شیر توپی یا بال ولو (Ball valve) یکی از انواع شیرآلات صنعتی است که برای قطع و وصل کردن جریان سیال استفاده می‌شود. این نوع شیر دارای حرکت عملگر ربع گرد یا یک چهارم است و از یک دیسک توپی شکل برای توقف یا حرکت جریان تشکیل شده است. به طور معمول، شیرهای توپی شبیه به شیرهای سماوری یا پلاگ ولو هستند. هنگامی که یک پورت میان توپ در مسیر باشد، جریان سیال برقرار است و شیر باز است. اما هنگامی که شیر را 90 درجه می‌چرخانید، قسمت بدون دریچه توپ جریان را متوقف میکند. به عبارت دیگر، شیرهای توپی برای باز و بسته کردن مسیر جریان نیاز به چرخش 90 درجه دسته یا عملگر دارند. علاوه بر قطع و وصل کردن جریان، شیرهای توپی توانایی کنترل و تنظیم جریان را به میزان کمتری نسبت به برخی شیرهای دیگر دارند.
تفاوت های شیر توپی ترونیون و فلوتینگ در چیست؟
تفاوت های بسیاری از نظر نوع طراحی و عملکرد گرفته تا کاربرد ها و مزایا در شیرهای توپی ترونیون و فلوتینگ وجود دارد که در این مقاله به معرفی و تشریح آنها میپردازیم: شیرهای توپی از نظر آببندی دو نوع اصلی دارند: شیر توپی شناور (Floating Ball Valve) و شیر توپی ترونیون (Trunnion Mounted Ball Valve).
این شیرها معمولاً در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، صنعت غذا و داروسازی، نیروگاه‌ها و صنعت‌های مختلف دیگر استفاده می‌شوند. طراحی شیرهای توپی به گونه‌ای است که از نشتی کمی برخوردار باشند و عمر مفید طولانی داشته باشند.
در این مقاله هدف ارائه تفاوت های بین شیر توپی ترونیون و فلوتینگ است که در ادامه به بررسی هر کدام از این ها می پردازیم:
شیر توپی فلوتینگ (Floating Ball Valve):
شیر توپی شناور (Floating Ball Valve) یک نوع شیر است که از یک توپ به عنوان ساختار اصلی برای بستن مقطع لوله و جلوگیری از جریان سیال استفاده میکند. توپ در داخل شیر آزادانه حرکت میکند و تحت تأثیر فشار سیال قرار می‌گیرد. شیر توپی شناور دارای ساختار ساده‌ای است، توپ درون شیر به صورت شناور و بدون اتصال به هیچ عنصر دیگری قرار دارد. این به معنای این است که توپ درون شیر آزادانه حرکت میکند. وقتی فشار سیال اعمال می‌شود، توپ به سمت سیت‌های شیر حرکت میکند و با فشار به آنها می‌چسبد تا مقطع لوله را ببندد و جریان سیال را متوقف کند. از انجایی که این شیر دارای سیت upstream و downstream می باشد در اثر فشار سیال باعث می شود که سیت دوم یا همان downstream اسیب ببیند که یکی از معایب این شیر می باشد که برای جبران این مسئله از یک پشتیبانی بنام ترونیون استفاده کرده اند که از ایجاد این فشار جلوگیری میکند.
.jpg)
از ویژگی‌های مهم شیر توپی شناور اینست که به خوبی در کاربردهای با فشار پایین و متوسط عمل می‌کنند و قابلیت کنترل دقیق جریان دارند. با تغییر میزان بازشدگی توپ، میزان جریان سیال قابل تنظیم است. این قابلیت کنترل دقیق جریان، شیرهای توپی شناور را مورد استفاده در کاربرد‌هایی که نیاز به کنترل دقیق جریان دارند، مانند صنایع پتروشیمی، نیروگاه‌ها و فرآیندهای صنعتی، محبوب می‌سازد.
در مجموع، شیرهای توپی فلوتینگ به دلیل ساختار ساده، عملکرد خوب نشانه‌گذاری، قابلیت استفاده در کاربردهای متنوع و قابلیت تحمل فشار بالا و پایین، انتخاب خوبی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و صنعت‌های مختلف می‌باشند.
شیر توپی ترونیون (Trunnion Ball Valve):
شیر توپی ترونیون (Trunnion Ball Valve) یک دستگاه اساسی برای تنظیم جریان سیالات مانند بخار، گاز یا روغن در خطوط لوله است. این شیرها طراحی شده‌اند تا با چرخش 90 درجه توپی قادر به مسدود کردن یا اجازه عبور سیال را بدهند. در مرکز این شیرها یک دیسک کروی قرار دارد که با چرخش کنترل می‌شود و جریان سیال را به صورت روشن و خاموش تنظیم میکند. این دیسک که به توپ معروف است، دارای یک ساقه کوچک در بالا و پایین است که به صورت مکانیکی پشتیبانی می‌شود. در این حالت، جریان سیال به وسیله موقعیت یک سوراخ در مرکز توپ کنترل می‌شود.
شیرهای ترونیون برای چنین عملکردی در صنایعی که نیاز به قطع و وصل جریان دارند، بسیار مفید هستند. شیر توپی ترونیون دارای پشتیبانی کافی برای توپ است. این پشتیبانی به شکلی مشابه با یک شافت است و به ترونیون معروف است. ترونیون به تنش اضافی ناشی از جریان سیال پاسخ می‌دهد و در نتیجه فشار روی سیت و توپ شیر را کاهش می‌دهد. شیرهای توپی ترونیون در پروژه‌های بزرگی که نیاز به گشتاور عملکرد کم دارند، استفاده می‌شوند.
شیر توپی ترونیون در اندازه‌های مختلف در دسترس است و اکثرا برای سایز های بزرگ در کاربردهای با فشار بالا و پایین خطوط انتقال بکار می رود. و همانگونه که گفته شد برای چرخش نیاز به گشتاور کمتری نسبت به شیرهای توپی شناور دارد. با اینکه هر دو نوع شیر توپی در برخی از کاربردها موثر هستند، اما چون شیر توپی ترونیون توسعه یافته شیر توپی شناور هستند نسبت به آنها قیمت بالاتری دارند.
عملکرد شیر توپی ترونیون و شیر توپی فلوتینگ
شیر توپی ترونیون و شیر توپی فلوتینگ هر دو یک دستگاه هستند که با کنترل دوره روشن و خاموش کردن، جریان سیالات در خطوط لوله را کنترل می‌کنند. این شیرها دارای عناصری است که برای فعال کردن یا غیرفعال کردن جریان سیال از طریق لوله استفاده می‌شوند.
شیر توپی ترونیون و شیر توپی فلوتینگ یک دستگاه مکانیکی هستند که با چرخش توپ درون شیر، جریان سیال را کنترل می‌کنند. در حالت ترونیون توپ درون شیر به وسیله یک محور یا شافت ترونیونی پشتیبانی می‌شود. این شافت به بدنه شیر متصل است و توپ قادر به چرخش 90 درجه در اطراف محور شافت است.
وقتی توپ در جایی قرار دارد که جریان سیال را مسدود میکند، سوراخی در توپ بسته است و سیال نمی‌تواند از طریق آن عبور کند. با چرخش توپ به جایی که سوراخ باز شود، جریان سیال به صورت اجازه داده شده عبور میکند. شیرهای توپی ترونیون به علت ساختار پشتیبانی شده خود (ترونیون)، قابلیت تحمل فشار بالا را دارند. این ویژگی آنها را برای استفاده در خطوط لوله‌های بزرگ و با فشار بالا مناسب می‌سازد.
استانداردهای طراحی شیرهای توپی فلوتینگ و ترونیون
استاندارد طراحی شیر توپی ترونیون:
- - API 6D: استانداردی که الزامات طراحی، تولید و آزمون برای شیرهای توپی ترونیون در خطوط لوله‌های استفاده شده در سیستم‌های حمل و نقل لوله‌ای را تعیین میکند.
- - API 608: استانداردی که مشخصات طراحی برای شیرهای توپی فلزی استفاده شده در کاربردهای صنعتی عمومی را تعریف میکند.
استاندارد طراحی شیر توپی فلوتینگ:
- - API 6D: همان استانداردی که برای شیرهای توپی ترونیون ذکر شد، نیز برای شیرهای توپی فلوتینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- - API 608: همچنین، استانداردی که برای شیرهای توپی ترونیون استفاده می‌شود، برخی از الزامات طراحی شیرهای توپی فلوتینگ را نیز تعیین میکند.
مقررات دقیق و جزئیات استانداردهای طراحی و آزمون برای هر نوع شیر قابلیت استفاده را تضمین میکند و به کیفیت و ایمنی آنها کمک میکند.
مزایا و معایب شیرهای توپی فلوتینگ و ترونیون
شیرهای فلوتینگ و ترونیون هر دو نوعی از شیرها هستند که در برخی کاربردها استفاده می‌شوند. در ادامه، به برخی از مزایا و معایب هر نوع شیر اشاره می‌کنم:
مزایا شیر فلوتینگ:
1. عملکرد قابل اعتماد: شیرهای فلوتینگ به دلیل ساختار ساده‌تر خود، عملکرد قابل اعتمادی دارند و نیاز به سرویس و نگهداری کمتری دارند.
2. قابلیت باز و بسته شدن سریع: شیرهای فلوتینگ به راحتی قابل باز و بسته شدن هستند و می‌توانند برای فشار های پایین و متوسط در سیستم مورد استفاده قرار گیرند.
3. قابلیت استفاده در فضاهای محدود: به دلیل طراحی ساده و اندازه کوچک (معمولا تا سایز 4 اینچ)، شیرهای فلوتینگ مناسب برای استفاده در فضاهای محدود و سیستم‌های کوچک هستند.
معایب شیر فلوتینگ:
1. محدودیت در کاربردهای غلیظ: شیرهای فلوتینگ برای کنترل مایعات غلیظ و حاوی رسوبات مناسب نیستند.
2. سرعت فرسایش: با توجه به گشتاور بالا در هنگام بستن، فرسایش سیت‌ها و سیل‌ها در شیرهای فلوتینگ بیشتر است.
مزایا شیر ترونیون:
1. کنترل دقیق: شیرهای ترونیون با سیستم کنترل پیچیده‌تر، قابلیت کنترل دقیق‌تری را در مقایسه با شیرهای فلوتینگ دارند.
2. قابلیت استفاده در فشار بالا: شیرهای ترونیون برای استفاده در فشارهای بالا و سیستم‌های بزرگتر مناسب‌تر هستند.
3. قابلیت استفاده در مایعات غلیظ: شیرهای ترونیون مناسب برای کنترل مایعات غلیظ و حاوی رسوبات هستند.
معایب شیر ترونیون:
1. هزینه بالا: شیرهای ترونیون معمولاً هزینه بیشتری نسبت به شیرهای فلوتینگ دارند.
2. نیاز به نگهداری و تعمیرات پیچیده: تعمیرات و نگهداری شیرهای ترونیون ممکن است پیچیده‌تر و زمان‌برتر باشد.
در نهایت، انتخاب بین شیرهای فلوتینگ و ترونیون بستگی به نیازها و شرایط خاص هر کاربرد و سیستم دارد. باید مزایا و معایب هر نوع شیر را با نیازهای خود هماهنگ کرده و بهترین گزینه را انتخاب کنید.
چهار تفاوت اصلی بین شیر توپی ترونیون و شیر توپی فلوتینگ
شیرهای توپی ترونیون و شیرهای توپی فلوتینگ هر دو نوعی از شیرها هستند که برای کنترل جریان سیالات استفاده می‌شوند. این دو نوع شیر در برخی ویژگی‌ها با یکدیگر تفاوت دارند. در ادامه، تفاوت‌های عمده بین شیر توپی ترونیون و شیر توپی فلوتینگ را بررسی می‌کنیم:
1. ساختار و عملکرد:
شیر توپی ترونیون دارای سیستم کنترل پیچیده‌تری است که به وسیلهٔ یک محرک (معمولاً موتور) کنترل می‌شود. این شیرها قادر به کنترل دقیق جریان و فشار مایع هستند. در مقابل، شیر توپی فلوتینگ ساختار ساده‌تری دارد و با تغییر فشار جریان مایع، به صورت خودکار باز و بسته می‌شود.
2. قابلیت استفاده در فشارها و جریان‌های مختلف:
به طور کلی، شیرهای توپی ترونیون قابلیت استفاده در فشارها و جریان‌های بالاتر را دارند. آنها برای کنترل دقیق جریان و فشار در سیستم‌های بزرگ و پیچیده مناسب هستند. در عوض، شیرهای توپی فلوتینگ معمولاً در سیستم‌های کوچکتر و فشارهای پایین‌تر استفاده می‌شوند.
3. قابلیت استفاده در مایعات غلیظ:
شیرهای توپی ترونیون به دلیل ساختار پیچیده‌تر و قابلیت کنترل دقیق، مناسب برای کنترل مایعات غلیظ و حاوی رسوبات هستند. از طرف دیگر، شیرهای توپی فلوتینگ برای کنترل مایعات غلیظ مناسب نیستند و ممکن است با رسوبات مسدود شوند و عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار دهند.
4. هزینه:
شیرهای توپی ترونیون معمولاً هزینه بیشتری نسبت به شیرهای توپی فلوتینگ دارند. ساختار پیچیده‌تر و استفاده از محرک‌های خاص می‌تواند هزینه بیشتری را در تهیه و نگهداری این نوع شیرها ایجاد کند.
نتیجه گیری
به طور کلی، شیرهای توپی ترونیون و شیرهای توپی فلوتینگ هر دو نوعی از شیرها هستند که برای کنترل جریان سیالات استفاده می‌شوند. در حالی که هر دو نوع شیر قابلیت کنترل جریان و فشار را دارند، اما در برخی ویژگی‌ها تفاوت دارند. شیرهای توپی ترونیون با ساختار پیچیده‌تر و قابلیت کنترل دقیق‌تر جریان و فشار، مناسب برای استفاده در سیستم‌های بزرگ و پیچیده هستند. آنها قابلیت استفاده در فشارها و جریان‌های بالاتر را دارند و مناسب برای کنترل مایعات غلیظ و حاوی رسوبات هستند. با این حال، هزینه تهیه و نگهداری آنها معمولاً بیشتر است.
در مقابل، شیرهای توپی فلوتینگ ساختار ساده‌تری دارند و با تغییر فشار جریان مایع به صورت خودکار باز و بسته می‌شوند. آنها معمولاً در سیستم‌های کوچکتر و فشارهای پایین‌تر استفاده می‌شوند و هزینه کمتری نسبت به شیرهای توپی ترونیون دارند. با این حال، در کنترل جریان و فشار دقیق ممکن است محدودیت‌هایی داشته باشند و قابلیت استفاده در مایعات غلیظ نداشته باشند.
در انتخاب بین شیرهای توپی ترونیون و شیرهای توپی فلوتینگ، باید نیازها و شرایط خاص هر کاربرد و سیستم را در نظر گرفت. اگر نیاز به کنترل دقیق جریان و فشار و استفاده در سیستم‌های بزرگ و پیچیده وجود دارد، شیرهای توپی ترونیون مناسب‌تر هستند. اگر سیستم کوچکتری دارید و نیاز به کنترل خودکار جریان و فشار با تغییر فشار جریان مایع دارید، شیرهای توپی فلوتینگ مناسب‌تر خواهند بود.
