انواع و انتخاب شیرهای فلزی مورد استفاده در کارخانه‌های شیمیایی

شیرآلات بخش مهمی از سیستم خط لوله هستند و شیرآلات فلزی بیشترین کاربرد را در کارخانه‌های شیمیایی دارند. عملکرد شیر عمدتاً برای باز و بسته کردن، تنظیم فشار و اطمینان از عملکرد ایمن خطوط لوله و تجهیزات است. بنابراین، انتخاب صحیح و معقول شیرآلات فلزی نقش مهمی در ایمنی کارخانه و سیستم‌های کنترل سیال دارد.

۱. انواع و کاربردهای شیرآلات

انواع مختلفی از شیرآلات در مهندسی وجود دارد. با توجه به تفاوت در فشار، دما و خواص فیزیکی و شیمیایی سیال، الزامات کنترلی برای سیستم‌های سیال نیز متفاوت است، از جمله شیرهای دروازه‌ای، شیرهای قطع و وصل (شیرهای گاز، شیرهای سوزنی)، شیرهای یکطرفه و درپوش‌ها. شیرآلات، شیرهای توپی، شیرهای پروانه‌ای و شیرهای دیافراگمی بیشترین کاربرد را در کارخانه‌های شیمیایی دارند.

۱.۱شیر دروازه‌ای

عموماً برای کنترل باز و بسته شدن سیالات استفاده می‌شود، با مقاومت سیال کم، عملکرد آب‌بندی خوب، جهت جریان نامحدود واسطه، نیروی خارجی کم مورد نیاز برای باز و بسته شدن و طول ساختار کوتاه.

ساقه شیر به ساقه روشن و ساقه پنهان تقسیم می‌شود. شیر دروازه‌ای ساقه نمایان برای محیط‌های خورنده مناسب است و شیر دروازه‌ای ساقه نمایان اساساً در مهندسی شیمی استفاده می‌شود. شیرهای دروازه‌ای ساقه پنهان عمدتاً در آبراه‌ها استفاده می‌شوند و بیشتر در مواقع کم فشار و محیط‌های غیر خورنده مانند برخی از شیرهای چدنی و مسی استفاده می‌شوند. ساختار دریچه شامل دریچه گوه‌ای و دریچه موازی است.

دریچه‌های گوه‌ای به دو دسته تک دریچه‌ای و دو دریچه‌ای تقسیم می‌شوند. ضربه‌گیرهای موازی بیشتر در سیستم‌های انتقال نفت و گاز استفاده می‌شوند و معمولاً در کارخانه‌های شیمیایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

۱.۲شیر توقف

عمدتاً برای قطع و وصل جریان استفاده می‌شود. شیر قطع و وصل دارای مقاومت زیاد در برابر سیال، گشتاور باز و بسته شدن زیاد و الزامات جهت جریان است. در مقایسه با شیرهای دروازه‌ای، شیرهای کروی مزایای زیر را دارند:

(1) نیروی اصطکاک سطح آب‌بندی در طول فرآیند باز و بسته شدن کمتر از نیروی اصطکاک شیر دروازه‌ای است و در برابر سایش مقاوم است.

(2) ارتفاع دهانه کوچکتر از شیر دروازه ای است.

(3) شیر کروی معمولاً فقط یک سطح آب‌بندی دارد و فرآیند تولید آن خوب است که برای نگهداری مناسب است.

شیر کروی، مانند شیر دروازه‌ای، دارای یک میله روشن و یک میله تیره نیز هست، بنابراین آنها را در اینجا تکرار نمی‌کنم. با توجه به ساختار مختلف بدنه شیر، شیر قطع جریان دارای نوع مستقیم، زاویه‌ای و نوع Y است. نوع مستقیم پرکاربردترین نوع است و نوع زاویه‌ای در جایی استفاده می‌شود که جهت جریان سیال ۹۰ درجه تغییر می‌کند.

علاوه بر این، شیر گاز و شیر سوزنی نیز نوعی شیر قطع جریان هستند که عملکرد تنظیم قوی‌تری نسبت به شیر قطع جریان معمولی دارند.

۱.۳شیر چک

شیر یکطرفه همچنین به عنوان شیر یکطرفه شناخته می‌شود که برای جلوگیری از جریان معکوس سیال استفاده می‌شود. بنابراین، هنگام نصب شیر یکطرفه، توجه داشته باشید که جهت جریان سیال باید با جهت فلش روی شیر یکطرفه مطابقت داشته باشد. انواع مختلفی از شیرهای یکطرفه وجود دارد و تولیدکنندگان مختلف محصولات متفاوتی دارند، اما آنها عمدتاً از نظر ساختار به نوع نوسانی و نوع بالابری تقسیم می‌شوند. شیرهای یکطرفه نوسانی عمدتاً شامل نوع تک شیر و نوع دو شیر هستند.

۱.۴شیر پروانه‌ای

شیر پروانه‌ای می‌تواند برای باز و بسته کردن و تنظیم جریان سیال حاوی مواد جامد معلق استفاده شود. این شیر دارای مقاومت سیال کم، وزن سبک، اندازه ساختار کوچک و باز و بسته شدن سریع است. برای خطوط لوله با قطر بزرگ مناسب است. شیر پروانه‌ای دارای عملکرد تنظیم خاصی است و می‌تواند دوغاب را منتقل کند. به دلیل فناوری پردازش عقب‌مانده در گذشته، شیرهای پروانه‌ای در سیستم‌های آب استفاده می‌شدند، اما به ندرت در سیستم‌های فرآیندی. با بهبود مواد، طراحی و پردازش، شیرهای پروانه‌ای به طور فزاینده‌ای در سیستم‌های فرآیندی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

شیرهای پروانه‌ای دو نوع دارند: آب‌بند نرم و آب‌بند سخت. انتخاب آب‌بند نرم و آب‌بند سخت عمدتاً به دمای محیط سیال بستگی دارد. به طور نسبی، عملکرد آب‌بندی آب‌بند نرم بهتر از آب‌بند سخت است.

دو نوع آب‌بند نرم وجود دارد: نشیمنگاه‌های شیر لاستیکی و PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن). شیرهای پروانه‌ای با نشیمنگاه لاستیکی (بدنه‌های شیر با آستر لاستیکی) بیشتر در سیستم‌های آب استفاده می‌شوند و ساختار خطی دارند. این نوع شیر پروانه‌ای را می‌توان بدون واشر نصب کرد زیرا فلنج آستر لاستیکی می‌تواند به عنوان واشر عمل کند. شیرهای پروانه‌ای با نشیمنگاه PTFE بیشتر در سیستم‌های فرآیندی استفاده می‌شوند، عموماً با ساختار تک محوره یا دو محوره.

انواع مختلفی از آب‌بندهای سخت وجود دارد، مانند حلقه‌های آب‌بند ثابت سخت، آب‌بندهای چندلایه (آب‌بندهای چندلایه) و غیره. از آنجا که طراحی سازنده اغلب متفاوت است، میزان نشت نیز متفاوت است. ساختار شیر پروانه‌ای آب‌بند سخت ترجیحاً سه‌گانه گریز از مرکز است که مشکلات جبران انبساط حرارتی و جبران سایش را حل می‌کند. شیر پروانه‌ای آب‌بند سخت با ساختار دوگانه گریز از مرکز یا سه‌گانه گریز از مرکز نیز دارای عملکرد آب‌بندی دو طرفه است و فشار آب‌بندی معکوس آن (سمت فشار کم به سمت فشار بالا) نباید کمتر از 80٪ جهت مثبت (سمت فشار بالا به سمت فشار کم) باشد. طراحی و انتخاب باید با سازنده مذاکره شود.

۱.۵ شیر فلکه

شیر پلاگ ولو مقاومت کمی در برابر سیالات دارد، عملکرد آب‌بندی خوبی دارد، عمر طولانی دارد و می‌تواند در هر دو جهت آب‌بندی شود، بنابراین اغلب برای مواد بسیار خطرناک یا بسیار خطرناک استفاده می‌شود، اما گشتاور باز و بسته شدن آن نسبتاً زیاد است و قیمت آن نسبتاً بالاست. حفره شیر پلاگ ولو مایع را جمع نمی‌کند، به خصوص مواد موجود در دستگاه متناوب باعث آلودگی نمی‌شوند، بنابراین در برخی موارد باید از شیر پلاگ ولو استفاده شود.

مسیر جریان شیر پلاگ ولو را می‌توان به مستقیم، سه‌راهه و چهارراهه تقسیم کرد که برای توزیع چند جهته گاز و سیال مایع مناسب است.

شیرهای فلکه را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: بدون روغن‌کاری و روغن‌کاری شده. شیر فلکه آب‌بندی شده با روغن با روغن‌کاری اجباری، به دلیل روغن‌کاری اجباری، یک لایه روغن بین درپوش و سطح آب‌بندی درپوش تشکیل می‌دهد. به این ترتیب، عملکرد آب‌بندی بهتر است، باز و بسته شدن آن صرفه‌جویی در نیروی کار است و از آسیب دیدن سطح آب‌بندی جلوگیری می‌شود، اما باید در نظر گرفته شود که آیا روغن‌کاری باعث آلودگی مواد می‌شود یا خیر، و نوع بدون روغن‌کاری برای نگهداری منظم ترجیح داده می‌شود.

آب‌بندی غلافی شیر سماوری پیوسته است و کل پلاگ را احاطه می‌کند، بنابراین سیال با شفت تماس نخواهد داشت. علاوه بر این، شیر سماوری دارای یک لایه دیافراگم کامپوزیت فلزی به عنوان آب‌بندی دوم است، بنابراین شیر سماوری می‌تواند نشت خارجی را به شدت کنترل کند. شیرهای سماوری معمولاً پکینگ ندارند. در صورت وجود الزامات خاص (مانند عدم مجاز بودن نشت خارجی و غیره)، پکینگ به عنوان آب‌بندی سوم مورد نیاز است.

ساختار طراحی شیر پلاگ به شیر پلاگ این امکان را می‌دهد که نشیمنگاه شیر آب‌بندی را به صورت آنلاین تنظیم کند. به دلیل کارکرد طولانی مدت، سطح آب‌بندی ساییده می‌شود. از آنجا که پلاگ مخروطی شکل است، می‌توان پلاگ را توسط پیچ درپوش شیر به پایین فشار داد تا محکم با نشیمنگاه شیر جفت شود و به یک اثر آب‌بندی دست یابد.

شیر توپی ۱.۶

عملکرد شیر توپی مشابه شیر سماوری است (شیر توپی مشتقی از شیر سماوری است). شیر توپی اثر آب‌بندی خوبی دارد، بنابراین کاربرد گسترده‌ای دارد. شیر توپی به سرعت باز و بسته می‌شود، گشتاور باز و بسته شدن آن از شیر سماوری کمتر است، مقاومت آن بسیار کم است و نگهداری آن راحت است. برای دوغاب، سیال چسبناک و خطوط لوله متوسط با نیاز به آب‌بندی بالا مناسب است. و به دلیل قیمت پایین، شیرهای توپی بیشتر از شیرهای سماوری استفاده می‌شوند. شیرهای توپی را می‌توان به طور کلی بر اساس ساختار توپی، ساختار بدنه شیر، کانال جریان و جنس نشیمنگاه طبقه‌بندی کرد.

بر اساس ساختار کروی، شیرهای توپی شناور و شیرهای توپی ثابت وجود دارند. شیر اول بیشتر برای قطرهای کوچک و شیر دوم برای قطرهای بزرگ استفاده می‌شود که عموماً DN200 (کلاس ۱۵۰)، DN150 (کلاس ۳۰۰ و کلاس ۶۰۰) به عنوان مرز بین آنها در نظر گرفته می‌شوند.

با توجه به ساختار بدنه شیر، سه نوع وجود دارد: نوع یک تکه، نوع دو تکه و نوع سه تکه. دو نوع نوع یک تکه وجود دارد: نوع نصب شده در بالا و نوع نصب شده در کنار.

بر اساس شکل راهگاه، دو نوع با قطر کامل و با قطر کاهش‌یافته وجود دارد. شیرهای توپی با قطر کاهش‌یافته از مواد کمتری نسبت به شیرهای توپی با قطر کامل استفاده می‌کنند و ارزان‌تر هستند. در صورت اجازه شرایط فرآیند، می‌توان آنها را ترجیحاً در نظر گرفت. کانال‌های جریان شیر توپی را می‌توان به مستقیم، سه‌راهه و چهارراهه تقسیم کرد که برای توزیع چند جهته سیالات گاز و مایع مناسب هستند. بر اساس جنس نشیمنگاه، به آب‌بند نرم و آب‌بند سخت تقسیم می‌شوند. در صورت استفاده در محیط‌های قابل احتراق یا احتمال سوختن محیط خارجی، شیر توپی با آب‌بند نرم باید دارای طراحی ضد الکتریسیته ساکن و ضد حریق باشد و محصولات سازنده باید آزمایش‌های ضد الکتریسیته ساکن و ضد حریق، مانند مطابق با API607 را با موفقیت پشت سر بگذارند. همین امر در مورد شیرهای پروانه‌ای با آب‌بند نرم و شیرهای سماوری نیز صدق می‌کند (شیرهای سماوری فقط می‌توانند الزامات حفاظت در برابر آتش خارجی را در آزمایش آتش‌سوزی برآورده کنند).

شیر دیافراگمی ۱.۷

شیر دیافراگمی می‌تواند در هر دو جهت آب‌بندی شود، که برای محیط‌های کم‌فشار، دوغاب خورنده یا سیالات چسبناک معلق مناسب است. و از آنجا که مکانیسم عمل از کانال محیط جدا شده است، سیال توسط دیافراگم الاستیک قطع می‌شود، که به ویژه برای محیط‌های موجود در صنایع غذایی و پزشکی و بهداشتی مناسب است. دمای عملکرد شیر دیافراگمی به مقاومت دمایی ماده دیافراگم بستگی دارد. از نظر ساختار، می‌توان آن را به نوع مستقیم و نوع سرریز تقسیم کرد.

۲. انتخاب فرم اتصال انتهایی

اشکال اتصال متداول انتهای شیر شامل اتصال فلنجی، اتصال رزوه ای، اتصال جوش لب به لب و اتصال جوش سوکتی است.

۲.۱ اتصال فلنجی

اتصال فلنجی برای نصب و جداسازی شیر مناسب است. سطوح آب‌بندی فلنج انتهای شیر عمدتاً شامل سطح کامل (FF)، سطح برجسته (RF)، سطح مقعر (FM)، سطح زبان و شیار (TG) و سطح اتصال حلقه‌ای (RJ) است. استانداردهای فلنج مورد استفاده توسط شیرهای API سری‌هایی مانند ASMEB16.5 هستند. گاهی اوقات می‌توانید گریدهای کلاس 125 و کلاس 250 را روی شیرهای فلنجی مشاهده کنید. این گرید فشار فلنج‌های چدنی است. این گرید با اندازه اتصال کلاس 150 و کلاس 300 یکسان است، با این تفاوت که سطوح آب‌بندی دو مورد اول، تمام صفحه (FF) هستند.

شیرهای ویفری و لاگ نیز فلنجی هستند.

۲.۲ اتصال جوش لب به لب

با توجه به استحکام بالای اتصال جوش داده شده با لب به لب و آب بندی خوب، شیرهای متصل شده توسط جوش داده شده با لب به لب در سیستم شیمیایی بیشتر در برخی از محیط های با دمای بالا، فشار بالا، بسیار سمی، قابل اشتعال و انفجار استفاده می شوند.

۲.۳ جوشکاری سوکتی و اتصال رزوه ای

عموماً در سیستم‌های لوله‌کشی که اندازه اسمی آنها از DN40 تجاوز نمی‌کند، استفاده می‌شود، اما نمی‌توان از آن برای سیالاتی که خوردگی شکافی دارند استفاده کرد.

اتصال رزوه‌دار نباید در خطوط لوله با محیط‌های بسیار سمی و قابل احتراق استفاده شود و در عین حال، باید از استفاده آن در شرایط بارگذاری چرخه‌ای اجتناب شود. در حال حاضر، در مواردی که فشار در پروژه زیاد نیست، از این نوع اتصال استفاده می‌شود. شکل رزوه در خط لوله عمدتاً از نوع رزوه مخروطی است. دو نوع رزوه لوله مخروطی وجود دارد. زاویه رأس مخروط به ترتیب 55 درجه و 60 درجه است. این دو قابل تعویض نیستند. در خطوط لوله با محیط‌های قابل اشتعال یا بسیار خطرناک، اگر نصب نیاز به اتصال رزوه‌دار داشته باشد، اندازه اسمی در حال حاضر نباید از DN20 تجاوز کند و جوشکاری آب‌بندی باید پس از اتصال رزوه‌دار انجام شود.

۳. جنس

مواد تشکیل دهنده شیر شامل محفظه شیر، قطعات داخلی، واشرها، پکینگ و بست‌ها می‌شود. از آنجا که مواد تشکیل دهنده شیر بسیار زیاد هستند و به دلیل محدودیت فضا، این مقاله فقط به طور خلاصه مواد معمول محفظه شیر را معرفی می‌کند. مواد پوسته فلزی آهنی شامل چدن، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی است.

۳.۱ چدن

چدن خاکستری (A1262B) عموماً در شیرهای فشار پایین استفاده می‌شود و برای استفاده در خطوط لوله فرآیندی توصیه نمی‌شود. عملکرد (استحکام و چقرمگی) چدن داکتیل (A395) از چدن خاکستری بهتر است.

۳.۲ فولاد کربنی

رایج‌ترین مواد فولاد کربنی در ساخت شیرآلات A2162WCB (ریخته‌گری) و A105 (آهنگری) هستند. باید به فولاد کربنی که برای مدت طولانی در دمای بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند توجه ویژه‌ای داشت، زیرا این امر بر عمر شیرآلات تأثیر می‌گذارد. برای شیرآلات دمای پایین، معمولاً از A3522LCB (ریخته‌گری) و A3502LF2 (آهنگری) استفاده می‌شود.

۳.۳ فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی معمولاً در شرایط خورنده یا شرایط دمای بسیار پایین استفاده می‌شوند. فولادهای ریخته‌گری رایج مورد استفاده A351-CF8، A351-CF8M، A351-CF3 و A351-CF3M هستند؛ فولادهای آهنگری رایج مورد استفاده A182-F304، A182-F316، A182-F304L و A182-F316L هستند.

۳.۴ جنس فولاد آلیاژی

برای شیرهای دما پایین، معمولاً از A352-LC3 (ریخته‌گری) و A350-LF3 (آهنگری) استفاده می‌شود.

برای شیرهای دما بالا، معمولاً از A217-WC6 (ریخته‌گری)، A182-F11 (آهنگری) و A217-WC9 (ریخته‌گری)، A182-F22 (آهنگری) استفاده می‌شود. از آنجایی که WC9 و F22 متعلق به سری 2-1/4Cr-1Mo هستند، حاوی Cr و Mo بیشتری نسبت به WC6 و F11 متعلق به سری 1-1/4Cr-1/2Mo هستند، بنابراین مقاومت خزشی بهتری در دمای بالا دارند.

۴. حالت رانندگی

عملکرد شیر معمولاً به صورت دستی است. وقتی شیر فشار اسمی بالاتری یا اندازه اسمی بزرگتری دارد، کار با شیر به صورت دستی دشوار است، می‌توان از گیربکس دنده‌ای و سایر روش‌های عملکرد استفاده کرد. انتخاب حالت محرک شیر باید با توجه به نوع، فشار اسمی و اندازه اسمی شیر تعیین شود. جدول 1 شرایطی را که تحت آن باید محرک‌های دنده‌ای برای شیرهای مختلف در نظر گرفته شوند، نشان می‌دهد. برای تولیدکنندگان مختلف، این شرایط ممکن است کمی تغییر کند که می‌توان از طریق مذاکره آن را تعیین کرد.

۵. اصول انتخاب شیر

۵.۱ پارامترهای اصلی که باید در انتخاب شیر در نظر گرفته شوند

(1) ماهیت سیال تحویل داده شده بر انتخاب نوع شیر و جنس ساختار شیر تأثیر می‌گذارد.

(2) الزامات عملکرد (تنظیم یا قطع)، که عمدتاً بر انتخاب نوع شیر تأثیر می‌گذارد.

(3) شرایط عملیاتی (چه مکرر باشد و چه نباشد)، که بر انتخاب نوع و جنس شیر تأثیر می‌گذارد.

(4) ویژگی‌های جریان و افت اصطکاک.

(5) اندازه اسمی شیر (شیرهایی با اندازه اسمی بزرگ فقط در طیف محدودی از انواع شیر یافت می‌شوند).

(6) سایر الزامات ویژه، مانند بسته شدن خودکار، تعادل فشار و غیره

۵.۲ انتخاب مواد

(1) برای قطرهای کوچک (DN≤40) معمولاً از قطعات فورج شده و برای قطرهای بزرگ (DN>40) معمولاً از قطعات ریخته‌گری شده استفاده می‌شود. برای فلنج انتهایی بدنه شیر فورج شده، بدنه شیر فورج شده یکپارچه ترجیح داده می‌شود. اگر فلنج به بدنه شیر جوش داده شده باشد، باید 100٪ بازرسی رادیوگرافی روی جوش انجام شود.

(2) میزان کربن بدنه شیرآلات فولادی کربنی جوش داده شده به صورت لب به لب و جوش داده شده به صورت ساکت نباید بیش از 0.25٪ باشد و معادل کربن آن نیز نباید بیش از 0.45٪ باشد.

توجه: هنگامی که دمای کار فولاد ضد زنگ آستنیتی از 425 درجه سانتیگراد فراتر رود، میزان کربن نباید کمتر از 0.04٪ باشد و حالت عملیات حرارتی بیشتر از خنک کننده سریع 1040 درجه سانتیگراد (CF8) و خنک کننده سریع 1100 درجه سانتیگراد (CF8M) باشد.

(4) هنگامی که سیال خورنده است و نمی‌توان از فولاد ضد زنگ آستنیتی معمولی استفاده کرد، باید برخی از مواد خاص مانند 904L، فولاد دوپلکس (مانند S31803 و غیره)، مونل و هستلوی را در نظر گرفت.

۵.۳ انتخاب شیر دروازه‌ای

(1) معمولاً وقتی DN≤50 باشد از دریچه تکی صلب استفاده می‌شود؛ وقتی DN>50 باشد از دریچه تکی الاستیک استفاده می‌شود.

(2) برای شیر فلکه تک دروازه‌ای انعطاف‌پذیر سیستم برودتی، باید یک سوراخ تهویه روی دریچه در سمت فشار بالا باز شود.

(3) شیرهای دروازه‌ای کم‌نشت باید در شرایط کاری که نیاز به نشت کم دارند، استفاده شوند. شیرهای دروازه‌ای کم‌نشت ساختارهای متنوعی دارند که از جمله آنها شیرهای دروازه‌ای نوع دم‌دار معمولاً در کارخانه‌های شیمیایی استفاده می‌شوند.

(4) اگرچه شیر دروازه‌ای پرکاربردترین نوع در تجهیزات تولید پتروشیمی است، اما شیرهای دروازه‌ای نباید در شرایط زیر استفاده شوند:

① از آنجا که ارتفاع دهانه زیاد است و فضای مورد نیاز برای کار زیاد است، برای مواقعی که فضای کار کوچک است مناسب نیست.

② زمان باز و بسته شدن طولانی است، بنابراین برای مواقع باز و بسته شدن سریع مناسب نیست.

③ برای سیالاتی که رسوب جامد دارند مناسب نیست. از آنجا که سطح آب بندی فرسوده می‌شود، دریچه بسته نمی‌شود.

④ برای تنظیم جریان مناسب نیست. زیرا وقتی شیر دروازه‌ای تا حدی باز می‌شود، محیط جریان گردابی را در پشت دروازه ایجاد می‌کند که به راحتی باعث فرسایش و لرزش دروازه می‌شود و سطح آب‌بندی نشیمنگاه شیر نیز به راحتی آسیب می‌بیند.

⑤ کارکرد مکرر شیر باعث ساییدگی بیش از حد سطح نشیمنگاه شیر می‌شود، بنابراین معمولاً فقط برای کارکرد نامنظم مناسب است.

۵.۴ انتخاب شیر کروی

(1) در مقایسه با شیر دروازه‌ای با مشخصات مشابه، شیر قطع و وصل طول ساختار بزرگتری دارد. معمولاً در خطوط لوله با DN≤250 استفاده می‌شود، زیرا پردازش و ساخت شیر قطع و وصل با قطر بزرگ مشکل‌تر است و عملکرد آب‌بندی آن به خوبی شیر قطع و وصل با قطر کوچک نیست.

(2) به دلیل مقاومت زیاد سیال در شیر قطع جریان، برای مواد جامد معلق و سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب نیست.

(3) شیر سوزنی یک شیر قطع و وصل با درپوش مخروطی ظریف است که می‌تواند برای تنظیم دقیق جریان‌های کوچک یا به عنوان شیر نمونه‌برداری استفاده شود. معمولاً برای قطرهای کوچک استفاده می‌شود. اگر کالیبر بزرگ باشد، عملکرد تنظیم نیز مورد نیاز است و می‌توان از شیر دریچه گاز استفاده کرد. در این زمان، صدای تق تق شیر شکلی مانند سهمی دارد.

(4) برای شرایط کاری که نیاز به نشت کم دارند، باید از شیر قطع کن با نشت کم استفاده شود. شیرهای قطع کن با نشت کم ساختارهای زیادی دارند که از جمله آنها شیرهای قطع کن از نوع دمنده معمولاً در کارخانه‌های شیمیایی استفاده می‌شوند.

شیرهای کروی نوع Bellows نسبت به شیرهای دروازه‌ای نوع Bellows کاربرد بیشتری دارند، زیرا شیرهای کروی نوع Bellows دارای طول عمر کوتاه‌تر و طول عمر چرخه طولانی‌تری هستند. با این حال، شیرهای Bellows گران هستند و کیفیت Bellows (مانند مواد، زمان چرخه و غیره) و جوشکاری مستقیماً بر طول عمر و عملکرد شیر تأثیر می‌گذارد، بنابراین هنگام انتخاب آنها باید توجه ویژه‌ای شود.

۵.۵ انتخاب شیر یکطرفه

(1) شیرهای یکطرفه بالابر افقی معمولاً در مواردی با DN≤50 استفاده می‌شوند و فقط روی خطوط لوله افقی قابل نصب هستند. شیرهای یکطرفه بالابر عمودی معمولاً در مواردی با DN≤100 استفاده می‌شوند و روی خطوط لوله عمودی نصب می‌شوند.

(2) شیر یکطرفه بالابر را می‌توان با فرم فنری انتخاب کرد و عملکرد آب‌بندی در این زمان بهتر از حالت بدون فنر است.

(3) حداقل قطر شیر یکطرفه نوسانی عموماً DN>50 است. می‌توان از آن در لوله‌های افقی یا عمودی استفاده کرد (سیال باید از پایین به بالا باشد)، اما ایجاد ضربه قوچ به راحتی انجام می‌شود. شیر یکطرفه دو دیسکی (Double Disc) اغلب از نوع ویفری است که کم‌مصرف‌ترین شیر یکطرفه است و برای چیدمان خط لوله مناسب است و به ویژه در قطرهای بزرگ به طور گسترده استفاده می‌شود. از آنجایی که دیسک شیر یکطرفه نوسانی معمولی (نوع تک دیسک) را نمی‌توان به طور کامل تا 90 درجه باز کرد، مقاومت جریان خاصی وجود دارد، بنابراین وقتی فرآیند به آن نیاز دارد، الزامات ویژه (نیاز به باز شدن کامل دیسک) یا شیر یکطرفه بالابر نوع Y مورد نیاز است.

(4) در صورت احتمال وقوع ضربه قوچ، می‌توان یک شیر یکطرفه با دستگاه بسته شدن آهسته و مکانیزم میرایی در نظر گرفت. این نوع شیر از سیال موجود در خط لوله برای ایجاد ضربه میانی استفاده می‌کند و در لحظه بسته شدن شیر یکطرفه، می‌تواند ضربه قوچ را از بین ببرد یا کاهش دهد، از خط لوله محافظت کند و از جریان معکوس پمپ جلوگیری کند.

۵.۶ انتخاب شیر پلاگ

(1) به دلیل مشکلات تولیدی، نباید از شیرهای سماوری بدون روانکاری با قطر بیش از 250 اینچ استفاده شود.

(2) هنگامی که لازم است حفره شیر مایع را جمع نکند، باید شیر پلاگ انتخاب شود.

(3) هنگامی که آب‌بندی شیر توپی با آب‌بندی نرم نتواند الزامات را برآورده کند، در صورت بروز نشتی داخلی، می‌توان از شیر سماوری به جای آن استفاده کرد.

(4) در برخی شرایط کاری، که دما مرتباً تغییر می‌کند، نمی‌توان از شیرهای سماوری معمولی استفاده کرد. از آنجا که تغییرات دما باعث انبساط و انقباض متفاوت اجزای شیر و عناصر آب‌بندی می‌شود، انقباض طولانی‌مدت پکینگ باعث نشتی در امتداد ساقه شیر در طول چرخه حرارتی می‌شود. در این زمان، لازم است شیرهای سماوری مخصوص، مانند سری خدمات شدید XOMOX، که در چین قابل تولید نیستند، در نظر گرفته شوند.

۵.۷ انتخاب شیر توپی

(1) شیر توپی نصب شده در بالا را می‌توان به صورت آنلاین تعمیر کرد. شیرهای توپی سه تکه معمولاً برای اتصال رزوه ای و جوشی سوکتی استفاده می‌شوند.

(2) هنگامی که خط لوله دارای سیستم کروی است، فقط می‌توان از شیرهای کروی تمام‌دهانه استفاده کرد.

(3) اثر آب‌بندی آب‌بند نرم بهتر از آب‌بند سخت است، اما نمی‌توان از آن در دمای بالا استفاده کرد (مقاومت دمایی مواد آب‌بندی غیرفلزی مختلف یکسان نیست).

(4) در مواردی که تجمع سیال در حفره شیر مجاز نیست، نباید استفاده شود.

۵.۸ انتخاب شیر پروانه‌ای

(1) هنگامی که هر دو انتهای شیر پروانه‌ای نیاز به جداسازی داشته باشند، باید یک شیر پروانه‌ای با رزوه یا فلنج انتخاب شود.

(2) حداقل قطر شیر پروانه‌ای مرکزی عموماً DN50 است؛ حداقل قطر شیر پروانه‌ای خارج از مرکز عموماً DN80 است.

(3) هنگام استفاده از شیر پروانه‌ای با نشیمنگاه PTFE سه‌گانه خارج از مرکز، نشیمنگاه U شکل توصیه می‌شود.

۵.۹ انتخاب شیر دیافراگمی

(1) نوع مستقیم دارای مقاومت کم در برابر سیال، کورس باز و بسته شدن طولانی دیافراگم است و عمر مفید دیافراگم به خوبی نوع سرریزدار نیست.

(2) نوع سرریز مقاومت زیادی در برابر سیال دارد، دیافراگم آن کورس باز و بسته شدن کوتاهی دارد و عمر مفید دیافراگم آن از نوع مستقیم بهتر است.

۵.۱۰ تأثیر سایر عوامل بر انتخاب شیر

(1) وقتی افت فشار مجاز سیستم کم باشد، باید نوعی شیر با مقاومت سیال کمتر انتخاب شود، مانند شیر دروازه‌ای، شیر توپی مستقیم و غیره.

(2) هنگامی که قطع سریع مورد نیاز است، باید از شیرهای پلاگ، شیرهای توپی و شیرهای پروانه‌ای استفاده شود. برای قطرهای کوچک، شیرهای توپی ترجیح داده می‌شوند.

(3) اکثر شیرهای مورد استفاده در محل دارای چرخ‌دنده‌های دستی هستند. در صورت وجود فاصله مشخص از نقطه کار، می‌توان از چرخ‌دنده یا میله رابط استفاده کرد.

(4) برای سیالات ویسکوز، دوغاب‌ها و محیط‌های دارای ذرات جامد، باید از شیرهای پلاگ، شیرهای توپی یا شیرهای پروانه‌ای استفاده شود.

(5) برای سیستم‌های تمیز، معمولاً شیرهای سماوری، شیرهای توپی، شیرهای دیافراگمی و شیرهای پروانه‌ای انتخاب می‌شوند (الزامات اضافی مانند الزامات صیقل‌کاری، الزامات آب‌بندی و غیره مورد نیاز است).

(6) در شرایط عادی، شیرهایی با درجه‌بندی فشار بیش از (شامل) کلاس 900 و DN≥50 از کلاهک‌های آب‌بندی فشاری (Pressure Seal Bonnet) استفاده می‌کنند؛ شیرهایی با درجه‌بندی فشار کمتر از (شامل) کلاس 600 از پوشش شیرهای پیچ‌دار (Bolted Bonnet) استفاده می‌کنند، برای برخی از شرایط کاری که نیاز به جلوگیری دقیق از نشتی دارند، می‌توان کلاهک جوش داده شده را در نظر گرفت. در برخی از پروژه‌های عمومی با فشار کم و دمای معمولی، می‌توان از کلاهک‌های یک طرفه (Union Bonnet) استفاده کرد، اما این ساختار معمولاً رایج نیست.

(7) اگر لازم است شیر گرم یا سرد نگه داشته شود، دسته‌های شیر کروی و شیر سماوری باید در محل اتصال به ساقه شیر بلندتر شوند تا از لایه عایق شیر که معمولاً بیش از 150 میلی‌متر نیست، جلوگیری شود.

(8) هنگامی که کالیبر کوچک است، اگر نشیمنگاه شیر در حین جوشکاری و عملیات حرارتی تغییر شکل دهد، باید از شیری با بدنه شیر بلند یا لوله کوتاه در انتها استفاده شود.

(9) شیرها (به جز شیرهای یکطرفه) برای سیستم‌های برودتی (زیر -46 درجه سانتیگراد) باید از ساختار گردن کلاهک (کلاهک) کشیده استفاده کنند. ساقه شیر باید با عملیات سطحی مربوطه درمان شود تا سختی سطح افزایش یابد و از خراشیدن ساقه شیر و بسته‌بندی و غده بسته‌بندی و تأثیر بر آب‌بندی جلوگیری شود.

علاوه بر در نظر گرفتن عوامل فوق هنگام انتخاب مدل، الزامات فرآیند، ایمنی و عوامل اقتصادی نیز باید به طور جامع در نظر گرفته شوند تا انتخاب نهایی فرم شیر انجام شود. و لازم است یک برگه اطلاعات شیر ​​نوشته شود، برگه اطلاعات کلی شیر باید شامل مطالب زیر باشد:

(1) نام، فشار اسمی و اندازه اسمی شیر.

(2) استانداردهای طراحی و بازرسی.

(3) کد شیر.

(4) ساختار شیر، ساختار درپوش و اتصال انتهای شیر.

(5) مواد محفظه سوپاپ، مواد سطح آب‌بندی نشیمنگاه سوپاپ و صفحه سوپاپ، ساق سوپاپ و سایر مواد قطعات داخلی، پکینگ، واشرهای پوشش سوپاپ و مواد بست و غیره

(6) حالت رانندگی.

(7) الزامات بسته‌بندی و حمل و نقل.

(8) الزامات ضد خوردگی داخلی و خارجی.

(9) الزامات کیفی و الزامات قطعات یدکی.

(10) الزامات مالک و سایر الزامات خاص (مانند علامت گذاری و غیره).

۶. سخنان پایانی

شیرآلات جایگاه مهمی در سیستم شیمیایی دارند. انتخاب شیرآلات خط لوله باید بر اساس جنبه‌های زیادی مانند حالت فاز (مایع، بخار)، محتوای جامد، فشار، دما و خواص خوردگی سیال منتقل شده در خط لوله باشد. علاوه بر این، عملکرد قابل اعتماد و بدون مشکل، هزینه معقول و چرخه تولید نیز از ملاحظات مهم است.

در گذشته، هنگام انتخاب مواد شیر در طراحی مهندسی، معمولاً فقط مواد پوسته در نظر گرفته می‌شد و انتخاب موادی مانند قطعات داخلی نادیده گرفته می‌شد. انتخاب نامناسب مواد داخلی اغلب منجر به خرابی آب‌بندی داخلی شیر، پکینگ ساقه شیر و واشر پوشش شیر می‌شود که بر عمر مفید آن تأثیر می‌گذارد، به طوری که اثر استفاده اولیه مورد انتظار را به دست نمی‌آورد و به راحتی باعث بروز حوادث می‌شود.

با توجه به وضعیت فعلی، شیرهای API کد شناسایی یکپارچه‌ای ندارند و اگرچه شیر استاندارد ملی مجموعه‌ای از روش‌های شناسایی را دارد، اما نمی‌تواند قطعات داخلی و سایر مواد و همچنین سایر الزامات خاص را به وضوح نمایش دهد. بنابراین، در پروژه مهندسی، شیر مورد نیاز باید با تهیه برگه اطلاعات شیر، به تفصیل شرح داده شود. این امر راحتی در انتخاب شیر، تهیه، نصب، راه‌اندازی و قطعات یدکی را فراهم می‌کند، راندمان کار را بهبود می‌بخشد و احتمال خطا را کاهش می‌دهد.