شیر پروانه ای
فهرست مطالب
شیر پروانه ای (Butterfly valve) چیست
اجزای اصلی شیر پروانه ای
بررسی مزایای شیر پروانه ای
معایب استفاده از شیر پروانه ای
کاربردهای شیر پروانه ای
اجزای تشکیل دهنده شیر پروانه ای
انواع شیر پروانه ای از نظر نوع عملگر در ساختار
مزایای استفاده از شیرهای پروانه ای در صنعت چیست؟
شیر پروانه ای (Butterfly valve) چیست
شیر پروانه ای یا باتر فلای والو (Butterfly Valve) یکی از انواع شیرهای صنعتی است که برای کنترل جریان مایعات، گازها و برخی مواد جامد در خطوط لوله استفاده می‌شود. این شیر از یک دیسک دایره‌ای شکل تشکیل شده که حول محور خود می‌چرخد و به این وسیله جریان را باز یا بسته می‌کند.
اجزای اصلی شیر پروانه ای
- بدنه (Body): بدنه ی شبر پروانه ای یکی از اصلی ترین بخش های آن است. بدنه‌ی شیر از دیسک تشکیل شده است که دیگر اجزا درون آن قرار می‌گیرند.
- دیسک (Disc): بخش گرد و دایره‌ای شکلی که جریان را کنترل می‌کند. دیسک ها شکل و انواع مختلفی دارند و در هر شیر، نوع متفاوتی از آن استفاده می شود.
- ساقه (Stem): میله‌ای که دیسک را به عملگر دستگاه یا دستگیره متصل می‌کند. با این عمل انتقال مواد به راحتی صورت می گیرد.
- واشرها (Seals): برای جلوگیری از نشت مایعات یا گازها استفاده می‌شوند از این واشرها استفاده می شود.
بررسی مزایای شیر پروانه ای
ساده و کم هزینه بودن این نوع شیر یکی از بهترین ویژگی های آن به شمار می رود. ساختار ساده ی این شیر باعث شده که هزینه تولید و نگهداری آن به شدت پایین بیاید. شیر پروانه ای با توجه به ساختارسی که دارد سبک و کم حجم است و به دلیل وزن کم و ابعاد کوچک، به راحتی نصب و جابجا می‌شود. عملکرد سریع شیر پروانه باعث شده تا از آن در همه‌ی ساختمان ها استفاده شود. با یک چرخش کوتاه (معمولاً 90 درجه) جریان را باز یا بسته می‌کند. کنترل جریان مایعات با استفاده از واشرهای تعبیه شده در بدنه ی این شیر امکان پذیر است.
کاربردهای شیر پروانه ای
شیر پروانه‌ای در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، نیروگاه‌ها و صنایع غذایی استفاده می‌شود. این شیرها به دلیل سادگی، کارایی و هزینه کمتر، در بسیاری از سیستم‌های صنعتی و تجاری محبوب هستند.
- صنایع نفت و گاز
- کنترل جریان نفت و گاز برای باز و بسته کردن و تنظیم جریان نفت و گاز در خطوط لوله استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های حمل و نقل
- در سیستم‌های انتقال نفت و گاز بین مکان‌های مختلف به کار می‌روند.
- صنایع پتروشیمی و کنترل مواد شیمیایی
- برای کنترل جریان مواد شیمیایی و فرآورده‌های پتروشیمی در خطوط لوله مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- سیستم‌های تولید و فرآوری
- در سیستم‌های مختلف تولید و فرآوری مواد شیمیایی کاربرد دارند.
- صنایع آب و فاضلاب
- تصفیه آب. در تصفیه‌خانه‌های آب برای کنترل جریان آب و مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- شبکه‌های توزیع آب. در شبکه‌های توزیع آب شهری و صنعتی برای باز و بسته کردن و تنظیم جریان آب به کار می‌روند
- سیستم‌های فاضلاب. برای کنترل جریان فاضلاب در سیستم‌های جمع‌آوری و تصفیه فاضلاب استفاده می‌شوند.
- نیروگاه‌ها
- سیستم‌های خنک‌کننده. در نیروگاه‌ها برای کنترل جریان آب خنک‌کننده به کار می‌روند.
- سیستم‌های بخار. در برخی نیروگاه‌ها برای کنترل جریان بخار و آب در سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند.
- صنایع غذایی و نوشیدنی.
- خطوط تولید مواد غذایی. در خطوط تولید مواد غذایی و نوشیدنی برای کنترل جریان مواد اولیه و محصولات نهایی استفاده می‌شوند.
- تصفیه و پردازش.
- در سیستم‌های تصفیه و پردازش مواد غذایی و نوشیدنی به کار می‌روند.
- صنایع دارویی
- تولید دارو در خطوط تولید دارو برای کنترل جریان مواد شیمیایی و دارویی استفاده می‌شوند.
- تصفیه و استریل. در سیستم‌های تصفیه و استریل مواد دارویی به کار می‌روند.
- صنایع شیمیایی
- تولید و فرآوری مواد شیمیایی. در خطوط تولید و فرآوری مواد شیمیایی برای کنترل جریان مواد اولیه و محصولات نهایی استفاده می‌شوند.
- کنترل مواد خورنده. در سیستم‌هایی که با مواد شیمیایی خورنده سروکار دارند، به کار می‌روند.
- صنایع کاغذ و خمیر کاغذ
- فرآیندهای تولید کاغذ در خطوط تولید کاغذ و خمیر کاغذ برای کنترل جریان مواد مختلف استفاده می‌شوند.
- تصفیه و بازیافت. در سیستم‌های تصفیه و بازیافت آب و مواد شیمیایی به کار می‌روند.
- سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC)
- کنترل جریان هوا و آب. در سیستم‌های تهویه مطبوع برای کنترل جریان هوا و آب در سیستم‌های گرمایش، تهویه و سرمایش استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های تهویه صنعتی. در سیستم‌های تهویه و تهویه مطبوع صنعتی به کار می‌روند.
- سیستم‌های آتش‌نشانی
- کنترل آب. در سیستم‌های آتش‌نشانی برای کنترل جریان آب به کار می‌روند.
- شبکه‌های آب آتش‌نشانی
- در شبکه‌های توزیع آب آتش‌نشانی استفاده می‌شوند.
این تنوع در کاربردها نشان‌دهنده‌ی اهمیت و کاربرد گسترده‌ی شیرهای پروانه‌ای در صنایع مختلف است. با توجه به مزایای متعددی که این شیرها دارند، می‌توانند در بسیاری از کاربردها به خوبی عمل کنند و نیازهای مختلف را برآورده سازند.
اجزای تشکیل دهنده شیر پروانه ای
شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) از اجزای مختلفی تشکیل شده که هر کدام وظیفه خاصی در عملکرد کلی شیر دارند. در ادامه به معرفی اجزای اصلی شیر پروانه‌ای پرداخته شده است:
بدنه (Body): بدنه اصلی شیر که سایر اجزا درون آن قرار می‌گیرند و ساختار کلی شیر را تشکیل می‌دهد. معمولاً از جنس‌های مختلفی مانند فولاد، چدن، برنج و مواد پلیمری ساخته می‌شود. دیسک (Disc): بخش گرد و دایره‌ای شکلی که مستقیماً با جریان سیال در تماس است و با چرخش آن، جریان کنترل می‌شود. معمولاً از جنس فلزات مقاوم یا مواد کامپوزیتی ساخته می‌شود.
ساقه (Stem): میله‌ای که دیسک را به عملگر یا دستگیره متصل می‌کند. از جنس‌های مقاومی مانند فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود تا توانایی تحمل فشار و نیروی چرخشی را داشته باشد. عملگر (Actuator): بخشی که نیروی مورد نیاز برای چرخاندن دیسک را تأمین می‌کند. عملگرها می‌توانند دستی (دستگیره)، برقی، هیدرولیکی یا پنوماتیکی باشند.عملگر دستی معمولاً یک دستگیره یا چرخ دنده است.
واشرها (Seals): برای جلوگیری از نشت سیال از اطراف دیسک و بدنه استفاده می‌شوند. معمولاً از مواد انعطاف‌پذیر مانند لاستیک، تفلون یا پلی‌اورتان ساخته می‌شوند. بلبرینگ‌ها و بوش‌ها (Bearings and Bushings) را می توان جزئی از بخش اصلی شیر پروانه ای به شمار آورد. از بلبرینگ ها برای کاهش اصطکاک و سایش بین ساقه و بدنه استفاده می شود. این بخش ها معمولاً از جنس‌های مقاومی مانند فلزات یا پلاستیک‌های خاص ساخته می‌شوند.
از گیره‌ها و بست‌ها برای اتصال و نگهداری اجزای مختلف شیر به یکدیگر استفاده می‌شوند. گیره ها معمولاً از جنس فلزات مقاوم به خوردگی ساخته می‌شوند. برای ساخت گیره ها معمولا زا فولادهای ضد زنگ استفاده می شود. این اجزا با همکاری یکدیگر امکان کنترل دقیق و کارآمد جریان سیال را فراهم می‌کنند. شیرهای پروانه‌ای به دلیل ساختار ساده و کارایی بالا، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع شیر پروانه ای از نظر نوع عملگر در ساختار
شیرهای پروانه‌ای از نظر نوع عملگر به چند دسته تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. در ادامه انواع شیر پروانه‌ای از نظر نوع عملگر معرفی شده‌اند:
- شیر پروانه‌ای دستی: دارای عملگر دستی است. این نوع شیرها با استفاده از یک دستگیره یا چرخ دنده دستی عمل می‌کنند. این نوع عملگردها مناسب برای کاربردهایی که نیاز به کنترل جریان به صورت دستی و با دقت متوسط دارند و معمولاً در سیستم‌های کوچک و با فشار کم استفاده می‌شوند.
- شیر پروانه ای برقی: عملگر برقی در این نوع شیرها باعث می شود که با استفاده از موتورهای الکتریکی عمل می‌کنند که امکان کنترل اتوماتیک و دقیق جریان را فراهم می‌کنند. شیر پروانه ای برقی مناسب برای سیستم‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر که نیاز به کنترل خودکار و از راه دور دارند. معمولاً در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و تصفیه آب استفاده می‌شوند.
- شیر پروانه‌ای پنوماتیکی: دارای عملگر پنوماتیکی است که باعث می شود این شیرها با استفاده از فشار هوا عمل می‌کنند این جریان هوا باعث چرخش دیسک ها می شود. شیر پروانه‌ای پنوماتیکی مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به سرعت عمل بالا و کنترل دقیق دارند که معمولاً در صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی استفاده می‌شوند.
- شیر پروانه‌ای هیدرولیکی: این نوع شیر بهترین نوع در ساخت و ساز است و قیمت بسیار مناسبی دارد. شیر پروانه ای هیدرولیکی عملگر هیدرولیکی دارد. این شیرها با استفاده از فشار روغن یا سیالات هیدرولیکی عمل می‌کنند و مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به نیروی زیاد و کنترل دقیق دارند می باشند. معمولاً از آن ها در صنایع سنگین و نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند.
- شیر پروانه‌ای با عملگر مغناطیسی: دارای عملگر مغناطیسی است. این نوع شیرها با استفاده از میدان‌های مغناطیسی و الکترومغناطیس عمل می‌کنند و مناسب برای محیط‌هایی که نیاز به عدم تماس مستقیم با شیر دارند یا در شرایطی که دقت بسیار بالا مورد نیاز است.
- شیر پروانه‌ای با عملگر ترکیبی این شیرها می‌توانند از ترکیبی از انواع عملگرها (مثلاً برقی و پنوماتیکی) استفاده کنند. این شیر پروانه ای مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به انعطاف پذیری بالا در کنترل جریان دارند و در صنایع مختلف به کار می‌روند. این تنوع در نوع عملگرها به کاربران این امکان را می‌دهد تا با توجه به نیازهای خاص سیستم و شرایط عملیاتی، بهترین نوع شیر پروانه‌ای را انتخاب کنند.
مزایای استفاده از شیرهای پروانه ای در صنعت چیست؟
استفاده از شیرهای پروانه‌ای مزایای متعددی دارد که آنها را برای کاربردهای مختلف در صنایع مختلف مناسب می‌سازد. در ادامه به برخی از این مزایا اشاره شده است:
ساختار ساده و کم هزینه
ساختار ساده این شیر باعث شده که طراحی و ساخت شیرهای پروانه‌ای نسبت به بسیاری از انواع دیگر شیرها ساده تر باشد. هزینه تولید، نصب و نگهداری این شیرها پایین‌تر است به همین خاطر برای کارفرما مقرون به صرفه است که از این شیرها برای ساخت و ساز استفاده کنند.
سبک و کم حجم
وزن این نوع شیرها بسیار کم است. شیرهای پروانه‌ای وزن سبک تری نسبت به بسیاری از شیرهای دیگر دارند که نصب و جابجایی آنها را آسان تر می‌کند. به دلیل حجم کم، این شیرها فضای کمتری را اشغال می‌کنند و برای کاربردهایی با فضای محدود مناسب هستند.
عملکرد سریع و آسان
شیر پروانه ای با چرخش 90 درجه‌ای دیسک، می‌تواند جریان را به سرعت باز یا بسته کند. این امر باعث می شود در ساختمان‌هایی که تعداد طبقات بالا دارند به وفور استفاده می شود زیرا در این ساختمان ها انتقال آب به سرعت انجام می شود. این شیرها عملکرد ساده‌ای دارند و نیاز به نیروی زیادی برای عمل کردن و باز و بسته کردن آنها نیست.
تنوع در نوع عملگر
همانطور که در بخش قبلی گفتیم هر کدام از این شیرها عملگرهای مختلفی دارند که دستی، برقی، پنوماتیکی، هیدرولیکی باشند. از آن ها برای کنترل شیر استفاده می شود. امکان کنترل دقیق جریان با استفاده از عملگرهای مختلف وجود دارد.
قابلیت آب بندی و انتقال خوب
آب بندی موثر با این نوع شیر اماکن پذیر است. با استفاده از مواد مدرن و تکنیک‌های جدید، شیرهای پروانه‌ای می‌توانند آب بندی خوبی ارائه دهند. کاهش نشت سیالات با این شیرها اماکان پذیر است. با آب‌بندی مناسب، میزان نشت سیالات به حداقل می‌رسد.
نگهداری و تعمیر آسان شیر پروانه ای
تعمیر این نوع شیر بسیار ساده است. به دلیل ساختار ساده، نگهداری و تعمیر این شیرها آسان و کم هزینه است. این نوع شیر قابلیت تعویض قطعات را دارد. قطعات مختلف این شیرها به راحتی قابل تعویض هستند.
مناسب برای کاربردهای مختلف
شیرهای پروانه ای چندمنظوره هستند که می‌توانند برای کنترل جریان مایعات، گازها و مواد جامد استفاده شوند. این شیرها کاربرد گسترده در صنایع مختلف دارند. در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، نیروگاه‌ها، صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
افت فشار کم
کاهش افت فشار در این شیرها رخ نمی دهد. دیسک شیر پروانه‌ای به گونه‌ای طراحی شده که افت فشار در طول جریان سیال به حداقل می‌رسد و این موضوع برای سازه هایی که تعداد طبقات زیادی دارند استفاده می شوند. شیر پروانه ای باعث بهبود کارایی انتقال سیالات می شود. با کاهش افت فشار، کارایی سیستم افزایش می‌یابد.
دوام و طول عمر بالا
این شیر از مواد مقاوم ساخته شده که در برابر خوردگی، سایش و فشار مقاوم هستند.طول عمر بالا یکی از بارز ترین ویژگی های این شیر است. با نگهداری مناسب، این شیرها می‌توانند مدت طولانی بدون نیاز به تعویض کار کنند. این مزایا باعث می‌شود شیرهای پروانه‌ای به عنوان یکی از محبوب‌ترین و کاربردی‌ترین انواع شیرها در صنایع مختلف مورد توجه قرار گیرند.
معایب استفاده از شیر پروانه ای
هر چند که شیرهای پروانه‌ای مزایای متعددی دارند، اما معایبی نیز وجود دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره شده است:
1. محدودیت فشار و دما و تحمل فشار پایین را می توان از معایب شیرهای پروانه‌ای دانست. این شیرها معمولاً برای کاربردهایی با فشار بالا مناسب نیستند و نمی‌توانند دماهای بسیار بالا را تحمل کنند و در محیط‌های با دمای بسیار بالا ممکن است دچار مشکل شوند.
2. آب بندی کمتر این شیر نوعی عیب محسوب می شود. در مقایسه با برخی شیرهای دیگر مانند شیرهای گلوب یا دروازه‌ای، آب‌بندی شیرهای پروانه‌ای ممکن است به خوبی انجام نشود و نشت بیشتری داشته باشد. آب بندی دشوار در شرایط خاص نیز توسط این شیرها به خوبی انجام نمی گیرد. در محیط‌هایی با سیالات خورنده یا سمی، آب‌بندی کامل ممکن است دشوارتر باشد.
3. حساسیت به ذرات جامد را می توان از معایب بزرگ این شیر دانست. در اثیر استفاده طولانی مدت از این شیر، مسیر انتقال سیالات دچار انسداد می شود. ذرات جامد می‌توانند بین دیسک و بدنه شیر گیر کنند و عملکرد آن را مختل کنند. سایش دیسک و بدنه از تاثیرات استفاده از آب نا موغوب شهری است. وجود ذرات جامد می‌تواند باعث سایش سریع تر دیسک و بدنه شود.
4. محدودیت در کنترل جریان دقیق سیالات در مقایسه با شیرهای گلوب یا سوزنی، شیرهای پروانه‌ای ممکن است کنترل دقیق‌تری بر روی جریان نداشته باشند. تنظیم جریان برای کاربردهایی که نیاز به تنظیم دقیق جریان دارند، ممکن است شیرهای پروانه‌ای مناسب نباشند.
5. محدودیت در برخی کاربردهای خاص در برخی کاربردهای خاص مانند صنایع غذایی و دارویی، نیاز به شیرهایی با استانداردهای خاص وجود دارد که ممکن است شیرهای پروانه‌ای نتوانند آن را برآورده کنند. این شیر نیاز به استانداردهای خاص دارد. برخی از شیرهای پروانه‌ای ممکن است نیاز به آب بندی خاص و مواد ویژه‌ای داشته باشند که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.
6. این شیر نیاز به فضای بیشتر برای چرخش دیسک دارد. دیسک شیر پروانه‌ای نیاز به فضای کافی برای چرخش دارد و در محیط‌های محدود ممکن است نصب آن مشکل باشد. محدودیت نصب در برخی مکان‌ها استفاده از این شیر را دچار چالش کرده است. نصب شیر پروانه‌ای به دلیل نیاز به فضای چرخش دیسک ممکن است امکان‌پذیر نباشد.
7.حساسیت به تغییرات دما و فشار در شیرهای پروانه‌ای ممکن است نسبت به تغییرات ناگهانی دما و فشار حساسیت نشان دهند و عملکرد آنها تحت تأثیر قرار گیرد. پایداری کمتر این شیر نیز به نوعی نقص ساختاری آن است. در شرایط تغییرات سریع دما و فشار، پایداری شیرهای پروانه‌ای ممکن است کمتر باشد.
با توجه به این معایب، انتخاب شیر پروانه‌ای باید با دقت و با توجه به شرایط خاص هر کاربرد انجام شود. در برخی موارد، ممکن است نیاز به استفاده از انواع دیگر شیرها باشد تا مشکلات و محدودیت‌های ذکر شده به حداقل برسد.