پلاگ ولو (Plug valve) یا شیر سماوری چیست؟

پلاگ ولو (Plug valve) که به عنوان شیر سماوری نیز شناخته می شود، یک شیر دستی با حرکت چرخشی ربع گرد است. این شیر از یک دیسک استوانه ای یا مخروطی برای تنظیم جریان مستقیم سیال استفاده می کند. طراحی این شیر به گونه ای است که سیال با حداقل آشفتگی جریان پیدا می کند. پلاگ ولو برای قطع و وصل جریان، تغییر مسیر سیال و کنترل جریان متوسط مناسب هستند.

شیرآلات صنعتی چیست؟

شیر سماوری چیست؟

در صنعت مواردی پیش می آید که لازم است به سرعت، جریان را در خطوط لوله قطع و یا وصل کرد. در چنین شرایطی استفاده از شیرهایی مثل شیر دروازه ای (Gate Valve) و شیر کروی (Globe Valve) چندان منطقی نیست؛ زیرا مدت زمانی که برای تغییر وضعیت این شیرها مورد نیاز است می تواند بسیار زیاد باشد، به همین منظور پلاگ ولو به عنوان یکی از شیرآلاتی که میتواند به این نیاز پاسخ دهد طراحی شد.

پلاگ ولو یا شیر سماوری

اجزای تشکیل دهنده

پلاگ ولو نیز مانند سایر شیرآلات از اجزای کلی بدنه، ساقه، دیسک و کلاهک ساخته شده است. اما چیزی که آن را متمایز می کند، طراحی خاص دیسک آن به شکل پلاگ است.

  • بدنه: بدنه شیر (Body) شامل تمام اجزای داخلی شیر می شود که از طریق اتصالات انتهایی به لوله متصل می شود. این اتصال میتواند فلنجی یا جوشی باشد.
  • ساقه: ساقه (Steam) دیسک را به عملگر Actuator متصل می کند. وظیفه ساقه کنترل دیسک و درنتیجه باز و بسته کردن مسیر جریان است. ساقه پلاگ ولو معمولا کوتاه است.
  • دیسک: تفاوت اصلی پلاگ ولو با شیرهای دیگر مانند شیر توپی و شیر دروازه ای در شکل دیسک (Disk) آنهاست. شیر دروازه ای دارای یک دیسک استوانه ای شکل است، در حالی که پلاگ ولو یک قطعه توپر فلزی با انتهای مخروطی به عنوان دیسک دارد، که به آن خاصیت سدکنندگی (plug) می دهد.
  • کلاهک: کلاهک (Bonnet) در این شیرآلات به گونه ای طراحی شده است که قابل جدا شدن باشد، تا اجزای داخلی شیر برای تعمیر و بازرسی در دسترس قرار گیرند.

اجزای تشکیل دهنده شیر سماوری

انواع پورت در شیر سماوری

یکی از ویژگی های مهم پلاگ ولو، قابلیت تطبیق پذیری آسان آن با ساختار چند پورت (multiport) است. شیر سماوری دارای انواع مختلفی از پورت ها هستند که در ادامه به آنها اشاره می شود: [1]

  • پورت گرد: این نوع پورت (Round opening) دارای منافذ گرد در دیسک و بدنه شیر می باشد.
  • پورت مستطیلی: این نوع پورت (Rectangular opening) دارای منافذ مستطیلی شکل است.
  • پورت استاندارد: در این نوع پورت (Standard opening) مساحت عبور جریان از شیر کمتر از مساحت لوله استاندارد است.
  • پورت الماسی: این نوع پورت (Diamond opening) دارای یک شکل الماسی برای عبور جریان از شیر می باشد.
  • مولتی پورت: این نوع پورت (Multi-port) دارای سه پورت اتصال لوله یا بیشتر برای انتقال سیالات مختلف است.
  • طراحی ونتوری: این نوع پورت (Venturi design) دارای دهانه ای با مساحت کاهش یافته و جریان ونتوری شکل درون بدنه شیر می باشد.

انواع پلاگ ولو

به طور کلی، چهار نوع اصلی از شیرآلات سماوری وجود دارد که عبارتند از:

  • پلاگ ولو روانکاری شده (Lubricated Plug Valves)
  • پلاگ ولو بدون روانکاری (Non-lubricated Plug Valves)
  • پلاگ ولو خارج از مرکز (Eccentric Plug Valve)
  • پلاگ ولو انبساطی (Expanding Plug Valve)

پلاگ ولو روانکاری شده

برای تسهیل عملکرد شیرآلات در طیف وسیعی از فشارهای کاری، از روغن های روان کننده یا درزگیرها استفاده می شود. روغنی که بین دیسک و بدنه استفاده می شود، آب بندی را فراهم می کند و نیاز به تزریق دوره ای دارد. درزگیر باید به گونه ای باشد که توسط سیال شسته نشود، زیرا میتواند سیال را آلوده کند. همچنین باید بتواند در برابر دمای خط لوله مقاومت کند، خاصیت ارتجاعی مناسبی داشته باشد و از سطوح فلزی بین دیسک و بدنه محافظت کند. روان کننده ها در پلاگ ولو عمدتا درزگیرهای پلاستیکی هستند.

  • پلاگ ولو روانکاری شده در اندازه های مختلفی از DN 15 تا DN 900 ساخته می شود.
  • از این نوع شیرآلات در کاربردهایی با فشار بیش از 2500 (psi) استفاده می شود.

پلاگ ولو بدون روانکاری

پلاگ ولوهای بدون روانکاری معمولا برای خطوط با فشار کاری پایین کاربرد دارند. این شیرآلات دارای یک آستر الاستومری (elastomeric) هستند که در حفره بدنه نصب می شود. دیسک که مخروطی و صیقلی است مانند گوه عمل میکند و آستر را به بدنه فشار میدهد. بنابراین اصطحکاک بین دیسک و بدنه کاهش می یابد. سه نوع پلاگ ولو غیر روانکاری شده وجود دارد:

  • پلاگ ولو بالا برنده (Lift-type plug valve): این نوع پلاگ ولو دارای یک مکانیزم بالا برنده مکانیکی است که دیسک مخروطی را از سطح نشیمنگاه جدا می کند و چرخش آسان را امکان پذیر می کند. بلند کردن دیسک توسط اهرم خارجی انجام می شود.
  • پلاگ ولو با آستر الاستومری (Elastomer sleeved plug valve): این نوع شیرآلات دارای یک آستر الاستومری از جنس PTFE بوده و به طور کامل دیسک را احاطه می کند. این آستر ضریب اصطحکاک کمتری دارد.
  • پلاگ ولو با پوشش کامل (Fully lined plug valve): در این نوع شیرآلات از بدنه چدنی استفاده می شود. بدنه و دیسک به طور کامل با تفلون روکش شده اند و از این طریق این امکان را به شیر میدهند که با استفاده از آهن به عنوان ماده بدنه، در برابر سیالات خورنده مقاومت کنند.

پلاگ ولو بدون روانکاری

پلاگ ولو خارج از مرکز

هنگامی که نیروی بیشتری در قسمت نشیمنگاه مورد نیاز باشد، باید از پلاگ ولو خارج از مرکز استفاده شود. در این شرایط از یک نیم دیسک به جای دیسک کامل استفاده می شود. استفاده از نیم صفحه یا نیم دیسک باعث کاهش زمان باز و بسته شدن شیر و اصطکاک می شود. همچنین به دلیل نیرویی که دیسک به بدنه وارد می کند، مقاومت شیر در برابر جریان های پرفشار افزایش می یابد. از پلاگ ولو خارج از مرکز بیشتر در خطوط فاضلاب استفاده می شود.

پلاگ ولو انبساطی

پلاگ ولوهای انبساطی از نظر طراحی پیچیده هستند. آنها از اجزای متعددی استفاده می کنند که به شیر اجازه میدهد تا به صورت مکانیکی منبسط شود و عملکرد قطع و وصل دوگانه (double block and bleed) را ارائه دهد. این نوع شیرآلات از مکانیزمی استفاده می کنند که بین موقعیت باز و بسته می چرخد و هر دو آب بند را از مسیر جریان محافظت می کند. بدنه و آب بندها در حین چرخش با یکدیگر تماس پیدا نمی کنند که از سایش آنها جلوگیری می شود. پلاگ ولو انبساطی برای جلوگیری از آلودگی سیال در کاربردهایی که نیاز به ایزولاسیون ندارند، استفاده می شود.

پلاگ ولو انبساطی

ویژگی های کلیدی این نوع شیر سماوری عبارتند از:

  • طراحی چند جزئی (Multi-component design): این شیرها از چندین جزء برای دستیابی به عملکرد قطع و وصل دوگانه و محافظت از آب بندها استفاده می کنند.
  • عملکرد قطع و وصل دوگانه (Double block and bleed function): این شیرها می توانند به طور کامل سیال را در دو نقطه جداگانه مسدود کنند و در عین حال امکان تخلیه فشار بین این دو نقطه را فراهم کنند.
  • محافظت از آب بند (Seal protection): طراحی شیر به گونه ای است که بدنه و آب بندها در هنگام چرخش با یکدیگر تماس پیدا نمی کنند، بنابراین عمر مفید آب بندها را افزایش می دهد.
  • جلوگیری از آلودگی محصول (Product contamination prevention): در کاربردهایی که نیاز به قطع و وصل دوگانه نیست، شیرهای پلاگین انبساطی گزینه مناسبی برای جلوگیری از آلودگی محصول هستند.

استاندارد و متریال

پلاگ ولو ها بیشتر در کاربردهای دما و فشار پایین ترجیح داده می شوند. این نوع شیرآلات معمولا در اندازه های تا 18 اینچ (DN 450) و در کلاس های فشار پایین (کلاس های 150 و 300 ANSI) ساخته می شوند. شیر سماوری در انتقال سیالات حاوی ذرات مناسب است و اگر روکش بدنه آن از جنس پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) باشد، برای سرویس های شیمیایی خورنده قابل استفاده است. رایج ترین متریال مورد استفاده در ساخت شیرآلات سماوری عبارتند از: فولاد، استنلس استیل، برنز، برنج، پلاستیک و..

  • ASME B16.10: استاندارد و مشخصات شیرآلات
  • API 599: پلاگ ولو های فلزی، فلنجی، رزوه ای و جوشی
  • API 6D: استاندارد شیرآلات خط لوله
  • API 598: بازرسی و تست شیرآلات
  • BS 5353: استاندارد پلاگ ولو های فولادی
  • BS 5188: استاندارد پلاگ ولوهای چدنی
  • MSS SP 61: تست فشار شیرآلات فولادی
  • MSS SP 25: سیستم علامت گذاری استاندارد برای شیرآلات، اتصالات و فلنج ها
  • MSS SP 78: استاندارد پلاگ ولوهای چدن، فلنجی و رزوه ای

مزایا و معایب

مزایای پلاگ ولو عبارتند از:

  • طراحی ساده و قطعات کمتر که باعث سهولت در تعمیر و نگهداری می شود.
  • باز و بسته شدن سریع با چرخش 90 درجه
  • مقاومت کم در برابر جریان سیال و افت فشار کم
  • تنوع در پورت که باعث کاهش تعداد شیرآلات در سیستم می شود.
  • آب بندی قابل اعتماد

معایب پلاگ ولو عبارتند از:

  • نیروی بیشتری برای باز و بسته کردن این شیر نیاز است، بنابراین در سایزهای بزرگ نیاز به عملگر (actuator) دارد.
  • قیمت پلاگ ولوها نسبت به شیرآلات توپی با طراحی مشابه، بیشتر است.
  • به دلیل کاهش سطح مقطع هنگام عبور جریان از پورت، افت فشار آن بیشتر از شیرآلات دیگر است.

شما میتوانید جهت دریافت مشاوره فنی از طریق شماره تلفن 1462 با مهندسان صنعت فولاد تبار تماس بگیرید.