شیرهای پروانه‌ایدر کاربردهای صنعتی فراگیر هستند و جزء مهمی در کنترل جریان سیالات مختلف در خطوط لوله می‌باشند. نکته کلیدی هنگام انتخاب و استفاده از شیر پروانه‌ای، حداکثر فشار مجاز آن است. درک این میزان برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد سیستم‌های سیال بسیار مهم است.
در این مقاله، به مفهوم حداکثر فشار قابل تحمل یک شیر پروانه‌ای خواهیم پرداخت و تأثیر جنبه‌هایی مانند طراحی شیر پروانه‌ای، جنس، آب‌بندی و غیره را بر فشار نامی بررسی خواهیم کرد.
حداکثر فشار چقدر است؟
حداکثر فشار نامی یک شیر پروانه‌ای به حداکثر فشاری اشاره دارد که در آن شیر پروانه‌ای می‌تواند بدون نقص یا تأثیر بر عملکرد، با خیال راحت کار کند. عوامل متعددی در زیر وجود دارد که حداکثر فشار نامی یک شیر پروانه‌ای را تعیین می‌کنند.
۱. جنس شیر پروانه‌ای
موادی که برای ساخت بدنه شیر، صفحه شیر، ساقه شیر و نشیمنگاه شیر استفاده می‌شوند، عوامل اصلی در تعیین میزان فشار یک شیر پروانه‌ای هستند. موادی با استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری دمایی می‌توانند فشارهای بالاتر را تحمل کنند. به عنوان مثال، شیرهای پروانه‌ای از جنس استیل ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و استحکام عالی خود می‌توانند فشارهای بالاتر را تحمل کنند.
صندلی سوپاپمواد آب بندیهمچنین بر ظرفیت تحمل فشار شیر پروانه‌ای تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، EPDM، NBR و غیره معمولاً به عنوان مواد آب‌بندی لاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما قابلیت تحمل فشار آنها نسبتاً محدود است. برای کاربردهایی که نیاز به تحمل فشارهای بالاتر است، می‌توان از مواد آب‌بندی مقاوم‌تر در برابر فشار دیگری استفاده کرد.
۲. ساختار شیر پروانه‌ای
ساختار شیر پروانه‌ای یکی دیگر از عوامل مهم مؤثر بر فشار شیر پروانه‌ای است. به عنوان مثال، شیر پروانه‌ای با آب‌بندی نرم مرکزی معمولاً در سیستم‌های کم‌فشار، یعنی PN6-PN25، استفاده می‌شود. طراحی شیر پروانه‌ای دو محوره با تغییر ساختار صفحه پروانه‌ای و نشیمنگاه شیر، عملکرد آب‌بندی را بهبود می‌بخشد تا فشار بیشتری را تحمل کند.
۳. ضخامت دیواره بدنه شیر پروانه‌ای
بین اندازه ضخامت دیواره بدنه شیر و فشار رابطه متناسبی وجود دارد. معمولاً هرچه میزان فشار شیر بیشتر باشد، بدنه شیر پروانه‌ای ضخیم‌تر است تا بتواند نیروهای اعمال شده هنگام افزایش فشار سیال را تحمل کند.
۴. استانداردهای طراحی فشار شیر پروانه‌ای
استانداردهای طراحی یک شیر پروانه‌ای، حداکثر فشاری را که می‌تواند تحمل کند، تعیین می‌کنند. شیرهای پروانه‌ای مطابق با استانداردهای API (موسسه نفت آمریکا)، ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا)، ISO (سازمان بین‌المللی استانداردسازی) و سایر استانداردهای صنعتی تولید می‌شوند و تحت آزمایش و بازرسی دقیق قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که شیر پروانه‌ای سطح فشار مشخص شده را برآورده می‌کند.
آیا شیرهای پروانه‌ای برای فشار بالا مناسب هستند؟
شیرهای پروانه‌ای را می‌توان بر اساس فشار نامی به شیرهای پروانه‌ای خلاء، شیرهای پروانه‌ای فشار پایین، شیرهای پروانه‌ای فشار متوسط و شیرهای پروانه‌ای فشار بالا تقسیم کرد.
۱) شیر پروانه‌ای خلاء - شیر پروانه‌ای که فشار کاری آن کمتر از فشار اتمسفر استاندارد است.
۲).پروانه کم فشارشیر—شیر پروانه‌ای با فشار اسمی PN کمتر از 1.6MPa.
3) شیر پروانه‌ای فشار متوسط - شیر پروانه‌ای با فشار اسمی PN 2.5 ~ 6.4MPa.
۴) شیر پروانه‌ای فشار بالا - شیر پروانه‌ای با فشار اسمی PN10.0~80.0MPa.
حداکثر فشار نامی یک شیر پروانه‌ای درست مانند اثر صفحه کوتاه یک سطل است. ظرفیت آب به کوتاه‌ترین صفحه بستگی دارد. همین امر در مورد حداکثر مقدار فشار یک شیر پروانه‌ای نیز صادق است.
بنابراین چگونه حداکثر فشار مجاز را تعیین کنیم؟
فرآیند تعیین حداکثر فشار مجاز یک شیر پروانه‌ای، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها است که توسط سازنده برای ارزیابی عملکرد شیر و تعیین فشار مجاز آن انجام می‌شود. این آزمایش‌ها ممکن است شامل موارد زیر باشد:
۱. آنالیز مواد
انجام آنالیز متالوگرافی روی اجزای شیر پروانه‌ای برای تأیید خواص مواد و انجام آزمایش‌های مکانیکی برای اطمینان از اینکه شیر پروانه‌ای مطابق با استانداردهای تعیین‌شده برای استحکام، شکل‌پذیری و غیره است.
۲. تست هیدرواستاتیک
یک شیر (معمولاً در دمای محیط یا بالا) تحت فشار سیالی بیش از حداکثر فشار نامی خود قرار می‌گیرد تا سلامت ساختاری و عملکرد آب‌بندی آن ارزیابی شود.
۱) آماده‌سازی قبل از آزمایش
قبل از انجام تست هیدرولیک شیر پروانه‌ای، باید مقدمات زیر انجام شود:
a)برای اطمینان از انجام ایمن و عادی آزمایش، سلامت تجهیزات آزمایش را بررسی کنید.
b)مطمئن شوید که شیر پروانه‌ای به درستی نصب شده است و اتصال آن با دستگاه اندازه‌گیری فشار به خوبی آب‌بندی شده است.
ج)یک پمپ آب با فشار مناسب انتخاب کنید تا اطمینان حاصل شود که فشار و دبی تست، الزامات را برآورده می‌کند.
d)در طول آزمایش، زباله‌هایی را که ممکن است بر نتایج آزمایش تأثیر بگذارند، بردارید و از تمیز و مرتب بودن محیط آزمایش اطمینان حاصل کنید.
2) مراحل آزمایش
a)ابتدا شیر را در محل شیر پروانه ای ببندید، سپس پمپ آب را باز کنید و فشار آب را به تدریج افزایش دهید تا به فشار تست برسید.
b)فشار تست را برای مدتی حفظ کنید و بررسی کنید که آیا نشتی در اطراف شیر پروانه‌ای وجود دارد یا خیر. در صورت وجود نشتی، باید به موقع به آن رسیدگی شود.
c)پس از یک دوره آزمایش، به تدریج فشار آب را کاهش داده و شیر پروانه‌ای و دستگاه اندازه‌گیری فشار را تمیز کنید تا از لکه‌های آب پس از آزمایش جلوگیری شود.
3) روش‌های آزمون
روش‌های اصلی آزمایش هیدرولیک شیر پروانه‌ای به شرح زیر است:
الف)روش تست فشار استاتیک: پمپ آب را خاموش کنید، فشار تست را به مدت ۱-۲ ساعت حفظ کنید و مشاهده کنید که آیا نشتی در اطراف شیر پروانه‌ای وجود دارد یا خیر.
b)روش تست فشار دینامیکی: ضمن حفظ جریان و فشار تست، شیر پروانه‌ای را باز کنید، مشاهده کنید که آیا شیر به طور عادی کار می‌کند یا خیر و بررسی کنید که آیا نشتی در اطراف آن وجود دارد یا خیر.
c)تست فشار هوا: فشار هوا یا گاز را به شیر پروانه‌ای اعمال کنید تا شرایط عملیاتی شبیه‌سازی شود و پاسخ آن به نوسانات فشار ارزیابی شود تا عملکرد قابل اعتمادی در شرایط دینامیکی تضمین شود.
d)آزمایش چرخه‌ای: شیر پروانه‌ای تحت شرایط فشار مختلف، بارها و بارها بین موقعیت‌های باز و بسته چرخانده می‌شود تا دوام و یکپارچگی آب‌بندی آن ارزیابی شود.
چرا حداکثر فشار مجاز یک شیر پروانه‌ای را تعیین کنیم؟
تعیین حداکثر فشار مجاز به شما این امکان را می‌دهد که شیر پروانه‌ای مناسب را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کنید و عملکرد ایمن را در محدوده فشار مشخص شده تضمین کنید.
۱. سازگاری برنامه
برای جلوگیری از اضافه بار شیر پروانه‌ای، شیر پروانه‌ای را با درجه فشاری انتخاب کنید که از حداکثر فشار عملیاتی که ممکن است در سیستم لوله‌کشی رخ دهد، بیشتر باشد.
۲. ملاحظات دمایی
تغییرات دما در سیستم سیال را در نظر بگیرید، نه تنها به دلیل انبساط و انقباض حرارتی. دمای بالا باعث افزایش فشار سیال می‌شود و دمای بالا بر خواص مواد شیر تأثیر می‌گذارد و قابلیت تحمل فشار آن را کاهش می‌دهد.
۳. محافظت در برابر نوسانات فشار
برای کاهش نوسانات فشار و محافظت از شیر پروانه‌ای در برابر افزایش ناگهانی فشار که از ظرفیت نامی آن فراتر می‌رود، دستگاه‌های کاهش فشار یا مهارکننده‌های فشار مناسب نصب کنید.
به طور خلاصه، حداکثر فشاری که یکشیر پروانه‌ایمیزان تحمل فشار توسط طراحی، جنس، ساختار و روش آب‌بندی آن تعیین می‌شود. حداکثر فشار نامی یک پارامتر حیاتی برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد شیرهای پروانه‌ای است. با درک عواملی که بر فشار نامی تأثیر می‌گذارند، نحوه تعیین آنها و تأثیر آنها بر انتخاب و استفاده از شیر پروانه‌ای، می‌توان شیر پروانه‌ای مناسب را به درستی انتخاب کرد تا ایمنی و عملکرد شیر پروانه‌ای در حین استفاده تضمین شود.