شیر سماوری (Plug Valve) بر طبق استاندارد API 6D دارای یک دیسک استوانه ای یا مخروطی و یک یا چند مجرای توخالی افقی است که با چرخاندن آن می توان جریان سیال درون شیر را باز، بسته یا کنترل کرد.
شیر سماوری (Plug Valve) چیست؟
این شیر دارای یک دیسک استوانه ای یا مخروطی است که جریان سیال را کنترل کرده و مجرای بین پورت های مخالف را باز و بسته می کند. عملکرد شیر در بالای بدنه قرار دارد.
این شیرها را می توان برای مایعات یا گازهای زیر مورد استفاده قرار داد:
- مایعات خنثی مانند روغن یا آب
- مایعات (خورندۀ) اسیدی یا قلیایی
- دوغاب
- گازهای خنثی مانند بخار یا هوا
- گازهای خورنده شامل کلر و بخارات اسیدی
اتصالات شیرهای سماوری را می توان به شکل فلنجی، توپی یا جوش لب به لب و با جنس بدنۀ ریخته گیری شده (بزرگتر از چند اینچ) یا آهنگری شده (کمتر از 2اینچ قطر) سفارش داد.
انواع شیرهای سماوری
چهار نوع عمده شیر سماوری وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و مزایای خود را دارند.
شیر سماوری روانکاری شده Lubricated Plug Valve
در شیر سماوری روانکاری شده از یک ماده روان کننده استفاده می شود تا اصطکاک کاهش یافته و درزبندی محکمی در پورت ها ایجاد شود. ماده روان کننده نوعاً یک روغن پایه (مانند سیلیس آمورف و دودی) است که بین سطح مجرابند و سیت با فشار بالا تزریق می شود و گرانروی (Viscosity) قطعات متحرک را بهبود می بخشد.
سازندگان نوعی روان کننده را پیشنهاد می کنند که با سیال انطباق داشته باشد و پس از تعداد مشخصی از چرخه ها (یا پس از هر چرخه در برخی کاربردها)، شیر را مجددا درزبندی کند.
به واسطۀ وجود این الزامات نگهداری، شیرهای روغن کاری شده در کارهایی استفاده می شوند که عملیات غیرمستمر دارند. این نوع شیر برای فرایندهایی مناسب است که دارای ذرات نسبتاً سایندۀ محلول در مایع باشند (مانند کاربردهای بالادستی، خطوط لوله گاز که به شیرهای کنارگذر (Bypass Valves) نیاز دارند، و شیرهای تخلیه از زیر (Blow-Down Valves) روی جایگاه های شیر و شیرهای کیکر (Kicker Valves).
شیر سماوری روانکاری نشده Non-Lubricated Plug Valve
این شیر دارای یک دیسک مخروطی است که به عنوان گوه عمل کرده و یک غلاف Sleeve را که از جنس مواد نرم است به حفرۀ بدنه می‌فشارد (غلاف Sleeve اصطکاک بین مکانیزم پلاگ و بدنه را کاهش می دهد).
وقتی مقدار تعمیر و نگهداری کمی نیاز است (مانند سرویس های سولفور، فلورید هیدروژن، یا در مواردی که احتمال جامدشدن سیالات و انسداد شیر وجود دارد)، شیرهای روانکاری نشده به نوع روانکاری شده ترجیح داده می شوند. جنبه منفی شیرهای روانکاری نشده این است که به علت استفاده از سیت غیرفلزی فقط برای کاربردهای خاصی به لحاظ دما، فشار و نوع سیال انتقالی (مقاومت شیمیایی) مناسب هستند.
سه نوع اصلی شیرهای روانکاری نشده عبارتند از:
- شیر سماوری کاملاً صاف Fully Line Plug Valve،
- شیر سماوری دارای غلاف Sleeve (آستین) الاستومتری Elastomer Sleeve Plug Valve
- شیر سماوری آسانسوری Lift-Type Plug Valve.
شیر سماوری خارج از مرکز Eccentric Type
شیر خارج از مرکز دارای یک نیم‌مجرابند است و مزیت اصلی آن برای کاربردهایی است که به نیروی آب بند بیشتر و حداقل اصطکاک در وضعیت های باز تا بسته نیاز دارند.
در مقایسه با طراحی هم مرکز، شیرهای خارج از مرکز قابلیت انسدادی بالاتری دارند.
کاربردهای معمول این نوع شیرهای سماوری در آب های کثیف، فاضلاب، گل و لای و لجن، هوا و سرویس های مشابه است که نیاز به مسدودسازی محکم دارند.
شیر سماوری کشویی دوگانه (انسداد و عبور دوگانه) Double Expanding (Double Block and Bleed – DBB)
این پیچیده ترین طرح شیر سماوری است زیرا دارای قطعات متعددی است که امکان اتساع مکانیکی شیر را فراهم می آورد و به آن امکان کارکرد انسداد و عبور دوگانه را می دهد. از این شیرها اغلب استفاده می شود تا از آلودگی محصول در کاربردهایی که نیاز به جداسازی دوگانه ندارند جلوگیری شود.
شیرِ بازشونده (منبسط شونده) از مکانیزمی استفاده می کند که در بین وضعیت باز و بسته می چرخد و هر دو آب بند را از مسیر جریان حفاظت می کند. در هنگام چرخش، بدنه و آب بندها با هم در تماس قرار نمی گیرند و وقتی شیر بسته می شود، قطعات کشویی به سمت سیت (seat) بدنه حرکت می کنند تا مانع از خوردگی یا ساییدگی آب بندها شوند.
میتوانید مقاله شیر پروانه ای (Butterfly Valves) را بخوانید.
شیر سماوری طرح کوتاه و طرح بلند Short vs. Long Pattern
این شیرها سه طرح متفاوت دارند.
- نوع طرح الگوی کوتاه دارای ابعاد فشردۀ رودررو و مساحت پورت است که اندازۀ آن بین 40% تا 60% از نوع فول بور است.
- الگوی معمولی دارای ابعاد رودرروی درازتر و مساحت پورت است که اندازۀ آن بین 50% تا 70% شیرهای سماوری فول بور می باشد و به گونه ای طراحی شده است که حداقل کاهش جریان را ایجاد کند.
- طرح فول بور دارای ابعاد رودرروی دراز و یک پورت گِرد (ونتوری) است.
طرح سوم جریان را محدود نمی کند و امکان عملیات های پیگ رانی خط لوله را فراهم می آورد. شیرهای سماوری مدرن، توسعه یافتۀ الگوی اولیه هستند که در امپراطوری روم ساخته شده بود.
شیر سماوری کوتاه Short plug valve، معمولی regular plug valve و ونتوری Venturi plug valve
مقایسه شیر سماوری PLUG VALVE و شیر توپی BALL VALVE
به طور کلی، شیر سماوری و شیر توپی می توانند کارکردهای یکسانی (مسدودکردن جریان سیال) داشته باشند. تفاوت های اصلی آنها عبارتند از:
- شیرهای سماوری به علت طراحی ساده تر عموماً اقتصادی تر از شیرهای توپی هستند.
- احتمال آلودگی شیرهای سماوری به وسیلۀ گل و لای و انباشتگی لجن در فضاهای بینابینی کمتر از شیرهای توپی است (این مشکلی است که به علت وجود فضاهایی در بین گوی و بدنۀ شیر مرتباً در شیرهای توپی ایجاد می شود).
- شیرهای توپی به نگهداری بیشتری نسبت به شیرهای سماوری نیاز دارند (به خصوص پس از توقف های برنامه ریزی شده یا نشده کارخانه)
- شیرهای سماوری دارای طراحی فول پورت (دارای مجرای کاملاً باز) و بدون افت فشار هستند اما شیرهای توپی می توانند به شکل فول پورت یا مجرای کاهنده باشند (یک شیر توپی فول پورت سنگین تر و حجیم تر از یک شیر سماوری هم اندازۀ خود است).
به طور کلی، شیرهای سماوری جایگزین های خوبی برای شیرهای توپی هستند هرچند که شیرهای توپی همچنان به عنوان تجهیزات صنعتی معیار برای عملیات های مسدودسازی (حداقل در صنعت نفت و گاز) شناخته می شوند.