شیر های گلوب (Globe Valve)، شیر هایی با حرکت خطی هستند که برای باز کردن، توقف یا تنظیم جریان (با استفاده از یک قطعه داخلی که به عنوان دیسک شناخته می شود) استفاده می شوند. دیسک شیر گلوب می تواند مسیر جریان را به طور کامل ببندد یا به طور کامل باز کند. دهانه نشیمن متناسب با حرکت دیسک تغییر می کند که برای وظایفی که شامل تنظیم جریان است ایده آل است. شیرهای گلوب مناسب ترین و پرکاربردترین شیر برای Throttling و کنترل جریان سیال هستند و عموماً در لوله کشی های با سایز کوچک استفاده می شوند. شیر گلوب یا گلوب ولو از یک حرکت خطی برای حرکت یک دیسک به داخل یا خارج از نشیمن استفاده می کند. شیرهای Globe حفره‌ای کروی شکل را در اطراف ناحیه پورت تشکیل می‌دهند و از این رو به این نام معروف هستند (Globe به معنای کره یا کروی نیز میباشد). دیسک می تواند اشکال مختلفی داشته باشد و عمود بر نشیمنگاه شیر گلوب حرکت می کند. این حرکت دیسک به باز و بسته شدن شیر کمک می کند. شیرهای گلوب به طور کلی برای لوله هایی با سایز ۸ اینچ یا کمتر استفاده می شود. در این مقاله، انواع شیرهای گلوب، اجزای آنها، عملکرد شیرهای Globe، نماد، کاربرد و مزایا و معایب این شیرها را بررسی خواهیم کرد.
فهرست مطالب
برای مشاهده پست انواع شیرهای صنعتی (ولو) در پایپینگ اینجا کلیک کنید
بسته به طراحی نشیمن و دیسک، بار نشستن شیرهای گلوب را می توان با یک میله پیچ دار کنترل کرد. ظرفیت آب بندی شیر گلوب بالاست. در صورتی که مقاومت جریان ناشی از عبور جریان پرپیچ و خم این شیرها قابل قبول باشد، می توانند برای کار در حالت خاموش-روشن یا on-off استفاده شوند. برخی از شیرهای گلوب نیز به طور خاص، با مقاومت کم در برابر جریان، برای کاربری های on-off طراحی شده اند. به دلیل فاصله کم دیسک بین موقعیت باز و بسته شیرهای globe، این شیرهای برای کاربری هایی که مدام نیاز به باز و بسته شدن دارند مناسب هستند. بنابراین، شیرهای گلوب می توانند برای طیف وسیعی از کاربری های صنعتی استفاده شوند.
اجزای شیر گلوب (Globe Valve)
یک شیر گلوب معمولی از بخش های زیر تشکیل شده است که در تصویر زیر نیز میتوانید ببینید:
- بدنه شیر (۶): که کروی است
- درپوش (۷)
- دیسک یا پلاگ (۱۰)
- اهرم شیر (۹)
- یوغ
- بوش و فلنج گلند (۳)
- واشر نشیمن (۱۱)
- آستین یوغ (۲)
- پیچ و مهره گلند (۴)
- چرخ دستی (۱): محرک مکانیکی
- صندلی عقب
- واشر آب بندی فشار
- پکینگ
انواع شیر گلوب (Globe Valve)
برای تامین نیازهای مختلف در صنعت با کمترین هزینه، انواع مختلفی از شیرهای کروی یا گلوب طراحی شده است. سه نوع متداول از شیرهای کروی که برای کاربری صنعتی پرکاربرد تر هستند عبارتند از :
شیرهای گلوب نوع زد (Z-Type Globe Valve)
این رایج ترین نوع شیر گلوب است. تنظیم افقی نشیمن نسبت به ساقه و دیسک اجازه می دهد تا عمود بر جهت جریان سیال حرکت کنند. این طراحی بالاترین مقاومت را در برابر جریان سیال در بین تمام الگوهای موجود ارائه می دهد. این طرح استاندارد شیر گلوب دارای کمترین ضریب جریان و بیشترین افت فشار است. برای خدمات و کاربردهای throttling شدید که افت فشار چندان نگران کننده نیست، مانند خطوط بای پس در اطراف یک شیر کنترل، معمولاً از این نوع شیرهای گلوب استفاده می شود.
شیرهای کروی وای (Y-Type Globe Valve)
طراحی بدنه شیر گلوب مایل برای کاربردهایی که نیاز به افت فشار کم دارند مناسب است. طراحی الگوی Y شکل آنها مقاومت در برابر جریان شیر کروی را به حداقل می رساند. نشیمنگاه و ساقه با زاویه تقریباً ۴۵ درجه، مسیر جریان مستقیم تری را در باز شدن کامل ایجاد می کند و کمترین مقاومت جریان را ارائه می دهد.می توانند برای مدت طولانی بدون فرسایش شدید باز شوند. برای عملیات راه اندازی، شیرهای گلوب نوع Y به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
شیر های گلوب زاویه ای (Angle Type Globe Valve)
به آنها Angle Valve یا انگل ولو نیز میگویند. طراحی بدنه شیر گلوب با الگوی زاویه ای با اصلاح شیر گلوب Z تایپ ساخته شده است. خروجی این نوع شیرهای گلوب نسبت به ورودی عمود یا با زاویه ۹۰ است و خروج جریان سیال با یک چرخش ۹۰ درجه اتفاق می افتد. در مقایسه با شیرهای گلوب Y تایپ، ضریب جریان کمی کمتر دارند. برای کاربردهایی که دارای جریان ضربانی هستند، به دلیل توانایی آنها در کنترل اثر Slugging، از شیرهای گلوب الگوی زاویه ای استفاده می شود. هنگامی که یک شیر گلوب در نزدیکی خم لوله مورد نیاز است، شیر گلوب با الگوی زاویه ای (angle globe valve) دو مزیت را ارائه می دهد. اولاً، بدنه الگوی زاویه ای مقاومت جریان را تا حد زیادی کاهش می دهد. دوم، طراحی الگوی زاویه ای نیاز به اتصالات لوله را کاهش می دهد.
انواع شیر های گلوب بسته به اتصال سرپوش و بدنه
بر اساس اتصالات بدنه و سرپوش، انواع زیر از شیر های کروی موجود است:
- درپوش پیچی (Screwed bonnet) : ارزان، طراحی ساده.
- درپوش پیچ و مهره ای (Bolted bonnet): محبوب ترین و پرکاربردترین. برای آب بندی مفصل بدنه و درپوش به واشر نیاز دارید.
- درپوش جوش داده شده (Welded bonnet): در جاهایی که نیازی به جدا کردن قطعات نیست، رایج است. وزن سبک تر
- درپوش با آب بندی تحت فشار (Pressure-Seal bonnet): برای کاربردهای فشار بالا از این نوع شیر گلوب استفاده می شود.
- درپوش فلنج دار (Flanged bonnet): برای هر اندازه و فشار کاری قابل طراحی است. اما با افزایش فشار، این نوع از شیرهای گلوب سنگین و حجیم می شوند.
- درپوش با حلقه اتصال (Union-ring bonnet): یک رینگ اتصال جداگانه لازم است که درپوش را روی بدنه شیر نگه دارد. این نوع ساخت شیرهای گلوب معمولاً تا اندازه ۳ اینچ محدود می شود.
نشیمن شیر گلوب
شیرهای های کروی یا گلوب با نشیمن فلزی یا نشیمن های نرم ارائه می شوند. برای یکنواخت نگه داشتن تنش های نشیمنگاه در این مدل ها، تغییراتی در طراحی نشیمن ایجاد میشود. در شکل زیر معمول ترین حالات نشیمنگاهی را در شیرهای گلوب (Globe Valve) نشان می دهد.
عملکرد شیر کروی یا گلوب (Globe Valve)
عملکرد اصلی یک شیر گلوب باز کردن، توقف یا تنظیم جریان است. همانطور که شیر کروی باز می شود، دیسک به سمت بالا حرکت می کند و به سیال اجازه می دهد تا به طور متناسب جریان یابد. در حالت باز، میله شیر بالا می رود و از بالا بیرون می آید. Globe Valve معمولاً در اندازه های کوچکتر استفاده می شود، بیشتر در اندازه های ۱۲ اینچ یا کمتر. با افزایش اندازه شیر گلوب (Globe Valve)، توان مورد نیاز برای کار افزایش می یابد. در عمل عادی، یک شیر گلوب به عنوان یک شیر خاموش روشن کار می کند، اما می توان از آن برای کاربری های Throttling نیز استفاده کرد.
اصل کار Globe Valve
به تصویر مقطعی شیر کروی نشان داده شده در زیر دقت کنید. یک شیر گلوب از یک دیسک متحرک و یک نشیمنگاه حلقه ثابت در یک بدنه کروی تشکیل شده است. نشیمنگاه یک شیر گلوب در وسط و موازی لوله است و دهانه نشیمنگاه با دیسک بسته می شود. همانطور که در تصویر مشاهده می شود، هنگامی که چرخ دستی به صورت دستی یا توسط یک محرک چرخانده می شود، حرکت دیسک با استفاده از میل سوپاپ کنترل می شود (پایین یا بالا می رود). هنگامی که دیسک شیر کروی روی واشر نشیمن قرار می گیرد، جریان به طور کامل متوقف می شود.اما هنگامی که دیسک بلند می شود، جریان شروع می شود زیرا حرکت به سمت بالا دیسک باعث ایجاد فضایی برای سیال می شود.
انواع دیسک های Globe Valve
موقعیت دیسک و نشیمن این شیر را می توان به صورت شماتیک به شرح زیر توصیف کرد:
دیسک یک شیر کروی در سه طرح اصلی ساخته شده است. دیسک معمولی (یا دیسک توپ)، دیسک ترکیبی و دیسک نوع پلاگ.
دیسک توپ:
در دیسک نوع معمولی، ساختار نشیمنگاه و دیسک از یک دیسک فلزی توپی شکل ساخته شده است. این دیسک دارای یک مخروط کوتاه است و به راحتی روی یک نشیمن با سطح صاف در بدنه قرار می گیرد. برای کاربری های کم فشار، این نوع شیر گلوب کاملاً محبوب و مقرون به صرفه است. با وجود اینکه دیسک توپی (Ball Disk) قادر به مهار جریان است، اما هنوز در درجه اول برای شروع و متوقف کردن جریان استفاده می شود.
دیسک ترکیبی:
برای آب بندی بهتر، ییک حلقه غیر فلزی در انتهای دیسک قرار داده میشود. برای کاربردهای دما و فشار بالا، از دیسک های ترکیبی به دلیل انعطاف پذیری کافی و مقاومت در برابر فرسایش استفاده می شود. شیر گلوب دیسکی ترکیبی اساساً یک نسخه بهبود یافته از شیر گلوب دیسکی معمولی است. دیسک های ترکیبی را می توان جایگزین یا تعمیر کرد.
دیسک پلاگ:
دیسک پلاگی در بین هر سه طرح دیسک شیر گلوب بهترین است و برای کاربری های throttling مناسب است. یک پلاگ فلزی مخروطی بلند به عنوان دیسک ساخته می شود و سطح نشیمن گسترده ای ایجاد می کند.
جهت جریان شیر گلوب
برای کاربری های دمای پایین، جهت جریان در یک شیر گلوب تعبیه شده است تا سیر به درستی عمل کند. این علامت که روی شیر قرار دارد به کارکرد درست شیر کروی (Globe Valve) کمک می کند، از پکینگ محافظت می کند و مقدار مشخصی از اثر فرسایشی روی نشیمن و صفحه دیسک را از بین می برد. در حالی که برای سرویس بخار در دمای بالا، سوپاپ های گلوب به گونه ای قرار می گیرند که فشار بالای دیسک باشد. این کار از انقباض میله، هنگام خنک شدن که ممکن است دیسک را از روی صندلی بلند کند، جلوگیری می کند.
نماد و المان شیر گلوب در نقشه ها
نماد شیر گلوب در صنعت پایپینگ بسیار محبوب است. این المان ها در P&ID ها برای متمایز ساختن این شیر از سایر انواع شیر استفاده می شوند.
مزایای Globe Valve
مزایای اصلی شیرهای گلوب را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
- قابلیت آب بندی خوب
- قابلیت Throttling متوسط تا خوب.
- استروک کوتاهتر
- طیف گسترده ای از کاربری ها را در مدل های مختلف Z تایپ، Y تایپ و زاویه دار ارائه میدهد.
- ماشینکاری و روکش مجدد نشیمن ها آسان است.
- شیر گلوب را می توان با تغییر جزئی طرح به عنوان شیر توقف (Stop Valve) استفاده کرد.
معایب شیر گلوب
معایب شیر گلوب را می توان به شرح زیر فهرست کرد:
- افت فشار بیشتر به دلیل تغییرات جهتی زیاد.
- نیاز به نیرو یا توان بیشتر برای قرار دادن شیر.
- جریان گاز در زیر نشیمن و جریان خاموش کننده روی نشیمن.
کاربردهای شیرهای گلوب Globe Valve
شیر گلوب را می توان در طیف گسترده ای از کاربری ها استفاده کرد. فرآیندهای با فشار کم و فشار بالا. کاربردهای معمول شیرهای گلوب عبارتند از:
- سیستم های آب خنک کننده که نیاز به تنظیم جریان دارند.
- سیستم روغن سوختی که نیاز به کنترل نشتی دارد.
- کنترل سیستم های بای پس شیر (Valve By-Pass).
- شیرهای ونت و درین
- نفت و گاز، آب آشامیدنی، خوراک شیمیایی، پالایشگاه، استخراج هوا از کندانسور و سیستم تخلیه
- شیر درین و بلودان بویلر (Blowdown Boiler)، خدمات بخار، شیر ونت و تخلیه بخار.
- آب بندی و تخلیه توربین.
استانداردهای شیر کروی Globe Valve
تولید کنندگان شیرهای گلوب از کدها و استانداردهای زیر برای طراحی شیرهای Globe برای کاربردهای صنعتی استفاده می کنند:
استانداردهای API برای Globe Valves:
API 623 – شیرهای فولادی گلوب با اتصال جوش لبه ای و فلنجب، درپوش پیچ و مهرهAPI 602 – شیرهای های دروازه ای، گلوب و یک طرفه فولادی با سایزهای DN 100 و کوچکتر برای صنایع نفت و گاز طبیعیAPI 6D – مشخصاتشیرهای خط لولهAPI 598 – بازرسی و آزمایش شیرAPI 6FA – تست آتش برای شیر ها
استانداردهای BS برای شیرهای گلوب:
BS 1873 – شیرهای گلوب فولادی و شیرهای Stop و یک طرفه، جوش لب به لب و فلنجیBS 5152 – گلوب چدنی و گلوب استاپ و شیرهای یک طرفه (Check Valve)BS 5352 – شیر دروازه ای فولادی ریخته گری و آهنگری، گلوب، شیرهای چک ولو (Check Valve) و پلاگ، جوشکاری سوکتی و پیچی
استانداردهای MSS برای شیرهای گلوب:
MSS SP 80 – شیرهای گلوب برنزیMSS SP-85 شیر گلوب چدنی و شیرهای زاویه دارMSS SP 61 – تست فشار شیر های فولادیMSS SP 25 – سیستم علامت گذاری استاندارد برای شیرها، اتصالات و فلنج هاMSS SP 45 – اتصالات بای پس و تخلیهMSS SP 42 – کلاس ۱۵۰ (PN 20) شیر دروازه ای مقاوم در برابر خوردگی، گلوب، زاویه ای، و شیرهای چک ولو
مقایسه شیرهای توپی (Ball Valve) و شیرهای گلوب (Globe Valve)
| شیرهای گلوب | شیرهای توپی |
|---|---|
| افت فشار زیاد | افت فشار کم |
| استفاده از دیسک برای کنترل جریان | استفاده از توپ برای کنترل جریان |
| حرکت خطی عملگر | حرکت چرخشی |
| عملکرد کنترلی بهتر | عملکرد Shut-off بهتر |
| ارزان تر | پیچیده تر و گرانتر |
| عملکرد آرام | عملکرد سریع که باعث ضربه قوچ میشود |
مقایسه شیرهای دروازه ای (Gate Valve) و شیرهای گلوب (Globe Valve)
| شیرهای گلوب | شیرهای دروازه ای |
|---|---|
| ساختار پیچیده | ساختار ساده تر |
| افت فشار زیاد | افت فشار کم |
| استفاده در یک جهت | قابل استفاده در جهت های مختلف |
| کاربری کنترلی | کاربرد ایزوله کردن |
| دیسک موازی با جریان حرکت میکند | دیسک عمود بر جریان حرکت میکند |
| مقاومت به جریان بیشتر است | مقاومت به جریان کمتر است |
| سنگین تر | سبک تر |
| گرانتر | ارزان تر |
| برای سایزهای کوچک تر از ۱۲ اینچ | برای تمامی سایزها |
