تفاوت شیر کشویی و پروانه ای

شیرهای کشویی دارای یک دیسک دروازه‌ای مسطح یا گوه‌ای هستند که عمود بر جریان سیال حرکت می‌کند. شیر کشویی گزینه ایده‌آل برای قطع یا وصل کامل جریان است، اما برای تنظیم جریان کارایی ندارند. در مقابل شیرهای پروانه‌ای قرار دارند که با یک دیسک دایره‌ای حول یک محور چرخشی کار می‌کند. شیرهای پروانه‌ای انعطاف پذیری خوبی برای قطع و وصل کامل جریان و تنظیم دبی دارند. در این مقاله از پیکامگ تفاوت شیر کشویی و پروانه ای را از جوانب گوناگون، قابلیت‌های کاربردی و محدودیت‌های عملیاتی بررسی می‌کنیم.

شیر کشویی (Gate Valve) چیست؟

شیرهای کشویی انتخاب ایده‌آل برای طراحی و کنترل خطوط اصلی هستند. خطوطی که نیازی به کنترل دبی ندارند، اما لازم است تا با کمترین افت فشار به ‌طور کامل باز شده و در صورت نیاز به ‌طور کامل مسدود شود. از شیرهای کشویی برای مدیریت On/Off خطوط بزرگ فرایندی و انتقال سیالات استفاده می‌کنند.

این شیرها دارای دیسک با حرکت کشویی به سمت بالا و پایین هستند. دیسک می‌تواند یک صفحه پلیت صاف یا گوه باشد که با حرکت عمودی روی ساقه جریان عبور سیال را کامل مسدود میکند. از شیرهای کشویی برای قطع و وصل کامل خطوط اصلی انتقال صنایع نفت و گاز، پتروشیمی‌ها، سیستم‌های بخار نیروگاهی، سیستم‌های آبرسانی شهری و… استفاده می‌کنند. مزایای استفاده از شیرهای کشویی قابل توجه است. مواردی مانند:

• افت فشار بسیار کم در حالت کاملاً باز
• آب بندی بسیار خوب در حالت کاملاً بسته
• مناسب برای قطع و وصل خطوط تحت فشار و دمای بالا
• قابلیت ایجاد جریان خطی بدون تغییر جهت یا اغتشاش سیال
• طول عمر مفید بسیار بالا برای خطوط بزرگ انتقال سیالات

شیر پروانه ای (Butterfly Valve) چیست؟

شیرهای پروانه‌ای بهترین انتخاب برای نصب در فضاهای محدود هستند. این شیرها سبک وزن طراحی شده و بدنه باریکی دارند. همچنین کنترل پذیری این شیرها سریع و ساده است. تا جاییکه هم برای قطع و وصل جریان و هم برای کنترل دبی سیال در خطوط بزرگ فرایندی استفاده می‌شوند.

شیر پروانه ای از نوع شیرهای چرخشی است که با یک دیسک دایره‌ای شکل و قابلیت چرخش ۹۰ درجه‌ای برای کنترل دبی سیال طراحی شده است. محور چرخش این شیر در وسط دیسک دایره‌ای آن قرار گرفته و فرمی شبیه به دو بال پروانه را ایجاد می‌کند. اما این دیسک همیشه در مسیر عبور جریان قرار دارد و در صورت نیمه باز بودن ممکن است تحت تاثیر خواص شیمیایی سیال فرسوده شود. با این حال شیرهای کاملاً کاربردی برای طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع، تصفیه خانه‌ها، خطوط انتقال گاز، صنایع شیمیایی و… هستند. استفاده از شیرهای پروانه‌ای مزایای قابل توجهی دارد، مانند:

• عملکرد سریع با قطع و وصل کامل یک چهارم دور
• طراحی کمپکت مناسب برای نصب در مکان‌های محدود
• نصب و نگهداری آسان
• قابلیت کاربردی برای قطع و وصل و تنظیم جریان
• قابلیت طراحی در سایزهای مختلف از ۲ الی ۱۰۰ اینچی

بررسی فنی تفاوت شیر پروانه ای و کشویی

تفاوت شیر کشویی و پروانه‌ای از بحث‌های استراتژیک در فرایندهای مختلف صنعتی و کارخانه‌ای است. کاربرد شیر کشویی برای قطع یا وصل جریان‌های بزرگ حیاتی است و در مقابل شیرهای پروانه‌ای قرار می‌گیرند که به گزینه ایده‌آل کنترل دبی خطوط بزرگ تبدیل شده‌اند. این دو شیر هم از نظر طراحی و هم به جهت قابلیت‌های فنی و کاربردی تفاوت‌های بنیادین دارند. خرید شیر کشویی بیشتر در صنایع بزرگ و برای خطوط انتقال سیال است. اما شیر پروانه ای معمولاً با هدف طراحی فرایند و کنترل دبی انجام می‌شود. تفاوت این دو را از منظرهای گوناگون بررسی می‌کنیم.

🔹تفاوت ساختاری و مکانیزم طراحی

مهمترین تفاوت شیر کشویی و پروانه ای در ساختار و مکانیزم عملکرد آنها است. ساختار یک شیر کشویی بر پایه دیسک دروازه‌ای است که ممکن است مسطح یا گوه‌ای بوده و عمود بر جریان سیال به مانند یک دروازه حرکت می‌کند. با چرخش دسته، محور ماردونی شکل ساقه داخل دیسک چرخیده و آن را به سمت بالا یا پایین هدایت خواهد کرد.

اما مکانیزم و ساختار طراحی شیرهای پروانه‌ای بر پایه دیسک چرخشی است. دیسک این شیرها حول محور به اندازه ۹۰ درجه (یک چهارم دور) می‌چرخد. در این صورت یا در حالت کاملاً باز و یا در حالت کاملاً بسته قرار خواهد گرفت. در جدول زیر با جزئیات کامل تفاوت ساختاری این دو شیر را بررسی کرده‌ایم.

🔹تفاوت کاربردی و عملکرد

شیرهای کشویی برای قطع و وصل کامل جریان (On/Off) عالی هستند. اما به دلیل فرسایش دیسک برای تنظیم جریان کارایی ندارند. خصوصاً که دیسک این شیرها در حالت نیمه باز عملاً بر روی هیچ نشیمنگاهی قرار نگرفته و کاملاً تحت تاثیر جریان قرار می‌گیرد. تمام این نکات کافی است تا کاربرد شیر کشویی فقط برای قطع و وصل خطوط بزرگ و سیالات تمیز غیر خورنده باشد.

اما کاربرد شیر پروانه ای بسیار گسترده‌تر است. این شیرها قابلیت قطع و وصل جریان (On/Off) را دارند و در عین حال به عنوان شیر ایده‌آل تنظیم جریان خطوط بزرگ استفاده می‌شوند. از یک شیر پروانه ای معمولاً برای تنظیم جریان خطوط کوچک استفاده نمی‌کنند. اما گیت یک چهارم دور این شیرها گزینه کاملاً ایده‌آل تنظیم جریان خطوط بزرگ و حتی کنترل دبی سیالات ویسکوز با ذرات معلق جامد است. در نظر داشته باشید که شیرهای پروانه‌ای مستعد ایجاد ارتعاش یا کاویتاسیون هستند.

🔹تفاوت ابعادی و وزن

در سایز برابر شیرهای کشویی به مراتب سنگین‌تر و حجیم‌تر از شیرهای پروانه‌ای هستند. هر اندازه سایز شیرها افزایش پیدا کند، این تفاوت شیر کشویی و پروانه ای برجسته‌تر است. به هر حال مکانیزم طراحی ساده بر پایه دیسک پروانه‌ای (Buterfly) باعث شده تا شیرهای پروانه‌ای از بدنه بسیار سبک و باریکی برخوردار باشند.

شیرهای کشویی به طول بدنه بزرگتری بین فلنج‌ها نیاز دارند. همچنین حرکت عمودی گیت دروازه‌ای ارتفاع طراحی این شیرها را افزایش می‌دهد. در کل یک شیر کشویی به فضای عملیاتی بزرگی نیازمند است. در مقابل طراحی باریک بدنه و طول کوتاه بین دو فلنج شیر پروانه ای ابعاد این شیرها را بسیار نازک و کمپکت کرده است. تا جاییکه کل ضخامت یک شیر پروانه ای ممکن است فقط به اندازه ضخامت دو فلنج آن باشد. در جدول زیر تفاوت این دو شیر را از نظر ابعادی بررسی کرده‌ایم:

🔹تفاوت از نظر آب‌بندی

شیرهای کشویی معمولاً با مکانیزم آب‌بندی فلز – فلز (Metal-to-Metal) طراحی شده و برای همین قابلیت کارکرد در دماهای بالا و عبور سیالات خیلی داغ را دارند. ولی این نوع آب‌بندی کامل نیست و ممکن است در فشارهای پایین نشتی داشته باشد. اما برای طراحی شیر پروانه ای اغلب از آب‌بندی الاستومتری ( Soft Seat ) متریال‌هایی مانند Viton یا EPDN استفاده می‌شود. این نوع آب‌بندی از هر نوع نشتی جریان جلوگیری می‌کند. اما در مواجهه با سیالات خیلی داغ و یا سیالات اسیدی و خورنده آسیب‌پذیر است.

🔹کار در محدوده فشار و دمای بالا

در واحدهای صنعتی خصوصا سایت‌های پالایشگاهی با خطوط بسیار پرفشار و یا کنترل سیالات بسیار داغ روبرو هستیم. از این رو انتخاب شیر صنعتی باید کاملا متناسب با شرایط فشار و دمای فرایند انجام شود. از این منظر شیر کشویی عملکرد بسیار گسترده‌تری در مقایسه با شیر پروانه ای دارد. شیرهای کشویی قادر به تحمل فشار بسیار بالا تا ۲۵۰۰ Class هستند و به راحتی سیالات خیلی داغ تا دمای فراتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد را عبور می‌دهند. شیر کشویی برای فرایندهای خاص و سنگین صنعتی متداول است. در مقابل شیرهای پروانه‌ای چندان توانایی کنترل جریان سیالات تحت فشار بالا را ندارند. نهایتاً از یک شیر پروانه ای می‌توانید برای مدیریت فشار متوسط حداکثر ۳۰۰ Class استفاده کنید.

🔹ملاحظات فنی شیر کشویی

شیر کشویی در صنایع بزرگ و برای جابجایی سیالات فرآیندی متداول است. مهندسین از شیرهای کشویی برای مدیریت حجم بالای سیالات تحت فشار استفاده میکنند. در صورت انتخاب شیر کشویی لازم است تا نکات فنی و ملاحظات بسیار زیادی را در نظر بگیرید. مواردی مانند:

• شیرهای کشویی همواره به شکل عمودی با ساقه رو به بالا نصب می‌شوند. در عین حال باید جهت جریان روی بدنه شیر را در نظر بگیرید.
• از شیر کشویی نمی‌توانید برای تنظیم جریان در حالت نیمه باز استفاده کنید. همچنین توانایی قطع و وصل مکرر را ندارد.
• برای عبور سیالات دوغابی یا سیالات با ذرات جامد مناسب نیستند. سیال باید ویسکوزیته کم یا متوسطی داشته باشد.
• به بررسی دوره‌ای نشتی پکینگ، سفت کردن بولت‌ها، روغن کاری ساقه و تعویض آب بندها در بازه‌های طولانی نیاز دارند.
• عموم خرابی این شیرها مربوط به چرخش سفت دسته، نشتی پکینگ و لقی بیش از حد دسته است.

🔹ملاحظات فنی شیر پروانه ای

شیر پروانه ای راهکار ایده‌آل برای تنظیم جریان خطوط بزرگ فرآیندی است. شیرهایی که با عملکرد سریع یک چهارم دور به طور کامل باز یا بسته می‌شوند. بهتر است هنگام انتخاب شیر پروانه ای ملاحظات فنی بسیار مهمی را مد نظر داشته باشید. مواردی مانند:

• این شیرها به علت آب بندی الاستومری محدودیت دمایی دارند. برای عبور سیالات داغ بیش از ۲۰۰ درجه سانتیگراد مناسب نیستند.
• اگرچه قابلیت تنظیم جریان دارند، اما خطر کاویتاسیون در این شیرها زیاد است.
• آچارکشی نامتقارن از جمله مشکلات رایج است. نصب یک شیر پروانه ای به تخصص بالایی نیازمند است.
• تنظیم جریان این شیرها فقط در محدوده زوایای ۱۵ الی ۷۵ درجه امکان پذیر است. عملکرد کنترلی در زوایای کمتر از ۱۵ و یا بیشتر از ۷۵ درجه باعث ایجاد ارتعاش زیادی می‌شود. 
• صدای تیز یا تق تق، لرزش غیر عادی، خوردگی موضعی دیسک و ظاهر شدن حباب در خروجی از مشکلات بحرانی این نوع شیر است.
• انتخاب متریال دیسک مهمترین ملاحظات فنی شیر پروانه ای است. برای سیالات اسیدی از دیسک استیل و برای سیالات داغ از دیسک فولادی استفاده می‌کنند. 

🔹کاربردهای شیر کشویی

شیرهای کشویی محوریت کنترل در سیستم های انتقال سیالات هستند. قیمت شیر کشویی کاملا وابسته به قابلیت کاربردی آن متغیر است. از شیر کشویی در موارد زیر استفاده میکنند:

• قطع و وصل کامل خطوط فشار بالا در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
• طراحی ایستگاههای پمپاژ و تلمبه خانه پالایشگاهی
• طراحی واحدهای تقطیر، کراکینگ، اصلاح کاتالیستی و خطوط بخار با فشار بالا در صنایع پالایشگاهی
• طراحی خطوط اصلی بخار به توربین و تغذیه دیگ بخار در صنایع نیروگاهی
• شبکه اصلی و طراحی مخازن ذخیره و پمپاژ آبرسانی شهری
• ساخت خطوط آب خنک کننده کوره و سیستم هیدرولیک فشار بالا صنایع سنگین و فلزی
• طراحی سیستم کشتی ها، سکوهای دریایی و انتقال از ساحل به کشتی و بالعکس
• و…

🔹کاربردهای شیر پروانه ای

شیر پروانه ای بهترین گزینه فرآیندهای بزرگ است. زمانیکه حجم سیال بسیار زیاد است و باید از خطوط بزرگ برای جابجایی استفاده کنیم، هیچ شیری نمی‌تواند به اندازه شیرهای پروانه ای کنترل دبی را در دست بگیرد. اگر فضای نصب محدود است و کنترل سریع با قابلیت همزمان قطع جریان اهمیت دارد، نصب یک شیر پروانه ای توصیه می‌شود. از شیر پروانه ای در موارد کاربردی زیر استفاده میکنند:

• طراحی سیستم های تهویه مطبوع برای کنترل جریان به کویل هوا و بالانس سیستم های هیدرولیکی
• ساخت خطوط رفت و برگشت آب در برج های خنک کننده
• کنترل جریان در تصفیه خانه آب شهری
• کنترل جریان در حوض‌های ته نشینی و سیستم های هوادهی تصفیه فاضلاب
• طراحی خطوط فرآوری مواد غذایی در صنایع غذایی
• کنترل جریان سیالات خورنده، سیستم های هوا فشرده و مبدل حرارتی صنایع شیمیایی
• ساخت سیستم آب توازن یا سیستم سوخت رسان در صنایع کشتی سازی
• و…

خرید شیر کشویی یا پروانه ای؟ کدام بهتر است؟

در این بخش شما را راهنمایی می کنیم تا بتوانید متناسب با پروژه خود بهترین انتخاب را بین شیر کشویی و پروانه ای انجام دهید.

🔹شیر کشویی را انتخاب کنید اگر:

برای انتقال و قطع و وصل کامل جریان سیالات دبی بالا به یک شیر قدرتمند و مطمئن نیاز دارید. شرایطی که باید سیال با کمترین افت فشار و یا بدون هیچ اغتشاشی عبور داده شود. اما در نظر داشته باشید که از یک شیر کشویی برای سیالات تمیز و بدون ذرات جامد استفاده کنید. با این حال توانایی کافی عبور سیالات خیلی داغ و یا تحت فشار بالا فراتر از Class 2500 را دارد.

🔹شیر پروانه ای را انتخاب کنید اگر:

به کنترل سریع جریان در خطوط بزرگ فرآیندی نیاز دارید و لازم است تا شیر را در فضای بسیار محدودی نصب کرده و راه اندازی کنید. همچنین برای قطع و وصل جریان نیز برنامه دارید. در هر صورت اگر برای کنترل فرآیندهای بزرگ با قابلیت قطع کامل دست به کار هستید، خرید شیر پروانه ای سودمند است. ولی در نظر داشته باشید که این شیرها برای فشار متوسط کارایی دارند.

انتخاب از میان شیر پروانه ای و کشویی بحث جامع فنی و مهندسی است. برای این منظور باید با جزئیات کامل شرایط پروژه، نوع سیال و الزامات فرآیند را بررسی کنید. جهت ارزیابی کامل شرایط پروژه و انتخاب از میان شیرهای کشویی یا پروانه‌ای با کارشناسان ابزار دقیق در پیکاتک تماس بگیرید. در پیکاتک به انواع شیر پروانه ای یا کشویی از برندهای برجسته بازار مناسب انواع پروژه با بهترین قیمت و عرضه در سراسر کشور دسترسی دارید.