شیرآلات صنعتی با توجه به کارکرد در زمینه‌های مختلفی از جمله تجارت، نیروگاه‌ها، صنعت شیمیایی و پتروشیمی، سیستم حمل ونقل، شرکت‌های نفت و گاز، معادن، سازمان‌ها وغیره مورد استفاده قرار می‌گیرد، به همین علت طراحی آن به‌صورت نمونه‌های گوناگونی انجام و به فروشگاه‌ها ارائه شده‌است.
شیرآلات صنعتی ابزاری جهت پایش جریان و فشار مایعات و یا گازهای عبوری است. از کاربری‌های شیرآلات صنعتی به راه‌اندازی، قطع و کنترل مقدار جریان مایعات و گازهای عبوری و ممانعت از بازگشت آن اشاره می‌شود.
در انتخاب شیرآلات صنعتی باید فاکتورها و آیتم‌هایی از قبیل جنس شیرآلات با توجه به جریان عبوری را در نظرگرفت. به عنوان مثال اگر مایع ردشونده اسیدی باشد باید شیرآلاتی با دوام در برابر خوردگی و آسیب به کارگرفته شود.
آیتم دیگری که هنگام انتخاب شیرآلات صنعتی باید در نظر گرفت طریقه‌ی باز و بسته شدن شیر با توجه به اندازه‌ی زاویهی چرخش آن متناسب با مسیر جریان عبوری، است. مورد دیگر قابل ذکر در انتخاب شیرآلات مناسب میزان دوام شیرآلات صنعتی در برابر دماهای بالا است. در بعضی از مواقع جریان عبوری از لوله‌ها دمای بسیار زیادی دارد، بنابراین باید از شیرآلات صنعتی مناسب و مقاوم استفاده شود. توجه داشته باشید در انتخاب شیرآلات صنعتی شیوه‌ی راه انداختن آن نیز حائز اهمیت است.
شیرآلات به چهار روش مکانیکی، هیدرولیکی، پنوماتیکی و برقی تنظیم می‌شوند:
- در شیوه مکانیکی می‌توان با گرداندن شیر، میزان جریان عبوری را تعیین کرد.
- در شیوه هیدرولیکی و پنوماتیکی عملیات باز و بسته شدن شیر به وسیله جریان عبوری صورت می‌گیرد.
- در روش برقی، عملگرهای تعبیه‌شده روی شیر، به جریان‌های عبوری الکتریکی واکنش نشان می‌دهند.
شیرآلات صنعتی به طور کلی به سه دسته شیرآلات دستی، شیرآلات خودکار با انرژی هوا یا مایع یا گاز و شیرآلات خودکار با انرژی برق تقسیم‌بندی می‌شوند. رایج‌ترین و معمول‌ترین شیرآلات صنعتی شامل شیرآلات دروازه‌ای، شیرآلات گلوب، شیرآلات پروانه‌ای، شیرآلات یک طرفه، سوزنی، شیرآلات اطمینان، کنترلی و سماوری است.
در ادامه مقاله، به معرفی شیرآلات گلوب و سپس برتری‌ها، کاستی‌ها و همچنین آن خواهیم پرداخت.
شیرآلات صنعتی گلوب ( globe valves)
گلوب ولو (Globe Valve) یک نوع شیر صنعتی است که برای کنترل جریان مایعات، گازها یا بخار در لوله‌ها استفاده می‌شود. این نوع ولو یکی از رایج‌ترین ولوها در صنایع مختلف است و به دلیل طراحی خاص خود، امکان تنظیم دقیق جریان را فراهم می‌کند.
شیرآلات گلوب به علت ظاهر سطح بیرونی خود با عنوان شیرآلات کروی نیز نامگذاری شدهاند. شیرآلات گلوب از یک دیسک با تحرک بالا که با گردش آن شیر باز و بسته شده و یک سیت‌رینگ ثابت و بی‌حرکت (Stationary Ring Seat) درون یک بدنه کروی و گرد ساخته شده است.
جریان عبوری از سیستم درونی آن از ابتدای ورود به داخل لوله تا زمان بیرون رفتن آن به طور کامل تغییرجهت می‌دهد. طراحی سیستم دریچه و نشیمنگاه به‌گونه‌ای است که به محض ورود جریان، ارتباط آن‌ها باهم متوقف می‌شود.
ویژگی‌های شیرآلات گلوب:
- جهت جریان ردشونده در شیرآلات گلوب به‌صورت کامل تغییر می‌کند و این تغییر موجب ایجاد جنبش و تنش و در نتیجه سبب افزایش افت فشار می‌شود. در شیرآلات صنعتی گلوب پایین آمدن فشار نسبت به شیرآلات دیگر بیشتر است. در این شیرآلات با جدا‌شدن صفحه آخر ساقه و نشیمنگاه، جریان عبوری شروع به حرکت می‌کند.
- لازم به ذکر است که آسیب و خرابی این نوع شیرآلات به مراتب نسبت به بقیه شیرآلات خیلی کم‌تر است و به سبب اصطکاک کم در فرایندهای کاری می‌توان به طور متوالی آن را راه اندازی و قطع کرد.
- شیرآلات صنعتی گلوب در سامانه‌هایی که تنظیم جریان عبوری و آب‌بندی بصورت خیلی خوب لازم است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. هنگامی که آب‌بندی و ایمنی بالا جهت خارج‌کردن گاز در فشار زیاد و خارج کردن مایع در فشار کم لازم باشد، شیرآلات گلوب به کمک ما می‌آیند.
- سطح بیرونی شیرآلات گلوب براساس نوع جریان عبورکننده، فشار اعمالی و درجه دما از جنس‌های متفاوتی مثل چدن بادوام و مقاوم در برابر شکستگی، فولادی، استیل، آلومینیوم و برنز ساخته می‌شود.
از شیرآلات گلوب جنس چدن برای جریان عبوری آب با حرارت بالا، از شیرآلات کروی فولادی در سیستم و فرایند بخار، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، از شیرآلات گلوب جنس استیل برای جریان‌های عبوری با خصوصیت حل‌کننده قوی و در محل‌هایی با رطوبت زیاد و از شیرآلات گلوب آلومینیومی و برنز برای جریان‌های عبورکننده مانند آب شور استفاده می‌شود.
ساختار گلوب ولو
گلوب ولو از اجزای زیر تشکیل شده است:
- بدنه (Body): که قسمت اصلی ولو است و معمولاً از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند چدن، فولاد استنلس استیل یا برنج ساخته می‌شود.
- دیسک (Disc): که جزء متحرک ولو است و با حرکت عمودی روی نشیمنگاه (Seat) جریان را کنترل می‌کند. این دیسک ممکن است به شکل یک دیسک صاف یا مخروطی باشد.
- نشیمنگاه (Seat): جایی که دیسک روی آن قرار می‌گیرد تا مسیر جریان را مسدود یا باز کند.
- استم (Stem): یک میله که دیسک را به عملگر (Actuator) وصل می‌کند. با چرخاندن یا حرکت دادن استم، دیسک بالا و پایین می‌رود.
- کلاهک (Bonnet): قسمتی از ولو که روی بدنه قرار می‌گیرد و استم و سایر اجزا را در جای خود نگه می‌دارد.
- عملگر (Actuator): برای کنترل دستی یا اتوماتیک ولو استفاده می‌شود. در ولوهای دستی معمولاً یک گیربکس دستی وجود دارد که با چرخاندن آن دیسک حرکت می‌کند. در صورتی که نیاز به استفاده از عملگر اتوماتیک باشد، عملگر پنوماتیک یا برقی کاربرد دارد.
کاربردهای گلوب ولو
گلوب ولوها به دلیل قابلیت کنترل دقیق جریان، در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- کنترل جریان: برای تنظیم دقیق جریان در سیستم‌های پایپینگ مانند سیستم‌های خنک‌کننده، بخار یا سیستم‌های آب و فاضلاب.
- قطع و وصل جریان: اگرچه گلوب ولوها بیشتر برای کنترل جریان استفاده می‌شوند، اما می‌توانند برای قطع و وصل جریان نیز به کار روند.
مزایا و معایب گلوب ولو
مزایا:
- کنترل دقیق جریان: طراحی گلوب ولو به گونه‌ای است که امکان تنظیم دقیق جریان را فراهم می‌کند.
- استحکام و دوام: بدنه محکم و مقاوم این ولوها آن‌ها را برای استفاده در شرایط سخت مناسب می‌کند.
- قابلیت تعمیر و نگهداری آسان: ساختار این ولوها به گونه‌ای است که می‌توان به راحتی آن‌ها را تعمیر و نگهداری کرد.
معایب:
- افت فشار بالا: به دلیل مسیر پیچیده جریان در گلوب ولو، افت فشار بیشتری نسبت به سایر ولوها مانند گیت ولو دارد.
- وزن و حجم بزرگ‌تر: گلوب ولوها معمولاً بزرگ‌تر و سنگین‌تر از ولوهای مشابه هستند که ممکن است در برخی کاربردها محدودیت ایجاد کند.
انواع شیرآلات گلوب
شیرآلات گلوب با توجه به شکل سطح بیرونی‌اش دارای انواع مختلفی است که در ادامه توضیح خواهیم داد.
شیرآلات گلوب با سطح بیرونی اصلی (Z – Body Globe Valve)
در این شیرآلات، جریان عبوری از ابتدای ورود به شیر ۹۰ درجه تغییر جهت به طرف بالا و سپس ۹۰ درجه دیگر تغییر جهت به طرف پایین می‌دهد. با توجه به دوام زیاد شیر در برابر جریان عبوری، ظاهر ساده و قیمت پایین نسبت به بقیه شیرآلات گلوب به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین شیرآلات از نوع گلوب است.
شیرآلات گلوب با سطح بیرونی زاویه‌ای (Y – Body Globe Valve)
بدنه شیرآلات گلوب زاویه‌ای برای کنترل جریان‌های عبوری در مواقع باز بودن شیر در مدت زمان زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نمونه شیرآلات شامل بیش‌ترین جریان عبوری و پایین‌ترین افت فشار در بین شیرآلات گلوب و همچنین مناسب‌ترین نوع بدنه جهت حذف افت فشار اختصاصی در شیرآلات گلوب است. لازم به ذکر است که این نوع شیرآلات جهت خطوط تخلیه به‌کارگیری می‌شود.
شیرآلات گلوب با سطح بیرونی قائم (Angle Body Globe Valve)
در این شکل از شیرآلات صنعتی، محل ورود و خروج با زاویهی ۹۰ درجه از هم قرار دارند. در این فرایند فشار وارد شده به ته دیسک موجب بالارفتن توان شیر، حفظ شدن آب‌بندها و کاهش خوردگی و ساییدگی نشیمنگاه و سطح‌های دیسک می‌گردد. این نوع از شیرآلات صنعتی گلوب برای سیستم‌هایی با دمای کم خوب است.
نحوه عملکرد گلوب ولو
گلوب ولو با حرکت عمودی دیسک که توسط استم کنترل می‌شود، جریان را قطع یا وصل می‌کند. وقتی دیسک به سمت نشیمنگاه پایین می‌آید، جریان به طور کامل قطع می‌شود و وقتی دیسک بالا می‌رود، مسیر جریان باز می‌شود. میزان باز بودن دیسک، جریان را تنظیم می‌کند و به همین دلیل این ولوها برای کنترل دقیق جریان مناسب هستند.
جمع بندی
گلوب ولوها (Globe Valves) از انواع پرکاربرد شیرهای صنعتی هستند که برای کنترل دقیق جریان مایعات، گازها یا بخار در سیستم‌های پایپینگ استفاده می‌شوند. این ولوها به دلیل طراحی خاص خود که شامل بدنه، دیسک، نشیمنگاه، استم و عملگر است، امکان تنظیم دقیق جریان را فراهم می‌کنند.
گلوب ولوها به دلیل استحکام بالا، قابلیت تعمیر آسان و کنترل دقیق جریان در صنایع مختلف از جمله سیستم‌های خنک‌کننده، بخار و آب و فاضلاب استفاده می‌شوند. با این حال، این ولوها ممکن است به دلیل افت فشار بالا و وزن بیشتر نسبت به سایر ولوها، در برخی موارد محدودیت‌هایی داشته باشند.
انواع مختلف گلوب ولو مانند Z-Type، Y-Type، و Angle-Type وجود دارند که هر یک برای شرایط خاصی طراحی شدهاند. انتخاب و استفاده از گلوب ولو باید با توجه به سایز، جنس مواد و شرایط عملیاتی به دقت انجام شود تا عملکرد بهینه و طول عمر بیشتری داشته باشد.
