شیرهای دروازه ای (Gate Valve)، از جمله شیرهای دستی با حرکت خطی هستند که دارای یک دیسک مستطیلی یا دایره ای عمودی میباشند که روی یک دهانه جابجا میشود تا جریانی را که از این دهانه یا دروازه عبور میکند، متوقف کند. به طور کلی از شیرهای دروازه ای برای کاربری های ایزوله کردن درحالت تمام باز و یا تمام بسته استفاده می شود. شیرهای دروازه ای برای کاربری های throttling مناسب نیستند زیرا جریان با سرعت بالا باعث لرزش و صدای دیسک نیمه باز می شود و فرسایش دیسک و سطوح نشیمن را تسریع می بخشد.

فهرست مطالب

برای مشاهده پست انواع شیرهای صنعتی (ولو) در پایپینگ اینجا کلیک کنید

نحوه عملکرد شیرهای دروازه ای (Gate Valve)

باز یا بسته بودن مسیر سیال، با حرکت دیسک گیت ولو به داخل یا خارج از مسیر جریان سیال حاصل می شود. سیال از طریق شیر می تواند در هر دو جهت جریان داشته باشد. شیر دروازه ای معمولاً در پالایشگاه ها و پتروشیمی هایی که فشار کم است  استفاده میشود . این ولو در تأسیسات بالادست به دلیل فشار کاری بالا، در کاربری های با زمان روشن/خاموش طولانی (نیاز به چرخش های زیاد چرخ دستی برای باز کردن یا بسته شدن آن) کمتر استفاده میشود.

یک شیر دروازه ای (Gate Valve) با پورت کامل زمانی که باز است، به میزان سایز لوله موجود، عبوری جریان دارد، بنابراین منجر به افت فشار حداقل جریان می شود. از طرف دیگر،گیت ولو های با ورودی کوچکتر از اندازه خط (مساحت جریان کمتر از لوله) باعث می شود. افت فشار بیشتری حاصل شود.

اجزای شیر دروازه ای (Gate Valve)

به شکل پیوست شده زیر نگته کنید که اجزای اصلی یک شیر دروازه ای را نشان می دهد.

موارد موجود در شکل بالا مطابق با اعداد مربوطه در زیر آورده شده است:

1. بدنه شیر (Body)
2. درپوش یا کلاهک (Bonnet)
3. گوه (Wedge)
4. ساقه شیر (Stem)
5. غده (Gland)
6. واشر نشیمن شیر (Seat ring)
7. یوغ (Yoke)
8. پکینگ (Packing)
9. فلنج گلند (Gland Flange)
10. پورت شیر (Valve port)
11. یوکی بوش (Yoke Bush)
12. فانوس (Lantern)
13. بوش نشیمن عقبی (Back Seat Bushing)
14. پیچ و مهره های غده ای (Gland eyebolts & nuts)
15. پیچ و مهره درپوش (Bonnet bolts & nuts)
16. چرخ دستی (Hand Wheel)
17. مهره چرخ دستی (Hand Wheel nut)
18. واشر درپوش (Bonnet Gasket)

سه بخش اصلی در شیرهای دروازه ای وجود دارد:

• بدنه
• درپوش
• تریم

بدنه شیر با استفاده از اتصالات فلنجی، جوشی یا پیچی به لوله ها یا تجهیزات متصل می شود.
درپوش شامل قطعات متحرکی است که با پیچ و مهره به بدنه متصل می شوند.
قطعات داخلی شیر (قابل جابجایی و قابل تعویض) که در تماس مستقیم با سیال قرار می‌گیرند، تریم شیر نامیده می‌شوند که شامل شاقه یا میله، گیت، دیسک یا گوه و واشر های نشیمن هستند.

انواع شیرها دروازه ای (گیت ولو)

گیت ولو ها بسته به دیسک و نوع ساقه آن به چند کلاس تقسیم می شوند:

۱- انواع شیرهای دروازه ای بر اساس نوع بسته شدن

۱-۱ شیر دروازه ای (Gate Valve) با دیسک موازی:

شیرهای دروازه‌ای دیسکی موازی از دو دیسک تشکیل شده‌اند که توسط یک فنر در نقطه بسته شدن در برابر نشیمن های موازی از هم جدا می‌شوند. معروف ترین نوع آن شیر دروازه ای چاقویی (Knife Gate Valve) است که دارای یک دروازه صاف بین دو نشیمنگاه موازی (یک نشیمنگاه بالادست و یک نشیمن در پایین دست) برای رسیدن هدف کاربری مورد نظر است. استفاده از شیر دروازه ای موازی به فشارهای کم و افت فشار کم محدود می شود.

۱-۲ شیر گیت ولو با گوه سلب:

شیر دروازه ای سلب یا تک گوه ای پرمصرف ترین و کم هزینه ترین نوع مورد استفاده در صنعت پایپینگ (لوله کشی صنعتی) برای کاربری های نفت، گاز و هوا است. هدف از شکل گوه این است که بار اضافی به نشیمن را تحمل کند. شیر Solid-Wedge Gate را می توان در هر موقعیتی نصب کرد، تقریباً برای تمامی سیالات و کاربری های با جریان آشفته قابل نصب است.

در برخی شرایط، تا زمانی که دمای سیستم دوباره شیر را گرم نکند، نمی‌تواند دوباره باز شود. این پدیده به نام «بسته شدن حرارتی» (Thermal Blinding) شناخته می شود. شیرهای گیت گوه ای را می توان بیشتر با الگوهای پیچ داخلی یا پیچ خارجی شناخت. شیرهای گیت گوه ای جامد در صنعت آبرسانی به عنوان شیرهای تخلیه (Sluice Valve) معروف هستند.

۱-۳ شیر دروازه ای با گوه ای انعطاف پذیر

این نوع از شیرهای گیت از یک گوه انعطاف پذیر استفاده می کنند. انبساط و انقباض حرارتی هیچ مشکلی در چنین شیرهای دروازه ای به وجود نمی آورد زیرا دیسک قادر به جبران آن است و به راحتی باز می شود. شیرهای گیت گوه ای انعطاف پذیر به طور گسترده در سیستم های بخار برای جلوگیری از بسته شدن حرارتی استفاده می شوند.

۱-۴ شیر گیت ولو با گوه دو تکه

گوه های دو تکه در این نوع شیرهای دروازه ای، از دو نیمه مجزا تشکیل می شوند. این اجازه می دهد تا زاویه گوه بین وجه های بیرونی آنها با نشیمن مناسب باشد (خود تنظیم و خود تراز برای هر دو سطح نشیمنگاه).

۱-۵ گیت ولو های دو دیسکی

در این نوع شیرهای دروازه ای، گیت به صورت دو دیسک است که توسط فنر در نشیمنگاه های موازی از هم جدا می شوند. این امر باعث آب بندی محکم بدون توجه بر فشار سیال می شود. این موضوع، این نوع از شیرهای دروازه ای را به ویژه برای کاربری های بخار و همچنین جابجایی گازها و روغن های سبک مناسب می کند.

۱-۶ شیر های دروازه ای آب بند Bellows

این نوع از شیر های گیت ولو به گونه ای طراحی شده اند که با وجود قرار گرفتن در معرض مواد مضر، نشت این مواد را از طریق ساقه سوپاپ به حداقل برسانند. Bellows یک دستگاه فلزی است که قادر به آب بندی بین ساقه شیر و درپوش برای جلوگیری از فرار سیال سیستم به جو یا محیط اطراف میباشد. Bellows به شکل پیچش هایی است که می توانند به صورت خطی حرکت کنند. در حین کار، Bellows مسیر نشتی به جو را از بین می‌برند.

۲-انواع شیر دروازه بر اساس نوع ساقه:

۲-۱ شیرهای دروازه ای با ساقه بالارونده و پیچ بیرونی

این نوع شیر دروازه با نام های OS & Y نوع (Outside steam and York) نیز شناخته می شود. ساقه هنگام باز کردن بالا می رود و در هنگام بسته شدن شیر، به پایین برمیگردد که نشان دهنده موقعیت شیر دروازه ای است. رزوه های ساقه هرگز با محیط جریان تماس نمی گیرند (در معرض خوردگی/فرسایش نیستند).

۲-۲ شیرهای گیت ولو با ساقه ثابت

این ولو ها به عنوان شیر پیچ داخلی نیز، شناخته می شوند. ساقه شیر دروازه ای بدون بالا آمدن به داخل دروازه رزوه می شود. چرخ دستی و ساقه با هم حرکت می کنند و ساقه شیر بالا یا پایین نمیرود. در این نوع از شیرها ساقه با محیط جریان در تماس است.

عملکرد شیر های دروازه ای

نحوه کارکرد یک شیر دروازه بسیار ساده است. هنگامی که گیت از مسیر جریان برداشته می شود، شیر باز می شود و هنگامی که گیت دوباره به موقعیت خود باز می گردد، شیر دروازه ای بسته می شود. این حرکت دروازه با چرخاندن دستی چرخ دستی حاصل میشود. چرخ دستی ساقه شیر را می چرخاند و مکانیزم رزوه ای داخلی حرکت عمودی دروازه را فراهم می کند. از آنجایی که چرخ دستی بیش از یک چرخه کامل چرخانده می شود تا شیر دروازه را به طور کامل باز یا کاملاً ببندد، به آنها شیرهای چند چرخشی نیز می گویند. شیرهای دروازه ای با تحرک الکتریکی نیز موجود میباشند اما مقرون به صرفه نیستند.

عملگرهای شیرهای گیت ولو

فعال کردن دستی شیرهای دروازه همیشه توسط پیچ و چرخ دستی انجام می شود. مکانیسم پیچ ممکن است در معرض جریان یا محافظت شده باشد. همچنین ساقه شیر همانطور که پیش تر گفته باشد، به هنگام باز شدن ممکن است بالا بیاید یا ثابت باشد. شرکت های مختلف در ساخت این نوع از شیر ها، از متریال و جنس های مختلفی استفاده میکنند.

عملگرها اغلب زمانی نصب می شوند که دسترسی به شیرهای دروازه ای دشوار است و یا به طور مکرر باز و بسته میشوند. طرح های کنترلی اتوماسیون و نیمه اتوماسیون به طور گسترده ای از محرک ها استفاده می کنند.

مزایای شیرهای دروازه ای (Gate Valve)

شیرهای دروازه ای برای کاربردهای فشار و دمای بالا استفاده میشوند. مزایای اصلی شیرهای دروازه ای یا گیت ولو ها عبارتند از:

1. ویژگی های Shut-off بسیار خوبی را ارائه می دهد
2. افت فشار کم؛ تلفات اصطکاکی بسیار کم
3. نیاز به نگهداری کمتر
4. می تواند به عنوان شیر دو طرفه استفاده شود
5. کم هزینه
6. موجود در اندازه های مختلف

معایب شیرهای دروازه ای (Gate Valve)

1. نمی توان برای سرویس Throttling استفاده کرد
2. حرکت آهسته دیسک در حین کار، باز کردن کامل یا بسته شدن کامل به زمان نیاز دارد.
3. انجام تعمیرات سنگ زنی دشوار است
4. ممکن استدر حالت نیمه باز صدا و لرزش ایجاد کند
5. مستعد سایش نشیمن و دیسک

متریال شیرهای گیت ولو

انواع مختلفی از مواد برای ساخت شیرهای ​​دروازه ای استفاده می شود. مصالح معمولی مورد استفاده عبارتند از: فولاد کربنی ریخته گری، چدن، چدن شکل پذیر، فلز تفنگی، برنز، فولادهای آلیاژی، فولاد ضد زنگ و فولادهای آهنگری.

برای خدمات لوله کشی و پایپینگ از شیرهای دروازه ای برنجی و یو پی وی سی استفاده می شود. انتخاب متریال برای شیرهای دروازه ای در درجه اول به سرویس سیال و دمای طراحی آن بستگی دارد. جدول زیر یک مثال معمولی از مواد رایج مورد استفاده در ساخت شیرهای ​​دروازه ای را ارائه می دهد.

کدها و استانداردهای قابل اجرا برای طراحی شیر دروازه ای

کدها و استانداردهای زیر بر مشخصات طراحی شیرهای دروازه ای حاکم است:

• طراحی شیر: API 600 / API 602 / BS5352 / API 603 / API6D / IS780 / BS 1414 / BS 14846
• تست فشار شیر: API 598
• درجه حرارت و فشار شیر: API B16.34
• ابعاد : ANSI B16.10
• فلنج های شیر: ANSI B16.5 / ASME B 16.47 / BS 10 Table / DIN /IS / استانداردهای JIS
• انتهای But-welded یا Socket Welded شیر: ANSI B16.25 و B16.11
• انتهای پیچی: ANSI B 1.20.1 (BSP/NPT)

نمادهای شیر دروازه ای در نقشه های P&ID

نمادهای شیر دروازه ای که در سازمان های مختلف در نقشه های P&ID استفاده می شود کمی متفاوت است. معمولاً هر یک از سه نوع نماد شیر دروازه ای که در شکل زیر ارائه شده است به عنوان نماد شیر دروازه در نقشه های P&ID استفاده می شود.

مقایسه شیرهای دروازه ای یا گیت ولو در مقابل شیرهای توپی یا بال ولو (Gate Valve vs Ball Valve)

هم شیرهای دروازه ای و هم شیرهای توپی (Ball Valve) به طور گسترده ای برای خدمات ایزوله کردن در صنایع نفت و گاز استفاده می شوند. با این حال، چند تفاوت بین شیرهای دروازه ای و شیرهای توپی وجود دارد. تعداد کمی از این تفاوت ها در زیر در قالب جدول برای مثال ذکر شده است:

منابع:

https://whatispiping.com

https://hardhatengineer.com