انتخاب شیر مناسب

قبل از انتخاب شیر، باید مشخص کنید برای چه کاری میخواهید از آن استفاده کنید. برای تنظیم سیال یا توفق جریان قرار است استفاده شود؟
سپس باید سیالی که در سیستم گردش می کند را بررسی کنید: آیا گاز است یا مایع؟ آیا سیال خورنده، خنثی از نظر شیمیایی، یک محصول غذایی یا یک سیال پزشکی است که به شرایط بهداشتی خاصی احتیاج دارد؟

وقتی صحبت از سیستم عملکرد شیر می شود، باید بدانیم که به صورت دستی یا اتوماتیک کار می کند. در حالت دستی، فردی باید در محل حضور داشته باشد تا شیر را بصورت دستی ببندد یا باز کند، در حالت اتوماتیک شیر از راه دور کنترل میشود، برای مثال از ایستگاه مخصوص، کنترل می شود و کار می کند.

در آخر، باید بدانید چگونه شیر در سیستم و نوع مونتاژ یا نصب مورد استفاده قرار می گیرد، خصوصاً اگر نیاز باشد جوش داده شود یا با فلنج و پیچ نصب شود.
پس از تعیین این عوامل مختلف، می توانید روی مشخصات فنی نصب تمرکز کنید، به خصوص جریان و فشاری که در تعیین ابعاد شیر مهم هستند.

برای محاسبه ابعاد شیر، باید پارامترهای مربوط به عملکرد مدار را بدانید.

•  فشار عامل مهمی است که باید در نظر گرفت تا شیر کوچک نباشد و مشکلات نشت یا شکستگی شیر به وجود نیاید و از طرف دیگر بیش از اندازه بزرگ نباشد.
•  باید دما، یعنی دمای سیال در حال گردش و همچنین دمای محیط اطراف بدنه شیر را بدانید. دانستن دمایی که شیر ممکن است در معرض آن قرار گیرد باعث می شود بتوانید شیری را انتخاب کنید که برای آن شرایط طراحی شده است، به خصوص در رابطه با مواردی که برای تولید بدنه، سیستم بست و قسمت های آب بندی شده استفاده شده است.
•  فشار عملیاتی، یعنی فشاری که سیال در حال گردش به شیر وارد می کند.
• میزان جریان سیال و سرعت جریان. میزان جریان و سرعت اسمی عناصر اساسی هستند که به شما در انتخاب شیر مناسب کمک می کنند، به خصوص اگر شیر برای تنظیم جریان مورد استفاده قرار گیرد. عامل جریان (Kv) یک مقدار نظری است که توسط سازنده تعریف شده است و امکان محاسبه سرعت نرخ جریان اسمی شیر را فراهم می کند. می توان آن را به صورت لیتر در دقیقه (l/min) یا متر مکعب در ساعت (m3/h) نشان داد. تولیدکنندگان شیر برای تعیین این فاکتور نمودارها را بر اساس نرخ جریان مطلوب و قطر اسمی ارائه می دهند.
•  قطر اسمی (DN) لوله که شیر در آن قرار دارد. این فاکتور برای جلوگیری از اندازه بسیار بزرگ شیر، که می تواند به عملیات ناپایدار نصب و یا اندازه بسیار کوچک آن ضروری است که می تواند منجر به افت فشار قابل توجه و آسیب سریع در شیر شود.

پارامترهای تعیین اندازه شیر:

• فشار
• دما
• میزان جریان
• قطر

انواع مختلف شیرها وجود دارد که کم و بیش با نیازهای شما مطابقت دارند. اگر می خواهید گردش سیال را متوقف کنید، پیشنهاد می کنیم شیر قطع و وصل جریان مانند شیر توپی، شیر گیوتینی یا شیر دروازه ای را انتخاب کنید.

اگر می خواهید میزان جریان سیال را کنترل کنید، بهتر است شیر کنترل مانند شیر سوزنی، شیر کروی، شیر پیستونی یا شیر پروانه ای را انتخاب کنید که همگی کنترل خوبی دارند.

انتخاب شیر همچنین به میزان جریان، فشار و نوع سیال منتقل شده بستگی دارد زیرا این انتخاب میتواند موادی که شیر از آن ساخته شده را تعیین کند.

شیرهای پروانه ای به طور عمده برای کنترل نرخ سرعت جریان سیال استفاده می شوند. بسته به موادی که شیر از آن ساخته شده، می توان از آن برای سیالات مختلف استفاده کرد: سیالات خنثی از نظر شیمیایی مانند آب یا روغن، لجن (رسوب)، مواد غذایی یا سیالات دارویی و برخی شیرهای پروانه ای به طور خاص برای سیالات خورنده طراحی می شوند. شیر پروانه ای نمی تواند برای سیالات حاوی ذرات جامد استفاده شود، زیرا این ذرات از بسته شدن کامل آن جلوگیری می کنند.

شیر پروانه ای یک شیر با گردش یک چهارم است. برای کار کردن به چرخش 90 درجه بین موقعیت باز و بسته نیاز دارد. برای قطرهای بزرگ، ممکن است به یک سیستم عملگر مجهز به گیربکس نیاز داشته باشد که فشار وارده بر روی شیر را جبران کند.

شیرهای پروانه ای برای اطمینان از آب بندی مناسب طراحی شده اند. شیرهای پروانه ای که قطر زیادی دارند اغلب از اتصالات فلنج استفاده می کنند، و شیرهایی که برای مدارهای حرارتی هستند، به طور کلی شیرهای پیچ دار خواهند بود. شیر های پروانه ای در مقایسه با شیرهای توپی به حداقل فضا نیاز دارند.

ویژگی های مهم:

• کنترل جریان
• گردش یک چهارم
• سیستم آب بندی خوب
• کم جا می گیرد

معایب:

• با سیالات حاوی ذرات ناسازگار است

از شیرهای توپی برای جلوگیری از گردش سیالات استفاده می شود. شیر توپی به شکل کره است که سوراخی در آن معمولاً به قطر لوله حفر شده است. این شیر با گردش یک چهارم این مزیت را دارد که مانع از جریان سیال در حالت باز نمی شود. هنگامی که سوراخ توپ هم اندازه قطر لوله باشد، به آن شیر «جریان کامل» گفته می شود. در حالت بسته این نوع شیر سیستم آب بندی خوبی دارد.

این شیر هم برای مایعات (آب، روغن، ...) و هم گازها استفاده می شود.

برخی شیرهای توپی دارای پلاگ کروی هستند.

شیرهای توپی به صورت شیرهای 3 طرفه یا 4 طرفه موجود هستند. در این حالت به آنها شیر تقسیم می گویند.

ویژگی های مهم:

• شیر قطع و وصل جریان
• گردش یک چهارم
• سازگار با سیالات مایع و گازی

معایب:

• خطر ضربه آب

شیرهای سوپاپی و شیرهای پیستونی به یک شکل کار می کنند. یک میله، با یک قسمت بشقاب شکل یا پیستون انتهایی، در داخل شیر قرار می گیرد تا جریان سیال را مسدود کند. این شیرها به ویژه برای تنظیم سیال با توجه به فشار داخل لوله مناسب هستند. بسیاری از عملگرهای شیر سوپاپی حاوی فنر تنظیم هستند که اجازه می دهد تا شیر براساس فشار تنظیم شود.

مهمترین نقطه ضعف این نوع شیر افت فشار قابل توجه است. علاوه بر این، وقتی فشار سیال خیلی زیاد است، کار کردن این شیر در حالت بسته دشوار است. همچنین می توانند خیلی سریع بسته شوند که می تواند منجر به ضربه آب شود. این شیرها به صورت شیرهای 3 طرفه نیز موجود هستند.

ویژگی های مهم:

• تنظیم جریان
• سازگار با کنترل فشار

معایب:

• افت فشار قابل توجه
• خطر ضربه آب

از شیرهای سوزنی برای تنظیم مایعات یا گازهای با جریان کم استفاده می شود.

این شیرها قطر کمی دارند و برای کاربردهایی با فشار کم طراحی شده اند. آنها معمولاً به صورت دستی کنترل می شوند. اغلب در کاربردهای خانگی و عملیات نمونه گیری سیال به کار می روند. ارزان هستند و برای همین هم محبوبیت دارند.

ویژگی های مهم:

• جریان کم
• عموماً به صورت دستی کنترل می شود.
• ارزان است.

شیرهای دیافراگمی عمدتاً در فرآیندهای بهداشتی و ضد عفونی استفاده می شوند، یعنی وقتی سیال در حال گردش میباشند باید از هرگونه آلودگی جدا شوند.

این شیرها در حالت باز و بسته عمل می کنند، اگرچه در بعضی موارد می توان از آنها برای تنظیم سیالات استفاده کرد. در حالت باز، این شیرها «جریان کامل» نامیده می شوند و تقریباً هیچ افت فشاری ایجاد نمی کنند زیرا بسته شدن دیافراگم جریان سیال را کاملاً پاک می کند. استحکام آب بندی این شیرها بسیار عالی است زیرا هیچ تماس مستقیمی بین سیال و بدنه وجود ندارد، اما آنها به نگهداری منظم نیاز دارند تا دیافراگم در وضعیت خوبی قرار داشته باشد، به خصوص اگر سیالات دارای ذرات جامد باشند. باید بررسی کنید که مواد غشایی به خوبی با دمای محیط کار و شرایط فشار سازگار باشند تا از سایش زودرس جلوگیری شود.

شیرهای دیافراگمی عمدتاً در صنایع غذایی و دارویی استفاده می شود. آنها همچنین بسته به موادی که از آن ساخته شده اند، به خصوص غشاء در صنایع شیمیایی و در کاربردهای بسیار خالص مورد استفاده قرار می گیرند. آنها همچنین برای لجن (رسوب) و مایعات بسیار چسبناک مناسب هستند.

این نوع شیر برای لوله هایی با قطر زیاد موجود نیست: به طور کلی، آنها با قطر بیش از DN350 تولید نمی شوند.

ویژگی های مهم:

• افت فشار محدود
• سیستم آب بندی بسیار خوب
• کاربرد در صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی
• سازگار با سیالات حاوی ذرات

معایب:

• به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارد.
• قطر اسمی کمی دارد.

شیرهای گیوتینی معمولاً در معدن، نیروگاه ها و صنایع کاغذ، شیمیایی و غذایی استفاده می شوند. به دلیل حرکت خطی صفحه قطع و وصل (صفحه ای که جریان سیال را در حالت بسته مسدود می کند) این مزیت را دارند که خیلی فشرده هستند. شیر گیوتینی عمدتاً شیر قطع و وصل جریان است، اگرچه وقتی دیافراگم در موقعیت تقریبا باز قرار می گیرد، از آن می توان به عنوان شیر کنترل استفاده کرد.

شیرهای گیوتینی را می توان برای سیالات پر از ذرات جامد مانند فاضلاب یا لجن استفاده کرد. به عنوان یک قاعده کلی، شیر گیوتینی طوری طراحی شده که در سمت بالای لوله (در سمت ورودی سیال) آب بندی شده، اما برخی شیرها در هر دو طرف آب بندی شده اند و می توانند بدون توجه به جهت جریان سیال استفاده شوند. در حالت باز، افت فشار بسیار کم است زیرا شیر باعث تغییر در جهت سیال نمی شود.

با این وجود زمان باز و بسته شدن می تواند بسیار طولانی باشد، و برای حل مشکلات سایش بین دیافراگم و آب بندی، باید تعمیر و نگهداری منظم را در نظر بگیرید.

ویژگی های مهم:

• فضای مورد نیاز کم از نظر ضخامت
• افت فشار کم
• سازگار با سیالات حاوی ذرات

معایب:

• آهسته باز و بسته می شود
• به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارد

ضربه آب فشار بیش از حد سیال است، که اغلب پس از بسته شدن سریع شیر اتفاق می افتد. این ضربه صدای خاصی ایجاد می کند که می توانید در لوله ها بشنوید. این فشار بیش از حد می تواند آسیب قابل توجهی ایجاد کند، که می تواند تا حد زیادی منجر به شکستگی لوله شود.

برای جلوگیری از ضربه آب می توانید:

• تنظیم کننده فشار را نصب کنید تا فشار را کنترل کنید.
• یک گیرنده ضربه آب نصب کنید: یک گیرنده ضربه آب نوعی مخزن است که به منظور کاهش موج ضربه ای و جذب فشار بیش از حد طراحی شده است.
• قطر لوله منتهی به شیر را افزایش دهید تا فشار این قسمت از لوله کاهش یابد.

شیرهای چند کاناله شیرهایی هستند که بیش از یک ورودی و یا خروجی دارند. رایج ترین آنها شیرهای سه طرفه است و به طور کلی آنها شیر توپی هستند. این شیرها معمولاً برای تنظیم جریان سیال بین دو مدار مختلف استفاده می شوند. همچنین می توان از آنها برای ترکیب دو سیال استفاده کرد. همچنین شیرهای 4 طرفه، 5 طرفه و 6 طرفه وجود دارد. شیر هایی که کانال بیشتری داشته باشند بسیار کمیاب هستند.