شیر کشویی یا شیر دروازه ای یکی از متداول‌ترین شیرهای صنعتی و یک شیر مسدود کننده میباشد. در مواردی که هدف قطع و وصل کامل جریان باشد کاربرد دارد و برای تنظیم جریان مناسب نیست. دلیل این امر حساسیت آن در مقابل سایش می باشد. چرا که حرکت سریع سیال در نزدیکی وضعیت بسته شیر، باعث سایش و فرسایش زودهنگام شیر می‌شود.
*** معرفی شیر دروازه ای یا کشویی
شیر دروازه ای متداول‌ترین شیر برای سیستم‌های آبرسانی و سیالات موجود در صنعت پتروشیمی میباشد. این شیر فقط می‌تواند جریان سیال در لوله را کاملا متوقف کند و یا اجازه جریان به آن بدهد. در حقیقت برای تنظیم جریان کاری نمی‌تواند انجام دهد. نام این شیر در حقیقت با توجه به عملکرد آن در جلوگیری از عبور سیال بصورت یک دروازه گرفته شده است.
شیر دروازه ای برای جداسازی مناطق خاص شبکه آبرسانی در حین نگهداری، تعمیرات، تاسیسات جدید و همچنین جهت تغییر مسیر جریان سیالات در سراسر خط لوله استفاده می‌شود.
*** طراحی و اجزاء مختلف یک شیر دروازه ای
یک شیر دروازه ای طراحی ساده‌ای دارد و می‌تواند در بسیاری از سرویس‌هایی با افت فشار پایین اعمال شود؛ که این امر آن را به یکی از رایج ترین شیرآلات مورد استفاده امروزی تبدیل کرده است. شیرهای کشویی بصورت شیرهای full-port طراحی می‌شوند. این بدان معناست که دریچه شیر به اندازه قطر داخلی لوله‌های وصل کننده است.
شیر کشویی با عبور جریان سیال بدون هیچ گونه مانعی، از افت فشار در داخل لوله جلوگیری می‌کند. به همین دلیل می‌توان از چدن نرم در تولید این شیرها استفاده کرد تا تمیز کردن آنها نیز راحت تر باشد.
*** ساختار شیر کشویی
شیر دروازه ای از سه قسمت اصلی بدنه، کلاهک و تریم تشکیل شده است. بدنه به طور کلی از طریق اتصالات فلنج دار، پیچ یا جوش داده شده به سایر تجهیزات متصل می‌شود. کلاهک که حاوی قطعات متحرک است، معمولاً با پیچ و مهره به بدنه متصل می‌شود تا شرایط تعمیر و نگهداری را فراهم کند. تریم شیر کشویی نیز شامل محور شیر، دروازه، دیسک یا گوه و حلقه‌های نشمین میباشد.
*** انواع شیر دروازه ای یا کشویی
شیرهای دروازه‌ای یا کشویی را براساس معیارهایی مانند ساختمان بدنه و یا ترکیب عناصر ساخته شده می‌توان دسته بندی کرد. بر اساس ساختمان بدنه، شیرهای دروازه ای برای سیستم‌های تامین آب و صنعت پتروشیمی را می‌توان به طور کلی به انواع زیر تقسیم کرد:
*** شیر دروازه ای گوه‌ای
به این محصول شیر کشویی گوه‌ای یا موازی گفته می‌شود. شیر کشویی موازی دارای یک عنصر بسته دروازه‌ای مانند و موازی است که بین دو رینگ نشمین موازی قرار دارد. شیر دروازه ای چاقو نیز نوعی شیر موازی محسوب می‌شود. شیرهای کشویی گوه‌ای به دلیل دروازه گوه‌ای آن اصطلاحا به این نام گفته می‌شود. گوه در هر دو طرف دارای دنده است و توسط شکاف‌هایی در بدنه شیر کشویی هدایت می‌شود. حضور گوه در این نوع از شیر کشویی به دلایل زیر میباشد:
- برای انتقال بارهای محوری تحمیل شده به گوه توسط سیال به بدنه شیر
- تا حرکت اصطکاکی کم گوه را در جهت شعاعی فعال کند
- برای جلوگیری از چرخش گوه هنگام حرکت دروازه بین موقعیت باز و بسته (به عنوان قفل ضد پیچ)
اکثر شیرهای دروازه ای که در سیستم‌های توزیع آب استفاده می‌شوند، شیرهای دروازه ای گوه‌ای هستند.
*** شیر دروازه‌ای ارتجاعی
شیرهای کشویی گوه‌ای می‌توانند ارتجاعی باشند و حلقه‌های نشمین داشته باشند. در شیرهای کشویی ارتجاعی یک گوه بصورت بالعکس به سمت شیاری در بدنه شیر سُر می‌خورد که با این کار غالبا مواد جامد موجود در سیال را به دام می‌اندازد. به همین دلیل شیرهای کشویی ارتجاعی در سیستم‌های توزیع آب ترجیح بیشتری دارند.
در شیر کشویی ارتجاعی، یک گوه عمدتا از آهن شکل‌پذیری ساخته شده که در مواد منعطفی مانند الاستومر محصور شده است و شرایط استحکامی بالایی در شیر بوجود می‌آورد. در این نوع از شیرها نیازی به شیار در پایین آن نیست. بنابراین شیر کشویی ارتجاعی می‌تواند مواد جامد کوچکی که توسط جریان آب حمل می‌شود را به دام بیندازد.
*** شیر دروازه ای Stem
استم یا به عبارتی محور شیر در شیر کشویی وظیفه جابجا کردن دیسک درون آن را دارا میباشد. در واقع عاملی است که گشتاور وارد آمده بر فلکه دستی و یا دسته را به دیسک منتقل می‌کند و عامل حرکت آن به بالا و پایین می‌شود. شیرهای کشویی از نظر نوع استم به دو دسته Rising Stem و Non Rising Stem تقسیم بندی می‌شوند.
*** Rising Stem
درحالت Rising Stem، استم شیر در حالتی که شیر باز است به بالای دسته یا همان شیر فلکه می‌رود. چون باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم می باشد، عمدتا از شیرهای Rising Stem استفاده می‌شود. همچنین متخصص طراحی پایپینگ اگر از شیرکشویی Rising Stem استفاده می‌کند، باید فضای مورد نیاز بالای شیر برای بیرون زدن استم را در نظر بگیرد.
*** Non Rising
اما در حالت Non Rising، حرکت به سمت بالا از استم مشاهده نمیشود. در واقع در این حالت دیسک با استفاده از دنده‌های روی استم، به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند. علاوه بر آن به دلیل آنکه در حالت Non Rising دنده‌های استم در معرض سیال قرار دارد بنابراین در معرض خوردگی، سایش و حرارت است که منجر به خرابی زود هنگام آن می‌شود.
شیرهای دروازه ای معمولا از چدن، چدن نشکن، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی و استیل فورج شده، ساخته می‌شوند. استاندارد گیت ولوها ASME B16.34 و استاندارد Face to Face آنها ASME B16.10 و استاندار فلنج‌های آن نیز ASME B16.5 میباشد. انواع شیر دروازه ای براساس ساختار ترکیب شیمیایی بصورت زیر تقسیم بندی می‌شود:
*** شیر کشویی چدن
جنس چدنی یکی دیگر از انواع مدل‌های شیر کشویی است که به دلیل برخورداری از ساختاری محکم و مقاوم دارای بازار مصرف گسترده‌ای می باشد. از این مدل برای تنظیم میزان عبور سیال از یک گذرگاه به صورت مکانیکی به کارگرفته می‌شود.
گستره کاربرد آن در تاسیسات آبرسانی و آب گرم تا ۸۰ درجه سانتی گراد بالای صفر است. از این رو در تاسیسات موتورخانه‌ها، کارخانجات، نیروگاه‌ها و صنایع نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیر با ابعاد و سایز‌های مختلفی به بازار عرضه می‌شود بدین ترتیب انتخاب آنها بایستی متناسب با لوله، ظرفیت مایع و افت فشار باشد.
*** شیر کشویی کست استیل Cast Steel
کست استیل رایج ترین نوع شیر دروازه ای بوده که با API 600 (کربن و آلیاژ استیل) و API 603 (استیل ضد زنگ و درجه بالاتر) پوشانده می‌شود. این نوع شیر در اندازه‌های بالاتر از ۲ اینچ (۵ سانتیمتر) و حداکثر ۸۰ اینچ (۲۰۰ سانتیمتر) موجود است.
*** شیر کشویی فورج استیل Forged Steel
شیر کشویی فورج استیل به طور کلی برای لوله کشی‌های مجرای کوچک (کمتر از ۵ سانتیمتر) استفاده می‌شود. مشخصات پوششی آن عبارتست از: API 602 و BS 5352
*** شیر کشویی API 6D برای خط لوله‌ها
این شیر دروازه ای برای خطوط لوله‌ها بوده و در دو طرح اصلی، اسلب Slab و Expanding وجود دارد.
*** اصول کار کردن با شیر دروازه ای یا کشویی
شیر دروازه ای به طور معمول توسط شیر فلکه، کلید T سوپاپ (آچار) یا عملگر کار می‌کند. نوع عملگر (Actuator) این شیرها بستگی به ابعاد شیر و مقدار نیروی لازم جهت اعمال به شیر دارد. از آن جایی که تنظیم دبی در این شیرها مسأله‌‌ی مهمی نیست، معمولاً از عملگر الکتریکی برای شیر دروازه ای استفاده نمیشود. در مواقعی که ابعاد شیر بزرگ باشد و نیاز به نیروی زیادی جهت باز و بسته کردن داشته باشد از عملگرهای هیدرولیک یا پنوماتیک استفاده می‌شود و در حالت عادی بیشتر شیرهای دروازه ای اهرم دستی دارند.
شیر کشویی در نمونه‌های مختلف و با اندازه‌های متفاوت موجود است. در مورد شیرهای کشویی ذکر این نکته لازم است که همگی دارای اجزای یکسان هستند که با توجه به مدل‌های مختلف از نظر نوع شرکت سازنده با یکدیگر تفاوت جزئی دارند و البته قیمت شیر کشویی برندهای مختلف هم متفاوت خواهد بود. ولی نکته‌ای را که بایستی بدان توجه نمود این است که به‌طور کلی تمامی شیرهای دروازه ای دارای مکانیزم یکسان بوده که فقط از لحاظ ساختمانی با یکدیگر تفاوت دارند.
همان‌طور که از نام این شیر مشخص است، به کمک دروازه ای که در مسیر حرکت سیال قابل تغییر مکان دادن است، عمل می‌نماید؛ این دروازه به صورت عمودی در مسیر جریان حرکت کرده و در موارد لزوم جریان را قطع و یا برقرار می‌کند. شیرهای کشویی بزرگ اصولا باید قابلیت بسته شدن در حالت جریان کامل را داشته باشند، ولی بعد از بسته شدن باید فشار به کمک سامانه کنارگذر در طرفین شیر یکسان گردد و سپس اقدام به بازکردن شیر شود.
*** مزایا و معایب شیر کشویی
شیر کشویی یا شیر دروازه ای به علت طراحی و عملکردی که دارد ( باز یا بسته بودن ) مزایای بسیار زیادی دارد که عبارتند از:
- عدم نیاز به سرویس های دوره‌ای
- آب بندی کامل هنگام بسته بودن شیر
- استفاده از زبانه چدن داکتیل در زبانه فلزی
- سهولت باز یا بسته کردن شیر در مسیر لوله کشی
- عدم نیاز به نگهداری در طول زمان بهره برداری از شیر و سرویس‌های دوره‌ای
- استفاده از رینگ برنزی یا استیل در زبانه فلزی جهت آب بندی بهتر
معایب این نوع از شیرها در مقایسه با مزایای آن به مراتب کمتر است. در ادامه به معایب شیرهای کشویی اشاره می‌کنیم:
- نیروی وارده از طرف سیال به دیسک باعث آب بندی شده، لذا در صورتی که فشار سیال پایین باشد؛ آب بندی مناسبی انجام نخواهد شد.
- باز و بسته کردن مکرر باعث سایش و آسیب به اجزا این شیرها می‌شود، در نتیجه بایستی با هزینه‌های اضافه پوشش کاری سطوح آنرا انجام داد.
- جهت کنترل و تنظیم جریان مناسب نمی‌باشد.
*** کاربرد شیر دروازه ای یا کشویی
این شیر در همه تاسیسات آب رسانی از جمله آب آشامیدنی وخام و سیالات غیر خورنده تا دمای ۸۰ درجه سانتیگراد به کار برده می‌شود. شیرهای کشویی در حالت باز، آشفتگی کمی را نسبت به سایر شیرهای قطع و وصلی در مسیر ایجاد می‌کند . همچنین افت فشار ایجادی آنها قابل توجه نیست، ضمن اینکه در وضعیت کاملا بسته به خوبی می‌تواند از عبور جریان جلوگیری کند. استفاده از شیر کشویی در خطوط انتقال بعنوان کنترل کننده جریان مجاز نبوده و باید در حالت کاملا باز و یا کاملا بسته مورد استفاده قرار گیرند. از جمله دیگرکاربردهای این شیر می‌توان به استفاده در موارد زیر اشاره کرد:
- پالایشگاه‌ها
- مجتمع‌های پتروشیمی
- کارخانجات مختلف صنعتی
- پروژه‌های آبرسانی
- نیروگاه‌ها
- تاسیسات دریایی
*** نتیجه گیری
شیر دروازه ای یا Gate Valve از جمله محصولات کاربردی در صنایعی مانند پتروشیمی و سیستم‌های آبرسانی میباشد. این شیر از اجزاء مختلفی تشکیل شده است و با توجه به کاربردهای متفاوت به انواع مختلف تقسیم بندی می‌شود. امیدواریم تا با مطالعه مقاله فوق پاسخ سوال‌هایتان پیرامون شیر دروازه‌ای یا کشویی، انواع و کاربرد آن را دریافت کرده باشید.
این مطلب بدون برچسب می باشد.
ثبت دیدگاه