شیر توپی (Ball Valve) چیست؟

مقدمه

شیرآلات از جمله تجهیزاتی هستند که به طور گسترده در سیستم های لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند. مهندسان سیستم های تاسیساتی از انواع شیرآلات صنعتی جهت کنترل جریال سیالات استفاده می کنند. یکی از انواع این محصولات شیر توپی نام دارد. از این نوع شیرآلات در سیستم های انتقال آب به طور گسترده ای استفاده می شود. شیر توپی به علت مزیت های بسیاری که نسبت به دیگر شیرآلات صنعتی دارد؛ از کاربرد بیشتری برخوردار است. اگر دوست دارید بدانید که ویژگی های مهم شیر توپی چیست؟ و از این محصول در چه شرایطی استفاده می شود؟ تا انتها همراه این سری از مقالات کیان سامان پارت باشید.

فهرست مطالب:

شیر توپی چیست؟

شیر توپی چگونه کار می کند؟

مقایسه شیر توپی با شیر دروازه ای و گلوب

انواع شیرهای توپی

مزایا و معایب شیر بال ولو

شیر توپی چیست؟

شیر توپی (Ball valve) از انواع شیرآلات صنعتی است که در خطوط لوله کشی با هدف قطع و وصل جریال استفاده می شود. این محصول از یک کره داخلی ساخته شده که یک سوراخ دارد و جریال سیالات از آن عبور می کند. این کره داخلی به یک دسته یا فلکه وصل است و با چرخش آن، کره به میزان ربع دایره(90 درجه) می چرخد و امکان عبور جریان فراهم می شود.

در واقع به عبارت دیگر زمانی که سوراخ کره در جهت جریان قرار بگیرد شیر باز و جریان بر قرار است. اما وقتی سوراخ کره در جهت عمود بر جریان باشد، شیر بسته و جریان قطع است. همچنین دسته یا همان فلکه شیر، همسو با جریان داخلی کره می باشد. شیر های توپی به دلیل طول عمر بالا، استحکام زیاد و قیمت مناسب بسیار پرکاربرد هستند.

شیرآلات توپی از جمله مهم ترین شیرآلات صنعتی بوده و جزو تجهیزات اصلی جهت انسداد و تنظیم جریال سیالات در صنعت پتروشیمی است.

مشخصات مهم شیر توپی عبارتند از:

• درجه بندی فشار و دما
•  فورج
• انتهای فلنج
•  پایانه های جوش

شیر توپی چگونه کار می کند؟

همانطور که در بخش قبلی به آن اشاره کردیم. توپ یا کره در درون شیرتوپی مجرایی دارد و این مجرا هنگامی که با دو انتهای شیر تراز بشود؛ جریان سیال برقرار است. اما زمانی که مجرا به طور کامل بر انتهای دستگاه عمود است؛ جریال سیال کاملا مسدود خواهد بود. اگر مجرای شیر در هر وضعیت دیگری قرار بگیرد جریال سیال به طور جزئی قطع می شود.

باز، بسته یا نیمه باز بودن شیر توپی را می توان با مشاهده وضعیت اهرم آن تشخیص داد:

• وقتی که اهرم هم تراز با لوله باشد، شیر باز است. هنگامی اهرم عمود بر لوله باشد، شیر بسته است.
• در هر وضعیت دیگری، شیرتوپی نیمه باز یا نیمه بسته و به طور کلی در حال تعدیل جریان خواهد بود.

مقایسه شیر توپی(Ball valve) با شیر دروازه ای(Gate Valve)

تفاوت شیر توپی با نوع دروازه ای این است که در نوع اول برای باز و بسته شدن جریال، از یک توپ یا کره استفاده می کنند. اما در شیر دروازه ای برای تغییر جریال از حرکت نوعی دیسک بر روی سیت استفاده می گردد. به طور کلی شیر توپی عملکرد مشابهی با شیر دروازه ای نداشته و تفاوت این دو نیز در میزان فشردگی و طراحی آن ها است.

مقایسه شیر توپی با شیر گلوب(Globe Valve)

شیر های گلوب در مقایسه با شیر توپی دقت بسیار بالاتری را برای کنترل جریان فراهم می کنند. زیرا به جای شرایط افزایشی، دارای چرخش های 90 و 45 درجه هستند.

علاوه بر موارد فوق اگر شیر های توپی به طور مکرر در شرایط یکسان(در طولانی مدت باز/بسته/نیمه باز) قرار بگیرند دچار آسیب می شوند. اما این مسئله برای شیر های گلوب اتفاق نمی افتد.

انواع شیرهای توپی:

شیرهای توپی عضو خانواده شیر های“چرخش 1/4” یا “چرخش ربع گرد” هستند. زیرا باز و بسته شدن این نوع شیرآلات با چرخش 90 درجه یک اهرم متصل به دیسک انجام می شود. در شیر توپی دیسک مورد نظر کروی شکل است. این محصولات با بدنه هایی از جنس فورج(مونوبلاک یا اسپلیت) یا کست طراحی و تولید می شوند.

شیرآلات توپی بر اساس معیارهای گوناگونی طبقه بندی می شوند. این معیار ها به شرح زیر می باشد:

نوع طراحی:

• شیر انسداد
• شناور یا فلوتینگ (Floating)
• ترونیون (Trunnion)
• شیر تخلیه
• دابل بلک اند بلید (Double Block and Bleed)

تعداد پورت (ورودی و خروجی):

• نوع استاندارد 2 پورت (1 ورودی و 1 خروجی)
• 3 طرفه (1 ورودی و 2 خروجی یا برعکس)

مونتاژ بدنه:

• یکپارچه (بدنه توپ از یک قطعه استیل فورج و یا کست تولید شده است.)
• غیر یکپارچه (بدنه حاصل از مونتاژ 2 یا 3 قسمت گوناگون است.)

نوع مجرا:

• مجرای کامل (Full Bore و یا کاهنده Reduced Bore FB در برابر RB)
• V شکل

نوع سیت:

• نرم (تفلون)
• فلزی

مدخل توپ:

• ورودی بالایی
• ورودی جانبی

تفاوت میان ورودی بالا و ورودی جانبی در شیر توپی چیست؟

در این بخش قرار است به مقایسه دو نوع شیرآلات توپی اعم از ورودی بالا و ورودی جانبی بپردازیم. ابتدا لازم است تا با این نوع محصولات به طور دقیق تری آشنا شده و سپس تفاوت های این دو نوع قطعه را بررسی کنیم.

اصطلاح ورودی به معنی راهی است که به واسطه آن توپ شیر و دیگر قسمت های داخلی آن، قابل دسترسی هستند. این ورودی ها می توانند از بالا یا جانبی باشند.

ورودی بالا (Top Entry) زمانی که فعالیت های ناگهانی به طور مکرر در شیر انتظار می رود، مورد استفاده قرار می گیرد. علت این موضوع این است که: شیر های توپی ورودی بالا در مقایسه با شیر های ورودی جانبی، امکان دسترسی سریع تر و آسان تر به برش و توپ شیر را فراهم می کنند. شیر های ورودی جانبی برای کارهای مشابه، به زمان و فضای بیشتری برای نگهداری نیاز دارند.

تفاوت های اصلی در نوع طراحی این دو شیر توپی است:

• شیرهای توپی ورودی بالا، معمولا بدنه هایی از جنس کست استیل دارند درحالی که شیرهای ورودی جانبی با بدنه هایی از جنس فورج استیل تولید می شوند.
• شیرهای توپی ورودی بالا، ساختاری یکپارچه(ساخته شده از یک قطعه واحد) دارند. اما شیرهای ورودی جانبی غیر یکپارچه(مونتاژ دو یا سه قطعه) هستند.
• به علت جنس بدنه، شیرهای توپی ورودی بالا در مقایسه با شیرهای ورودی جانبی به آزمایش های غیرمخرب بیشتری نیاز دارند.
• مونتاژ و تولید شیرآلات ورودی جانبی در مقایسه با شیرآلات ورودی بالا آسان تر است. زیرا که در نوع دوم برای درستی انجام کار، استاد کاری و تجربه طولانی مدتی نیاز است.
• شیرهای توپی ورودی بالا عموما از نوع ورودی جانبی گران تر است. زیرا عملیات ریخته گری که جهت تولید بدنه آن ها انجام می گیرد، زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد.

مزایا و معایب شیر توپی چیست؟

مزایای شیر توپی یا بال ولو عبارت اند از:

• امکان باز و بسته کردن سریع تنها با یک حرکت چرخشی 90 درجه
• ساختار بسیار محکم بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا
• تفاوت اصلی بین شیر توپی و شیر گیت(Gate Valve) یا دروازه ای، طراحی متراکم و کم حجم آن است.

معایب بال ولو عبارتند از:

• همانطور که در طی مقاله به آن اشاره شد؛ این نوع شیر از قابلیت کنترل و تنظیم ضعیفی برخوردار است. چرا که برای قطع و انسداد جریان طراحی شده است و نه کاهش و تعدیل جریان! (فرایند کاهش جریان برای شیر های گلوب(Globe Valves) عملکرد ایده آل تری است.) کنترل جریان سبب می شود تا سیت (Seat) به علت فشار زیاد و سرعت بالای جریان در شیر، مورد فرسایش قرار بگیرد. اصطکاک و سایش درون شیر به مرور زمان سبب ایجاد نشتی می گردد.

• شیرآلات توپی برای گازها و دیگر جریانات مایع بسیار کارآمد اند. (حتی مواد شیمیایی مانند کلر خشک، اسید هیدروکلریک، اسید هیدروفلوئوریک یا اکسیژن) اما از شیرتوپی نمی توان جهت عبور مخلوط جامد و مایع استفاده کرد! چرا که تجمع ذرات معلق و یا باقی مانده در شیر، سبب نشت دریچه آن می گردد. علت این موضع این است که ذرات باقی مانده در حفره هایی در کنار سیت (Seat) و توپ (Ball) سفت شده و حالت جامد پیدا می کنند.

• به طور کلی ممکن است تمیز کردن انواع شیر توپی کار دشواری باشد.(مگر در طراحی ورودی از بالا)

شما عزيزان مي توانيد براي خريد انواع محصولات با كيفيت؛ شامل: انواع شيرآلات كشاورزی، لوله، رينگ و فلنج، بست، اتصالات فولادي فلنج دار، اتصالات فولادي جوشي، فيلتراسيون و… به سايت كيان سامان پارت مراجعه كنيد.

همچنين جهت دریافت مشاوره و راهنمایی بیشتر با شماره تلفن های زیر تماس حاصل فرمایید.

تلفن ثابت: 31321043-031
واحد فروش: 09136882391  – 09120992061

جمع بندی:

شیرآلات توپی از جمله مهم ترین شیرآلات صنعتی بوده و جزو تجهیزات اصلی جهت انسداد و تنظیم جریال سیالات(شامل نفت و گاز، بخار و…) در صنعت پتروشیمی است. شیر توپی به علت مزیت های بسیاری که نسبت به دیگر شیرآلات صنعتی دارد؛ از کاربرد بیشتری برخوردار است. امکان باز و بسته کردن سریع تنها با یک حرکت چرخشی 90 درجه و ساختار بسیار محکم بدون نیاز به نیروی گشتاوری بالا؛ از مزیت های مهم این نوع شیر آلات محسوب می شود. امیدوارم که از خواندن این مقاله لذت کافی را برده باشید.