شیر پروانه ای چیست؟
شیر پروانه ای (Butterfly Valve) یک نوع شیر پارت ترن یا 90 درجه دو طرفه است که با استفاده از گشتاور وارد شده از هندویل و قدرت خود سیال عمل می‌کند و برای کنترل جریان سیالات (مایع یا گاز) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرها نقش مهمی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و کنترل فرآیند ایفا می‌کنند. این شیرها در صنعت به عنوان شیرهای با سرعت بالا شناخته می شوند. این بدان معناست که در حالتی این این شیرها 30 درصد بازشوند، 70 درصد سیال را از خود عبور می دهند.
شیرهای پروانه‌ای یکی از پرکاربردترین شیرآلات صنعتی هستند که به دلیل طراحی ساده، عملکرد مطمئن و قیمت مناسب که دارند جایگاه خاصی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. امروزه با گسترش فناوری‌های اتوماسیون صنعتی، ترکیب این شیرها با اکچویتورهای پیشرفته به یکی از ملزومات خطوط تولید و فرآیندهای صنعتی تبدیل شده اند.
تاریخچه و تکامل
شیرهای پروانه‌ای اولین بار در اواخر قرن ۱۸ میلادی طراحی و ساخته شدند. اولین طرح‌های ثبت شده به سال ۱۷۷۴ برمی‌گردد که جیمز وات برای ماشین‌های بخار خود از نوعی شیر پروانه‌ای ابتدایی استفاده کرد.
مراحل تکامل:
دهه ۱۹۲۰: اولین شیرهای پروانه‌ای مدرن
دهه ۱۹۴۰: توسعه سیستم‌های آب‌بندی پیشرفته
دهه ۱۹۶۰: معرفی مواد جدید مانند PTFE برای آب‌بندی
دهه ۱۹۸۰: توسعه سیستم‌های اتوماتیک و کنترل دیجیتال
امروزه: استفاده از فناوری‌های پیشرفته و مواد هوشمند
ساختار شیر پروانه ای
1ـ بدنه (Body):
ساخته شده از فولاد، چدن یا مواد مقاوم به خوردگی
طراحی آیرودینامیک برای کاهش افت فشار
مهم ترین بخش شیر همان بدنه یا Body است که قسمت اصلی یک شیر را در بر می گیرددر واقع بدنه وظیفه تحمل و دفع تمامی نیروهای ناشی از جریان و فشار سیال ، نیروهای وارده از لوله و مهمتر از همه گشتاور لازم جهت باز و یا بستن شیر را تحمل کند.
2ـ دیسک (Disk):
وظيفه بندآور یا هان دیسک که نام دیگر آن Port می باشد، بستن و یا عبور دادن سیال از شیر می باشد که در شیرهای پروانه ای جهت حركت آن نسبت به جهت حركت سيال تغییر می کندکه با توجه به مدل های مختلف شیرهای پروانه ای شکل‌های دیسک های آنها به صورت مسطح، محدب، مقعر، می باشد. شایان ذکر است با توجه به نوع سیالی که از شیر می گذرد، جنس دیسک پوشش‌های مختلف برای مقاومت در برابر خوردگی های متفاوت دارد که پرکاربرد ترین آنها دیسک با روکش کروم و استینلس استیل 304 و یا 316 می باشد.
3ـ محور (Shaft):
شافت شیر و یا همان محور، وظیفه انتقال‌گشتاور و حرکت به دیسک و باز و بسته کردن شیر را به عهده دارد، با توجه به نوع شیر پروانه ای معمولاً از فولاد ضد زنگ و یا استیل ساخته می شود همینطور ساخت و طراحی آن به صورت یک‌تکه یا دوتکه می باشد.
4ـ سیستم آب‌بندی:
یکی از مهم ترین مسائل در شیرهای صنعتی، مسئله ی آب بند کردن سیال داخل شیر در حالت بسته می باشد. به آب‌بندی داخلی شیر (Seat)گفته می شود که معمولا از جنس لاستیک EPDM ، NBR، PTFE و در بعضی موارد سیت فلز به فلز می باشد.
انواع شیرهای پروانه‌ای
1ـ Wafer Type / نوع ویفری:
این مدل شیر پروانه ای یکی از پر کاربردترین و پر مصرف ترین شیرهای پروانه ای در صنعت می باشد. در بیشتر خطوط لوله به علت کمبود جا در خط لوله و محدودیت مکانی و صرفه جویی از این نوع شیر استفاده می کنند. این نوع شیر در خط لوله جا می گیرید و با عرض کم در خط لوله جا می گیرد.
2- Lug Type / نوع لاگ تایپ :
این مدل از شیرهای پروانه ای در انتهای خط لوله ها استفاده می شود. در انتهای خط لوله بوسیله این شیر خط لوله بسته می شود.
3- Flange Type/ فلنج تایپ :
این مدل از شیرهای پروانه ای در خطوط لوله ای استفاده می شوند که اتصال این خطوط بوسیله فلنج می باشد . ساختار این شیرهای پروانه به گونه ای است که در خطوط لوله بوسیله دو فلنجی که در دو طرف خود دارند به فلنج های خط لوله بسته می شوند.
عملکرد شیر پروانه ای با اکچویتور
1. اکچویتور دستی (Manual Actuator):
شیرهای پروانه ای در همه ی انواع در حالت معمول به صورت دستی استفاده می شوند. با اهرمی که به استم شیر متصل می باشند شیر را با حرکت 90 درجه ای باز و یا می بندند. اما در شیرهای پروانه ای سایز بالا که گشتاور زیادی برای باز و بسته کردن شیر نیاز می باشد، از گیربکس های حلزونی استفاده می شود. هندویل این گیربکس ها چند دور می زند و خروجی این گیربکس یک حرکت 90 درجه انجام می شود.
2. اکچویتور پنوماتیک (Pneumatic Actuator)
زمانی که شیرهای پروانه ای در سیستم اتوماسیون استفاده می شوند، نصب و راه اندازی اکچویتور بر روی این شیرها صورت می گیرد. یکی از انواع اکچویتورها، عملگرهای پنوماتیک می باشد که بوسیله نیرو و فشار هوا موجود در کارخانه عمل کرده و شیرها را باز و یا می بندند.
3. اکچویتور برقی (Electric Actuator)
در بخش دیگر اتوماسیون شیرآلات صنعتی که اکچویتورهای برقی استفاده می شوند. اکچویتورهای الکتریکی که به صورت پارت ترن استفاده می شوند چه در حالت On/Off و چه در حالت کنترلی بر روی شیرهای پروانه ای نصب شده و آنها باز و و بسته می نمایند.
4. اکچویتور هیدرولیکی (Hydraulic Actuator)
این نوع اکچویتورها که در صنعت کاربرد کمتری دارند نیز بر روی شیرهای پروانه ای نصب می شوند و آنها را باز و بسته می کند.
موارد استفاده شیر پروانه‌ای
صنایع تولیدی و خط مونتاژ، سیستم‌های تهویه مطبوع و آبیاری، تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی و نوشیدنی
صنایع نفت و گاز (کنترل جریان، نفت خام،سیستم‌های توزیع گاز،خطوط انتقال، کنترل مواد شیمیایی، سیستم‌های خنک‌کننده
فرآیندهای تصفیه، صنایع آب و فاضلاب، تصفیه خانه،سیستم‌های توزیع آب شهری، سیستم‌های خنک‌کننده،کنترل بخار
استانداردها و گواهینامه‌ها
API 609،ISO 5752،ASME B16.34،EN 593