شیر پروانه ای (butterfly valve) نوعی شیر سریع بازشو است که می تواند مسیر سیال را با یک چرخش 90 یا 180 درجه باز یا بسته کند. این شیر بیشتر به عنوان قطع یا وصل کننده و هم محدود کننده جریان استفاده می شود.
ساختمان شیر پروانه ای از يك بدنه معمولي و يك صفحه مدور كه تقريباً در وسط قرار دارد تشكيل شده است. شیر پروانه ای یا باترفلای ولو (Butterfly valve) با طراحی هم مرکز و غیر هم مرکز شافت به راحتی و با دقت بالا با چرخش صفر تا 90 یا 180 درجه دیسک توسط اپراتور یا عملگر، جریان سیال عبوری را قطع و یا وصل می کند.
در شیر پروانه‌ای، دیسک حول محور خود که یک سر آن استم (Stem) و سر دیگر آن نشیمنگاه (Seat) است، دوران می‌کند. شیر پروانه‌ای از لحاظ ظاهر و ساختار به شیر توپی (Ball valve) بسیار شبیه بوده و تفاوت آن ها را میتوان در شکل دیسک‌شان (Disc) مشاهده نمود.
دیسک شیرآلات پروانه ای با حرکتی پاک کننده به سمت نشیمنگاه حرکت می‌کند و با این عمل این شیرها قادر به مدیریت سیالاتی که حاوی مواد جامد هستند نیز می‌باشند. البته این موضوع به قدرت نشیمنگاه و پودرها و گرانول‌های موجود در جریان بستگی دارد.
در شیرهای پروانه ای بزرگ، اکچویتور (Actuator) شیر به وسیله چرخ دنده به استم (Stem) متصل میشود تا باز و بسته کردن شیر با افزایش نیروی اعمالی توسط چرخ دنده راحت تر باشد، اما از طرفی دیگر زمان باز و بسته شدن شیر طولانی تر می گردد.
شیر پروانه ای 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. استفاده از شیرهای پروانه‌ای بسیار راحت است. این شیرآلات محبوبیت زیادی در بازار دارد چرا که قیمت آن ارزان‌تر از دیگر شیرهاست، وزن سبک‌تری داشته و همچنین نیاز به پشتیبانی کمتری دارد. شیرهای پروانه ای یکی از پرکاربردترین شیرآلات در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی می باشند.
در نصب شیرهای پروانه ای باید این نکته را رعایت کرد که آن ها را حتما در حالت باز باید نصب نمود تا نشیمنگاه لاستیکی در حالت بسته، مانع باز شدن شیر نگردد. مهم ترین قسمت های شیر پروانه ای بدنه (Body)، دیسک (Disc)، نشیمنگاه (Seat) و شفت (Stem) هستند. نشیمنگاه این شیر ممکن است از جنس فلز یا لاستیک باشد. همچنین دیسک شیرهای پروانه ای می تواند با بدنه ی شیر هم مرکز یا غیر هم مرکز باشند.
شیرآلات پروانه ای در دسته شیرآلات صنعتی قرار می گیرد.
کربن استیل (lcarbon stee) آلیاژی است که از ترکیب درصد خاصی از کربن با آهن ساخته می شود. در شیر پروانه ای از کربن استیل در ساخت بدنه و دیسک شیر استفاده می شود. از آنجایی که کربن استیل نسبت به سایر متریال ها ارزان ترست شیرهای پروانه ای کربن استیل هم قیمت پایینی دارند. از انواع این آلیاژ می توان A۱۰۵ Aرا نام برد. کربن استیل مقاومت کمی در برابر خوردگی دارد پس نمی توان آن ها را در مسیر سیالات خورنده استفاده کرد.
استنلس استیل آلیاژی از آهن است که با حداقل 10.5 درصد کروم ساخته می شود. کروم با ایجاد یک لایه از اکسید خود بر روی سطح آهن مانع از خوردگی آن می شود. این آلیاژها مقاومت خوبی نسبت به خوردگی دارند و برای سیالاتی با خوردگی بالا استفاده می شوند. از پرکاربردترین آلیاژهای استنلس استیل می توان 304L و 316L را نام برد.
دارای یک ریزساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی مرکز-بدنی (body-centered cubic) محسوب میشود و دارای ۱۰٫۵ تا ۲۷ درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم، در همه درجه حرارت‌ها وجود دارد و مانند استنلس استیل آستنیتگ با عملیات حرارتی سخت کاری نمی‌شود. همچنین مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی آن‌ها را نیز با کار سرد نمی‌توان تقویت کرد. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.
به عنوان استنلس استیل مهندسی، ابزاری و فولاد مقاوم در برابر خزش استفاده میشود و در چهار گرید تقسیم بندی می شوند.۱- گریدهای آهن-کروم-کربن، ۲- گریدهای آهن-کروم-نیکل-کربن، ۳- گریدهای پیرسخت‌کاری شونده، ۴- گرید مقاوم دربرابر خزش
علاوه بر کروم و نیکل عناصر دیگری نیز دارد که باعث بالا رفتن سختی آن می شود. استنلس استیل (فولادهای زنگ‌نزن) آستنیتی را میتوان به زیرگروه های سری 200 و سری 300 و سری 400 تقسیم کرد. این نوع بیشترین تولید و کاربرد استنلس استیل ها را داراست. به عنوان مثال می توان از انواع 304، 304L، 316 و 316L نام برد.
اسنلس استیل دوپلکس دارای میکرو ساختار ترکیبی آستنیتیگ و فریتیگ است که هدف آن معمولاً تولید ترکیب ۵۰/۵۰ است، اگر چه در آلیاژهای تجاری این نسبت میتواند ۴۰/۶۰ باشد. آن‌ها با کروم بالا (۱۹–۳۲ درصد) و مولیبدن (تا ۵ درصد) و درصد نیکل پایین‌تر از اسنلس استیل آستنیتی مشخص می‌شوند. فولاد ضدزنگ دوپلکس در مقایسه با فولاد ضدزنگ آستنیتی تقریباً دو برابر استحکام دارد. گریدهای فولاد دوپلکس بر اساس مقدار آلیاژ و مقاومت به خوردگی آن‌ها در گروه‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند.
آلیاژهای نیکل
آلیاژهای نیکل در سیستم هایی که نیاز به سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی باشد، استفاده می شوند. این آلیاژها بسیار گران و سنگین هستند.
آلیاژ تیتانیوم
آلیاژ تیتانیوم دارای وزن کم و مقاومت بالا هستند. روش محافظت از خوردگی همانند آلیاژ استنلس استیل است.
آلیاژ نیکل آلومینیوم
آلیاژ نیکل آلومینیوم از ۱۰ درصد آلومینیوم، ۵ درصد نیکل و ۵ درصد آهن تشکیل شده است. این آلیاژ به خصوص در آب دریا مقاومت بالایی دارند. تنها عیب این آلیاژ سرعت بالای خورده شدن آن به نسبت استنلس استیل است.
انواع جنس های دیگر شیر پروانه ای
اغلب شیرآلات صنعتی از جنس های متفاوتی ساخته می شوند و انتخاب متریال مناسب می تواند به پارامترهای مختلفی مانند هزینه، طول عمر و شرایط سیستم بستگی داشته باشد.
جدول موارد استفاده از شیرهای پروانه ای
| حوزه کاربرد | نمونه‌های استفاده | توضیحات |
|---|---|---|
| نیروگاه‌ها | نیروگاه‌های حرارتی، نیروگاه‌های هیدرولیکی | کنترل جریان آب، بخار و سیالات مختلف در فرآیند تولید انرژی |
| صنایع نفت، گاز و پتروشیمی | خطوط انتقال نفت و گاز، پالایشگاه‌ها | قطع، وصل و تنظیم جریان سیالات نفتی و گازی با دقت بالا |
| صنایع شیمیایی و دارویی | خطوط تولید مواد شیمیایی، داروسازی | کنترل جریان مایعات و گازها با رعایت استانداردهای بهداشتی |
| سیستم‌های پایپینگ صنعتی | خطوط لوله کشی کارخانه‌ها و مجتمع‌های صنعتی | تنظیم و قطع و وصل جریان مایعات و گازها |
| صنایع غذایی و نوشیدنی | خطوط تولید مواد غذایی، سیستم‌های پاکسازی | کاربرد در خطوط تولید با نیاز به حفظ بهداشت و پاکیزگی |
| سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) | سیستم‌های تهویه هوا، خنک‌کننده‌ها، بخار آب | کنترل جریان هوا و گازهای فرایندی |
| کشاورزی و آبیاری | سیستم‌های آبیاری تحت فشار، توزیع کود مایع | مدیریت جریان آب و محلول‌های غذایی برای گیاهان |
| تصفیه آب و فاضلاب | تصفیه خانه‌های آب، شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب | کنترل و تنظیم جریان آب خام و تصفیه شده در فرآیندها |
از اجزای مهم شیر پروانه ای می توان به بدنه، نشیمنگاه، ساقه و عملگر آن اشاره کرد. از اجزاء مهم دیگر شیر پروانه ای می توان به دیسک اشاره کرد که نقش اصلی را در تنظیم (در شرایط خاص) و توقف جریان دارد. جنس دیسک شیر پروانه ای به نوع کاربرد و سیال آن بستگی دارد.
اجزاء اصلی تشکیل دهنده شیر پروانه ای:
بدنه با توجه به نوع سیال و فشار کاری و دما سیال انتخاب می شود:
دیسک (Disc)
دیسک در شیر پروانه ای بیشترین تماس با سیال را دارد. به همین دلیل انتخاب دیسک شیر پروانه ای با توجه به شرایط نوع سیال، دما و فشار کاری اهمیت بسزایی دارد.
جنس انواع دیسک (Disc)
دیسک بدون انحراف (Zero offset)
دیسک بدون انحراف نوعی دیسک هم مرکز است که در آن دیسک و شفت با بدنه شیر هم مرکز هستند و جریان را به دو قسمت مساوی تقسیم می کند. از این دیسک برای سیستم های با دمای پایین و کم فشار استفاده می شود.
دیسک دابل افست (Double Offset)
دیسک Double Offset از مرکز ثقل شیر پایین تر قرار دارد و اصطکاک فقط در ابتدا و انتها با زاویه 10 درجه رخ می دهد.
دیسک تریپل افست (Triple Offset)
شیر پروانه ای با دیسک Triple Offset به همراه نشمینگاه فلز در فلز می باشد که دارای حرکت بدون اصطکاک می گردد. سطح تماس این دیسک فقط در نقطه بسته شدن قرار می گیرد.
نشیمنگاه یا سیت (Seat)
نشیمنگاه براساس تحمل دمایی و فشار کاری و نوع سیال در انواع مختلفی ساخته می شوند. سیت EPDM معمولا برای سیال آب و فاضلاب تا دمای 70 درجه سانتی گراد استفاده می شود. برای سیالات دارای خورندگی از قبیل اسید از سیت PTFE و تا دمای 70 درجه می توان از سیت NBR، تا دمای 120 درجه نیز از سیت EPDM می توان استفاده کرد.
محرک یا راه انداز (Stem)
استم که محور یا شافت نیز نامیده می شود، از طرف بالا به عملگر و از طرف پایین به دیسک متصل می باشد و با چرخش عملگر، نیرو توسط استم به دیسک انتقال داده شده و دیسک با چرخش ۹۰ یا ۱۸۰ درجه ای سیال را عبور می دهد. شافت شیر پروانه ای معمولا از جنس فولاد سخت ساخته می شود تا در مقابل فشار های کاری مقاومت داشته باشد. معمولا سر شافت شیر پروانه ای به صورت چهار گوش یا گرد است. در حالت چهار گوش برای کوپل کردن عملگر هیدرولیک، پنوماتیک یا برقی مشکلی ندارد در غیر این صورت باید سر شافت گرد با عملیات تراشکاری و فرزکاری به چهار گوش تبدیل شود.
شیر پروانه ای مطابق استاندارد طراحی می گردند و در چند مدل شیر پروانه ای ویفری، شیر پروانه ای لاگ ، شیر پروانه ای فلنج دار تولید می شود.
شیرهای پروانه ای را از چند منظر دیگر می توان تقسیم بندی نمود.
شیر پروانه ای ویفری Wafer butterfly valve
محل قرارگیری شیر پروانه ای ویفری بین دو فلنج لوله است و سپس فلنج ها به وسیله پیچ و مهره به هم متصل می شوند. این شیرها به سادگی نصب می شوند اما هیچ گاه نمی توانند یک شیر ایزوله کننده باشند.
شیر پروانه ای لاگ Lug Butterfly Valve
شیر پروانه ای لاگ دار، تعدادی سوراخ بر روی بدنه خود دارد که امکان نصب فلنج را بر روی آن فراهم می آورد.
شیر پروانه ای فلنجی Flanged butterfly valve
شیر پروانه ای فلنج دار بر روی بدنه خود دو فلنج دارد که می تواند به راحتی به فلنج های لوله متصل شوند.
کلاس های قابل ارائه برای شیر پروانه ای شامل موارد زیر می باشد:
قبل از نصب، بدنه شیر، دیسک و نشیمنگاه را بررسی کنید تا مطمئن شوید خرابی یا مشکل خاصی وجود نداشته باشد همچنین بررسی کنید که فشار خطی که قرار است شیر در آن نصب شود در محدوده فشار کاری شیر مورد نظر باشد. دقت داشته باشید که مواد اضافی، ضایعات و جسم خاصی در لوله وجود نداشته باشد. در صورت وجود مواد اضافی می توانید با آب یا شوینده های ملایم لوله را تمیز کنید. سطح فلنج هایی که قرار است به شیر وصل شوند را نیز تمیز کنید تا از هرگونه مواد اضافی پاک شده باشد.
در هنگام نصب شیر بین دو فلنج لوله، باید توجه داشت که فاصله بین فلنج های لوله، کمی بیشتر از طول کلی بدنه شیر باشد تا گسکت های شیر به راحتی در جای خود قرار گیرند. شیرهای نوع ویفری، احتیاجی به واشرهای آب بندی ندارند و استفاده از واشر آب بندی عملکرد شیر را مختل می کند.
نکته: توجه داشته باشید که جهت جلوگیری از اعمل نیروی فلنج، پیچ ها به صورت ضربدری محکم شوند.
دقت کنید که هیچ گونه نا هماهنگی از لحاظ اتصال صحیح بین شیر و فلنج وجود نداشته باشد. علت بیشتر مشکلات شیرهای پروانه ای همین نا هماهنگی می باشد که شیر با فلنج ها یا لوله به درستی تنظیم نشده است و باعث گیر کردن دیسک هنگام باز و بسته شدن می شود. هنگام نصب شیر، دیسک را در موقعیت باز قرار دهید تا نشیمنگاه لاستیکی در حالت بسته، مانع باز شدن شیر نگردد.
در صورتی که شیر پروانه ای را مستقیما به یک پمپ یا شیر دیگری وصل می کنید، توجه داشته باشید که فضای کافی برای باز و بسته شدن شیر در نظر بگیرید. قبل از محکم کردن پیچ و مهره ها یک بار شیر را به طور کامل باز و بسته کنید تا از عملکرد روان شیر مطمئن شوید.
از آنجا که شیرهای پروانه ای نسبت به سایر شیرآلات صنعتی، اجزای داخلی کمتری دارند، به طور کلی نیاز کمتری به اقدام برای تعمیر و نگهدری دارند. در صورتی که از شیر به طور منظم استفاده نمی شود نیاز است تا حداقل یک بار در ماه از شیر بازدید شود. اگر شیر در بین موقعیت باز و بسته گیر کرده است عملکرد اکچویتور را بررسی کنید. در صورت لزوم اکچویتور را برداشته و به صورت دستی اقدام به باز و بسته کردن شیر کرده تا مشکل را پیدا کنید.
نکته: توجه داشته باشید که اعمال نیروی گشتاور بیش از اندازه توسط اکچویتور ممکن است باعث خسارت به اجزای داخلی شیر شود.
یکی از مشکلات رایجی که ممکن است برای شیر پروانه ای ایجاد شود، بروز نشتی در این شیر است. این نشتی میتواند در نواحی مختلفی از شیر ایجاد شده و باعث هدر رفتن انرژی و آسیب به شیر شود.
در صورتی که نشتی در محل اتصال فلنج بدنه شیر با فلنج خط لوله ایجاد شود، می توان با آچارکشی و محکم کردن پیچ و مهره های اتصال فلنج ها، مشکل نشتی را برطرف کرد. اگر نشتی برطرف نشد احتمالا مشکل از گسکت آب بندی است که لازم است تعویض شود. در حالی که اگر وجود نشتی در محل درپوش بدنه شیر باشد، ابتدا باید پیچ های درپوش را باز کرده و اورینگ مربوطه را تعویض نمود.
اگر نشتی از محل لاستیک آببند بین دیسک و نشیمنگاه باشد، نیاز است که لاستیک آب بندی تعویض شود. در این حالت باید ابتدا ساقه و دیسک را جدا کرده و پس از درآوردن دیسک، اقدام به تعویض لاستیک آب بندی نمود.
یکی از دلایل نشتی شیر می تواند وجود جسم خارجی بین دیسک و نشیمنگاه شیر باشد. در این صورت نیاز است تا شیر را به میزان 10 تا 15 درجه باز کنید تا با فشار و سرعت بالای سیال، جسم مورد نظر خارج شود.
پدیده ضربه قوچ یا افزایش فشار ناگهانی نیز یکی از آسیب های رایج به شیرآلات صنعتی در خطوط لوله می باشد.
شیرآلات پروانه‌ای به طور گسترده در کارخانجات صنعتی و پالایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از شیرهای پروانه‌ای برای انتقال مایعات با فشار کم، گاز و آب در فشارهای کم و جریان‌های دوغاب (Slurry) مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مهم‌ترین وظایف شیر پروانه‌ای، افزایش جریان سیال در زمان بسیار کم است. استفاده از این شیر در فشارهای بالا به دلیل نشتی توصیه نمی شود.
از برندهای معتبر تولید کننده شیرهای پروانه ای می توان به برندهای مختلف اشاره نمود:
میراب
پترو صنعت انرژی
اریتا Arita
والبیا Valbia
ونسا vanessa
آدامز Adams
اورتون Orton
کیتز Kitz
کی اس بی KSB
کیستون keyston
انیکس ANIX
رویکرد تخصصی و صنعتی اینرژی در ارائه و خرید شیر پروانه ای (butterfly valve) بر این است تا طیف وسیعی از انواع شیر و ولوهای صنعتی موجود در بازار را در حوزه های مختلف صنعتی گردآوری نموده تا همواره فرصتی مناسب برای مقایسه و خرید اینترنتی شیر پروانه ای فراهم گردد.
کارشناسان پشتیبانی همواره در فرایند خرید آنلاین شیر پروانه ای برای انتخاب مناسب و مقرون به صرفه و مشاوره تخصصی محصولات در کنار شما خواهند بود. جهت خرید و فروش شیر پروانه ای به سایت اینرژی مراجعه فرمایید.
همچنین فروشگاه تخصصی اینرژی از تمام تولیدکنندگان، وارد کنندگان باترفلای ولو و انبارداران محصولات پایپینگ و شیرهای استوک دعوت به همکاری در فروش و بازاریابی می نماید.
شیر پروانه ای چیست و چگونه کار می کند؟
شیر پروانه ای یا Butterfly نوعی شیر ربع گرد بوده که با چرخش دیسک مرکزی، جریان سیال را باز یا بسته می کند. این طراحی ساده باعث عملکرد سریع و اشغال فضای کم در مسیر لوله کشی می شود.
چه تفاوتی بین شیر پروانه ای ویفری و فلنجی وجود دارد؟
شیر پروانه ای ویفری بین دو فلنج قرار می گیرد و برای فشارهای پایین و در مواقعی که فضای کافی برای نصب شیر وجود ندارد مناسب است، در حالی که شیر فلنجی دارای سوراخ های نصب بوده و برای فشارهای بالا کاربرد دارد.
آیا شیر پروانه ای برای کنترل دبی مناسب است؟
خیر، به طور کلی استفاده از شیر پروانه ای در حالت نیمه باز برای کنترل دبی توصیه نمی شود، زیرا باعث ایجاد کاویتاسیون و آسیب به بدنه شیر می شود.
چه متریال هایی برای ساخت شیر پروانه ای استفاده می شود؟
بدنه و دیسک شیر پروانه ای اغلب از فولاد، چدن، فولاد ضدزنگ، برنج و… ساخته شوند که بسته به نوع سیال انتخاب می گردند.
چگونه از نشتی در شیر پروانه ای جلوگیری کنیم؟
برای جلوگیری از نشتی شیر پروانه ای باید گسکت ها، اورینگ ها و لاستیک آب بند به طور منظم بررسی و در صورت نیاز تعویض شوند. همچنین آچارکشی صحیح فلنج ها برای جلوگیری از نشتی ضروری است.
