تقسیم‌بندی شیرهای صنعتی بر اساس پارامترهای مختلفی صورت می‌گیرد (تقسیم‌بندی شیرهای صنعتی بر اساس نوع حرکت و شکل مجرا)
مان‌طور که قبلاً گفته شد شیرهای صنعتی ابزارهای مکانیکی هستند که به طور ویژه برای هدایت، قطع و وصل، ترکیب و تنظیم جریان، فشار و دمای فرآیند طراحی شده‌اند، در این مقاله به تقسیم‌بندی شیرهای صنعتی از لحاظ نوع کارکرد می‌پردازیم.
شیرها می‌توانند هم به منظور کنترل مایعات و هم گازها مورد استفاده قرار گیرند. بنابر نوع طراحی، کارکرد و کاربرد، شیرها پهنه‌ی وسیعی از استایل‌ها، سایزها و کلاس‌های فشاری متفاوت را در بر می‌گیرند.
وزن کوچک‌ترین ولوهای صنعتی به اندازه‌ی ۱ پوند ( ۰.۴۵ کیلوگرم ) است و به راحتی در دست انسان جای می‌گیرد
در حالی‌که بزرگ‌ترین آن‌ها گاهاً وزنی بالاتر از ۱۰تُن ( ۹۰۷۰ کیلوگرم ) دارد و بلندی این ولوها چیزی حدود ۲۴فوت (۶.۱ متر) است. شیرآلات صنعتی می‌توانند در خطوط لوله با اندازه‌ای از ۰.۵ اینچ {(15 DN) ( قطر اسمی ۱۵ )} تا ۴۸ اینچ {( DN 1200 ) ( قطر اسمی ۱۲۰۰ )} باشند. اگرچه بیشتر از ۹۰ درصد شیرهای صنعتی در سیستم‌های فرآیند که در خط لوله نصب شده‌اند سایزی معادل با ۴ اینچ {( قطر اسمی ۱۰۰ ) ( DN=100 )} و کوچک‌تر از آن دارند. همچنین از فشار خلا تا فشار بالای ( ۱۳۰۰۰Psi ( ۸۹۷ bar مورد استفاده قرار می‌گیرند.
امروزه گستره‌ی شیرهای صنعتی موجود از شیرهای آب ساده به شیرهای کنترلی که مجهز به ریزپردازنده‌ها هستند ( که کنترل تک‌حلقه را در فرآیند به عهده دارند ) گسترش یافته است.
انواع ولوهایی که امروزه بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از
شیر دروازه‌ای (Gate Valve)
شیر سماوری (Plug Valves)
شیر توپی (Ball valve)
شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve)
شیر یکطرفه ( Check Valve )
شیر بشقابی یا کروی (Globe valve)
شیر از نوع (Pressure Relief)
تقسیم‌بندی شیرها براساس عملکرد
معرفی انواع عملکردها و تقسیم‌بندی شیرهای صنعتی بر اساس نوع طراحی و عملکرد آن‌ها در تنظیم جریان سیال عبوری از شیرآلات
- ۱. شیرهای قطع و وصل جریان (On/Off valve)
- ۲. شیرهای یکطرفه (Non-return valve)
- ۳. شیر های تنظیم جریان (Throttling valve)
گاهی اوقات آن‌ها را شیرهای مسدود‌کننده می‌نامند، شیرهای قطع و وصل برای راه‌اندازی و توقف جریان در سراسر فرآیند به کار می‌روند.
شیرهای مسدود‌کننده در
شیر دروازه‌ای (Gate Valve)
شیر سماوری (Plug Valve)
شیر تخلیه فشار (Pressure-Relief Valve)
شیر تحتانی مخزن (Tank-Bottom Valves) به کار می‌روند.
اکثر شیرهای قطع و وصل به طور دستی عمل می‌کنند اگرچه با اضافه شدن یک عملگر (actuator) به صورت اتوماتیک هم کار می‌کنند.
شیرهای قطع و وصل معمولاً در مکان‌هایی کاربرد دارند که در اطراف آن ناحیه تعمیرات یا نظافت صورت می‌گیرد
یا جایی که کارگران باید از خطرات احتمالی جلوگیری کنند و جریان منحرف شود.
آن‌ها همچنین در اختلاط و در جایی که تعدادی سیال در زمان مشخصی ترکیب می‌شوند کاربرد دارند و
برای زمانی که اندازه‌گیری‌های دقیق مورد نیاز نیست مفید هستند.
سیستم‌های مدیریت ایمنی نیز به شیرهای قطع و وصل اتوماتیک برای خاموش‌کردن فوری سیستم در مواقع اضطراری نیاز دارند.
شیرهای تخلیه فشار (Pressure-Relief Valve) :
شیرهای قطع و وصلی هستند که به طور خودکار عمل می‌کنند
و تنها زمانی باز می‌شوند که فشار از مقدار پیش تعیین شده بیشتر شود.
بعضی از شیرها به دو خانواده‌ی Relief Valve و Safety Valve ( شیرهای ایمنی ) تقسیم می‌شوند.
شیرهای تخلیه فشار برای محافظت در برابر فشار زیاد مایعات به کار می‌روند.
از طرف دیگر , شیرهای ایمنی در کاربردهای گازی به‌کار گرفته می‌شوند جایی که فشار زیاد در سیستم ایجاد شده یا خطر امنیتی در فرآیند پیش می‌آید و باید تخلیه شود.
این شیرها اجازه می‌دهند که سیال فقط در جهت مطلوب جریان یابد.
طراحی آن به گونه‌ای است که از رخ دادن هر گونه جریان و یا فشار در جهت مخالف به طور مکانیکی جلوگیری می‌کند.
همه شیرهای کنترلی از نوع یکطرفه هستند. از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از برگشت سیال استفاده می‌شود که این برگشت می‌تواند به تجهیزات آسیب رسانده یا فرآیند را واژگون سازد . این شیرها در کاربردهای مایع برای محافظت از پمپ‌ها و در کاربردهای گاز برای محافظت از کمپرسور ها در برابر جریان برگشتی مفید هستند در زمانی که پمپ یا کمپرسور خاموش است. همچنین در سیستم‌های فرآیند که دارای فشارهای مختلف هستند و باید جدا از هم نگهداری شوند، استفاده می‌شود.
شیرهای کنترل جریان برای تنظیم جریان، دما و یا فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شیرها می‌توانند در هر موقعیتی (بین حالت کاملاً باز تا حالت کاملاً بسته) حرکت کنند و میزان جریان سیال را به مقدار دلخواه تنظیم کنند. همچنین می‌توانند نقش شیرهای قطع و وصل را نیز اجرا کنند. اگرچه بسیاری از شیرهای کنترل جریان از عملگر دستی، هندویل (handwheel) و یا یک اهرم ساخته می‌شوند، اما برخی دیگر از آن‌ها مجهز به اکچویتر، عملگر، (actuator) یا سیستم عمل‌گری هستند که نیروی بیشتری تولید می‌کند و جابه‌جایی بیشتری دارد همچنین کنترل اتوماتیک دارند.
تنظیم کننده‌های فشار، شیرهای کنترلِ جریانی هستند که موقعیت شیرها را طوری تغییر می‌دهند تا فشار در پایین‌دست در مقدار مطلوب ثابت بماند.
اگر فشار در پایین‌دست افزایش یابد، تنظیم‌کننده کمی بسته می‌شود تا فشار را کاهش دهد .
اگر فشار در پایین‌دست کاهش یابد، تنظیم‌کننده برای ایجاد فشار بیشتر باز می‌شود.
به عنوان بخشی از خانواده شیرهای تنظیم‌کننده جریان، شیرهای کنترلی اتوماتیک، یا به طور ساده‌تر ” شیرهای کنترل ” وظیفه تغییر شرایط جریان برای این‌که مطابق با نیازهای فرآیند باشد را بر عهده دارند.
برای دست‌یابی به کنترل اتوماتیک , این شیرها همواره مجهز به عملگرها (actuators) هستند.
اکچویتورها برای دریافت سیگنال فرمان و تبدیل آن به موقعیت خاص شیر (نحوه قرارگیری شیر) طراحی شده‌اند
و این عمل را با استفاده از یک منبع نیرو خارجی (هوا، برق و یا هیدرولیکی) بسته به نوع شرایط انجام می‌دهد.
- ۱. شیرهای قطع و وصل جریان (On/Off valve)
- ۲. شیرهای یکطرفه (Non-return valve)
- ۳. شیر های تنظیم جریان (Throttling valve)
گاهی اوقات آن‌ها را شیرهای مسدود‌کننده می‌نامند، شیرهای قطع و وصل برای راه‌اندازی و توقف جریان در سراسر فرآیند به کار می‌روند.
شیرهای مسدود‌کننده در
شیر دروازه‌ای (Gate Valve)
شیر سماوری (Plug Valve)
شیر تخلیه فشار (Pressure-Relief Valve)
شیر تحتانی مخزن (Tank-Bottom Valves) به کار می‌روند.
اکثر شیرهای قطع و وصل به طور دستی عمل می‌کنند اگرچه با اضافه شدن یک عملگر (actuator) به صورت اتوماتیک هم کار می‌کنند.
شیرهای قطع و وصل معمولاً در مکان‌هایی کاربرد دارند که در اطراف آن ناحیه تعمیرات یا نظافت صورت می‌گیرد
یا جایی که کارگران باید از خطرات احتمالی جلوگیری کنند و جریان منحرف شود.
آن‌ها همچنین در اختلاط و در جایی که تعدادی سیال در زمان مشخصی ترکیب می‌شوند کاربرد دارند و
برای زمانی که اندازه‌گیری‌های دقیق مورد نیاز نیست مفید هستند.
سیستم‌های مدیریت ایمنی نیز به شیرهای قطع و وصل اتوماتیک برای خاموش‌کردن فوری سیستم در مواقع اضطراری نیاز دارند.
شیرهای تخلیه فشار (Pressure-Relief Valve) :
شیرهای قطع و وصلی هستند که به طور خودکار عمل می‌کنند
و تنها زمانی باز می‌شوند که فشار از مقدار پیش تعیین شده بیشتر شود.
بعضی از شیرها به دو خانواده‌ی Relief Valve و Safety Valve ( شیرهای ایمنی ) تقسیم می‌شوند.
شیرهای تخلیه فشار برای محافظت در برابر فشار زیاد مایعات به کار می‌روند.
از طرف دیگر , شیرهای ایمنی در کاربردهای گازی به‌کار گرفته می‌شوند جایی که فشار زیاد در سیستم ایجاد شده یا خطر امنیتی در فرآیند پیش می‌آید و باید تخلیه شود.
این شیرها اجازه می‌دهند که سیال فقط در جهت مطلوب جریان یابد.
طراحی آن به گونه‌ای است که از رخ دادن هر گونه جریان و یا فشار در جهت مخالف به طور مکانیکی جلوگیری می‌کند.
همه شیرهای کنترلی از نوع یکطرفه هستند. از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از برگشت سیال استفاده می‌شود که این برگشت می‌تواند به تجهیزات آسیب رسانده یا فرآیند را واژگون سازد . این شیرها در کاربردهای مایع برای محافظت از پمپ‌ها و در کاربردهای گاز برای محافظت از کمپرسور ها در برابر جریان برگشتی مفید هستند در زمانی که پمپ یا کمپرسور خاموش است. همچنین در سیستم‌های فرآیند که دارای فشارهای مختلف هستند و باید جدا از هم نگهداری شوند، استفاده می‌شود.
شیرهای کنترل جریان برای تنظیم جریان، دما و یا فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شیرها می‌توانند در هر موقعیتی (بین حالت کاملاً باز تا حالت کاملاً بسته) حرکت کنند و میزان جریان سیال را به مقدار دلخواه تنظیم کنند. همچنین می‌توانند نقش شیرهای قطع و وصل را نیز اجرا کنند. اگرچه بسیاری از شیرهای کنترل جریان از عملگر دستی، هندویل (handwheel) و یا یک اهرم ساخته می‌شوند، اما برخی دیگر از آن‌ها مجهز به اکچویتر، عملگر، (actuator) یا سیستم عمل‌گری هستند که نیروی بیشتری تولید می‌کند و جابه‌جایی بیشتری دارد همچنین کنترل اتوماتیک دارند.
تنظیم کننده‌های فشار، شیرهای کنترلِ جریانی هستند که موقعیت شیرها را طوری تغییر می‌دهند تا فشار در پایین‌دست در مقدار مطلوب ثابت بماند.
اگر فشار در پایین‌دست افزایش یابد، تنظیم‌کننده کمی بسته می‌شود تا فشار را کاهش دهد .
اگر فشار در پایین‌دست کاهش یابد، تنظیم‌کننده برای ایجاد فشار بیشتر باز می‌شود.
به عنوان بخشی از خانواده شیرهای تنظیم‌کننده جریان، شیرهای کنترلی اتوماتیک، یا به طور ساده‌تر ” شیرهای کنترل ” وظیفه تغییر شرایط جریان برای این‌که مطابق با نیازهای فرآیند باشد را بر عهده دارند.
برای دست‌یابی به کنترل اتوماتیک , این شیرها همواره مجهز به عملگرها (actuators) هستند.
اکچویتورها برای دریافت سیگنال فرمان و تبدیل آن به موقعیت خاص شیر (نحوه قرارگیری شیر) طراحی شده‌اند
و این عمل را با استفاده از یک منبع نیرو خارجی (هوا، برق و یا هیدرولیکی) بسته به نوع شرایط انجام می‌دهد.
یک مسئله مبهم در تقسیم‌بندی شیرهای صنعتی از لحاظ نوع عملکرد این است که در بعضی طراحی‌های خاص بدنه مثل
شیرهای توپی (Ball Valve)
شیرهای دروازه‌ای (Gate Valve)
شیرهای سماوری (Plug Valve)
شیرهای کروی (Globe Valve)
شیرهای پروانه‌ای (Butterfly Valve)
شیرهای پینچ (Pinch Style)
ممکن است برای یک، دو یا هر سه عملکرد مناسب باشند.
برای مثال شیر سماوری ممکن است برای قطع و وصل کامل یا تنظیم جریان به‌کار بروند.
یا شیر دروازه‌ای که بسته به طراحی می‌تواند به عنوان شیر قطع و وصل، یکطرفه و تنظیم‌کننده به کار برود.