شیرهای اطمینان بالا رونده

شیرهای اطمینان بالا رونده

شیرهای اطمینان بالا رونده (Rising check valve)

شیر اطمینان بالا رونده عمدتاً در سیستم پایپینگی که در آن از شیرهای کروی به عنوان شیرهای کنترل  جریان استفاده شده باشد کاربرد دارد. چیدمان نشیمن این شیرها شبیه شیرهای کروی است.

شیرهای اطمینان بالا رونده برای نصب در خطوط افقی و یا آن دسته از خطوط عمودی­ که جهت جریان درآنها رو به بالاست مناسبند. استفاده از آنها در خطوط بخار آب، هوا، گاز و بخارهایی که سرعت بالایی دارند توصیه می­شود(تصویر31-5) یک شیر اطمینان بالا رونده را نشان می­دهد.

تصویر 31-5 یک شیر اطمینان بالا رونده در جهت افقی به ­همراه اجزای داخلی آن                         

جریان برای بالا بردن این شیرها می­بایست از زیر نشیمن شیر وارد شیر شود همین که جریان وارد شیر شد دیسک یا توپ به وسیله فشار جریانِ رو به بالا از روی نشیمن حرکت می­کند و به درون بخش هدایتگر می­رود. هنگامی که جریان متوقف شود و یا جهت آن معکوس گردد دیسک و یا توپ ( بسته به مورد استفاده) به وسیله جریان برگشتی و گرانش به سوی نشیمن رانده می­شود.

نشیمن شیرهای اطمینان بالا رونده­ای که بدنۀ فلزی دارند یا با بدنه یکپاچه است و یا از رینگهای قابل تعویض تشکیل شده است. در این شیرها ساختار دیسک مشابه ساختار دیسک در شیرهای کروی است و به مانند آنها یا فلزی است و یا کامپوزیتی.

5-4-5-10-5 شیرهای اطمینان پیستونی (Piston Check Valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

       تصویر 32-5: شیر اطمینان پیستونی و ساختار داخلی آن

شیر پیستونی که در تصویر 32-5 مشاهده می­شود اساسا یک نوع شیر اطمینان بالا رونده محسوب می­شود. این شیرها یک ضربه­گیر دارند که از پیستون و سیلندر تشکیل شده است و مزیت آن کاستن از ضربه و ارتعاش در طول فرایند است. به این دلیل که این شیرها از نظر ساختاری بسیار به شیرهای اطمینان

بالا رو شباهت دارند، نحوۀ جریان یافتن سیال در درون آنها نیز شبیه به شیرهای اطمینان بالا رو است.

نصب آنها نیزبایدبه مانند شیرهای اطمینان بالارو به ترتیبی باشد که جریان از زیر نشیمن وارد شود. ساختار دیسک و نشیمن در این شیر مشابه شیرهای اطمینان بالارو است. شیرها اطمینان پیستونی بیشتر در سیستم پایپینگ در کنار شیرهای مخروطی کاربرد دارند. به این دلیل که تعداد دفعات تغییر جهت جریان در سیستمهایی که از شیرهای مخروطی استفاده می­کنند بالا است. از نظر نوع سیال در سیستمهای مرتبط با هوا، بخارآب و آب استفاده می­شوند.

5-4-5-10-5 شیرهای اطمینان پروانه­ای درشیرهای اطمینان بالا رونده

تصویر 33-5: ساختار داخلی شیر اطمینان پروانه­ای         

(Butterfly Check Valves)

چیدمان نشیمن در شیرهای اطمینان پروانه­ای مشابه به چیدمان نشیمن در شیرهای پروانه­ای است و نحوۀ عبور جریان از درون این شیرها نیز شبیه به شیرهای پروانه­ای است در نتیجه شیرهای اطمینان پروانه­ای در سیستمهایی که در آنها از شیرهای پروانه­ای استفاده می­شود بسیار کاربرد دارند.

مهمترین نکته در طراحی این شیر این است که بخش نشت بند انعطاف پذیر آن در زاویۀ 45 درجه نسبت به بدنۀ داخلی شیر قرارگرفته است و دیسک مسافت کوتاهی را برای انتقال از وضعیت

کاملا باز به وضعیت کاملا بسته می­بایست طی کند در نتیجه از برخی ضربات شدید که در انواع دیگر شیرهای اطمینان دیده می­شود جلوگیری می­کند (تصویر 33-5 نمای داخلی یک شیر اطمینان پروانه­ای را نشان می­دهد).

این شیرها به دلیل عملکرد تقریبا بی صدا و دقیق در سیستمهای حرارتی و تهویه مطبوع کاربرد دارند. سادگی طراحی آنها باعث شده است که در قطرهای بزرگ تا حد 72 اینچ (80/1) نیز ساخته شوند قطعات انعطاف­پذیر نشت بندی این شیرها برای اهدف خاص از موادمختلفی نظیربیونا(Buna-N) ،نئوپرین (Neoprene) ، سیلیکون، تفلون و… ساخته می­شوند. شیرهای اطمینان پروانه­ای را می­توان به صورت افقی و یا عمودی نصب کرد و در وضعیت عمودی مهم نیست که جریان رو به بالا و یا رو به پایین باشد. فقط می­بایست دقت کرد که شیر به گونه­ای نصب شود که ورودی جریان از سمت لولا دار شیر آغاز شود زیرا که در غیر این­ صورت کل جریان متوقف خواهد شد.

 5-4-5-10-6 شیرهای اطمینان توقف کننده (Stop Check Valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

شیر اطمینان توقف­کننده ترکیبی از شیر اطمینان بالارونده به علاوۀ یک شیر کروی است (تصویر 34-5 یک نمونه از این شیر را نشان می­دهد). این شیر میله­ای دارد که اگر بسته باشد از بیرون آمدن دیسک از نشیمن جلوگیری می­کند و یک نشت­بندی دقیق را فراهم می­کند(دقیقا شبیه بهشیرهای کروی) و زمانی که میله در وضعیت باز قرار داشته باشد این شیر به عنوان یک شیر اطمینان بالارونده عمل خواهد کرد. میلۀ این شیرها به دیسک متصل نیست و کار آن بستن دقیق شیر با محدود

کردن حرکت دیسک شیر در جهت بالااست(جهتی که شیر باز می­شود).

5-4-5-11شیرهای فشارشکن و امنیتی (Relief and Safety Valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

شکل 35-5 :شیر فشارشکن

شیرهای فشارشکن و امنیتی از طریق کاهش فشار بیش از حد وتصادفی سیستم، از وارد آمدن خسارت به تجهیزات جلویری می­کنند. مهمترین تفاوت میان شیر فشارشکن و شیر امنیتی در میزان باز ماندن آنها در هنگامی است که فشار از حد تنظیم شده تجاوز کند.شیر فشارشکن که در تصویر 35- 5 نشان دادهشده است همزمان با بالا رفتن فشار ورودی از حد تنظیمشده (Setpoint)  باز می­شوند یک شیر فشارشکن تنها زمانی که ضروری باشد برای تسکین و کاهش فشار باز می­گردد. شیر امنیتی به سرعت همراه با ضربه به محض اینکه فشار به حد تنظیم شده برسد باز می­گردد.

یک شیر امنیتی تا زمانی که فشار به زیر نقطۀ ریست (reset) برسد باز می­ماند باید دانست که همیشه نقطۀ ریست بر روی گیج فشار پایین تر از نقطۀ (set point) تنظیم می­گردد تا امنیت سیستم دو چندان شود. اختلاف بین این دو نقطۀ ریست و ست پوینت نقطۀ فوران (Blowdown)نامیده می­شود. شیرهای فشارشکن عمدتا در مصارف مرتبط با سیالات تراکم ناپذیر(Incompressible fluids) کاربرد دارند و شیرهای امنیتی عمدتا در مصارف مرتبط با سیالات تراکم پذیر(Compressible fluids)  نظیر  بخار آب یا گازهای دیگر کاربرد دارند. شیرهای امنیتی را می­توان از روی ظاهر آنها شناسایی کرد این شیرها یک اهرم خارجی در بالای بدنه شیر دارند که برای اطمینان عملیاتی مورد استفاده قرار می­گیرد.

تصویر 36-5: ساختار داخلی یک شیر امنیتی

در تصویر 36-5 دیده می­شود یک شیر امنیتی نشان داده شده است. در این قبیل شیرها فشار سیستم نیرویی را تدارک می­بیند و آن نیرو اقدام به بیرون راندن دیسک شیر امنیتی از نشیمن می­کند و در برابر فشار فنر که بر روی میله سوار است دیسک را به نشیمن می­چسباند. با غلبۀ فشار سیستم بر فشار وارده از سمت فنر شیر امنیتی باز می­شود در ادامه با کاهش یافتن فشار سیستم و غلبه مجدد فشار فنر بر فشار سیستم شیر بسته می­شود. میزان فشردگی فنر و در نتیجه فشار شیر به وسیله چرخاندن مهره­هایی که در بالای یوغ شیر هستند قابل کاهش و افزایش است.

5-4-6 -1 فعال کننده­های شیر(Valve Actuators) در شیرهای اطمینان بالا رونده

برای تعیین وضعیت شیر به یک فعال­کننده نیاز داریم. فعال­کننده­ها محدوده گسترده­ای را که شامل فلکه­های دستی ساده و انواع پیچیده­تر نظیر هیدرولیکی و مکانیکی است در بر می­گیرد. البته معمولا اصطلاح فعال کننده شامل فلکه­های دستی نمی­شود.

مطابق تعریف انجمن استاندارهای ملی آمریکایی: فعال کننده (Actuator)  وسیله­ای است دارای نیروی نیوماتیکی، الکتریکی و یا هیدرولیکی که نیرو و حرکت را برای قرار دادن قطعۀ مجرابند شیر در وضعیت باز، بسته و یا بین این دو حالتل متصل می تهیه می­کند. اما ما در اینجا به بررسی انواع دستی نیز خواهیم پرداخت. انواع فعال کننده­های شیر شامل فلکه­های دستی، اهرم­های دستی، موتورهای الکتریکی، نیوماتیکی، مغناطیسی، پیستونهای هیدرولیکی و خود فعال شونده­ها (Self-actuated) است.

5-4-6-2  فعال کننده­های دستی(Activation of manual)

فعال­کننده­های دستی این قابلیت را دارند که شیر را در هر وضعیت و حالتی از نظر مکانی قراردهند اما در برابر با فعال شدن به صورت اتوماتیک سازگار نیستند. رایج ترین نوع فعال کننده مکانیکی فلکه­ها هستندو شامل فلکه­های کار گذاشته بر روی میلۀ شیر، فلکه­های چکشی و فلکه­هایی که به­واسطۀ چرخ دنده به میله متصل

تصویر 37-5: فلکه های دستی کار گذاشته شده روی شیر

می­شوند هستند.

  تصویر 38-5: فلکۀ چکشی          

 

دو نمونه از فلکه­های دستی که بر روی شیرها

کارگذاشته می­شوند در تصویر 37-5 دیده می­شود. فلکه که بر روی میلۀ شیر کار گذاشته شده است قابلیت فعال کردن شیر به صورت صرفا مکانیکی را دارا است؛ وقتی که این شیرها در حرارت بالایی کار می­کنند چسبندگی داخلی شیر باعث می­شود که استفاده از آنها مشکل شود. فلکۀ چکشی در تصویر 38-5 نشان داده شده است. مکانیزم آن به این صورت است که در ابتدای چرخش کمی آزاد می­چرخد و بعد به زائده فلکه دوم برخورد می­کند. فلکه دوم به صورت مستقیم به میله شیر متصل است. به کمک این ساختار، شیر به هنگام بسته شدن با ضربه شدیدی بسته می­شود و در نتیجه دقیق تر

بسته می­شود و چون به هنگام بازشدن نیز با ضربه­ای باز می­شود در صورتی که از داخل چسبیده باشد باز می­شود.

5-4-6-3 فعال کننده­ از نوع موتور الکتریکی (Electrical Motor Actuator) در شیرهای اطمینان بالا رونده

موتورهای الکتریکی به شیر این قابلیت را می­دهند که به صورت اتوماتیک، نیمه اتوماتیک و یا دستی عمل کند. موتورهای الکتریکی غالبا در کاربردهای دوحالته قطع و وصل جریان سیال کاربرد دارند هرچند که  می­توان طوری آنها را تنظیم کرد که شیر را در هر نقطه­ای متوقف سازند. در این قبیل فعال­ کننده­ها موتور معمولا از نوع موتورهای معکوس شونده ( دو جهته) و سرعت بالا است و بواسطۀ تعدادی چرخدنده به دستۀ محور متصل می­شود. در صورتی که از یک سیستم کنترل استفاده کنیم فعال سازی الکتریکی شیر می­تواند به شکل نیمه اتوماتیک نیز انجام شود. همچنین می­توان یک فلکۀ دستی را نیز با دنده­ها درگیر و جفت کرد تا شیر به صورت دستی نیز عمل کند ( این حالت در تصویر 39-5 نشان داده شده است).

تصویر 39-5: موتور الکتریکی به عنوان  فعال کنندۀ شیر به همراه فلکۀ برای راه­اندازی دستی شیر

 

5-4-6-4 فعال کننده پنوماتیکی (Pneumatic Actuator)

تصویر 40-5 : فعال کنندۀ پنوماتیکی

فعال کننده پنوماتیکی برای فعال ساختن شیر به صورت اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک کاربرد دارد. این فعال کننده­ها سیگنال بادی را به حرکت میله تبدیل می­کنند. این تبدیل بواسطه فشار هوایی که بر روی یک دیافراگم  و یا پیستون متصل به میله اعمال می­شود صورت می­پذیرد. فعال کننده­های پنوماتیکی در شیرهای محدودکننده برای گشودن و بستن شیر در مواردی که عملکرد سریع نیاز است استفاده می­شوند. در صورتی که فشار هوا شیر را ببندد و عملکرد فنر شیر را باز کند فعال کننده پنوماتیکی اصطلاحا مستقیم عمل کننده نامیده می­شود و در صورتی که فشار هوا شیر را باز کند و عملکرد فنر شیر

را ببندد فعال کنندۀ پنوماتیکی اصطلاحا حرکت معکوس نامیده می­شود.

در فعال کننده­های دو طبقه هوا به هر دو سمت دیافراگم فشار وارد می­آورد و اختلاف فشار مابین دو سمت دیافراگم وضعیت میله شیر را تعیین می­کند. زمانی که سیگنالهای بادی به صورت اتوماتیک توسط مدار کنترل شوند این فعال کننده به صورت اتوماتیک عمل می­کند همچنین بوسیله سوئیچ­های محدودکننده که در مدار شیرهای کنترل قرار دارند قادر به عمل است در این صورت عملکرد آن نیمه اتوماتیک است.

5-4-6-5 فعال کننده­های هیدرولیکی (Hydraulic actuators) در شیرهای اطمینان بالا رونده

فعال کننده­های هیدرولیکی که به صورت اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک وضعیت شیر را تعیین می­کنند، مشابه فعال کننده­های نیوماتیکی هستند. این قبیل فعال کننده­ها از یک پیستون برای تبدیل سیگنال ناشی از فشار به حرکت میلۀ شیر استفاده می­کنند. سیال هیدرولیکی در زمانی که یک سمت پیستون در حال تخلیه است به سمت دیگر تزریق می­شود. معمولا از روغن یا آب به عنوان سیال هیدرولیکی استفاده می­شود و برای کنترل اتوماتیک سیالی که شیر را می­بندد و یا باز می­کند از شیرهای مغناطیسی استفاده می­شود. برای کنترل اتوماتیک سیال هیدرولیکی می­توان از شیرهای دستی نسز استفاده کرد؛ در این صورت عملکرد فعال کننده نیمه اتوماتیک خواهد بود.

5-4-7 شیرهای خود فعال شونده (Self-actuated valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

شیرهای خود فعال شونده برای تعیین وضعیت شیر از سیال درون سیستم استفاده می­کنند. شیرهای فشارشکن، شیرهای امنیتی و شیرهای اطمینان همگی نمونه­ای از شیرهای خود فعال شونده محسوب می­شوند. این شیرها برای فعال کردن شیر از سیال درون سیستم استفاده می­کنند و به غیر از انرژی سیال سیستم هیچ منبع انرژی دیگری برای راه­اندازی آنها لازم نیست.

5-4-8 شیرهای دارای فعال شوندۀ مغناطیسی (Solenoid actuated valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

شیرهایی که به صورت مغناطیسی راه­اندازی می­شوند به شیر قابلیت باز و بسته شدن به صورت اتوماتیک می­دهند. غالب این شیرها دارای یک کنسل کننده دستی نیز هستند که می­تواند وضعیت شیر را به صورت دستی تعیین کند. در این شیرها بوبین مغناطیسی با جذب کردن یک میله مغناطیسی که به میلۀ شیر پیوند خورده است وضعیت شیر را تعیین می­کند. در شیرهای تک بوبینه وقتی که نیروی الکتریکی به بوبین اعمال می­شود فشار فنر در جهت عکس حرکت میله عمل می­کند. این شیرها می­توانند به گونه­ای تنظیم شوند که نیروی وارده به بوبین شیر را یا ببندد یا باز کند. و زمانی که نیروی الکتریکی وارده بر بوبین قطع می­شود فنر شیر را به عکس حالتی که در آن بوبین دارای نیرو است بر می­گرداند. می­توان برای اینکه شیر هم قادر به بازشدن و هم بسته شدن باشد از دو بوبین نیز استفاده کرد و با وارد کردن جریان به بوبین مناسب شیر را باز و بسته کرد.(تصویر 41-5 یک نمونه  شیر دارای فعال شوندۀ مغناطیسی را نشان می دهد).  یکی از موارد مصرف شیرهای سولنویدی در سیستم­های بادی است. از شیرهای سولنویدی درکنترل هوای تهیه شده برای فعال کننده­های شیرهای بادی استفاده می­شود و بنابراین می­توانند وضعیت شیرهای بادی را نیز تعیین کنند.

5-5 سرعت فعال کننده های غیر دستی (Speed of self-actuated valves) در شیرهای اطمینان بالا رونده

     تصویر 41-5: شیر فعال شونده به صورت مغناطیسی

ملاحظات ایمنی سبب می­شود که سرعت شیرها مد نظر قرار گیرد. هنگامی که یک سیستم می­بایست خیلی سریع باز شود نیاز به یک فعال کنندۀ سریع ضرورت پیدا می­کند. در مواقعی که نتیجۀ باز شدن شیر تزریق آب نسبتاً سرد به یک سیستم حرارت بالا است برای کاهش شوک حرارتی، باز شدن آهسته شیر ضرورت می­یابد. انتخاب فعال کنندۀ مناسب با توجه به سرعت فعال کننده، منبع نیروی آن و در دسترس

 بودن منبع نیرو صورت می­گیرد.

به طور کلی اگر صرفا سرعت را مدنظر داشته باشیم فعال کننده­های مغناطیسی، هیدرولیکی و بادی سریع­ترین فعال کننده­ها به شمار می­آیند. فعال کننده­های مغناطیسی این عیب را دارند که در شیرهای بزرگ قابل استفاده نیستند به این دلیل که اندازه و منبع نیروی مورد نیازشان از حد معمول فراتر خواهد رفت. فعال کننده­های نیوماتیکی و هیدرولیکی نیز نیاز به سیستمی برای تهیه انرژی هیدرولیکی و بادی دارند. در برابر موتورهای الکتریکی سرعت نسبتا بالایی را تدارک می­بینند. در این موارد می­توان سرعت راه­اندازی شیر را به کمک چرخ دنده تنظیم کرد. موتورهای الکتریکی با استفاده از چرخ دنده­ها می­توانند سرعت یک چرخه کاری شیر را در محدوده­ای بین دو تا چندین ثانیه تنظیم کنند.

 شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده ” شیرهای اطمینان بالا رونده “