Plug Valve یا شیر سماوری، یک شیر با حرکت چرخشی است که معمولاً برای باز و بسته کردن کامل جریان استفاده میشود. این شیر دارای یک دیسک نیم مخروطی شکل که شبیه گلدان است و به آن پلاگ گفته میشود. ساختار این دیسک به گونه ای است که درون دیسک یک حفره (دریچه) وجود دارد و مانند شیر توپی (Ball Valve)، زمانی که شیر باز است، این حفره در مسیر حرکت جریان قرار میگیرد و سیال را عبور میدهد. در زمان بسته شدن شیر سماوری، حفره عمود بر مسیر جریان قرار میگیرد.
Plug Valve یا پلاگ ولو با یک چرخش 90˚ در اهرم آن از حالت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز تغییر میکند. این شیرها به طور گسترده برای کاربردهایی چون صنایع نفتی، سرویس های بخار و گاز و هوا، سیستم های انتقال آب و فاضلاب، انتقال سیالات حاوی ذرات جامد و جریانات پرفشار استفاده میشوند.
در پلاگ ولوها عضو گلند (Gland) در حقیقت برابر با بانت (Bonnet) در شیرهای دروازه ای و ساچمهای است. وظیفهی گلند نگهداری استم در ساختار بدنه است.
به طور کلی سه نوع گلند وجود دارد: گلند منفرد (Single Gland)، گلند پیچ خورده (Screwed Gland) و گلند پیچ و مهرهای (Bolted Gland). Plug Valve معمولاً به عنوان شیرهای قطع و وصل جریان به کار میروند؛ به خصوص زمانی که نیاز است تا شیر به تناوب باز و بسته شود.
دلیل استفاده نکردن از این شیر ها برای تنظیم جریان این است که در شیر سماوری درست مانند شیر دروازه ای (Gate Valve)، برای جریانات با سرعت بالا درصد زیادی از کاهش نرخ جریان هنگام بستن شیر، درست در نزدیکی حالت انسداد کامل شیر رخ میدهد و دبی جریان به طور ناگهانی کم و زیاد میشود. برای رفع این مشکل پلاگ ولوها با حفرهی لوزی شکل روی پلاگ، طراحی شده اند تا از آن ها بتوان برای تنظیم جریان استفاده کرد.
ساختار Plug Valve
Plug Valve چندراهه (Multiport Plug Valve)
یکی از شاخصه های مهم پلاگ ولوها این است که میتوان از آنها برای تقسیم و ترکیب جریانات از طریق چندراهه کردن شیر بهره برد. این امر باعث میشود که فرایند لوله کشی (Piping) راحت تر شده و سیستم مورد نظر عملکرد بهتری داشته باشد و تعداد اتصالات در مسیر پایپینگ کمتر شود.
یک Plug Valve چندراهه میتواند به جای سه یا چهار شیر دروازه ای یا هر شیر قطع کن دیگری قرار گیرد. این امر به معنای کاهش هزینه ها و همچنین کاهش افت فشار در مسیر جریان خواهد بود. یکی از مشکلات شیر چند راهه این است که ممکن است نتواند جریان را به طور کامل قطع کند و جریان مقداری نشت و عبور از شیر داشته باشد.
در بیشتر شیرهای چندراهه یکی از مسیرهای جریانات همیشه باز است. این شیرها به این صورت عمل میکنند که در زمان بسته شدن، جریان تمامی خطوط را قطع کرده و جریان را فقط به سوی یک خط منحرف میکنند. در صورتی که قطع کامل جریان مورد انتظار ما باشد، باید از شیر چندراهه ای که قابلیت آب بندی و قطع بالایی داشته باشد استفاده کرد یا اینکه یک شیر قطع کن مانند شیر دروازه ای به طور جداگانه در مسیر خروجی این شیر چندراهه نصب شود.
Plug Valve چندراهه
مزایا و معایب شیر Plug Valve
مزایا
- ساختار سادهی شیر
- سهولت تعمیر و نگه داری
- عملکرد سریع
- سایز کوچک نسبت به بقیه شیرها
- ایجاد افت فشار کم در برابر جریان سیال
معایب
- قیمت بالاتر نسبت به شیر توپی
- احتیاج به گشتاور بالا برای چرخش استم
- امکان ایجاد نشتی در جریان
- نیاز به گشتاور بالا برای چرخش اکچویتور
انواع Plug Valve
Plug Valve شامل انواع مختلفی از لحاظ نوع حفره یا سوراخ روی پلاگ (دیسک) و از لحاظ نوع روانکاری شیر در بین شیرآلات هستند که هرکدام از این دسته بندی ها به طور جداگانه شرح داده شده است.
انواع Plug Valve از لحاظ نوع دیسک
پلاگ شیرهای سماوری شامل انواع مختلفی بوده که همهی آنها عمدتاً به شکل نیم مخروط میباشند و فقط از لحاظ برخی جزئیات مانند نوع حفرهی روی پلاگ (Plug) باهم متفاوت هستند. بنابراین به طور کلی میتوان شکل حفرهی روی دیسک Plug Valve را به گروههای زیر تقسیم کرد.
Plug Valve با حفرهی مستطیلی (Rectangular Port Plug Valve)
رایج ترین شکل سوراخ روی پلاگ شیرهای سماوری از نوع مستطیلی شکل است. حفرهی مستطیلی حداقل 70% از سطح مقطع لولهی خروجی از شیر را دربر میگیرد.
انواع مختلف حفره های روی پلاگ Plug Valve
Plug Valve با حفرهی دایره ای (Round Port Plug Valve)
این نوع از شیر میتواند سوراخی هم اندازه و یا حتی بزرگتر از مقطع لولهی خروجی از شیر داشته باشد که در آن صورت به آن “Full Port” گفته میشود. و همچنین میتواند حفره ای کوچکتر از دهانهی لولهی خروجی از شیر داشته باشد که به آن “Standard port” گفته میشود. زمانی که محدود کردن جریان برای ما مهم نباشد از پلاگ ولوها با حفرهی دایرهای استاندارد استفاده میشود.
Plug Valve با حفرهی لوزی شکل (Diamond Port Plug Valve)
پلاگ ولوها با حفرهی لوزی شکل معمولاً برای کاربردهای تنظیم دبی جریان استفاده میشوند و ساختار هندسی حفره در آن ها به گونهای است که هنگام باز شدن جریان، دبی سیال به مرور افزایش یافته و میتوان دبی را تا حدی کنترل کرد.
Plug Valve با حفره مستطیلی
انواع پلاگ ولوها از لحاظ نوع روانکاری
Plug Valve روانکاری شده (Lubricated Plug Valve)
عدم نشتی یکی از مهمترین پارامتر هایی است که در این شیر ها باید به آن توجه داشت. بیشتر Plug Valve ساختاری کاملاً فلزی دارند. در پلاگ ولوها شکاف باریک دور دیسک یا پلاگ میتواند باعث نشتی شود. اگر بخواهیم این نشتی را با فرو بردن بیشتر و محکمتر پلاگ در ساختار بدنه رفع کنیم ممکن است این کار سبب پایین آوردن آزادی عمل شیر و چسبیدن قطعات به هم شود که راه حل مناسبی نیست.
برای حل این مشکل یک سری شیارها دور بدنه و حفرهی پلاگ تعبیه میشود که قبل از شروع به کار شیر، گریس کاری میشوند. این گریس کاری سبب تسهیل حرکت پلاگ در شیر و آب بندی کامل شیر و جلوگیری از نشتی جریان میشود. گریس از داخل یک اتصال نصب شده در بالای استم شیر به داخل شیر تزریق میشود.
روان کنندهی مورد استفاده باید با دمای کاری شیر و سیال جاری در شیر سازگاری داشته باشد. امروزه شرکت های تولیدکنندهی Plug Valve با روانکاری، شروع به توسعه و تولید روان کننده هایی کردهاند که در بازهی وسیعی از شرایط دمایی، فشاری و سیالات مختلف میتوانند عمل روانکاری را به خوبی انجام دهند.
بیشترین سیالات عبوری از پلاگ ولو روانکاری شده، گازها و هیدروکربنهای مایع هستند. از این شیرها معمولاً برای انتقال آب آشامیدنی استفاده نمیشود چون خطر آلودگی آب به روغن روان کننده وجود دارد. Plug Valve روانکاری شده معمولاً از جنس آهن یا فولاد هستند و میتوانند تا فشاری حدود 6000 psig در سیستم کار کنند. این نوع از شیرها دارای قیمت گرانتری نسبت به نوع بدون روانکاری هستند اما تعمیر و نگهداری آنها سادهتر بوده و میتوانند فشار بیشتری را تحمل کنند.
Plug Valve بدون روانکاری (Non lubricated Plug Valve)
بطور کلی دو نوع Plug Valve بدون روانکاری وجود دارد: نوع بالارونده (Lift Type) و نوع پوشش الاستومتری برای پلاگ (Elastomer Sleeve or Coated Plug) . نوع بالارونده به این صورت است که توسط یک نیروی مکانیکی لیفت، دیسک (پلاگ) مقداری از جای خود بالا میرود تا از نشیمنگاه شیر جدا شده و چرخش آن تسهیل شود. این بالا بردن مکانیکی را میتوان به وسیلهی یک بادامک یا اهرم خارجی انجام داد.
اما بیشتر پلاگ ولوها بدون روانکاری از نوع پوشش الاستومری میباشند؛ به صورتی که یک پوشش از جنس TFE به طور کامل روی پلاگ را پوشانده و توسط یک بدنهی فلزی در جای خود حفظ و ثابت میشود. پوشش الاستومری از ضریب اصطکاک بسیار پایینی برخوردار است و به همین دلیل این نوع از شیر خود روان محسوب میشود.
این شیر بدون روانکاری دارای قیمتی ارزان تر نسبت به نوع روانکاری شده است اما تعمیرات آنها به علت اینکه لازم است تا هنگام تعمیر از خط لوله به طور کامل جدا شوند سخت تر بوده و همچنین در محدودهی فشار پایین تری نسبت به نوع روانکاری شده کار میکنند.
جدول استاندارد ها
ASME B16.34, EN12516-2 , API 6A , API 6D |
استاندارد |
10-900 mm |
قطر شیر |
API 598 Up to 10000 psi |
فشار کاری |
ASME B16.10 از -100˚C تا 400˚C |
دمای کاری |
API 599 , MSS SP 25 , MSS SP 45 , NPS1/2″~24″ |
اتصال |
ASME B16.10 , ASME B16.11 , API 607 , MSS SP-61 |
استاندارد بازرسی |
ASTM A216 WCB |
بدنه شیر |
ASTM A351 CF8 |
دیسک یا دروازه |
ASTM A276 410 |
استم |
ASTM A350 LF2 |
گلند |
SS304 / SS316+GRAPHITE |
آب بندی |
جمع بندی
Plug Valve از جمله شیر های پرکاربرد در صنایع مختلف، به خصوص صنایع نفتی و نیروگاهی میباشد. این شیر ها قابلیت استفاده در دما و فشار های بالا را دارند و برای عبور سیال های حاوی ذرات جامد هم مناسب هستند.
از برند های شاخص در زمینهی تولید و فروش Plug Valve میتوان به شرکت 3Z Valve در چین، شرکت APV در استرالیا، شرکت Flow Serve در آمریکا، شرکت Galli & Cassina در ایتالیا و شرکت آمریکایی XOMOX اشاره کرد.
به منظور انتخاب Plug Valve مناسب برای انجام کاربرد مورد انتظار باید به یکسری نکات مهم توجه داشت. اگر هدف ما تنظیم دبی جریان باشد به طور کلی استفاده از این شیر ها توصیه نمیشود. یا اینکه در این مورد باید از پلاگ ولو با حفره لوزی شکل استفاده کرد که میتواند دبی جریان سیال را تا حدی تنظیم کند.
در صورتی که جریان سیال پرفشار باشد استفاده از Plug Valve روانکاری شده پیشنهاد میشود که ساختار محکم تری دارند و قادر هستند فشار بیشتری را تحمل کنند. اما برای جریان های ساده و کم فشار شیرهای سماوری بدون روانکاری به علت قیمت پایین تر مناسب تر هستند.
همچنین باید توجه داشت که پلاگ ولو روانکاری شده برای انتقال آب آشامیدنی و یکسری فراورده های نفتی مناسب نیستند؛ زیرا سیال عبوری از شیر میتواند توسط مادهی روانکار آلوده شود.
سلام دلیل استفاده نکردن از شیرهای
Plug Valve برای تنظیم جریان چیه؟
سلام دلیل استفاده نکردن از شیر سماوری برای تنظیم جریان چه چیزی میباشد ؟با تشکر
تغییرات زاویه اهرم در پلاگ ولوها فقط از ۰ تا ۹۰ درجه است و یا این بازه در مدلهای مختلف این شیر متغیر است؟
مقدم عزیز ممنون از همراهیتون با ما. نه متغیر نیست و همین زاویه است.