ولو پروانه ای | انواع شیرپروانه ای ( قسمت اول )

ولو پروانه ای، باتر فلای ولو و یا شیرپروانه ای (Butterfly valve) نوعی شیر چرخشی است که جهت تنظیم، راه اندازی و توقف مورد استفاده قرار می گیرند و با چرخش 90 درجه به طور کامل باز یا بسته می شوند. ولو های بزرگ پروانه ای دارای یک گیربکس هستند که از طریق آن به استم متصل شده که باید در شرایط باز استفاده شود ولی در عین حال، نیرو و سرعت عملیات را نیز کاهش می دهد. علاوه بر این، ولو های پروانه ای نباید جهت کنترل جریان به کار گرفته شوند، زیرا دیسک شیر دچار لرزش و ارتعاش شده و به مرور زمان مستهلک و از آببندی خارج می شود. همچنین ولو های پروانه ای، در برابر سرما ، دمای بالا و خورندگی ها مقاوم بوده و یکپارچگی خود را حفظ می کند و در صنایعی مانند نفت و گاز که یک نشت کوچک میتواند سبب بروز آسیب جدی به محیط و امنیت عمومی شود بسیار مهم است. شیرپروانه های با توجه به فضای کاری بایستی دارای پوشش های هایی باشند و در صورتی که در فضای باز نصب می شوند، باید در برابر عواملی مانند رطوبت، گرد و خاک، تابش خورشید و… محافظت شوند در غیر اینصورت شیر ها پوسیده و خراب می شوند.

انواع ولو پروانه ای بر اساس جنس

ولو پروانه ای با توجه به انواع متریال، نوع محرک (عملگر) و نحوه اتصال، به انواع مختلفی تقسیم می شود که هر یک نوع کارکرد و ویژگی های مخصوص به خود را دارند. شیرهای پروانه ای با توجه به متریال به انواع مختلفی از جمله ولو پروانه ای چدنی یا استیل، ولو پروانه ای فولادی، ولو پروانه ای استنسل استیل، ولو پروانه ای چدن داکتیل و ولو پروانه ای UPVC تقسیم بندی می شوند.

ولو پروانه ای چدنی با دیسک پلاستیکی یا استیل

در شرایطی که سیال خورنده در سیستم و تجهیزات در جریان باشد، از ولو پروانه ای فلنج دار بدون دیسک استیل استفاده می شود و در صورتی که هم سیال خورنده و هم سیال حاوی کلر و یا نمک در جریان باشد، ولو پروانه ای با دیسک استیل مورد استفاده قرار می گیرد.

ولو پروانه ای فولادی

شیر پروانه ای فولادی بیشتر در سیالاتی مانند روغن، آب، گاز و دمای بین -۳۰ درجه سانتیگراد الی ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شوند و به دلیل بدنه فولادی که دارند، در برابر انواع ضربه و فشار مقاومت بالایی داشته و در تمامی حالت های افقی ، عمودی و زاویه دار نیز می توانند نصب شوند.

ولو پروانه ای استنسل استیل

این نوع از شیر های پروانه ای علاوه بر سیالات غیر خورنده با دمای -۲۶۸ درجه سانتیگراد الی ۶۴۹ درجه سانتیگراد، در برابر سیالات خورنده نیز مقاومت بالایی داشته و اغلب در صنایعی مانند صنعت نفت و گاز، صنایع کاغذ سازی، صنایع دریایی و سیستم های کنترل سوخت، کاربرد فراوان دارند.

ولو پروانه ای چدن داکتیل

دیسک و بدنه این نوع از ولوهای پروانه ای، در دو نوع EN-GJS-400-15 و EN-GJS-500-7 می باشد که در تمامی حالات افقی، عموی و زاویه دار نصب می شوند. علاوه بر این، ولو های پروانه ای چدن داکتیل، در برابر سایش و خوردگی مقاومت بالایی نیز دارند.

ولو پروانه ای UPVC

ولو پروانه ای یو پی وی سی، دارای گشتاور پایین جهت باز و بسته کردن می باشد. همچنین نسبت به سایر ولو ها دارای قیمت ارزان تری بوده و به راحتی نصب می شود.

انواع ولو پروانه ای بر اساس عملگر یا محرک

ولو های پروانه ای به طور کلی، جهت باز و بسته شدن و به حرکت درآمدن، به انواع مختلفی مانند شیر ولو پروانه ای دستی یا هرمی، ولو پروانه ای پنوماتیک، ولو پروانه ای گیربکس، ولو پروانه ای برقی، و ولو پروانه ای کنترلی نیز تقسیم می شوند که در ادامه مطلب به شرح مختصر هر یک از انواع می پردازیم.

ولو پروانه ای دستی

این نوع از ولو های پروانه ای که به آن شیر کلاجی یا اهرمی نیز گفته می شود،  از متداول ترین ولو ها با سایز کوچک می باشد که دارای یک دسته ساده و یک دسته متحرک می باشد. برای چرخاندن ۹۰ درجه شافت متصل به دیسک و عبور سیال از آن، میتوان اهرم متحرک پایین را به سمت اهرم ثابت بالا فشار داد و برای بسته شدن نیز میتوان به همین روش و بصورت برعکس این عمل را انجام داد. ولو های پروانه ای دستی معمولا تا سایز ۸ نصب می شوند زیرا در سایز های بالا، چراخاندن دیسک با دست دشوار می باشد. به همین دلیل بهتر است به جای آن از ولو های پروانه ای سایز بالا با عملگر گیربکس استفاده شود.

ولو پروانه ای پنوماتیک

ولو های پروانه ای پنوماتیک یا جک بادی، یکی از پر سرعت ترین شیرپروانه ای در باز و بسته کردن مسیر سیالات می باشد که در دو نوع تدریجی و قطع و وصلی مورد استفاده قرار می گیرند. ولو های پروانه ای پنوماتیک، توسط نیرو های محفظه هوای فشرده و یا گاز های فشرده باز یا بسته می شوند و با کوپل کردن یک عملگر و یا اکچویتور بر روی آن، مکانیزمی فراهم می کند تا بتواند به وسیله PLC قطع و وصلی سیالات را کنترل کند.

ولو پروانه ای گیربکس

ولو پروانه ای با عملگر گیربکس، یکی از پرکاربرد ترین عملگر ها است که با سایز ۸ اینچ تا ۹۰ اینچ مورد استفاده قرار می گیرند. ولو پروانه ای گیربکس، با دو نوع گیربکس کوبل می شود. در نوع اول نیرو توسط چرخنده حلزونی به دیسک و شافت ولو منتقل شده و با چرخش ۹۰ درجه، سیال را عبور میدهد. در نوع دوم، گیربکس پیچی با فلکه کوبل شده و سپس از طریق چرخنده و پیچ مارپیچ، نیرو را به دیسک انتقال می دهد.

ولو پروانه ای برقی

ولو پروانه ای برقی جهت اتوماتیک کردن خطوط پایپینگ و حذف اپراتور مورد استفاده قرار می گیرند و نسبت به ولو پروانه ای با عملگر پنوماتیک، زمان بیشتری را برای باز و بسته شدن صرف می کند. علاوه بر این، ولو های پروانه ای برقی، نسبت به ولو های پروانه ای دستی و گیربکسی دارای قیمت بالاتری نیز می باشند.

ولو پروانه ای کنترلی

شیر پروانه ای کنترلی یا باترفلای کنترل ولو، توسط یک فرمان تحت یک سیگنال اتوماتیک مانند سیستم های PLC شیر ها را به طور کامل باز یا بسته می کند.

انواع ولو پروانه ای از نظر نحوه اتصال

به طور کلی، ولو های پروانه ای از نظر نوع اتصالشان به چهار دسته ی ویفری، فلنج دار، جوشی یا اتصال گرو و لاگ تقسیم می شوند.

ولو پروانه ای ویفری

ولو پروانه ای ویفری نوعی شیرپروانه ای بدون فلنج و دارای بدنه ای از جنس چدن، فولاد، استیل و آلومینیوم می باشند که جهت جلوگیری از ارتعاش در هنگام عبور سیال مورد استفاده قرار می گیرند. ولو پروانه ای ویفری دارای دو الی ۴ گیره و در سایز های زیر ۱۲ اینچ می باشد که توسط پیچ و مهره هایی بین دو فلنج قرار می گیرند. توجه داشته باشید که ولو های پروانه ای ویفری به دلیل نقاط اتصال کمتر، جهت فشار بالا استفاده نمی شوند.

ولو پروانه ای فلنج دار

در ولو های پروانه ای فلنج دار یا دو سر فلنج، فلنج هایی در سایز ۸ اینچ به بالا هستند که به دلیل حجم سیال، از عملگر گیربکس حلزونی جهت باز و بسته شدن استفاده می شود. در این نوع از شیر پروانه ها، فلنج بدنه ولو به فلنج های خط لوله متصل می شوند و با چرخش فلکه دستی توسط اپراتور، شافت متصل به دیسک نیز می چرخد و سیال عبور می کند.

ولو پروانه ای گرو یا جوشی

این نوع از ولو ها های پروانه ای به دلیل اتصال جوشی مستقیم به خطوط لوله، در سیستم های دارای فشار بالا مورد استفاده فراوان قرار می گیرند.

ولو پروانه ای لاگ

ولو پروانه ای لاگ یکی دیگر از انواع ولو های پروانه ای می باشد که دارای ۴ الی ۲۰ گیره متصل به دو فلنج هستند. ولو های پروانه ای لاگ همانند ولو های پروانه ای ویفری هستند ولی با این تفاوت که ولو های پروانه ای لاگ، به دلیل دارا بودن تعداد سوراخ بالاتر، نسبت به ولو پروانه ای ویفری دارای مقاومت بیشتری در برابر فشار بالا و ارتعاشات خطوط می باشد.

کاربرد ولو پروانه ای

ولو های پروانه ای با توجه به نوع متریال، ابعاد و نحوه اتصال در صنایع مختلفی مانند صنعت نفت و گاز، صنایع غذایی و دارویی، صنایع آب و فاضلاب، صنعت اکتشافات، صنعت کشتی سازی، صنایع ایمنی و… کاربرد فراوان دارند.

ولو پروانه ای | ویژگی های شیر پروانه ای ( قسمت دوم )

در پست های قبل گفتیم که ولو پروانه ای نوعی شیر چرخشی مانند است که جهت تنظیم و راه اندازی دستگاه بصورت چرخش ۹۰ درجه مورد استفاده قرار می گیرد. شیر های پروانه ای با توجه به نوع کارکرد و ویژگی هایی که دارند، در صنایع مختلف مانند صنعت نفت و گاز، صنایع غذایی، صنایع آب و فاضلاب و… کاربرد فراوانی نیز دارند. علاوه بر این، در ادامه مطلب به بررسی خصوصیات و مزیت های شیر پروانه ها، اجزای شیر های پروانه ای و نحوه محاسبه فشار خط آن نیز می پردازیم.

خصوصیات و مزیت های ولو پروانه ای

 شیر های پروانه ای با توجه به نوع متریال به کار رفته در آن و کارکرد هایی که دارند دارای ویژگی ها و مزیت هایی از جمله موارد زیر می باشند:

• قابلیت نصب آسان بر روی خطوط و لوله ها در شرایط مختلف
• دارای وزن سبک و اندازه مناسب
• دارای افت فشار کم
• اشغال فضای کم به دلیل وزن پایین و فشرده بودن اجزا
• صرف زمان کمتر جهت باز و بسته کردن ولو
• صرف هزینه کمتر جهت تعمیر باتری فلای ولو

اجزای ولو پروانه ای

ولو های پروانه دارای اجزایی از جمله دیسک (مجرا بند)، بدنه (Body)، سیت(بخش آببند) و استم (ساقه، میله و شافت) و… می باشد که در ادامه به بررسی هر یک از اجزا و نحوه عملکرد آن نیز می پردازیم.

دیسک یا مجرا بند

دیسک ولو پروانه ای، با توجه به فشار کاری، سیال و دما، در انواع متریال از جمله استیل ۳۰۴، استیل ۳۱۶، آلومینوم برنز، چدن نشکن و… مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، دیسک نسبت به سایر اجزا، بیشترین تماس و برخورد را با سیال داشته و دارای سه نوع دیسک دابل آفست، دیسک تریپل آفست و دیسک بدون انحراف می باشد.

دیسک دابل آفست (Double offset)

ین نوع از شیر ها، سطح تماس سیال با آببند شیر را کم می کند. همچنین مرکز این نوع دیسک، پایین تر از مرکز ثقل شیر بوده و اصطکاک با سیال، در ابتدا و انتها و با زاویه ۱۰ درجه رخ می دهد.

دیسک تریپل آفست (Triple Offset)

این نوع از ولو پروانه ای با دیسک تریپل آفست، با توجه به طراحی خاصی که دارند، هنگام حرکت، با سیال تماس نداشته و فقط در صورت بسته شدن تماس دارد.

دیسک بدون انحراف(Zero Offset)

ولو های پروانه با دیسک بدون انحراف بیشتر در سیستم هایی با دمای و فشار پایین مورد استفاده قرار می گیرند زیرا در آن دیسک و شافت با بدنه ولو هم مرکز هستند و در دو قسمت جریان دارند.

بدنه ولو های پروانه ای

بدنه ی ولو های پروانه ای با توجه به نوع و دمای سیال ، فشار کاری و همچنین در جنس های متفاوتی مانند چدن، استیل، فولاد، ویفری و… انتخاب می شوند که هرکدام دارای یک سری ویژگی هایی می باشند که در محیط هایی با دمای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. مثلا شیر پروانه ای هایی با بدنه فولادی با توجه به نوع آلیاژ فولاد، در برابر دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد الی ۹۰۰ درجه سانتیگراد مقاوم بوده و در صنایعی مانند صنعت نفت و گاز کاربرد فروان دارند.

سیت یا بخش آببند

ولو های پروانه ای دارای سیت هایی از جمله EPDM، PTFE و NBR می باشند که در محیط هایی با دمای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. سیت های PTFE با دمای 70 درجه سانتیگراد و سیت های NBR با دمای 120 درجه سانتیگراد، بیشتر در محیط هایی که دارای سیالات خورنده هستند کاربرد دارند ولی سیت های EPDM با دمای 70 درجه سانتیگراد معمولا جهت سیالات صنعت آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند.

استم یا محور

استم یا شافت ولو پروانه ای، معمولا شافت هایی از جنس فولاد هستند که سر آن به صورت گرد و یا چهار گوش می باشند. استم ها در دو جهت به شیر وصل می شوند، از جهت بالا به عملگر و از طرف پایین به دیسک. در جهت بالا، استم نیرو را با چرخش عملگر به دیسک انتقال داده و دیسک با چرخش ۹۰ درجه ای سبب عبور سیال می شود. علاوه بر این، شافت هایی که سر آن بصورت گرد می باشد، جهت کوپل کردن عملگر برقی یا پنوماتیک باید با عملیات فرزکاری و تراشکاری به صورت چارگوش در بیایند.

روش های محاسبه فشار خط در انتخاب ولو پروانه ای

به طور کلی، محیط و فشار های کاری در انتخای شیر های پروانه ای مناسب، به سه روش تجربی، محاسبات هیدرولیکی با نرم افزار و جداول از پیش تعریف شده محاسبه می شوند که نحوه عملکرد هر یک را به طور مفصل توضیح خواهیم داد.

روش تجربی :این نوع از روش اکثرا جهت فشار محیط های کوچک مانند ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد و برای فضاهای بزرگ مناسب نیستند.

محاسبات هیدرولیکی با استفاده از نرم افزار: این روش یکی از دقیق ترین روش ها می باشد که با استفاده از نرم افزار های مهندسی مانند PDMS، Auto-shrink و Elite به محاسبات هیدرولیکی می پردازند.

جداول از پیش تعریف شده: در این روش جداولی بر اساس مساحت و مشخصه های ساختمانی در سیستم های اطفای حریق مانند BS و NFPA طراحی می شوند که مانند روش تجربی، کلی بوده و دقیق نیست.