لوگو آوند انرژی
شیر پروانه ای یا Butterfly Valve چیست

شیر پروانه ای یا Butterfly Valve چیست و انواع آن کدامند؟

در این مطلب به موارد زیر خواهیم پرداخت :

الف- شیر پروانه ای یا Butterfly valve چیست ؟

ب- کاربرد شیر پروانه ای چیست؟

ج- انواع شیر پروانه ای بر اساس ( جنس شیر ، نحوه اتصال و نوع عملگر یا محرک ) کدام است ؟

د- روش های محاسبه فشار خط جهت انتخاب شیر پروانه ای.

شیر پروانه ای یا Butterfly Valve

الف- شیر پروانه ای یا Butterfly Valve چیست؟

در واقع عملکرد شیر پروانه ای همانند شیرهای توپی و یا همان بال ولوها با امکان قطع و وصل سریع می باشد. به طور کلی شیرهای پروانه ای با توجه به قیمت ارزان آنها کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف دارند. دیسک شیرهای پروانه ای در مرکز لوله قرار می گیرد. چرخش محرک دیسک شیرهای باترفلای سبب قطع و وصل جریان در مسیر لوله می گردد. بر خلاف شیرهای توپی، دیسک شیرهای پروانه ای همیشه در مسیر جریان سیال قرار دارد، بنابراین شیرهای پروانه ای باعث افت فشار حتی در حالت باز بودن می گردند.

راهنمای انتخاب شیر پروانه ای

ردیفنامساختاربدنهنحوه اتصال

محرک

کاربرد

فشار

1شیرپروانه ایچدنیویفراهرمینفت و گاز300psi
2ولوباترفلایاستیلفلنجدستیصنعتی21bar
3ValveButterflyPVCgroovedگیربکسیشیمیایی200psi
4  داکتیللاگگیربکسی با سیگنالساختمانی

13.8bar

5  Castجوشیپنوماتیکیمسکونی 
6  پلی اتیلنتک فلنجهیدرولیکیIndoor 
7  فولادیدوسر فلنج Outdoor 
8   کربن استیلفلز به فلز ایمنی 
9     آتش نشانی 
10     اطفای آبی 
11     صنایع غذایی 

علاوه بر سایز معیارهای موثر بر انتخاب شیر پروانه ای در جدول بالا ذکر شده است. در این مقاله قصد داریم موارد موثر ذکر شده را به تفکیک شرح نماییم.


ب- کاربرد شیر پروانه ای

کاربرد شیرهای پروانه ای، مشخصات و ویژگی های این شیرها را تعیین می نمایند. بسته به اینکه شیر در چه فضایی نصب می گردد و با چه نوع سیالی در تماس می باشد مشخصه های شیر تعیین می گردد. شایان ذکر است شیرهای پروانه ای در سرویس‌های مایعات، بخار، سرمایش، سرمایش آب، هوا، گازها، آتش‌نشانی و مکش استفاده می‌شوند.
شیرهای پروانه ای به دلیل مزایای که دارند در انواع صنایع مختلف از قبیل نفت و گاز، صنایع غذایی، ایمنی و غیره کاربرد دارند. از مزایای شیرهای پروانه ای به موارد زیر اشاره می شود.

 Butterfly Valve

شیر پروانه ای نفت و گاز

مزایای شیر پروانه ای :

  1.  وزن کم و اندازه نسبی مناسب شیرهای پروانه ای در مقایسه با سایر شیرها
  2. عدم نیاز شیرهای باترفلای به تكيه گاه اضافي
  3. نصب آسان رو خطوط لوله و سوار كردن فوري
  4. افت فشار كم شیرهای پروانه ای در مقایسه با سایر شیرها
  5. شیرهای پروانه‌ای به دلیل فشرده ‌بودن اجزا و وزن پایین در مقایسه با سایر شیرها برای سرویس‌هایی که نیاز به شیرهای با سایز بزرگ هستند، مناسب می‌باشند، چرا که در مقایسه با دیگر انواع ولوها فضای کمتری را اشغال می‌کنند.
  6.  به دلیل عملکرد سریع شیرهای پروانه ای، زمان کمتری برای باز و بسته کردن ولو نیاز است.
  7.  هزینه‌ی تعمیرات باترفلای ولوها در مقایسه با دیگر انواع شیرها پایین‌تر می باشد.
  8.  شیر باتر فلای با نشیمن‌گاه غیر فلزی می‌تواند در جریان‌هایی که حامل مواد شیمیایی یا خورنده می‌باشند نیز استفاده شود.
  9.  گسترده سایز بالا از 1 اینچ تا 24 اینچ
  10.  قابلیت نصب در حالت های مختلف افقی، عمودی و…

شیر پروانه ای صنعتی
شیر پروانه ای صنعتی

محیط نصب شیر پروانه ای

بسته به نوع فضای کاری سیستم شیرهای پروانه ای بایستی دارای مشخصه های مخصوص به آن فضا باشند. شیرهای باترفلایی که در فضاهای خارجی (Outdoor) نصب می گردند بایستی دارای پوشش های لازم باشند.

در صورت استقرار در فضای باز محافظت در برابر تابش خورشید و یخ زدگی و سایر عوامل محیطی از قبیل گرد و خاک، رطوبت، بادهای شدید و غیره ضروریست. در صورت عدم پوشش های مورد نیاز شیرها پوسیده و عمکلرد آنها مختل خواهد شد.

شیر پروانه ای پوسیده

شیر پروانه ای پوسیده

ج- انواع شیر پروانه ای و دسته بندی های آن

شیرهای پروانه ای از لحاظ جنس ، نحوه اتصال و نوع عملگر یا محرک دسته بندی می شوند. در ادامه به این دسته بندی ها اشاره خواهیم کرد.

ج1 :انواع شیر پروانه ای از نظر جنس :

  1. شیر پروانه ای چدنی با دیسک پلاستیکی
  2. شیر پروانه ای چدنی با دیسک استیل
  3. شیر پروانه ای استنلس استیل (Stainless Steal)
  4. شیر پروانه ای فولادی
  5. ولو پروانه ای UPVC
  6. بدنه از جنس چدن داكتيل

1- شیر پروانه ای چدنی با دیسک پلاستیکی

شیرهای پروانه ای چدنی غالبا در سیستم هایی که سیال غیر خورنده در آن جریان دارد استفاده می شوند.

شیر پروانه ای چدنی با دیسک پلاستیکی
شیر پروانه ای چدنی با دیسک پلاستیکی

2- شیر پروانه ای چدنی با دیسک استیل

با توجه به مقاومت بالای این نوع شیرهای پروانه ای در کاربردهایی که سیال خورنده در سیستم در جریان است (شیر پروانه ای فلنج دار مستثنی است و دیسک استیل ندارد) مورد استفاده قرار می گیرد. در شرایط خاص و کاربردهایی که علاوه بر خورندگی، سیال حاوی کلر یا نمک باشد استفاده از ولوهای پروانه ای با دیسک استنلس استیل توصیه می شود.

شیر پروانه ای چدنی با دیسک استیل

شیر پروانه ای چدنی با دیسک استیل

3- شیر پروانه ای استنلس استیل (Stainless Steal)

شیرهای پروانه ای استنلس استیل غالبا در صنایعی نظیر نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع کاغذسازی، دریایی، سیستم های کنترل سوخت و به طور کل محیط های خورنده است. شیرهای پروانه ای استنلس استیل (Stainless Steal) برای سیالات غیر خورنده با دمای بسیار پایین (از 268- درجه) یا بسیار بالا (تا 649 درجه) نیز مناسب است.
شیرهای پروانه ای استنلس استیل غالبا در صنایعی نظیر نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع کاغذسازی، دریایی، سیستم های کنترل سوخت و به طور کل محیط های خورنده است. شیرهای پروانه ای استنلس استیل (Stainless Steal) برای سیالات غیر خورنده با دمای بسیار پایین (از 268- درجه) یا بسیار بالا (تا 649 درجه) نیز مناسب است.

شیر پروانه ای استنلس استیل شیر پروانه ای استنلس استیل

4- شیر پروانه ای فولادی

ولو پروانه ای فولادی عموما برای سیالات غیر خورنده مانند آب، روغن و گاز در محیط هایی با دماهای بین (30-) تا 400 درجه سانتیگراد مناسب اند.

شیر پروانه ای فولادی
شیر پروانه ای فولادی

5- ولو پروانه ای UPVC

شیرهای پروانه ای با جنس یو پی وی سی (UPVC) بسیار ارزانتر از سایر شیرها بوده و به آسانی نصب و آماده بهره برداری می شوند. از مزایای دیگر ولو پروانه ای UPVC گشتاور پایین جهت باز و بسته کردن آن هاست.

ولو پروانه ای UPVCولو پروانه ای UPVC

6- بدنه از جنس چدن داكتيل

شیرهای پروانه ای با جنس بدنه داکتیل دارای مقاومت عالي در مقابل سايش می باشد.

شیرهای پروانه ای داکتیل
شیرهای پروانه ای داکتیل

ج2- انواع شیر پروانه ای بر اساس نحوه اتصال

ولوهای پروانه ای بر اساس نوع اتصالات (نوع کانکشن) به موارد زیر طبقه بندی می گردند.

1- شیر پروانه ای دو سر فلنج (Flanged Butterfly Valve)

در شیرهای پروانه ای فلنجی از اتصال فلنج بدنه به فلنج‌های خط لوله اتصال صورت میگیرد.

شیرهای پروانه ای دو سر فلنج
شیرهای پروانه ای دو سر فلنج

2- شیر پروانه ای ویفری (Wafer)

ولوهای پروانه ای بدنه ویفری بین فلنج‌های خط لوله و فلنج‎های پیچ شده که بدنه شیر را احاطه کرده نصب می شوند. نصب باترفلای ولوهای ویفری ساده می باشد اما به عنوان شیر ایزوله نمی‌توان از آن‌ها استفاده نمود. شیر پروانه ویفری عموما در سایزهای زیر 12 اینچ تولید می شوند.

شیرهای پروانه ای ویفریشیرهای پروانه ای ویفری

– شیر پروانه ای لاگ (Lug)

شیرهای پروانه ای لاگ از طریق برآمدگی های موجود روی بدنه دارند که محل اتصال پیچ‌های خط لوله و بدنه است و نسبت به نوع ویفری اتصال بهتر و در نتیجه آب بندی بیشتری را فراهم می‌کنند.

شیرهای پروانه ای لاگ

شیرهای پروانه ای لاگ

– شیر پروانه ای با اتصال جوشی یا اتصال گرو (Grooved)

این نوع از باترفلای‌ ولوها به دلیل اتصال جوش خوردن مستقیم به خط لوله در سیستم هایی که دارای فشار بالا هستند به کار می‌روند.

شیرهای پروانه ای Grooved
شیرهای پروانه ای Grooved

ج3 -انواع عملگر یا محرک های شیر پروانه ای

بسته به فضای کاربری و همچنین گشتاور مورد نیاز جهت انجام عملیات باز و یا بسته نمودن شیرهای پروانه ای از انواع مختلف محرک ها یا عملگرهای دستی، گیربکسی، برقی، پنوماتیکی، هیدرولیکی و یا کنترلی استفاده می شود. البته محرک های دستی متداول ترن عملگر برای شیر پروانه ای با سایز کوچک محسوب می شوند.
شیرهای باتر فلای بر اساس نوع عملگر آن به انواع زیر تقسیم بندی می شوند.

  1. ولو پروانه ای اهرمی با اتصال ویفری
  2. ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری
  3. ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری با قابلیت ارسال سیگنال
  4. ولو پروانه ای فلنجی گیربکسی (گیربکس دار)
  5. ولو پروانه ای با عملگر برقی
  6. ولو پروانه ای با عملگر پنوماتیک (جک بادی)
  7. ولو پروانه ای کنترلی (باترفلای کنترل ولو)

 شیر پروانه ای اهرمی با اتصال ویفری

شیرهای پروانه ای ویفری اهرمی با نیروی دست باز و بسته می شوند لذا برای سایزهای پایین کاربرد دارد.
این شیرهای پروانه ای غالبا تا سایز 6 اینچ موجود می باشند.

ولو پروانه ای اهرمی با اتصال ویفریولو پروانه ای اهرمی با اتصال ویفری

 ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری

معمولا شیرهای پروانه ای بزرگتر مجهز به گیربکس (Gear Box) می باشند. وجود گیر بکس در شیرهای پروانه ای عملکرد شیر را ساده می کند اما هزینه ی بالاتری در پی دارد. وجود یک دستگیره فلکه ای به محور شیر پروانه ای وصل می شود و گشتاور مورد نیاز جهت باز و بسته کردن شیر را تامین می نماید.

ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفریولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری

 ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری با قابلیت ارسال سیگنال

در شیرهای پروانه ای گیربکسی سیگنال دار چرخش فلکه ی متصل به محور شیر پروانه ای سبب باز و بسته شدن شیر پروانه ای می شود. علاوه بر اینکه باز یا بسته شدن شیر توسط یک سیگنال به پنل اعلام حریق و یا هر پنل واسط دیگری (Junction Box) اعلام می گردد.

ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری با قابلیت ارسال سیگنال

ولو پروانه ای گیربکسی با اتصال ویفری با قابلیت ارسال سیگنال

 ولو پروانه ای فلنجی گیربکسی (گیربکس دار)

در شیرهای پروانه ای فلنجی گیربکسی نیز چرخش فلکه متصل به محور شیر سبب باز و بسته شدن شیر می شود.

ولو پروانه ای فلنجی گیربکسی
ولو پروانه ای فلنجی گیربکسی

 ولو پروانه ای با عملگر برقی

در این شیرهای پروانه ای باز و بسته شدن ولو با نیروی برق صورت می گیرد. از مزایای این روش سرعت بالای عملگر می باشد. در صنایع نفت و گاز شیرهای با سایز بالا از این نوع عملگر استفاده می نمایند. لازم بذکر است قیمت عملگر برقی از حالت اهرمی و گیربکسی بالاتر است.

ولو پروانه ای با عملگر برقیولو پروانه ای با عملگر برقی

ولو پروانه ای با عملگر پنوماتیک (جک بادی)

شیرهای پروانه ای پنوماتیکی به کمک نیروی محفظه هوای فشرده یا گازهای بی‌اثر فشرده باز و بسته می گردند. پنوماتیک یا نیوماتیک به‌ معنی نَفَس یا هوا، نوعی فناوری است که به مطالعه و به‌کارگیری گازهای فشرده برای ایجاد نیروی مکانیکی می‌پردازد.

ولو پروانه ای با عملگر پنوماتیک
ولو پروانه ای با عملگر پنوماتیک

 ولو پروانه ای کنترلی (باترفلای کنترل ولو)

شیرهای پروانه ای کنترلی یا همان باترفلای کنترل ولوها از طریق یک فرمان تحت یک سیگنال اتوماتیک مانند کنترل کننده منطقی همچون سیستم های PLC اقدام به باز نمودن کامل و یا بستن کامل شیر اقدام می نماید.

ولو پروانه ای کنترلیولو پروانه ای کنترلی


د- محاسبه فشار خط جهت انتخاب شیر پروانه ای مناسب

اولین عامل تاثیر گذار در محاسبات و طراحی سیستم های اطفای حریق مساحت ساختمان می باشد. علاوه بر مساحت فضا نوع اسکلت سازه، پوشش سازه از قبیل اینکه پوشش مقاوم در برابر حریق به کار رفته و یا بتن مقاوم در برابر حریق استفاده شده باشد، نیز موثر خواهد بود.

دومین عامل موثر، مشخصات فضاهاییست که بایستی تحت پوشش سیستم اطفای حریق قرار بگیرند.
فضاهای تحت پوشش اطفا حجم مورد نیاز آب و یا همان سایز مخزن را تعیین می نماید. بسته به شرایط پروژه و اهمیت فضای تحت نظارت اطفا میزان زمان تامین آب مشخص می گردد ولی حداقل مخزن بایستی تا 30 دقیقه توانایی تامین آب را داشته باشد.
پس از مراحل ذکر شده نوبت به انتخاب پمپ مناسب می باشد. هد پمپ و دبی پمپ در محاسبات هیرولیکی و انتخاب فشار کاری سیستم اطفای حریق تاثیر مستقیم دارد.

بطور کلی جهت محاسبه فشار خط جهت انتخاب شیر پروانه ای مناسب از سه روش زیر استفاده می شود.

  1. روش تجربی
  2. جداول از پیش تعریف شده
  3. محاسبات هیدرولیکی با نرم افزارها

1- روش تجربی
این روش بیشتر مخصوص ساختمان ها و فضاهای کوچک و تیپ مناسب بوده و برای مراکز با مساحت بالا به هیچ وجه مورد قبول نمی باشد.
2- جداول از پیش تعریف شده
در استانداردهای طراحی سیستم های اطفای حریق همچون NFPA و BS جداولی بر اساس مساحت و مشخصه های ساختمانی وجود دارند. البته این روش نیز دقیق نبوده و همنچون روش شماره یک تنها تخمینی کلی از سیستم ارایه می دهند.
3- محاسبات هیدرولیکی با نرم افزارها
محاسبات از طریق نرم افزارهای مهندسی دقیق ترین روش جهت محاسبات هیدرولیکی می باشد. نرم افزارهای متداول در این حوزه ٍ PDMS، Auto-Shrink و Elit می باشد. که نرم افزار Elit با وجود قدیمی و ساده تر بودن این نرم افزار نیز مورد تایید سازمان آتش نشانی نیز می باشد.

با مشخص شدن فشار کاری سیستم و در نظر گرفتن موارد ذکر شده در بالا انتخاب شیر آتش نشانی از نوع شیر پروانه ای بسادگی قابل انجام می باشد.

آخرین مقالات