مزایا و معایب شیر دروازه‌ای (Gate Valve)، شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) و شیر توپی (Ball Valve)

1. Gate valve:
Gate valve به valve ای گفته می شود که در آن عضو مسدود کننده (gate) در امتداد جهت عمودی محور کانال حرکت می کند. Gate valve عمدتاً برای قطع جریان سیال در خط لوله استفاده می شود، یعنی کاملاً باز یا کاملاً بسته. به طور کلی، از gate valve نمی توان برای تنظیم جریان استفاده کرد. بسته به جنس valve، می توان آن را در دماهای پایین و فشار پایین یا دماهای بالا و فشار بالا استفاده کرد. بسته به جنس valve، می توان آن را در دماهای پایین و فشار پایین یا دماهای بالا و فشار بالا استفاده کرد. اما gate valve ها به طور کلی در خطوط لوله ای که گل و لای و سایر سیالات را منتقل می کنند استفاده نمی شوند.

مزایای Gate Valve

• ① مقاومت سیال کم است.
• ② گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته شدن کم است.
• ③ می توان در شبکه لوله ای حلقوی که سیال در دو جهت جریان دارد استفاده کرد، به این معنی که جهت جریان سیال محدود نمی شود.
• ④ هنگامی که کاملاً باز است، فرسایش سطح آب بندی یک gate valve توسط سیال عامل نسبت به یک globe valve کمتر است.
• ⑤ ساختار شکلی نسبتاً ساده است و فرآیند تولید خوب است.
• ⑥ طول ساختار نسبتاً کوتاه است.

معایب Gate Valve

• ① ابعاد خارجی و ارتفاع باز شدن بزرگ است و فضای نصب مورد نیاز نیز بزرگ است.
• ② در طول فرآیند باز و بسته شدن، سطح آب بندی نسبتاً ساییده می شود و تلفات اصطکاک زیاد است، حتی در دمای بالا، به راحتی باعث ایجاد خراش می شود.
• ③ Gate valve های عمومی دارای دو سطح آب بندی هستند که مشکلاتی را در پردازش، سنگ زنی و نگهداری اضافه می کند.
• ④ زمان باز و بسته شدن طولانی است.

2. Butterfly valve:
Butterfly valve یک valve است که از یک عضو باز و بسته کننده دیسکی شکل برای حرکت رفت و برگشتی در حدود 90 درجه برای باز کردن، بستن و تنظیم کانال سیال استفاده می کند.

مزایای Butterfly Valve

• ① ساختار ساده، اندازه کوچک، وزن سبک و صرفه جویی در مواد.
• ② باز و بسته شدن سریع، مقاومت جریان کم.
• ③ می توان از آن برای سیال با ذرات جامد معلق استفاده کرد و همچنین می توان از آن برای سیالات پودری و دانه ای با توجه به استحکام سطح آب بندی استفاده کرد. می توان از آن برای باز و بسته شدن دو طرفه و تنظیم خطوط لوله تهویه و حذف گرد و غبار استفاده کرد و به طور گسترده در خطوط لوله گاز و کانال های آب در متالورژی، صنایع سبک، برق و سیستم های پتروشیمی استفاده می شود.

معایب Butterfly Valve

• ① محدوده تنظیم جریان زیاد نیست، زمانی که درجه باز شدن به 30٪ می رسد، جریان به بیش از 95٪ می رسد.
• ② با توجه به محدودیت ساختار butterfly valve و مواد آب بندی، برای سیستم خط لوله با دما و فشار بالا مناسب نیست. دمای کار عمومی زیر 300 درجه سانتیگراد و زیر PN40 است.
• ③ عملکرد آب بندی در مقایسه با ball valve ها و globe valve ها ضعیف است، بنابراین در مکان هایی استفاده می شود که الزامات آب بندی خیلی بالا نیست.

3. Ball valve:
از plug valve تکامل یافته است. قسمت باز و بسته کننده آن یک توپ است. توپ 90 درجه حول محور ساقه valve چرخانده می شود تا باز و بسته شود. Ball valve عمدتاً برای قطع، توزیع و تغییر جهت جریان سیال در خط لوله استفاده می شود. یک ball valve که با یک دهانه V شکل طراحی شده است نیز عملکرد تنظیم جریان خوبی دارد.

مزایای Ball Valve

• 1. کمترین مقاومت جریان را دارد (در واقع 0).
• 2. از آنجایی که در حین کار گیر نمی کند (زمانی که روان کننده وجود ندارد)، می توان به طور قابل اعتماد در سیالات خورنده و مایع با نقطه جوش پایین استفاده کرد.
• 3. در یک محدوده فشار و دما بزرگ، می توان به آب بندی کامل دست یافت.
• 4. می توان به باز و بسته شدن سریع دست یافت. زمان باز و بسته شدن برخی از ساختارها تنها 0.05 ~ 0.1 ثانیه است تا اطمینان حاصل شود که می توان از آن در سیستم اتوماتیک بستر تست استفاده کرد. هنگامی که valve به سرعت باز یا بسته می شود، هیچ ضربه ای وجود ندارد.
• 5. عضو مسدود کننده کروی می تواند به طور خودکار در موقعیت مرزی قرار گیرد.
• 6. سیال عامل به طور قابل اعتماد در هر دو طرف مهر و موم می شود.
• 7. هنگامی که کاملاً باز و کاملاً بسته است، سطوح آب بندی توپ و نشیمنگاه valve از سیال جدا می شوند، بنابراین سیال عبوری از valve با سرعت بالا باعث خوردگی سطح آب بندی نمی شود.
• 8. ساختار جمع و جور و وزن سبک، می توان آن را به عنوان منطقی ترین ساختار valve برای سیستم سیال با دمای پایین در نظر گرفت.
• 9. بدنه valve متقارن است، به ویژه ساختار بدنه valve جوش داده شده، می تواند به خوبی تنش ناشی از خط لوله را تحمل کند.
• 10. عضو مسدود کننده می تواند در هنگام بسته شدن، اختلاف فشار بالا را تحمل کند.
• 11. یک ball valve با بدنه کاملاً جوش داده شده می تواند مستقیماً در زیر زمین دفن شود، به طوری که قطعات داخلی valve دچار فرسایش نشوند و حداکثر عمر مفید می تواند به 30 سال برسد. این ایده آل ترین valve برای خطوط لوله نفت و گاز طبیعی است.

معایب Ball Valve

• ① از آنجایی که ماده آب بندی اصلی نشیمنگاه ball valve PTFE است، نسبت به تقریباً تمام مواد شیمیایی بی اثر است و ضریب اصطکاک کمی دارد، عملکرد پایدار، پیری آسان نیست، محدوده دمایی وسیع و عملکرد آب بندی عالی دارد. با این حال، PTFE دارای ویژگی های فیزیکی مانند ضریب انبساط بالا، حساسیت به جریان سرد و رسانایی حرارتی ضعیف است که مستلزم آن است که طراحی آب بندی نشیمنگاه valve باید حول این ویژگی ها انجام شود. بنابراین، هنگامی که ماده آب بندی سخت می شود، قابلیت اطمینان آب بندی از بین می رود. علاوه بر این، PTFE سطح مقاومت در برابر دمای پایین دارد و فقط می تواند در دمای کمتر از 180 درجه سانتیگراد استفاده شود. بالاتر از این دما، ماده آب بندی پیر می شود. هنگام در نظر گرفتن استفاده طولانی مدت، به طور کلی فقط در دماهای زیر 120 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
• ② عملکرد تنظیم آن بدتر از یک globe valve است، به ویژه valve با عملکرد پنوماتیک (یا valve با عملکرد الکتریکی).

منابع:

شیر صنعتی ویکی پدیا