اشنایی با valve

علم مکانیک سیالات یکی از شاخه های علوم فنی ومهندسی است که کاربرد فراوانی در صنعت دارد. یکی از مبحثهای مهم مکانیک سیالات ، کنترل جریان سیالات می باشد که با پیشرفت سریع تکنولوژی کنترل سیالات به روشهای گوناگون وپیچیده انجام می گیرد. 
شیرها مهمترین وسیله کنترل سیالات می باشند .شیرها درصنایع نفت وگاز وپتروشیمی میدان کاربرد گسترد ای دارند .از انجائیکه در مراحل مختلف عملیاتی : از حفاری تا پالایش واز پالایش تا مصرف وصادرات بطور کلی موضوع جریان سیال بعنوان یکی از مهمترین مسائل فنی ومهندسی مطرح می باشد لذا وجود وسایل وابزار تنظیم وکنترل عبور مقدار جریان ، قطع جریان ، ایمنی دستگاههای تحت فشار وبالاخره ممانعت از بازگشت سیالات جریان یافته از درجه اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود. 
عهده داری وظایف ظریف وحساسی که برشمرده شد متوجه مجموعه شیرالاتی است که به حسب مورد اشتفاده مورد بحث قرار خواهند گرفت.

مطالب این جزوه حاصل ترجمه ، تحقیق وتنظیم از منابع ومآخذ مختلف می باشد وبدیهی است نمی تواند خالی از اشکال ویا کمبودهایی باشد . لذا پیشنهادها وانتقادات سازنده تمامی عزیزان ما را در بهبود کار وانجام هر چه بیشتر وظیفه ای که بر عهده گرفته ایم یاری خواهد کرد. 
ولو بک وسیله مکانیکی است که برای کنترل جریان سیال و فشار دریک سیستم یا فرآیند استفاده می شود. یک ولوکنترل می کند سیستم یا فرآیند جریان سیال و فشار را بوسیله انجام گرفتن یکی از عملیات زیر: 
a) بستن و باز کردن جریان سیال 
b) عبور دادن مفادیر مختلف از جریان سیال 
c) کنترل کردن مسیر جریان سیال 
d) تنظیم کردن فشار فرآیند 
e) آزادکردن تجهیزات یا لاینها از فشار اضافی 
ولوهای زیادی وجود دارند که طراحی شده و شکل گرفته اند که مطابق با یکی یا چند از عملیات مشخص شده در بالا قرارگرفته اند. 
یک تعداد انبوهی از طرحها و مدلها در تطبیق با کاربردهای صنعتی متفاوت وجود دارد.

ولوها دارای انواع مختلف با شکلهای گوناگون هستند ولی همة آنها دارای قسمتهای اصلی یکسان می باشند این فصل در مورد قسمتهای مختلف ولو وعملکرد آنها بحث خواهد کرد.

هر ولو از قسمتهای ذیل تشکیل یافته است .

a )بدنه BODY)) 
b)کلاهک (سرپوش)(BONNET) 
c ) محور(STEM) 
d)محرک((ACTUATOR 
e ) آب بند((PACKING 
f)نشیمنگاهSEAT)) 
g ) صفحه(DISK )

بدنه ولو 
بدنه که گاهی اوقات پوسته نیز نامیده می شود محدوده اولیه قرارگیری فشاربرروی یک ولن می باشد . 
این قسمت از ولو قسمت اصلی درمجموعه ولو است برای اینکه بدنه شاسی اصلی است که قطعات را با یکدیگر نگاه می دارد. 
بدنه ، محدوده اصلی قرارگیری فشار اولیه برروی ولو بوده که در مقابل با فشار سیال از قسمت اتصال به لاین مقاومت میکند . 
لاینهای ورودی و خروجی به ولوبصورت ، دنده ای، پیچی یا اتصالی جوشی می باشد. 
بدنه ولو یا بصورت ریخته گری بوده و یا بصورت فورج و در شکلهای متفاوت تهیه می شود . 
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yousefi/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] از نظر تئوری ، اشکال کروی واستوانه ای ،‌مقاومت بیشتری در مقابل فشار سیال هنگامی که ولو باز می باشددارند . البته عوامل دیگر را هنگامی که یک ولو باز هست باید در نظر گرفت برای مثالب اکثر ولوها نیاز به تیغه ای در سرتاسر بدنه ولو دارند که برای نگه داشتن نشیمنگاه می باشدچیزی که بعنوان روزنه کنترل ( دریجه کنترل ) می باشد . یا بسته شدن ولو مشخص کردن بار برروی بدنه مشکل می باشد. اتصالات انتهایی ولو همچنین بارها را تغییر میدهند به یک کره ساده و بیشتر می پیچانند . 
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yousefi/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] تولید آسان ،‌مونتاژآسان وهزینه ها فاکتورهای مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند . 
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yousefi/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] شکل پایه و اصلی بدنه یک ولو به صورت کروی نیست امادر محدوده اشکال ساده تاپیچیده برای مثال سه پوش ، و قطعه قابل جابجایی برای آسان سازی مونتاژ ، شکلهای قسمت هایی از بدنه مقاوم فشار هستند . گلویی محل عبور سیال ( اثر و فتوری ) یک روش عمومی برای کاهش سایز اصلی وهزینه یک ولو بعبارت دیگر ، انتهای بزرگ اضافه می شوند به ولو برای اتصال به لوله بزرگتر .

سرپوش ولو 
پوشاننده بدنه ولو بنام سرپوش (کلاهک) نامیده می شود دربعضی از طرحیها ، بدنه خودش به دو تکه که بوسیله پیچ به یکدیگر وصل می شوند وجوددارد . شبیه بدنه های ولو ، کلاهکها در طرحهای گوناگون هستند بعضی زا کلاهکها عملکرد ساده ای برروی پوشاننده ولو دارند در حالیکه برخی از آنها نگهدارنده قطعات داخلی ولوها ومتعلقات آنها همانند محور ،‌دیسک و محرک هستند . 
کلاهک دومین مرز فشار اصلی برروی یک ولو هستند . آن یا بصورت ریخته گری بوده و یا بصورت فورج از همان مواد بدنه و به بدنه بوسیله رزو یا بولت یا نقطه جوش متصل می شوند. 
در همه نمونه ها ، اتصال کلاهک به بدنه بعنوان یک محدوده فشار درنظر گرفته می شود . این بدان معنی استکه نقطه جوش یا بولت که کلاهک را به بدنه متصل می کنند قطعات با فشار ماندهستند .کلاهکهای ولو اگر چه برای اکثر ولوها لازم و ضروری هستند بیان کننده نوعی نگرانی نیز هستند کلاهکها می توانند فرآیند تولید ولو را پیچیده تر کرده ،‌سایز ولو را افزایش داده و همچنین نمایان می سازد قسمت اعظم هزینه اصلی از هزینه یک ولو و همچنین منبع اصلی برای ایجاد نشتی در ولو هستند.

متعلقات ولو ( trim) 
قطعات داخلی یک ولو هستند مجموعه ای که تحت عنوان تریم نامیده می شوند .بعنوان نمونه تریم شامل یک دیسک نشیمنگاه ، محور و بوش هایی که برای راهنمایی محور هستند . عملکرد یک ولو با درنظر گرفتن ارتباط بین موقعیت دیسک با نشیمنگاه تعریف می شود . چونکه تریم ، حرکات پایه واصلی و کنترل جریان را ممکن می سازنند .

Disk & seat 
برای یک ولو دارای کلاهک ، دیسک سومین قسمت اصلی محدوده فشار می باشد. دیسک قابلیت اجازه عبور به جریان یاعدم عبور جریان سیال را بوجود می آورد. وقتی که دیسک می بندد فشار اصلی سیستم بر سراسر دیسک اعمال می شود به همین دلیل یک قطعه تحت فشار در ولو می باشد .دیسکها بصورت فورج تهیه می شوند در پاره ای از موارد سطح دیسک را سختکاری می کنند تا سطح خوبی در مقابل با سایش داشته باشد . 
سطح پویش شده دیسک در قسمت نشیمنگاه درولو بسیار ضروری برای آب بندکردن در هنگام بسته بودن ولو می باشد. اکثر ولوها براساس مشکل و طراحی نوع دیسکها طبقه بندی می شوند . 
محور Stem 
محور محرک ودیسک را به یکدیگر مرتبط می کند و بوسیله آن دیسک تغییر موقعیت می دهد. 
محورها اغلب بصورت فورج تهیه می شوند و بوسیله نقطه جوش با زرده به دیسک متصل می شوند.

برای طراحی های ولو نیاز به آب بند کردن محور برای جلوگیری از نشتی می باشد وجود سطح صیقلی برای محور در قسمت آب بندی بسیار حائز اهمیت می باشد . محور از اجزاء در محدوده قرارگیر فشار نمی باشد . 
اتصال دیسک به محور می تواند به دیسک در قسمت نشیمنگاه امکان حرکات جرخشی یا گهواره ای بدهد متناوباً با محورممکن است به اندازه کافی قابلیت انعطاف داشته باشد که دیسک در جهت مخالف نشیمنگاه خودش قرار بگیرد . هرچندکه حرکات نوسانی یا چرخشی ثابت ممکن است باعث از بین رفتن اتصال دیسک و از بین رفتن دیک و یا از بین رفتن اتصالش به محور شود . 
درنوع محور ولو وجود داردیکی محورهای بالارونده و دیگری غیر بالا رونده در شکلهای 2و 3 این دو نوع از محور به آسانی قابل تشخیص می باشند برای محورهای بالا رونده محور در هنگام باز شدن ولو در بالای سر محرک قرار می گیرد . این حالت بوجود می آید وقتیکه محور رزو شده باشد و با بوش رزو شده از دو شاخه ( yoke) که یک قسمت اصلی بوده ویا قرارداده شده برروی کلاهک .

محرک ولو 
محرک وسیله مونتاژ محور و دیسک می باشد یک محرک ممکن است با یک چرخ دستی به صورت دستی عمل کندیا بصورت اهرم دستی ،‌عملگر موتور ، عملگر سولنوئیدی ، عملگرپنوماتیکی یا عملگرهیدرولیکی باشد.در پاره ای از طرحها ،‌محرک بوسیله کلاهک نگه داشته می شود بجز برای کنترل ولوهای هیدرولیکی ، محرکها در بیرون محدوه فشار وارده می باشند .

آب بندی ولوها 
در بیشتر ولوها از بعضی از انواع آب بندها برای جلوگیری از نشتی فضای بین محور و کلاهک استفاده می شود .آب بندها معمولاً از مواد الیافی یا دیگر ترکیبات آنها نظیر تفلون تهیه می شوند . فرمهای یک آب بند بین قطعات داخلی یک ولو و خارج آن جائیکه محور در داخل بدنه قرارگرفته است . 
آب بندها ی ولو باید به خوبی کمپرس شوند تا از هدر رفتن سیال جلوگیری شود و همچنین از صدمه دیدن محور ولو گردد.اگر آب بندهای ولو شل شوند ولو نشتی خواهدداشت که این مورد خطرایمنی دارد.اگر آب بندها خیلی زیاد سفت شوند باعث صدمه دیدن حرکت شده وامکان صدمه رساندن به محور نیز وجود دارد.

مقدمه ای بر انواع ولوها 
بدلیل گوناگونی و تنوع درانواع سیستمها ، سیالات و محیطها که ولوها باید در آنها عمل کنند ولوها نیز به همین دلیل گسترش و تنوع پیدا نموده اند . برای مثال gllbe,get و ball, Play و پروانه ای، ‌دیافراگمی،‌ CHECKولو و SahetyValve. هرکدام این ولوها برای مقاصد خاص طراحی شده اند. بعضی ازولوها توانایی کنترل جریان را به صورت دریچه ای دارند بعضی دیگر فقط می توانند جلوی جریان را بگیرندو گروهی دیگردرسیستمهای خورنده کار می کنند و بعضی سیالات با فشار بالارا عبورمی دهند .درک این اختلاف و اینکه آنها چگونه اثر می گذارند برعملکرد ولوها یا کاربرد آنها ضروری است برای استفاده و کاربرد موفقیت آمیز یک تجهیز .

خلاصه 
اطلاعات مهم زیر خلاصه این فصل می باشد: 
چهار شکل اصلی برای کنترل جریان در طراحی ولوها وجود دارند :

1-حرکت یک دیسک یا توپی به سمت داخل یا خلاف دریچه (برای مثال globe یا needle ولو)

2-برشی ار یک صفحه تخت ، استوانه ای یا صفحه کروی در سرتاسر یک دریچه( برای مثالgate و plug )

3- گردش یک دیسک یا بیضوی حول یک شیفت در سرتا سر قطر یک دریچه ( برای مثال ولو پروانه ای یا ball ولو )

4- حرکت یک جسم قابل انعطاف به داخل مسیر جریان ( مثال ولو دیافراگمی ) 
کنترل نشتی از محور معمولاً بوسیله قرارگرفتن تحت فشار آب بندها در اطراف محور ولو آب بند می شود . 
- هر ولو دارای 7 قسمت اصلی می باشد .

بعلت وجود محیطهای متفاوت ، سیستمهای سیالات ، وضعیت سیستم که سیالات بایدکنترل شوند یک تعداد زیادی از طرحهای مختلف ولوها توسعه پیدا کرده است . دانستن اختلافات اساسی بین انواع مختلف ولوها و اینکه چگونه این تفاوتها برروی عملکرد ولو تأثیر می گذارند برروری کاربرد مناسب از هر ولو در استفاده مناسب از آنها در طول عملکرد کمک خواهد نمود.

ولوهای یکطرفه(CHECK VALVE) 
ولوهای یکطرفه برای جلوگیری از بازگشت سیال در یک سیستم پایپینگ در نظر گرفته می شوند. این ولوها توسط جریان سیال در لاینها عمل می کنند.فشار سیال عبوری از درون لاین باعث بازشدن ولو گردیده و هرگونه برگشت سیال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هایی از انواع این ولوها در زیر امده است:

1- چک ولوهای نوسانی 
2- چک ولوهای دیسکی 
3- چک ولوهای با دیسک دوتکه 
4- چک ولو قطع کننده ای 
5- چک ولو با دیسک وارونه 
چک ولوهای نوسانی با بدنه مستقیم دارای دیسکی می باشند که در بالای بدنه به بدنه قلاب شده است.چک ولوهای نوسانی عموما در خطوط پیوسته که دارای gate valve می باشند مورد استفاده قرار می گیرند چون این ولوها جریان ازاد نسبی را از خود عبور میدهند.

 

ین ولوها برای لاینهایی که سرعت سیال پائین می باشد مورد استفاده قرار می گیرند ودر لاینهای که دارای جریان ضربانی می باشند نباید از این ولوها استفاده نمود.

این نوع چک ولوها گزینه مناسبی برای حالتیکه سیال حرکت ضربه ای داشته ویا برگشت سیال سریع باشد نمی باشد .از انجائیکه این چک ولوها دارای چندین قطعه بوده که بوسیله اتصالاتی به یکدیگر مرتبط گردیده اند لذا همین عامل باعث گردیده که در میان سایر چک ولوها دارای کمترین استحکام باشند.علاوه بر این در حالتیکه دیسک حرکت نسبتا بزرگی داشته باشد این حالت می تواند منتج به افزایش سرعت برگشت دیسک گردیده و نیروی ضربه ای بزرگی را درحالت ناگهانی بازوبسته شدن بوجود اورد. 
این نوع چک ولوها را می توان هم درحالت افقی وهم عمودی مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودی باید جریان سیال از پائین به بالا باشد تا نیروی جاذبه به بسته شدن دیسک کمک نماید)این قبیل از چک ولوها بدلیل سادگی تجهیزات تشکیل دهنده ، دارای تعمیرات به نسبت ساده تری در مقایسه با سایر چک ولوها می باشند.

یک gate valve ،ولو با حرکت خطی است که برای شروع یا قطع جریان سیال استفاده می شود این ولو قابل تنظیم نبوده و قابلیت تنظیم دریچه ای جریان را نیز ندارد. نامgate (کشو) از قرارگرفتن دیسک در جریان سیال مشتق گردیده است. به gate valve گاهی اوقات slide valve نیز گفته می شود.این ولوها جهت رساندن افت فشار به پائین تر ین سطح مورد استفاده قرار می گیرد.این ولوها دارای حرکت خطی می باشند. 
این نکته مهم است که بدانیم قطر ورودی سیال به داخل ولو دقیقا همان قطر لاین می باشد. 
انواع Gate Valve 
دو نوع gate valve وجود دارد: 
1- نوع اول که به نام موازی معروف است بر اساس استفاده از یک دیسک تخت دروازه ای که در بین دو نشیمنگاه موازی قرار گرفته تشکیل گردیده است.(جریان بالادست وجریان پائین دست) این ولوها همچنین دارای یک لبه تیزی در قسمت پائین خود می باشند که این لبه تیز برای برش واز بین بردن ذرات جامد ورودی به ولو می باشد. 
مزیت مهم این قبیل ولوها اینستکه این ولوها علاوه بر بکار رفتن برای valve seat های نامتقارن ، می توانند برای valve seat های زاویه ای نیز بکار روند.

۲- نوع دیگر ازgate valve ها بنام ‌gate valve های با gate گوه ای شکل می باشند. 
دراین نوع از ولوها از دو seat مورب ویک gate مورب استفاده می گردد.(به منظور امکان بسته شدن در حالت shut off)

 

دیسک یک gate valve وقتیکه gate valve فول باز می شود،کاملاً از مسیر عبور جریان برداشته می شود . این خاصیت باعث از بین رفتن هرگونه مقاومتی در ولو درهنگامی که ولو باز است می شود. وقتیکه ولو کاملاً بسته شد توسط یک رینگ آب بند دیسکی صفحه اصلی را آب بند می کند و آب بندی خوبی بوجود می آید. با قرارگیری دیسک درداخل رینگ آب بندی، مقدار بسیار کمی نشتی و یا اصلاً هیچ مقدار نشتی ممکن است دردیسک عبوری بوجود بیاید (درحالتیکه ولو بسته شده است ).