ولو به چه معناست؟ انواع ولو (شیرآلات صنعتی) کدام اند؟
انواع ولو (Valve) — راهنمای آشنایی با انواع شیرآلات صنعتی
شیرآلات مورد استفاده در سیستم های لوله کشی صنعتی یا اصطلاحا پایپینگ، با عنوان ولو شناخته می شوند. ولوها یا همان شیر صنعتی، یکی از المان های کلیدی در شبکه لوله کشی صنایع مختلف به شمار می روند. از این رو، مهندسان پایپینگ، نگاه ویژه ای به طراحی مناسب ترین نوع ولو با توجه به کاربری مورد نظر خود دارند. در این مقاله، به معرفی کاربردها، اجزا، مزایا و معایب انواع ولو می پردازیم. در انتها نیز، جداول راهنمای انتخاب ولو مناسب برای کاربری های مختلف را ارائه می کنیم.
ولو چیست ؟
شیرآلات صنعتی یا «ولو» (Valve)، تجهیزاتی هستند که به منظور توقف، راه اندازی و تنظیم جریان در سیستم های پایپینگ مورد استفاده قرار می گیرند. از مهم ترین قابلیت های ولوها می توان به باز و بسته کردن مسیر جریان (مانند یک کلید)، افزایش و کاهش دبی (تنظیم کننده سرعت جریان)، تنظیم فشار، تنظیم دما، جدا کردن یک بخش سیستم از بخش های دیگر (ایزولاسیون)، محافظت از سیستم در شرایط بحرانی، یک طرفه کردن مسیر و برعکس کردن جهت جریان اشاره کرد.
انواع ولو کدام هستند؟
تقسیم بندی انواع ولو بر اساس معیارهای مختلفی نظیر عملکرد ولو در سیستم، مکانیزم حرکت المان مسدود کننده، منبع انرژی عملگر، اتصالات و نوع المان مسدود کننده انجام می گیرد. با توجه به این معیارها، انواع ولو عبارت هستند از:
انواع ولو بر اساس مکانیزم حرکت المان مسدود کننده جریان
- شیر خطی
- با عملگر دورانی
- با عملگر محوری
- شیر دورانی
- با چرخش یک چهارم یا 90 درجه
- با چرخش بیشتر یا کمتر از 90 درجه
انواع ولو بر اساس عملکرد در سیستم
- شیر ایزوله یا شیر ایزولاسیون
- شیر کنترل یا شیر تنظیم کننده
- شیر اطمینان یا شیر ایمنی
- شیر بدون بازگشت
- شیر با عملکرد ویژه
انواع ولو بر اساس نوع اتصالات
- شیر رزوه ای یا شیر پیچی
- شیر فلنج دار
- شیر جوشی
- شیر ساکت ولد
- شیر ویفری و شیر لاگ
انواع ولو بر اساس مکانیزم عملگر
- شیر دستی
- شیر دارای منبع تغذیه
- شیر خودکار
انواع ولو بر اساس نوع المان مسدود کننده
- شیر کشویی
- شیر توپی
- شیر سماوری
- شیر پیستونی
- شیر دیافراگمی
- شیر پروانه ای (Butterfly valve)
- شیر گلویی
- شیر کروی
- شیر سوزنی
- شیر تخلیه کننده فشار
- شیر یک طرفه
در بخش های بعدی به معرفی تمامی موارد بالا خواهیم پرداخت.
تقسیم بندی انواع ولو بر اساس مکانیزم حرکت المان مسدود کننده جریان
تغییر وضعیت عملگر یا اکچویتور شیر به صورت دستی، با منبع انرژی یا خودکار، باعث حرکت ساقه و المان مسدود کننده (دیسک، میله یا ماده انعطاف پذیر) می شود. این حرکت، امکان توقف، راه اندازی یا تنظیم جریان سیال را فراهم می کند. با توجه به نحوه جابجایی دیسک می توان انواع ولو را به دو گروه کلی ولو با حرکت خطی و ولو با حرکت دورانی تقسیم بندی کرد.
انواع ولو با حرکت خطی
«شیر با حرکت خطی» (Linear Motion Valve) بر مبنای جابجایی المان مسدود کننده در یک مسیر مستقیم (عمود بر مسیر جریان سیال) کار می کند. این جابجایی مستقیم یا خطی باعث توقف، راه اندازی یا تنظیم جریان سیال می شود. فعال سازی حرکت خطی المان مسدود کننده در این نوع شیر با جابجایی محوری یا دورانی عملگر صورت می گیرد. تصویر زیر، نمونه ای از یک ولو خطی در دو وضعیت باز و بسته را نمایش می دهد.
به طور کلی، سرعت تغییر وضعیت جریان در شیرهای خطی نسبت به شیرهای دورانی کمتر است. البته این شیرها، از دقت و ثبات بیشتری بهره می برند. المان مسدود کننده این شیرها، هنگام قرارگیری در وضعیت باز، به طور کامل از مسیر جریان خارج می شود.
انواع ولو خطی با عملگر دورانی
شیرهای خطی با عملگر دورانی معمولا از چرخش یک ساقه روزه دار برای جابجایی المان مسدود کننده جریان استفاده می کنند. فلکه، یکی از انواع متداول عملگرهای مورد استفاده در این نوع شیرها است. از انواع ولو خطی با عملگر دورانی می توان به شیر کشویی، شیر کروی، شیر دیافراگمی، شیر سوزنی و شیر گلویی اشاره کرد. این شیرها در اغلب موارد به منظور کنترل جریان مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع ولو خطی با عملگر محوری
در شیرهای خطی با عملگر محوری، جابجایی المان مسدود کننده توسط نیروی پنوماتیکی یا الکترومغناطیسی در یک محور مشخص انجام می گیرد. شیرهای کواکسیال (هم محور)، شیرهای زاویه ای و شیرهای برقی (سلونوئیدی) از انواع ولو خطی با عملگر محوری به شمار می روند. سرعت عملگر در این نوع ولو بیشتر از ولوهای دارای عملگر دورانی است. ولوهای دارای عملگر محوری فقط برای توقف یا راه اندازی جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرند و در تنظیم جریان کاربردی ندارند. تصویر زیر، نحوه عملکرد این نوع شیر را نمایش می دهد.
انواع ولو با حرکت دورانی یا شیر با حرکت یک چهارم
«شیر با حرکت دورانی» (Rotary Motion Valve)، طی حرکت دورانی المان مسدود کننده، جریان سیال را توقف، راه اندازی یا تنظیم جریان می کند. در این نوع ولو، معمولا از یک دیسک به عنوان المان مسدود کننده در مسیر مستقیم جریان استفاده می شود. در اغلب موارد، چرخش یک چهارم یا 90 درجه ای عملگر، دیسک را در وضعیت باز یا بسته قرار می دهد. البته برخی از انواع valve با حرکتی دورانی در بازه کمتر یا بیشتر از 90 درجه تغییر وضعیت می دهند. در این نوع شیر می توان از عملگرهای دستگیره ای یا فلکه ای استفاده کرد.
شیر با چرخش یک چهارم در زاویه 0 درجه به طور کامل بسته و در زاویه 90 درجه به طور کامل باز می شود. تصویر بالا، ساختار نمونه ای از این نوع شیر را نمایش می دهد. سرعت تغییر وضعیت ولو با حرکت دورانی بسیار بیشتر از ولو با حرکت خطی است. از پرکاربردترین انواع شیرهای دورانی می توان به شیر توپی، شیر سماوری، شیر پروانه ای و شیر یک طرفه اشاره کرد.
در برخی از تقسیم بندی ها، شیرهای دورانی با شیرهای 90 درجه ای در دو گروه مجزا قرار می گیرند. به عنوان مثال، شیرهای پروانه ای از انواع ولو دورانی و یک چهارم در نظر گرفته می شوند. در صورتی که شیرهای دارای دیسک لولایی (مانند شیر یک طرفه)، فقط در گروه شیرهای دورانی قرار می گیرند.
تقسیم بندی انواع ولو بر اساس عملکرد
برخی از انواع valve فقط برای یک عملکرد و برخی برای چند عملکرد به کار گرفته می شوند. در این بخش به معرفی تقسیم بندی انواع ولو بر اساس عملکرد یا به عبارت دیگر، معرفی کاربردهای شیرآلات صنعتی می پردازیم.
ولو ایزوله یا ولو ایزولاسیون چیست ؟
شیر ایزوله یا شیر ایزولاسیون، وسیله ای است که به منظور توقف جریان سیال در محل مشخصی از سیستم پایپینگ و انجام عملیات نگهداری یا مقاصد ایمنی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع ولو در تعیین مسیر حرکت جریان و اتصال تجهیزات خروجی به سیستم لوله کشی نیز کاربرد دارد. ایزوله بودن یک ولو، نشان دهنده وظیفه آن در سیستم است و اشاره ای به ساختار آن ندارد. به همین دلیل، بسیاری از انواع valve در گروه ولو ایزولاسیون قرار می گیرند. در برخی از موارد، به این شیرآلات، «بلاک ولو» (Block Valve) نیز می گویند.
برای درک بهتر عملکرد ولو ایزوله، سینک ظرفشویی در تاسیسات بهداشتی ساختمان را در نظر بگیرید. در حالت عادی، جریان آب به سمت شیرهای سینک همواره باز است. با این وجود، در صورت نیاز به تعمیر این شیرها، باز بودن جریان آب در فرآیند تعمیر اختلال ایجاد خواهد کرد.
به همین دلیل، یک شیر ایزوله (معمولا از نوع توپی) در مسیر لوله کشی زیر سینک تعبیه می شود. بستن این شیر، جریان آب به درون شیرهای کنترلی سینک را قطع کرده و امکان انجام تعمیرات یا تعویض آن ها را فراهم می کند. ولوهای ایزوله در سیستم های پایپینگ صنعتی نیز دارای عملکرد مشابه هستند.
کنترل ولو یا شیر کنترل چیست ؟
شیر کنترل، «کنترل ولو» (Control Valve) یا «تراتل ولو» (Throttle Valve)، یکی از انواع valve برای تنظیم پارامترهای عملیاتی در سیستم های پایپینگ است. این نوع شیر به منظور تنظیم مستقیم سرعت و ظرفیت جریان مورد استفاده قرار می گیرد. با کنترل این پارامترها، امکان تغییر غیر مستقیم پارامترهای وابسته نظیر دما، فشار و سطح مایع فراهم می شود. در سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. شیرهای کنترل با عنوان «شیر تنظیم کننده» (Regulating Valve) نیز شناخته می شوند.
شیر کروی، شیر سوزنی، شیر پروانه ای، شیر دیافراگمی، شیر توپی، شیر سماوری و شیر گلویی از انواع ولو قابل استفاده به عنوان شیر کنترل هستند. از بین این موارد، شیرهای کروی رواج بیشتری دارند. اغلب ولوهای کنترل از عملگرهای اتوماتیک برای تنظیم و کنترل جریان استفاده می کنند. برخی از این ولو کاربردهای دیگری نیز دارند. به عنوان مثال، شیر توپی به عنوان شیر ایزولاسیون نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
شیر ایمنی یا شیر اطمینان چیست ؟
شیر اطمینان یا «شیر ایمنی» (Safety Valve)، یک وسیله محافظتی است که به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات تحت فشار و سیستم لوله کشی در هنگام افزایش بیش از حد فشار یا ایجاد خلا مورد استفاده قرار می گیرد. زمانی که فشار سیستم از میزان مشخص شده در مستندات طراحی (فشار عملیاتی مجاز) عبور کند یا شرایط خلا ناخواسته در سیستم به وجود بیاید، احتمال آسیب رسیدن به تجهیزات و یا پرسنل افزایش می یابد.
در این شرایط، شیرهای اطمینان فشار سیستم را با سرعت بالا به حالت ایمن باز می گردانند. معیارهای مختلفی برای تقسیم بندی این شیرها وجود دارند. به عنوان مثال، ولوهای ایمنی بر اساس نحوه نحوه جابجایی دیسک به انواع ولو اطمینان با لیفت کم (خودکار)، لیفت کامل و فول بور (تمام مقطع) تقسیم می شوند.
شیر بدون بازگشت یا چک ولو چیست ؟
«چک ولو» (Check Valve)، یکی از انواع valve است که به منظور جلوگیری از بازگشت جریان در سیستم های پایپینگ مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع شیر با عنوان «شیر بدون بازگشت» (Non-Return Valve) یا به اختصار «NRV» نیز شناخته می شود. فشار ناشی از عبور سیال در یک جهت مشخص، المان مسدود کننده جریان را به سمت بالا حرکت می دهد و مسیر را باز می کند. به دلیل یک طرف بودن جهت باز شدن المان مسدود کننده، حرکت سیال در جهت مخالف، باعث بسته شدن مسیر می شود. تصویر زیر، مکانیزم عملکرد چک ولو را به خوبی نمایش می دهد.