انواع شیرآلات در صنعت آب
شیرآلات صنعت آب را در حالت کلی به انواع زیر می توان تقسیم نمود . در زیر ابتدا تقسیم بندی کلی گفته شده است، سپس هر بخش مجدداً به انواع شیرهای موجود تقسیم می شود.
تقسیم بندی شیرآلات صنعت آب
- شیرهای قطع و وصل
- شیرهای کنترل دستی و یا محرک دار شبکه ها و خطوط انتقال
- شیرهای کنترل دستی و یا محرک دار سدها و ورودی مخازن
- شیرهای کنترل اتوماتیک (پیلوت دار)
- شیرهای یک طرفه
- شیرهای شناور
- شیرهای هوا
- شیرهای آتش نشانی
- شیرهای حفاظت از شکستگی خط لوله
- شیرهای مخصوص ایستگاه های پمپاژ
۱- شیرهای قطع و وصل
مزیت اصلی شیرهای قطع و وصل ایجاد حداقل افت فشار است که با توجه به موقعیت نصب آنها که ممکن است به صورت مدفون و یا داخل حوضچه ایستگاه پمپاژ و یا شیرخانه باشند، دارای شرایط خاصی از نظر طراحی هستند.
شیرهای قطع و وصل مورد استفاده در صنعت آب عبارتند از:
- شیرهای کشویی
- شیرهای پروانه ای
- شیرهای توپی
- شیرهای کروی
۲- شیرهای کنترل
مطابق تعریف مندرج در استاندارد ISA-S75.05: شیر کنترل وسیله ای است که با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم کنترل فرایندی تنظیم می کند، شیر کنترل شامل یک شیر است که به یک مکانیزم محرکه (actuator) که توانایی تغییر عنصر کنترل کننده سیال را دارد متصل می باشد. این تغییر بر مبنای سیگنالی است که از سیستم کنترل دریافت می شود.
درباره شیر کنترل می توانید اینجا بیشتر بخوانید.
۳- شیرهای یک طرفه
شیرهای یک طرفه نوعی دیگر از شیرآلات صنعت آب می باشند که در حالت کلی برای جلو گیری از جریان های برگشتی (معکوس) به کار برده می شوند ودر طول لوله مکش تلمبه یا پمپ نصب می گردند تا بخش رانش تلمبه را پر نگه دارند و بدین وسیله به عملکرد آن کمک کنند . شیر یک طرفه هم چنین در لوله های متصل به سامانه های ثانویه (مثل انشعابات ) که ممکن است فشار آنها بیش از سامانه اصلی شوند به کار می رود تا مانع از ورود سیال از سامانه ثانویه به سامانه اصلی شود .
شیر یک طرفه باید به آسانی در برابر جریان رو به جلو باز شود و افت فشار کمی در حالت تمام باز داشته باشد و هم چنین مانع ایجاد ضربه قوچ گردد.
شیرهای یک طرفه از نظر کلی به دو دسته تقسیم می شوند:
الف – شیرهای یک طرفه ای که با فشار استاتیک جریان بسته می شوند.
ب – شیرهای یک طرفه که توسط اهرم خارجی بسته می شوند.
شیرهای یک طرفه اهرم دار مانع از بسته شدن سریع شیر توام با صدا و در نتیجه بر خورد شدید دیسک با نشیمن شیر می شوند . در سامانه های با تغییر سرعت زیاد به خصوص در ایستگاه های پمپاژ استفاده از شیرهای یک طرفه لولایی ساده توصیه نمی شود و بهتر است از شیرهای یک طرفه سوپاپی فنردار و یا با اهرم خارجی استفاده شود.
در حالت کلی شیرهای یک طرفه باید به نحوی عمل کنند که:
- قبل از انعکاس موج فشار منحنی از انتهای خط لوله بسته شوند.
- نوسانات سریع قطعه متحرک شیر وجود نداشته باشد.
۴- شیرهای هوا
شیر هوا برای عملکرد مناسب یک سامانه آبرسانی، شیرهای هوا برای تخلیه هوای درون لول ه ها هنگام پر کردن آن ها از آب، تخلیه لوله ها از آب و در هنگام بهره برداری شبکه ضروری است . هوای محبوس شده در لوله مشکلات زیادی از نقطه نظر هیدرولیکی فراهم می آورد. هوا از نقاط مرتفع خط لوله باید تخلیه شود تا از تشکیل پدیده مانع هوا (Air binding) جلوگیری شود .
برای تخلیه هوای درون لوله ها از شیر تخلیه هوا استفاده می شود. برای جلوگیری از ایجاد خلاء هنگام تخلیه آب از درون خطوط لوله و یا هنگامی که ارتفاع تلمبه سریعاً کاهش می یابد (در هنگام قطع برق )، هوا باید جایگزین آب شود که این عمل توسط خلاء صورت می گیرد. تخلیه و ورود هوا توسط شیرهای هوای خودکار صورت می پذیرد، لیکن شیرهای هوا با کنترل دستی نیز در پاره ای موارد ممکن است استفاده شوند.
انواع شیرهای هوا عبارتند از:
- شیرهای هوای تک روزنه (روزنه کوچک)
- شیرهای هوای تک روزنه (روزنه بزرگ)
- شیرهای هوای دو روزنه
- شیرهای هوای دیسکی
۵- شیرهای آتش نشانی
شیرهای آتش نشانی انواع مختلفی دارند که از متداول ترین و پرمصرف ترین آنها شیرهای آتش نشانی نوع پایه دار ایستاده (روی زمین) می باشد، شیر آتش نشانی نوع ایستاده به دستگاهی اطلاق می گردد که در شهر و محوطه های صنعتی و اماکن مورد نیاز بر روی شبکه های آبرسانی شهری و اضطراری تحت فشار نصب می گردد. این شیر دارای حداقل یک دهانه گیرنده و سه دهانه دهنده آب در اندازه های متفاوت بوده و دهانه های دهنده مجهز به درپوش زنجیردار و شیر نیز دارای مکانیزم تخلیه خودکار برای جلوگیری از ی خزدگی و یا خوردگی و زنگ زدگی بوده و هم چنین مجهز به یک فلنج ضربه گیر ایمنی می باشد.
شیر آتش نشانی مجهز به یک سامانه تخلیه خودکار مکانیکی ستون آب داخل شیر پس از بسته شدن شیر اصلی است، که برای جلوگیری از یخ زدگی و زنگ زدگی و خوردگی پیش بینی شده است.
۶- شیرهای حفاظت از شکستگی خط لوله
این شیرها برای جلوگیری از تخلیه مخازن ذخیره در زمان ترکیدگی و شکستگی خطوط لوله انتقال به پا یین دست استفاده می شود. این شیرها اغلب از نوع پروانه ای و گاهی از نوع سوزنی انتخاب می شوند و سامانه محرک آنها به جای گیربکس از یک جک هیدرولیکی و یک اهرم و وزنه ای سنگین تشکیل می شود. جک هیدرولیکی با اعمال نیرو به اهرم متصل به محور شیر وزنه سنگینی را در بالا نگه می دارد تا شیر کاملا باز شود. یک سامانه حساس به سرعت عبور آب، در روی خط لوله ورودی شیر نصب می شود و با افزایش سرعت عبور آب از خط لوله از محدوده تنظیم شده که مثلا به علت شکستگی خط لوله بروز می نماید، این سامانه حساس شده و روزنه تخلیه فشار جک هیدرولیکی را باز می کند تا نیروی مربوط به وزنه اصلی شیر آن را ببندد.
محل نصب این شیرها اغلب در خروجی مخازن خط لوله است و فشار اندکی در ورودی شیر وجود دارد.
این شیرها باید دارای سه خاصیت اصلی باشند:
- حرکت ۹۰ درجه داشته باشند.
- افت فشار اندکی ایجاد کنند.
- نیاز به نیروی الکتریکی به هیچ عنوان برای بسته شدن شیر نداشته باشند.
شیرآلات صنعت آب را در حالت کلی به انواع زیر می توان تقسیم نمود . در زیر ابتدا تقسیم بندی کلی گفته شده است، سپس هر بخش مجدداً به انواع شیرهای موجود تقسیم می شود.
تقسیم بندی شیرآلات صنعت آب
- شیرهای قطع و وصل
- شیرهای کنترل دستی و یا محرک دار شبکه ها و خطوط انتقال
- شیرهای کنترل دستی و یا محرک دار سدها و ورودی مخازن
- شیرهای کنترل اتوماتیک (پیلوت دار)
- شیرهای یک طرفه
- شیرهای شناور
- شیرهای هوا
- شیرهای آتش نشانی
- شیرهای حفاظت از شکستگی خط لوله
- شیرهای مخصوص ایستگاه های پمپاژ
۱- شیرهای قطع و وصل
مزیت اصلی شیرهای قطع و وصل ایجاد حداقل افت فشار است که با توجه به موقعیت نصب آنها که ممکن است به صورت مدفون و یا داخل حوضچه ایستگاه پمپاژ و یا شیرخانه باشند، دارای شرایط خاصی از نظر طراحی هستند.
شیرهای قطع و وصل مورد استفاده در صنعت آب عبارتند از:
- شیرهای کشویی
- شیرهای پروانه ای
- شیرهای توپی
- شیرهای کروی
۲- شیرهای کنترل
مطابق تعریف مندرج در استاندارد ISA-S75.05: شیر کنترل وسیله ای است که با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم کنترل فرایندی تنظیم می کند، شیر کنترل شامل یک شیر است که به یک مکانیزم محرکه (actuator) که توانایی تغییر عنصر کنترل کننده سیال را دارد متصل می باشد. این تغییر بر مبنای سیگنالی است که از سیستم کنترل دریافت می شود.
درباره شیر کنترل می توانید اینجا بیشتر بخوانید.
۳- شیرهای یک طرفه
شیرهای یک طرفه نوعی دیگر از شیرآلات صنعت آب می باشند که در حالت کلی برای جلو گیری از جریان های برگشتی (معکوس) به کار برده می شوند ودر طول لوله مکش تلمبه یا پمپ نصب می گردند تا بخش رانش تلمبه را پر نگه دارند و بدین وسیله به عملکرد آن کمک کنند . شیر یک طرفه هم چنین در لوله های متصل به سامانه های ثانویه (مثل انشعابات ) که ممکن است فشار آنها بیش از سامانه اصلی شوند به کار می رود تا مانع از ورود سیال از سامانه ثانویه به سامانه اصلی شود .
شیر یک طرفه باید به آسانی در برابر جریان رو به جلو باز شود و افت فشار کمی در حالت تمام باز داشته باشد و هم چنین مانع ایجاد ضربه قوچ گردد.
شیرهای یک طرفه از نظر کلی به دو دسته تقسیم می شوند:
الف – شیرهای یک طرفه ای که با فشار استاتیک جریان بسته می شوند.
ب – شیرهای یک طرفه که توسط اهرم خارجی بسته می شوند.
شیرهای یک طرفه اهرم دار مانع از بسته شدن سریع شیر توام با صدا و در نتیجه بر خورد شدید دیسک با نشیمن شیر می شوند . در سامانه های با تغییر سرعت زیاد به خصوص در ایستگاه های پمپاژ استفاده از شیرهای یک طرفه لولایی ساده توصیه نمی شود و بهتر است از شیرهای یک طرفه سوپاپی فنردار و یا با اهرم خارجی استفاده شود.
در حالت کلی شیرهای یک طرفه باید به نحوی عمل کنند که:
- قبل از انعکاس موج فشار منحنی از انتهای خط لوله بسته شوند.
- نوسانات سریع قطعه متحرک شیر وجود نداشته باشد.
۴- شیرهای هوا
شیر هوا برای عملکرد مناسب یک سامانه آبرسانی، شیرهای هوا برای تخلیه هوای درون لول ه ها هنگام پر کردن آن ها از آب، تخلیه لوله ها از آب و در هنگام بهره برداری شبکه ضروری است . هوای محبوس شده در لوله مشکلات زیادی از نقطه نظر هیدرولیکی فراهم می آورد. هوا از نقاط مرتفع خط لوله باید تخلیه شود تا از تشکیل پدیده مانع هوا (Air binding) جلوگیری شود .
برای تخلیه هوای درون لوله ها از شیر تخلیه هوا استفاده می شود. برای جلوگیری از ایجاد خلاء هنگام تخلیه آب از درون خطوط لوله و یا هنگامی که ارتفاع تلمبه سریعاً کاهش می یابد (در هنگام قطع برق )، هوا باید جایگزین آب شود که این عمل توسط خلاء صورت می گیرد. تخلیه و ورود هوا توسط شیرهای هوای خودکار صورت می پذیرد، لیکن شیرهای هوا با کنترل دستی نیز در پاره ای موارد ممکن است استفاده شوند.
انواع شیرهای هوا عبارتند از:
- شیرهای هوای تک روزنه (روزنه کوچک)
- شیرهای هوای تک روزنه (روزنه بزرگ)
- شیرهای هوای دو روزنه
- شیرهای هوای دیسکی
۵- شیرهای آتش نشانی
شیرهای آتش نشانی انواع مختلفی دارند که از متداول ترین و پرمصرف ترین آنها شیرهای آتش نشانی نوع پایه دار ایستاده (روی زمین) می باشد، شیر آتش نشانی نوع ایستاده به دستگاهی اطلاق می گردد که در شهر و محوطه های صنعتی و اماکن مورد نیاز بر روی شبکه های آبرسانی شهری و اضطراری تحت فشار نصب می گردد. این شیر دارای حداقل یک دهانه گیرنده و سه دهانه دهنده آب در اندازه های متفاوت بوده و دهانه های دهنده مجهز به درپوش زنجیردار و شیر نیز دارای مکانیزم تخلیه خودکار برای جلوگیری از ی خزدگی و یا خوردگی و زنگ زدگی بوده و هم چنین مجهز به یک فلنج ضربه گیر ایمنی می باشد.
شیر آتش نشانی مجهز به یک سامانه تخلیه خودکار مکانیکی ستون آب داخل شیر پس از بسته شدن شیر اصلی است، که برای جلوگیری از یخ زدگی و زنگ زدگی و خوردگی پیش بینی شده است.
۶- شیرهای حفاظت از شکستگی خط لوله
این شیرها برای جلوگیری از تخلیه مخازن ذخیره در زمان ترکیدگی و شکستگی خطوط لوله انتقال به پا یین دست استفاده می شود. این شیرها اغلب از نوع پروانه ای و گاهی از نوع سوزنی انتخاب می شوند و سامانه محرک آنها به جای گیربکس از یک جک هیدرولیکی و یک اهرم و وزنه ای سنگین تشکیل می شود. جک هیدرولیکی با اعمال نیرو به اهرم متصل به محور شیر وزنه سنگینی را در بالا نگه می دارد تا شیر کاملا باز شود. یک سامانه حساس به سرعت عبور آب، در روی خط لوله ورودی شیر نصب می شود و با افزایش سرعت عبور آب از خط لوله از محدوده تنظیم شده که مثلا به علت شکستگی خط لوله بروز می نماید، این سامانه حساس شده و روزنه تخلیه فشار جک هیدرولیکی را باز می کند تا نیروی مربوط به وزنه اصلی شیر آن را ببندد.
محل نصب این شیرها اغلب در خروجی مخازن خط لوله است و فشار اندکی در ورودی شیر وجود دارد.
این شیرها باید دارای سه خاصیت اصلی باشند:
- حرکت ۹۰ درجه داشته باشند.
- افت فشار اندکی ایجاد کنند.
- نیاز به نیروی الکتریکی به هیچ عنوان برای بسته شدن شیر نداشته باشند.
