آن تقریباً برابر با قطر داخلی لوله­‌ی متصل به آن است و می­تواند حرکت دورانی هم در راستای محور افقی و هم در راستای محور عمودی داشته باشد. هنگامی که دیسک به طور موازی با مسیر جریان لوله قرار می‌­گیرد شیر به طور کامل باز می­شود. نشیمنگاه Butterfly valve می تواند فلزی یا از جنس الاستومری باشد و دور دیسک آن هم به وسیله رینگ های فلزی و واشرهای لاستیکی آب بندی می­ شود. اتصال دیسک و استم (Stem) در شیر پروانه ‌ای معمولاً به وسیله­ ی پیچ و مهره یا پین است و در برخی موارد دیسک و استم به­ صورت یکپارچه ساخته می ­شوند که در این حالت شیر آب بندی مناسب تری نسبت به حالت قبل دارد.

سه بعدی شیر پروانه‌ای
سه بعدی شیر پروانه‌ای

انواع Butterfly valve

شیر پروانه ‌­ای از لحاظ نوع اتصال بدنه، جنس و نوع عملگر (اکچویتور) دارای انواع مختلفی هستند که هرکدام بسته به سیال عبوری و دما و فشار جریان و قیمت و شرایط محیطی در جاهای مختلف استفاده می‌­شوند.

انواع Butterfly valve از لحاظ نوع اتصال بدنه

این شیرها از جهت اتصال بدنه به 4 گروه تقسیم می­‌گردند:

1. شیر پروانه ‌­ای ویفری Wafer Type Butterfly Valve

شیر Butterfly valve نوع ویفری ( Wafer Butterfly valve ) به شیر بدون فلنج معروف بوده و بین دو فلنج در خط لوله نصب می­ گردد. این نوع از شیر از وزن کم و قیمت پایینی نسبت به سایر مدل ها برخوردار است و قابلیت نصب به حالت عمودی و افقی در مسیر خط لوله را دارد. تعمیر و تعویض قطعات شیر پروانه‌ ای ویفری راحت بوده و قابلیت نصب عملگر الکتریکی، هیدرولیکی و پنوماتیکی روی آن وجود دارد. از معایب این نوع شیر این است که نمی ­تواند در انتهای خط لوله قرار بگیرد و حتماً باید در مسیر لوله جای گیرد.

شیر پروانه‌ای ویفری
شیر پروانه‌ای ویفری

2. شیر پروانه ‌­ای لاگ Lug Type Butterfly Valve

شیر Butterfly valve نوع لاگ دور بدنه خود تعداد زیادی سوراخ دارد که از طریق این سوراخ ها به فلنج پیچ شده و دارای اتصال محکم‌تری نسبت به نوع ویفری هستند. این شیرها می­ توانند در انتهای خط لوله هم استفاده شده و آب بندی بهتری نسبت به نوع ویفری دارند.

شیر پروانه‌ای لاگ
شیر پروانه‌ای لاگ

3. شیر پروانه ‌­ای فلنجی Flange Type Butterfly Valve

این شیرها دارای صفحه‌­ی فلنجی در هر دو طرفشان هستند و در ابعاد بزرگ استفاده می­‌شوند. در مواردی که نیاز به استحکام بیشتر و آب بندی بهتر در مسیر خط لوله است از این نوع شیرها استفاده می­ شود.

شیر پروانه‌ای فلنجی
شیر پروانه‌ای فلنجی

4. شیر پروانه‌­ ای جوشی Welded Type Butterfly Valve

هنگامی که فشار جریان در خط لوله خیلی بالا باشد و یا اینکه لوله ها از جنس پلاستیک باشند، اتصال فلنجی مناسب نبوده و شیرهای با اتصال جوشی استفاده می­ شود.

شیر پروانه‌ای جوشی
شیر پروانه‌ای جوشی

مشخصات Butterfly valve از لحاظ جنس

مشخصات Butterfly valve ها از نظر جنس در جدول زیر قابل مشاهده است:

کاربردجنس
به علت پوشش نیکل از مقاومت بالایی در برابر خوردگی برخوردار است و مناسب برای هوا، نفت سفید، روغن‌ها، کتون و آب است.Nickel plated ductile iron
مناسب برای هوا، الکل، اتر، فریون، روغن، اکسیزن و آب آشامیدنی است و به طور گسترده در تجهیزات تهویه مطبوع HVAC استفاده می‌گردد.Bronze
در کاربردهای شیمیایی و محیط زیستی به طور گسترده‌ استفاده می‌شوند و مناسب برای استیک اسیدها، هوا، روغن وسوخت خودرو، بنزین، کتون، اکسیژن، بخار وآب آشامیدنی است.Stainless steel
مناسب برای هیدروکربن‌ها و ترکیبات نفتی مانند اتیلن گلیکول و گریس، روغن و زمانی که ترکیبات اتری و اوزون یا کتون در سیال وجود داشته باشد مناسب نیست و خوردگی ایجاد می گردد.Buna – N (Butadience Acrylonitrile Copolymer)
مناسب برای روغن‌های گیاهی، اوزون، کتون و ترکیبات اسیدی و اکسیژن دارEPDM

انواع Butterfly valve از لحاظ نوع عملگر (اکچویتور)

در پروژه های پایپینگ برای باز و بسته کردن جریان در شیر پروانه ‌­­ای ، نیرویی به اکچویتور وارد شده و این نیرو در بعضی موارد به طور مستقیم و در بعضی موارد دیگر به طور غیر مستقیم و از طریق گیربکس (Gearbox) به استم وارد شده و استم هم حرکت چرخشی در دیسک ایجاد کرده و از این طریق جریان سیال کنترل می ­شود.

1. شیر پروانه­ ای با اکچویتور دستی (اهرمی)

برای ابعاد نسبتاً کوچک که به نیروی اعمالی کم نیاز داشته و دقت عملکرد مورد انتظار از آن بالا نیست استفاده می ­شود. عملکرد Butterfly valve به وسیله نیروی وارد شده توسط اوپراتور صورت می پذیرد.

2. شیر پروانه ­ای با اکچویتور هیدرولیک

در مواقعی که نیاز به نیروی بالا و جابجایی کم بوده و سرعت و دقت باز و بسته شدن شیر خیلی مهم نیست از عملگر هیدرولیکی استفاده شده و عملکرد Butterfly valve به وسیله نیروی هیدرواستاتیک اعمالی از طرف جک هیدرولیک به استم صورت گرفته و موجب چرخش دیسک و باز و بسته شدن شیر می‌­شود.

3. شیر پروانه ­ای با اکچویتور پنوماتیک

سیستم پنوماتیک عملگر از هوای فشرده برای ایجاد نیروی لازم جهت باز و بسته کردن شیر استفاده کرده و دقت میزان باز و بسته کردن و تنظیم دبی در شیر توسط آن، مانند عملگر هیدرولیک پایین است؛ اما نیروی اعمالی توسط آن بسیار بالا بوده و در بسیاری از کاربردها از آن ها استفاده می­گردد.

4. شیر پروانه­ ای با اکچویتور الکتریکی

در این نوع شیرها یک الکتروموتور به وسیله جریان الکتریسیته چرخیده و نیروی لازم جهت باز و بسته کردن شیر را به استم و دیسک اعمال می­کند. دقت این شیرها بسیار بالا بوده و سرعت عملکرد آن­ها هم مناسب است. فقط در مواقعی که به نیروی خیلی زیادی احتیاج است، ممکن است الکتروموتور عملگر نتواند نیروی لازم را ایجاد کند.

جداول و استانداردهای شیر پروانه ‌ای Butterfly valve

شرکت چینی DieFei Valve از تولیدکنندگان انواع شیرآلات صنعتی است و استانداردهای زیر را برای شیر پروانه ای ویفری (Wafer) و لاگ (Lug) ارائه کرده است

API 609استاندارد طراحی
API 598استاندارد بازرسی
DIN PN10, DIN PN16, ANSI B16.1, JIS 10Kاستاندارد نهایی
MaterialFeatures
Ductile iron – cast iron – cast steelbody بدنه
SS304 – SS316 – AL – BZ – DI+Nidisk دیسک
SS416 – SS316 -17 – PH SS304stem استم
NBR – Viton – EPDM – PTFE – CRseat نشیمنگاه

جمع بندی

شیر Butterfly valve به عنوان یکی از مهمترین شیرآلات صنعتی به علت ساختار سبک، قیمت ارزان و گستره­‌ی وسیع کاربرد، از شیرهای پر طرفدار در صنعت هستند. شرکت Sure Flow در آمریکا، شرکت ژاپنی ASAHi AV ، شرکت Nibco آمریکا، شرکت DK Valve کره جنوبی و شرکت DieFei Valve  چین، از بهترین برندهای تولید کننده شیر پروانه ­ای در بازار هستند. انتخاب شیر پروانه ‌­ای مناسب بستگی خیلی زیادی به کاربرد مورد انتظار از آن دارد. مثلاً در مواقعی که شیر می‌خواهد انتهای خط لوله نصب گردد بهترین گزینه شیر پروانه­ ای لاگ Lug است و اگر شیر تحت بار زیادی نباشد و بخواهد در بین خط لوله نصب گردد شیرهای ویفری Wafer توصیه می­گردند که ساختار ساده و قیمت کمتری دارند.

در مورد انتخاب جنس مناسب برای شیر Butterfly valve هم حتماً باید به سیال عبوری از آن توجه ویژه ای داشت. مثلاً برای جایگاه های سوخت و عبور بنزین استفاده از جنس فولاد ضد زنگ توصیه می­‌گردد و برای ترکیبات اسیدی جنس EPDM؛ توضیحات کامل در این باره در جدول مربوط به انواع شیر پروانه­ ای از لحاظ جنس داده شده است. اما برای انتخاب شیر بر اساس ساختار گیربکس و عملگر (اکچویتور) باید به دقت مورد انتظار از شیر و میزان نیروی لازم جهت باز و بسته کردن شیر توجه کرد. مثلاً برای شیرهای کوچک و سیال آب که دقت دبی عبوری از شیر خیلی مهم نیست استفاده از شیرهای با اکچویتور دستی مناسب است و زمانی که زاویه دیسک و دقت میزان دبی مورد انتظار بالا باشد بهتر است از عملگر (اکچویتور) الکتریکی استفاده گردد.

نوشته های مشابه

‫2 دیدگاه ها

  1. جهت استفاده در حوضچه ها یک هکتاری به عرض کانال 4 متر با جریان 4 متر بر ثانیه کدام مدل از باترفلای ولو ها رو پیشنهاد میکنید؟ با تشکر کرامتی

  2. سلام.
    درصورتی که منبع پمپاژ به طور ناگهانی قطع بشه در حین کار و سیال به طرف مخزن برگرده ایا شیر پروانه ای بسته میشه؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا