قیمت شیر پروانه ای
شیر پروانه ای یا Butterfly Valve چیست؟
شیر پروانه ای یا Butterfly Valve یکی از انواع شیرآلات صنعتی با قابلیت چرخش یک چهارم دور است که برای قطع و وصل کردن، ایزوله کردن و در برخی شرایط تنظیم جریان سیال در خطوط لوله استفاده می شود. عنصر اصلی این شیر یک دیسک دایره ای شکل است که در مسیر عبور سیال قرار دارد و با چرخش حول محور خود، میزان عبور جریان را کنترل می کند.
در حالت کاملا باز، دیسک تقریبا موازی با مسیر جریان قرار می گیرد و کمترین مانع را در برابر عبور سیال ایجاد می کند. با چرخش دیسک به سمت وضعیت بسته، سطح بیشتری از مسیر عبور را مسدود می کند و در زاویه تقریبا 90 درجه نسبت به حالت باز، شیر در وضعیت بسته قرار می گیرد. مکانیزم چرخش 90 درجه باعث شده است شیر پروانه ای برای کاربردهایی که سرعت عملکرد و فضای نصب اهمیت دارد، گزینه مناسبی باشد.
اجزای شیر پروانه ای صنعتی
ساختار شیر پروانه ای از مجموعه ای از قطعات ثابت و متحرک تشکیل شده است که در کنار هم وظیفه قطع، وصل و کنترل جریان را انجام می دهند. در مرکز این مجموعه، دیسک (Disc) قرار دارد که با چرخش حول محور (Stem) مسیر عبور سیال را باز یا مسدود می کند. عملکرد صحیح شیر فقط به دیسک و محور محدود نیست و قطعاتی مانند آب بندی، بوشینگ و پین ها نیز در انتقال گشتاور، کاهش اصطکاک و جلوگیری از نشتی نقش دارند.
- بدنه شیر (Body)
بدنه، بخش اصلی و سازه ای شیر پروانه ای صنعتی است که مجموعه داخلی را در خود نگه می دارد و شیر را به سیستم لوله کشی متصل می کند. این بخش باید استحکام کافی در برابر فشار داخلی، نیروهای ناشی از اتصال به خط و شرایط محیطی داشته باشد.
جنس بدنه با توجه به فشار، دما و نوع سیال انتخاب می شود. در شیرهای صنعتی استفاده از موادی مانند چدن، چدن داکتیل، فولاد کربنی و فولاد زنگ نزن متداول است. طراحی بدنه همچنین با نوع اتصال شیر مانند ویفری، لاگ یا فلنج دار ارتباط مستقیم دارد.
- دیسک (Disc)
دیسک، عضو اصلی برای کنترل جریان است و مستقیما در مسیر عبور سیال قرار می گیرد. این قطعه حول محور خود می چرخد و با تغییر موقعیت آن، سطح باز مسیر جریان تغییر می کند.
در حالت کاملا باز، دیسک تقریبا موازی با مسیر جریان قرار می گیرد و عبور سیال را تسهیل می کند. با چرخش دیسک به سمت وضعیت عمود بر مسیر جریان، سطح عبور کاهش یافته و در وضعیت بسته، جریان متوقف می شود. بنابراین شکل هندسی دیسک علاوه بر قابلیت قطع و وصل، روی افت فشار، مشخصه جریان و گشتاور مورد نیاز شیر نیز اثر دارد.
- محور یا Stem
Stem یک محور مکانیکی است که دیسک را به مکانیزم عملکرد باترفلای ولو متصل می کند. گشتاور ایجاد شده توسط اهرم، گیربکس یا عملگر از طریق Stem به دیسک منتقل می شود تا دیسک حول محور خود دوران کند.
محور می تواند به صورت یک تکه یا دو تکه طراحی شود و موقعیت آن نیز با توجه به نوع شیر متفاوت است. در مدل های Concentric، Double Offset و Triple Offset، هندسه و محل قرارگیری Stem نسبت به دیسک و سطوح آب بندی تفاوت دارد و همین موضوع بخشی از رفتار مکانیکی و عملکرد شیر را تعیین می کند.
- بوشینگ (Bushing)
بوشینگ در اطراف محور قرار می گیرد و وظیفه اصلی آن پشتیبانی از Stem و تسهیل چرخش آن است. این قطعه با کاهش اصطکاک میان محور و اجزای ثابت، به عملکرد روان تر شیر کمک می کند.
در کاربردهای صنعتی، جنس بوشینگ باید در برابر سایش، خوردگی و حمله شیمیایی مقاومت مناسبی داشته باشد. انتخاب نامناسب این قطعه می تواند به افزایش اصطکاک، دشوار شدن عملکرد شیر و در نهایت کاهش عمر کاری مجموعه منجر شود.
- آب بندی محور (Stem Sealing)
محل عبور Stem از بدنه یکی از نقاطی است که احتمال نشت سیال از آن وجود دارد؛ به همین دلیل در این قسمت از سیستم آب بندی استفاده می شود. Stem Sealing مانع خروج سیال از اطراف محور به بیرون از بدنه می شود و در حفظ یکپارچگی شیر نقش مهمی دارد.
بسته به طراحی شیر پروانه ای، این آب بندی می تواند از اجزایی مانند O-ring یا سایر عناصر آب بندی مناسب تشکیل شود. انتخاب متریال آن باید با توجه به فشار، دما و سازگاری شیمیایی سیال انجام گیرد.
- پین ها (Pins)
پین ها برای اتصال مکانیکی و تثبیت دیسک و Stem به یکدیگر استفاده می شوند. این اتصال باید بتواند گشتاور منتقل شده از محور را بدون تغییر شکل یا لغزش به دیسک انتقال دهد.
به همین دلیل، ابعاد، جنس و نحوه نصب پین ها مستقیما با قابلیت اطمینان مجموعه انتقال حرکت ارتباط دارد. در سرویس هایی که تعداد دفعات باز و بسته شدن butterfly valve زیاد است، استحکام و مقاومت به خستگی این اجزا اهمیت بیشتری پیدا می کند.
- آب بندی یا Sealing
از طریق آب بندی داخلی، یک مانع بین دیسک و بدنه در زمان بسته بودن شیر ایجاد می شود. در شیرهای پروانه ای، این بخش در عملکرد Shut-off اهمیت اساسی دارد و میزان نشتی مجاز تا حد زیادی به طراحی و جنس آن وابسته است.
- سر پیچ یا محل اتصال پیچ (Bolt Head)
سرپیچ ها در مدل هایی که بدنه و اتصالات آن با پیچ و مهره به خط لوله یا بخش های دیگر متصل می شوند، برای ایجاد اتصال مکانیکی محکم و پایدار به کار می روند.
| خلاصه عملکرد اجزای شیر پروانه ای صنعتی | |
| جزء | وظیفه اصلی |
| بدنه (Body) | نگهداری اجزای داخلی و ایجاد اتصال با خط لوله |
| دیسک (Disc) | قطع، وصل و تنظیم عبور جریان |
| محور (Stem) | انتقال گشتاور به دیسک |
| بوشینگ (Bushing) | پشتیبانی از محور و کاهش اصطکاک |
| آب بندی محور (Stem Sealing) | جلوگیری از نشت سیال از اطراف محور |
| پین ها (Pins) | ایجاد اتصال مکانیکی بین محور و دیسک |
| آب بندی (Sealing/Seat) | ایجاد آب بندی بین دیسک و بدنه |
| سر پیچ (Bolt Head) | بخشی از مجموعه اتصال مکانیکی شیر |
مزایا و کاربرد باترفلای ولو
مهم ترین مزایای باترفلای ولو عبارت اند از:
- طراحی فشرده و اشغال فضای کمتر
- وزن پایین تر نسبت به بسیاری از شیرهای صنعتی با قطر مشابه
- عملکرد سریع به دلیل مکانیزم یک چهارم دور
- قابلیت استفاده با عملگرهای پنوماتیک و الکتریکی
- مناسب برای خطوط با قطر بالا
- نصب و نگهداری نسبتا ساده
- قابلیت استفاده برای قطع و وصل جریان
- امکان استفاده برای تنظیم جریان در محدوده مناسب
- هزینه اولیه مناسب در بسیاری از کاربردها
با توجه به این مزایا، شیر پروانه ای در طیف وسیعی از کابردها مورداستفاده قرار می گیرد که مهم ترین آنها شامل موارد زیر می شوند:
- انتقال و توزیع آب
- تصفیه خانه های آب و فاضلاب
- سیستم های HVAC
- صنایع شیمیایی
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- نیروگاه ها
- صنایع غذایی و دارویی
- خطوط انتقال هوا و گاز
- سیستم های آتش نشانی
- خطوط فرآیندی دارای سیالات حاوی ذرات معلق
انواع Butterfly Valve
انواع شیر پروانه ای را می توان از چند دیدگاه مختلف طبقه بندی کرد. یکی از مهم ترین روش ها، بررسی موقعیت محور نسبت به مرکز دیسک و Seat است. از این نظر، شیرها به Zero Offset(آفست صفر)،Double Offset (دابل آفست) و Triple Offset (آفست سه گانه) تقسیم می شوند.
از نظر نحوه اتصال به خط لوله نیز مدل های ویفری (Wafer)، لاگ (Lug)، فلنج دار(Flanged) و جوشی (Butt-Weld) مطرح هستند. بنابراین «ویفری» یا «فلنج دار» بودن، یک دسته بندی متفاوت از «دابل آفست» یا «تریپل آفست» است و این دو مشخصه را نباید با یکدیگر یکی دانست.
شیر پروانه ای آفست صفر
در شیر پروانه ای افست صفر (Zero Offset Butterfly Valve)، محور در مرکز دیسک و در راستای مرکز بدنه قرار دارد. به همین دلیل به آن Concentric Butterfly Valve نیز گفته می شود.
در این طراحی، هنگام چرخش دیسک، سطح Seat و دیسک درگیر اصطکاک بیشتری هستند. این مدل معمولا با Soft Seat استفاده می شود و برای کاربردهایی مانند انتقال آب، هوا و برخی سیالات غیرخورنده، به ویژه در فشار و دمای متوسط، گزینه اقتصادی و رایجی است.
شیر پروانه ای دابل آفست
در شیر پروانه ای دابل افست (Double Offset Butterfly Valve)، محور نسبت به مرکز دیسک و محور مرکزی بدنه دارای دو جابه جایی است. این هندسه باعث می شود هنگام باز شدن شیر، دیسک سریع تر از Seat فاصله بگیرد.
در نتیجه، اصطکاک و سایش Seat نسبت به مدل Concentric کاهش پیدا می کند و شیر می تواند برای شرایط سخت تر و تعداد سیکل های بیشتر مناسب باشد. این مدل معمولا با عنوان High Performance Butterfly Valve نیز شناخته می شود.
شیر پروانه ای آفست سه گانه
شیر پروانه ای افست سه گانه (Triple Offset Butterfly Valve) علاوه بر دو Offset اولیه، دارای یک Offset زاویه ای در هندسه سطح آب بندی است. در نتیجه،Seat و Disc عمدتا در نزدیکی موقعیت بسته شدن با یکدیگر درگیر می شوند.
این طراحی تماس و اصطکاک حین حرکت را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و امکان استفاده از Metal Seat را فراهم می کند. به همین دلیل Triple Offset در سرویس های دما و فشار بالا، بخار، گاز، سیالات خورنده و کاربردهای حساس فرآیندی مورد توجه قرار می گیرد.
شیر پروانه ای ویفری
شیر پروانه ای ویفری بین دو فلنج خط لوله قرار می گیرد و بدنه آن معمولا بدون فلنج کامل در دو طرف طراحی می شود. پیچ های عبوری یا سیستم اتصال مناسب، شیر را بین فلنج های خط ثابت نگه می دارند.
طراحی ویفری باعث کاهش وزن و ابعاد و همچنین کاهش هزینه نصب می شود و به همین دلیل یکی از رایج ترین انواع Butterfly Valve در سیستم های انتقال آب،HVAC و برخی خطوط فرآیندی است. یکی از مهم ترین انواع این مدل، شیر پروانه ای ویفری چدنی GGG40 است.
یک نکته مهم درباره مدل ویفری، محدودیت آن در برخی کاربردهای End-of-Line یا Dead-End است (یعنی شیر در انتهای یک بخش از خط نصب شود، به طوری که یک طرف شیر بسته و بدون ادامه لوله باشد. این حالت معمولا برای ایزوله کردن انتهای خط، تخلیه یا تعمیر بخشی از سیستم استفاده می شود.) در چنین شرایطی باید مشخصات سازنده و کلاس فشاری شیر بررسی شود و نباید صرفا بر اساس ظاهر شیر درباره قابلیت آن تصمیم گرفت.
شیر پروانه ای فلنج دار
در این مدل، هر دو طرف بدنه دارای فلنج هستند و شیر با پیچ و مهره به فلنج های خط لوله متصل می شود. این ساختار، اتصال مکانیکی مستحکم و هم راستایی مناسبی ایجاد می کند و در خطوط با قطر بزرگ، سیستم های آب و فاضلاب و برخی خطوط فرآیندی کاربرد زیادی دارد. در انتخاب مدل فلنج دار باید مشخصاتی مانند DN، فشار اسمی، استاندارد فلنج و نوع Face مربوط به تجهیزات متصل به شیر بررسی شود. شیر پروانه ای فلنج دار فولادی A105 یک نمونه ای این مدل است.
شیر پروانه ای لاگ تایپ
این نوع شیر پروانه ای دارای زائده های اتصال رزوه دار در اطراف بدنه است. هر طرف شیر می تواند به صورت مستقل به فلنج مربوط به خط متصل شود. این ویژگی باعث می شود در برخی طراحی ها بتوان یک طرف خط را جدا کرد، بدون اینکه لازم باشد تمام مجموعه دو طرف شیر از یکدیگر جدا شود. به همین دلیل مدل Lug Type برای سیستم هایی که تعمیر و ایزوله کردن بخشی از خط اهمیت دارد، کاربردی است.
شیر پروانه ای جوشی
در مدل جوشی، به جای اتصال با فلنج، شیر پروانه ای مستقیما به خط لوله جوش داده می شود. در این روش، اتصال شیر و لوله به صورت دائمی ایجاد شده و مسیرهای بالقوه نشتی ناشی از اتصال فلنجی کاهش پیدا می کند.
این نوع طراحی بیشتر در سرویس هایی مطرح است که استحکام اتصال، کاهش مسیرهای نشتی و تحمل شرایط سخت عملیاتی اهمیت دارد؛ از جمله برخی خطوط نفت و گاز، نیروگاه ها و فرآیندهای صنعتی.
قیمت شیر پروانه ای فلنج دار
قیمت شیر پروانه ای فلنج دار را نمی توان صرفا بر اساس قطر آن تعیین کرد. نوع طراحی، جنس بدنه و دیسک، Seat، کلاس فشاری و روش عملکرد همگی روی قیمت نهایی تاثیر دارند.
برای مثال، یک Butterfly Valve با بدنه چدنی و Seat الاستومری برای سرویس آب، از نظر ساختار و هزینه با یک مدل Double Offset یا Triple Offset دارای Metal Seat برای سرویس دما و فشار بالا قابل مقایسه نیست.
مهم ترین عوامل موثر بر قیمت شیر پروانه ای فلنج دار عبارت اند از:
- سایز اسمی
- کلاس فشاری
- جنس بدنه
- جنس دیسک
- نوع Seat
- نوع آفست صفر، دابل یا سه گانه
- نوع عملگر
- استاندارد و تست
قیمت شیر پروانه ای ویفری
قیمت شیر پروانه ای ویفری معمولا به دلیل ساختار فشرده و ساده تر، در بسیاری از کاربردها نسبت به مدل های فلنج دار مشابه اقتصادی تر است. با این حال، نمی توان صرفا از روی نوع اتصال درباره قیمت قضاوت کرد.
به عنوان نمونه، قیمت شیر پروانه ای ویفری آفست سه گانه با Seat فلزی برای سرویس دما و فشار بالا ممکن است به مراتب گران تر از یک شیر ویفری Concentric با Seat الاستومری باشد.
شیر پروانه ای کلاس 150
شیر پروانه ای کلاس 150 مدلی است که در سیستم نامگذاری فشار بر مبنای استاندارد ASME، برای Pressure Class 150 طراحی و رتبه بندی می شود. عدد 150 به معنی تحمل مستقیم فشار 150 psi نیست؛ فشار مجاز شیر به جنس بدنه و اجزا و همچنین دمای کاری وابسته است.
برای مثال، طبق جداول Pressure-Temperature Rating، مقدار فشار مجاز یک شیر فولادی Class 150 در دمای محیط حدود 19.6 bar است و با افزایش دما کاهش پیدا می کند. بنابراین هنگام انتخاب شیر پروانه ای کلاس 150 باید همیشه فشار و دمای واقعی سرویس به صورت همزمان بررسی شود.
در استاندارد API 609 نیز Butterfly Valve های Class 150 در ساختارهای Wafer، Lug و Double-Flanged پوشش داده می شوند. این استاندارد الزامات مربوط به طراحی، مواد، ابعاد Face-to-Face، رده های فشار-دما و آزمون شیرهای پروانه ای را مشخص می کند.
از نظر اقتصادی نیز قیمت شیر پروانه ای کلاس 150 تنها به رده فشار وابسته نیست. جنس قطعات، طراحی شیر، ابعاد، نوع آب بندی، عملگر و برند سازنده می توانند اختلاف قابل توجهی در قیمت ایجاد کنند. بنابراین برای مقایسه چند محصول، باید مشخصات فنی آنها در کنار قیمت بررسی شود، نه اینکه فقط عبارت Class 150 مبنای مقایسه قرار گیرد.
شیر پروانه ای PN16
شیر پروانه ای PN16 دارای رده فشاری اسمی PN16 در سیستم استاندارد متریک است. عدد 16 به رده فشار نامی 16 bar اشاره دارد؛ با این حال این مقدار را نباید به عنوان فشار مجاز در تمام دماها در نظر گرفت، زیرا فشار قابل تحمل واقعی به طراحی شیر، متریال و دمای سرویس وابسته است.
PN16 در پروژه هایی با سیستم متریک و اتصالات فلنجی مطابق استانداردهای مربوط به EN کاربرد زیادی دارد. هنگام خرید یا جایگزینی شیر PN16، علاوه بر رده فشار، باید سایز DN، استاندارد فلنج، نوع Seat، جنس بدنه و دیسک و دمای کاری نیز بررسی شود.
خرید شیر پروانه ای
هنگام خرید شیر پروانه ای باید شرایط واقعی خط لوله و سیال مشخص شود و سپس مدل مناسب بر اساس میزان بودجه و قیمت شیر پروانه ای انتخاب گردد. مهم ترین عواملی که باید بررسی شوند عبارت اند از:
- نوع سیال: آب، هوا، گاز، بخار، مواد شیمیایی، دوغاب یا سیال حاوی ذرات معلق
- دمای کاری: حداقل و حداکثر دمای واقعی فرآیند
- فشار کاری: فشار نرمال و در صورت وجود، فشارهای گذرا
- سایز خط: DN یا NPS
- کلاس فشار: مانند PN یا Class متناسب با استاندارد طراحی
- نوع Seat: Soft Seat یا Metal Seat
- نوع آفست: صفر، دابل یا سه گانه
- نوع اتصال: ویفری، لاگ، فلنجدار یا جوشی
- نوع عملکرد: اهرمی، گیربکسی، پنوماتیک یا الکتریکی
- استاندارد ساخت و تست: متناسب با کاربرد و الزامات پروژه
به طور مثال، خرید شیر پروانه ای Concentric با Seat مناسب در کاربردهای ساده انتقال آب و تاسیسات می تواند کاملا منطقی باشد؛ اما در سرویس هایی مانند انتقال بخار، دمای بالا یا فرآیندهای حساس، باید طراحی Seat و Offset با دقت بیشتری بررسی شود.