شیر توپی یا بال ولو (Ball Valve) یک شیر قطع و وصل کننده است که توسط یک توپ چرخان در مرکز شیر، جریان سیال را کنترل می کند. این توپ دارای سوراخی در مرکز برای عبور سیال است و یک محور عمودی برای کنترل توپ روی آن قرار دارد. با چرخاندن عملگر (actuator) شیر به میزان 90 درجه، شیر باز و یا بسته می شود. اگر عملگر موازی با لوله باشد، شیر باز و اگر عمود بر لوله باشد، نشان میدهد که شیر بسته است. بال ولو ها عمدتا مطابق استانداردهای API 6D، ANSI B16.34 و یا API 6A طراحی می شوند. متریال شیرآلات توپی نیز مطابق استاندارد های ASTM است. [1]
شیرآلات صنعتی چیست؟
در مقایسه با انواع دیگر شیرآلات صنعتی، شیر توپی چند مزیت قابل توجه دارد:
- بال ولو ها اندازه کوچک و وزن نسبتا کمی دارند که آن ها را به گزینه ای مناسب از نظر هزینه تبدیل می کند.
- عملکرد این نوع شیر بسیار سریع است و به سرعت جریان را مسدود می کند.
- بال ولو ها در کاربردهای فشار و دمای بالا بسیار مقاوم هستند.
- به دلیل متریالی که در ساخت آنها استفاده می شود در برابر خوردگی مقاوم هستند و طول عمر زیادی دارند.
اجزای اصلی بال ولو
اجزای اصلی یک شیر توپی عبارتند از:
- بدنه شیر (Body): تمام اجزای داخلی شیر توپی داخل بدنه شیر قرار گرفته اند. بدنه بال ولو دارای منافذ ورودی و خروجی است که امکان اتصال لوله را فراهم می کند. معمولا بدنه بال ولو از فلزات سخت ساخته می شوند که از اجزای داخلی شیر محافظت کند.
- توپ (Ball): توپ در بال ولو یک کره است که سوراخی در مرکز خود دارد. این حفره که (Bore) نامیده می شود به عنوان دهانه جریان سیال عمل می کند. زمانی که مسیر جریان و حفره هم صفحه باشند، سیال جریان می یابد، در غیر این صورت جریان دچار افت فشار می شود. بال ولو میتواند دارای توپ توپر (Solid ball) و یا توپ توخالی (Hollow ball) باشد. توپ توپر قطر دهانه ثابتی دارد و سیال را به طور یکنواخت و با سرعت ثابت عبور می دهد. اما توپ توخالی اجازه میدهد سیال بیشتری از شیر عبور کند که باعث آشفتگی و سرعت بالای سیال می شود.
- ساقه (Steam): میله در بال ولو، توپ را به مکانیزم کنترلی که توپ را میچرخاند، متصل می کند. هنگامی که میله به صورت دستی، اهرمی و یا توسط عملگرهای برقی چرخانده می شود، شیر باز و یا بسته می شود. میله باید به اندازه کافی مستحکم باشد تا در برابر فشار و دمای سیستم مقاومت کند.
- کلاهک (Bonnet): کلاهک امتدادی از بدنه شیر است که از میله محافظت می کند. کلاهک ممکن است به بدنه جوش داده شود یا با پیچ و مهره به آن متصل شود. این قطعه از فلز سخت ساخته شده و بسته به طراحی شیر میتواند قابل جدا شدن یا یکپارچه با بدنه شیر باشد.
- نشیمنگاه (Seat): شیرهای توپی دارای دو نشیمنگاه هستند که معمولا از مواد نرمی مانند تفلون یا الاستومرها ساخته می شوند. نشیمنگاه بال ولو در حالت بسته شدن شیر، اطراف توپ درزگیر محکمی ایجاد می کنند که از نشتی سیال جلوگیری میکند.
- پکینگ (Packing): یک درزگیر اطراف ساقه است که از خروج سیال جلوگیری می کند.
- عملگر (Power Source): ساقه در بال ولو با استفاده از عملگر دستی یا خودکار چرخانده می شود. عملگر دستی شامل اهرم و دسته هایی است که توسط اپراتور کنترل می شود. بال ولو با عملگر خودکار مانند عملگر برقی، پنوماتیک و هیدرولیک نیز تولید میشود.
شیر توپی چگونه کار می کند؟
در شیرآلات توپی، یک توپ با یک سوراخ از وسط داخل بدنه نصب شده است. اگر سوراخ هم جهت جریان باشد، شیر درحالت باز قرار دارد و مقاومت کمی در برابر جریان وجود دارد. اگر سوراخ 90 درجه چرخانده شود و عمود بر جهت جریان باشد، شیر بسته است و جریان متوقف می شود. چرخاندن توپ شیر تا 360 درجه امکان پذیر است، اگرچه جهت های باز و بسته بدون تغییر باقی می مانند. [2]
تشخیص موقعیت شیر توپی
از دسته شیر برای نشان دادن موقعیت شیر استفاده می شود. اگر دسته شیر هم جهت (موازی) با لوله باشد، شیر در حالت باز قرار دارد. اگر دسته شیر هم جهت (عمود) با خط لوله باشد، شیر بسته است.
انواع بال ولو
بال ولوها را میتوان از چندین نظر (طراحی، تعداد پورت، اندازه مجرا، مونتاژ بدنه و نوع نشیمنگاه) دسته بندی کرد. این نوع شیرآلات می توانند دارای 2 پورت استاندارد، یا 3 طرفه باشند. اما براساس مونتاژ بدنه به این سه دسته تقسیم می شوند:
- شیر توپی یک تکه: بدنه از یک قطعه استیل فورج ساخته شده است. این نوع شیرآلات برای تعمیر طراحی نشده اند و به عنوان شیرآلات یک بار مصرف در نظر گرفته می شوند.
- شیر توپی دو تکه: این نوع شیرآلات از یک بدنه اصلی و یک اتصال در انتهای آن تشکیل شده اند. بال ولو های دو تکه در صورت خروج از سرویس قابل تعمیر هستند، اما در صورت جدا شدن درپوش انتهایی از بدنه شیر، ممکن است رزوه ها دچار آسیب شوند. بنابراین تعمیر آن دشوار است.
-
شیر توپی سه تکه: این نوع شیرآلات دارای یک بدنه اصلی و دو اتصال هستند که به صورت رزوه یا جوشکاری به لوله متصل می شوند. بدنه اصلی را میتوان برای تعمیر به راحتی جدا کرد بدون اینکه اتصالات لوله برداشته شوند.
مزایای بال ولو
- عملکرد سریع: با چرخاندن 90 درجه عملگر، ساقه شیر میتواند از موقعیت کاملا باز به کاملا بسته تغییر کند.
- جریان در هر دو جهت: شیر توپی اجازه جریان در هر دو جهت را می دهد.
- افت فشار کم: افت فشار بسیار کمی دارد.
- آب بندی خوب: بسیار خوب آب بندی می شوند.
- مقاوم در برابر نشتی: مستعد نشتی نیستند.
- عملکرد دستی آسان: عملگر دستی مناسبی دارند.
- قابلیت عملگر از راه دور: می توانید از راه دور با استفاده از موتور و گیربکس وضعیت شیر را تغییر دهید.
- مقرون به صرفه: مقرون به صرفه ترین نوع در بین تمام شیرهای رایج هستند.
- نگهداری آسان: هزینه نگهداری آنها پایین است.
- آب بندی بدون نیاز به گشتاور بالا: بدون نیاز به اعمال گشتاور قابل توجه از اکچویتور به خوبی آب بندی می شوند.
معایب بال ولو
- عدم تناسب برای کنترل جریان: برای تنظیم جریان مناسب نیستند، زیرا سرعت جریان را نمی توان دقیق کنترل کرد.
- ایجاد جریان آشفته: هر موقعیتی بین کاملا باز و کاملا بسته باعث ایجاد جریان آشفته در سراسر توپ می شود.
- اتلاف اصطکاکی: جریان آشفته منجر به آسیب به توپ می شود.
- عدم تناسب برای دمای بالا: شیرهای توپی نباید در سیستم های با دمای بالا استفاده شوند، زیرا مواد آب بندی شیر ممکن است آسیب ببینند و شیر دیگر به درستی آب بندی نمی شود.
- عدم تناسب برای ذرات ساینده: ذرات ساینده به راحتی می توانند به نشیمنگاه شیر توپی آسیب رسانده و از آب بندی صحیح شیر جلوگیری کنند.
شما میتوانید جهت دریافت مشاوره فنی از طریق شماره تلفن 1462 با مهندسان صنعت فولاد تبار تماس بگیرید.
دیدگاهتان را بنویسید