هندبوک کاربردی ولو ها، شیر آلات

هندبوک کاربردی ولو ها – فصل اول :کلیات 

مقدمه.

علم مکانیک سیالات یکی از شاخه های علوم فنی ومهندسی است که کاربرد فراوانی در صنعت دارد. از جمله مباحث مهم در مکانیک سیالات، کنترل جریان سیال می باشد که باپیشرفت سریع تکنولوژی، کنترل سیالات به روش های گوناگون و پیچیده انجام می گیرد.

شیرها (ولوها) مهمترین وسیله کنترل سیالات هستند. شیرها درصنایع نفت، گاز و پتروشیمی میدان کاربرد گسترده ای دارند. از آنجایی که درمراحل مختلف عملیاتی، از حفاری تا پالایش و از پالایش تا مصرف و صادرات، بطورکلی موضوع جریان سیال به عنوان یکی ازمهمترین مسائل فنی ومهندسی مطرح می باشد لذا وجود وسایل و ابزار تنظیم، کنترل عبور مقدار جریان، قطع جریان، ایمنی دستگاههای تحت فشار و نهایتا ممانعت از بازگشت سیالات در حال جریان، از اهمیت خاصی برخوردار می باشد.

عهده داری وظایف ظریف و حساسی که برشمرده شد متوجه مجموعه شیرآلاتی است که برحسب مورد استفاده، به آنها پرداخته خواهد شد. از این پس در ادامه این کتاب به جای کلمه شیر ازکلمه ولو استفاده خواهد شد.

تعریف ولو (valve)

ولوها تجهیزات مکانیکی هستند که اهم وظایف آنها عبارت است از:

۱-    قطع و وصل کامل جریان

۲-    تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات وگازهای عبوری

۳-    جلوگیری از بازگشت مایعات وگازهای عبوری

۴-    تنظیم وکنترل مقدار وفشار مایعات وگازها در حد مورد نیاز

۵-    کنترل وایمن نگه داشتن دستگاههای تحت فشار

ولوها می توانند به گونه ای طراحی شوندکه هم درسیستم مایع و هم در سیستم محتوی گازمورد استفاده قراربگیرند. با توجه به نوع ساختار طراحی ولو و همچنین وظایف و عملکرد آنها، این تجهیزات در مدل ها، سایزها و کلاسهای مختلف فشاری تولید می گردند. کوچکترین ولو صنعتی دارای وزنی حدود ۰٫۴۵kg) 1Lb) بوده درحالی که بزرگترین ولوها می تواند دارای وزنی حدود ۱۰تن و با ارتفاعی معادل ۶٫۱m) 24ft ) باشد.

ولوهای موجود در فرآیندهای صنعتی را می توان در لوله های از سایز DN 15) 0.5in )تا سایز(۴۸in (DN 1200 مورد استفاده قرار داد. البته لازم به ذکراست که عمده ولوها باسایز (۴in (DN100 وکوچکتراز آن تولید گردیده و ضریب مصرف این سایزها از سایرسایزها بیشترمی باشد.

ولوها را می توان در فشارهایی که ازخلا (vacuum ) شروع شده و تا فشارهای بالاتر از ۸۹۷bar) 13000psi ) ادامه پیدا می کنند مورد استفاده قرارداد. شکل زیر دو نمونه از یک ولو را که دارای طراحی مشابه بوده ولی سایز آنها متفاوت است را نشان می دهد.

امروزه طیف وسیعی از انواع مختلف ولوها که از کاربردهای ساده ای نظیر فرآیند آب شروع شده و تا شیرهای کنترلی مجهز به ریزپردازنده ها (microprocessors ) که فرآیند را به یک حلقه کنترلی مستقل تبدیل می کنند، توسعه پید ا کرده است. ولوها را می توان از جنسهای مختلفی همچون فولاد، چدن، پلاستیک، برنج (brass )، برنز و یا از آلیاژهای مخصوص تهیه نمود. از نقطه نظر فنی، ولوها به عنوان اتصالات لوله ها بوده، اما در این کتاب به عنوان یکی از تجهیزات مجزا مورد بحث وبررسی قرار می گیرند.

طبقه بندی ولوها (classification of valves)

بطور کلی ولوها را می توان براساس عناوین زیر طبقه بندی نمود:

۱-     طبقه بندی براساس نوع کارکرد(وظیفه)  (classification according to function )

۲-    طبقه بندی بر اساس نوع کاربرد  ( classification according to application )

۳-    طبقه بندی بر اساس نوع حرکت ( classification according to motion )

۴-    طبقه بندی بر اساس نوع پورت ورودی ( classification according to port )

در ادامه هریک از موارد فوق را به تفصیل مورد بررسی قرار خواهیم داد.

۱-    طبقه بندی براساس نوع کارکرد (وظیفه)  (classification according to function)

با توجه به نوع طراحی و وظیفه ای که این گروه از ولوها در جا به جا نمودن سیالات فرآیندی دارند می توان آنها را به ۳ گروه  تقسیم نمود.

الف) گروه اول ولوهایی هستند که وظیفه اصلی آنها باز و بسته کردن مسیر عبور سیال می باشد.

به این گروه از ولوها اصطلاحاً (on-off valve ) و یا در برخی موارد (block valve )نیز گفته می شود. از جمله متداولترین این ولوها می توان به ولوهای دروازهای (gate valves )، ولوهای سماوری (plug valves )، ولوهای ساچمه ای (Ball valves ) و ولوهای تخلیه فشار (pressure-Relief ) اشاره نمود. در بیشتر ولوهای موجود در این گروه، تحریک ولو به صورت دستی (operated-hand) صورت گرفته و در برخی از آنها نیز با اضافه شدن یک محرک بر روی آنها، این تحریک به صورت اتوماتیک انجام می پذیرد.

از جمله کاربردهای دیگر این قبیل ولوها تغییرجهت جریان از قسمتی از فرآیند که در تعمیرات است می باشد. اگر در سایت موارد خطرزای بالقوه ای وجود داشته باشد لازم است تا جهت محافظت از افراد حاضر در سایت، از این قبیل ولوها (نظیر ولوهای تخلیه فشار) استفاده شود.

همچنین اگر هدف ایجاد اختلاط بین چندین سیال بوده  به شرطی که اندازه های دقیق سیالات مورد اختلاط مدنظر نباشد می توان از این ولوها استفاده نمود. در برخی از فرآیندها که نیاز به عکس العمل سریع این قبیل ولوها جهت باز یا بستن مسیر عبور جریان می باشد لازم است تا حتما کنترل این ولوها و همچنین عملکرد آنها به صورت اتوماتیک صورت پذیرد.

شیرهای تخلیه فشار از جمله این شیرها بوده که به صورت خود تحریک(-actuated self) عمل نموده و هنگامی که فشار درون یک محفظه یا مسیر به میزان فشار از پیش تعیین شده برسد اقدام به تخلیه فشار به صورت اتوماتیک کرده و مقدار فشار را به زیر مقدار از قبل تنظیم شده (set point) می رساند. در شکل زیر یک نمونه شیر تخلیه فشار (در حال عمل کردن) نشان داده شده است.

شیرهای تخلیه فشار نیزبه دو گروه تقسیم بندی می شوند. گروه اول ولوهایی هستند که وظیفه آنها تخلیه فشار (آزادسازی فشار) از فرآیند حاوی مایع بوده که به آنها اصطلاحاً(Valve-(Relief  می گویند و گروه دوم ولوهایی هستند که وظیفه آنها تخلیه فشار از فرآیند هایی که درون آنها گاز است بوده که به آنها اصطلاحاً (safety valve) گفته می شود. این ولوها افزایش فشار ناگهانی را لمس کرده و اقدام به تخلیه فشار اضافی ایجاد شده نموده و نهایتا فشار فرآیند را به حد نرمال می رسانند.

کتاب را می توانید از اینجا دانلود نمائید.

نویسنده: مهندس یوسفی