یک شیر یکطرفه دیسکی کجشونده با استفاده از دیسکی که حول یک نقطه محوری واقع در بالای خط مرکزی سوراخ شیر میچرخد، از جریان برگشتی جلوگیری میکند. این موقعیت محوری چیزی است که آن را از یک شیر یکطرفه نوسانی استاندارد متمایز میکند. دیسک روی لولای بالایی نمیچرخد. بلکه کج میشود. این حرکت کجشونده، مسافتی را که دیسک برای باز و بسته شدن نیاز دارد، کاهش میدهد، به همین دلیل است که این طرح در بیشتر شرایط عملیاتی سریعتر، با ضربه قوچ کمتر و با افت فشار کمتر نسبت به طرحهای یکطرفه نوسانی معمولی بسته میشود.
شیر یکطرفه دیسکی کجشونده چیست؟
شیر یکطرفه دیسکی کجشونده، یک شیر یکطرفه خودگردان است که در آن یک دیسک حول محوری که کمی بالاتر و جلوتر از مرکز ثقل دیسک قرار دارد، میچرخد. این هندسه محور انحرافی به این معنی است که دیسک همیشه در حالت کمی نامتعادل قرار دارد. جریان رو به جلو آن را به راحتی باز میکند. کاهش جریان یا معکوس شدن آن، به وزن دیسک و هرگونه فشار معکوس اجازه میدهد تا آن را به سرعت به سمت نشیمنگاه برگرداند.
بدنه معمولاً دارای سوراخ کامل است و در پیکربندیهای ویفری، لوگی یا فلنجی موجود است. پیکربندیهای بدنه شیر یکطرفه با دیسک کجشونده، همان گزینههای نصب شیرهای یکطرفه نوسانی را پوشش میدهند، اما در ابعاد فشردهتر و رو در رو. پروفیل دیسک به گونهای طراحی شده است که هنگام باز بودن، سوراخ لوله را به طور دقیق دنبال کند و انسداد جریان و تلاطم ایجاد کننده افت فشار را به حداقل برساند.
نحوه عملکرد مکانیزم دیسک کج شونده
شفت محوری بالای خط مرکزی شیر و کمی بالاتر از مرکز جرم دیسک قرار دارد. در حالت بسته، دیسک به صورت صاف روی نشیمنگاه قرار میگیرد. فشار جریان رو به جلو، گشتاوری در اطراف محور ایجاد میکند که لبه جلویی دیسک را به سمت پایین دست میچرخاند و آن را باز میکند. دیسک در موقعیتی تقریباً موازی با جهت جریان در حالت کاملاً باز قرار میگیرد و حداقل سطح مقطع را با جریان نشان میدهد.
وقتی سرعت جریان کاهش مییابد، گشتاور گرانشی اطراف محور، قبل از توقف کامل جریان، دیسک را به سمت نشیمنگاه میکشد. دیسک منتظر فشار جریان معکوس برای بستن آن نمیماند. بسته شدن دیسک توسط گرانش و مومنتوم در طول مرحله کاهش سرعت چرخه جریان آغاز میشود. این مزیت زمانی است که در مقایسه با طرحهای متداول کنترل نوسانی که در آنها دیسک تا زمانی که جریان معکوس آن را به طور فیزیکی به بسته شدن هل دهد، باز میماند، ضربه قوچ را کاهش میدهد.
سرعت بسته شدن به هندسه دیسک، فاصله جابجایی محور و نرخ کاهش سرعت جریان بستگی دارد. در سیستمهایی با خاموش شدن سریع پمپ یا جریان با سرعت بالا، هندسه دیسک کج شونده، بسته شدن سریعتری نسبت به یک دیسک کنترل نوسانی با اندازه سوراخ معادل فراهم میکند.
مزایا نسبت به شیرهای یکطرفه نوسانی: شیر یکطرفه دیسکی کجشونده در مقابل شیر یکطرفه نوسانی
مقایسه شیر یکطرفه دیسکی کجشونده در مقابل شیر یکطرفه نوسانی، مقایسهای است که به طور مداوم در تولید برق، نفت و گاز و مشخصات خطوط لوله با قطر بزرگ مطرح میشود. تفاوتها واقعی هستند و به روشهای قابل اندازهگیری بر عملکرد سیستم تأثیر میگذارند.
جدول زیر هر دو نوع را بر اساس عواملی که تصمیمات انتخاب مهندسی را هدایت میکنند، مقایسه میکند.
| عامل | شیر یکطرفه دیسکی کج شونده | شیر یکطرفه لولایی |
| مکانیسم بسته شدن | جاذبه و شتاب، پیشگیرانه | وابسته به جریان معکوس، واکنشی |
| خطر چکش آب | پایینتر، در هنگام کاهش سرعت بسته میشود | بالاتر، پس از شروع روند معکوس بسته میشود |
| افت فشار | پایین، دیسک تقریباً موازی با جریان | بالاتر، دیسک تا حدی مانع سوراخ میشود |
| طول رو در رو | کوتاهتر از بررسی نوسان معادل | بدنه بلندتر مورد نیاز است |
| محدوده سرعت جریان | مناسب برای سرویس با سرعت بالا | برای سرعت پایین بهتره |
| نصب | افقی یا عمودی با جریان رو به بالا | افقی ترجیح داده میشود |
کلاس فشار: کلاس ۱۵۰-کلاس ۲۵۰۰ (PN10-PN420)
افت فشار در کاربردهای جریان بالا یک مزیت قابل توجه است. دیسک کج شونده در حالت باز، کاملاً با جهت جریان همسو میشود. دیسک کنترل نوسانی در حالت باز، حتی در حالت کاملاً باز، تا حدی در عرض لوله قرار میگیرد. این تفاوت هندسی مستقیماً به اتلاف انرژی کمتر در طراحی دیسک کج شونده در سرویسهای با سرعت بالا منجر میشود.
ضربه قوچ یکی دیگر از مزایای اصلی است. افزایش فشار در هنگام خاموش شدن پمپ، شرایطی است که بیشترین آسیب را در کاربردهای شیر یکطرفه ایجاد میکند. دیسک کجشونده با کاهش سرعت جریان شروع به بسته شدن میکند. دیسک یکطرفه تا زمان شروع معکوس شدن، باز میماند. اینها زمانهای بسته شدن متفاوتی هستند و باعث ایجاد افزایش فشار قابل اندازهگیری متفاوتی در لولهکشی پاییندست پمپ میشوند.
مزیت اصلی شیر یکطرفه دیسکی کجشونده نسبت به شیر یکطرفه نوسانی در سرویسهای با سرعت بالا چیست؟
افت فشار کمتر و زمان بسته شدن سریعتر. دیسک کجشونده هنگام باز بودن تقریباً موازی با جریان قرار میگیرد و در مقایسه با دیسک کنترل نوسانی که تا حدی سوراخ را مسدود میکند، مقاومت جریان را کاهش میدهد. و دیسک در هنگام کاهش سرعت جریان شروع به بسته شدن میکند، نه اینکه منتظر معکوس شدن باشد، که این امر باعث کاهش فشار ناگهانی در هنگام خاموش شدن پمپ میشود.
کاربردهای معمول: تولید برق و نفت و گاز
شیرهای یکطرفه دیسکی کجشونده به طور مداوم در کاربردهایی ظاهر میشوند که سرعت جریان بالا، چرخههای مکرر پمپ و محافظت در برابر ضربه قوچ، همگی به طور همزمان مورد نیاز هستند.
تولید برق بخش اصلی کاربرد است. خطوط تخلیه پمپ آب تغذیه بویلر با سرعت بالا کار میکنند و با تغییر بار، مرتباً چرخه میزنند. شیر یکطرفه دیسکی کجشونده هم سرویس با سرعت بالا را با افت فشار کمتر و هم چرخههای مکرر را با بسته شدن سریعتر نسبت به گزینههای کنترل چرخشی، مدیریت میکند. سیستمهای آب خنککننده در نیروگاهها از آنها در هدرهای تخلیه پمپ با قطر بزرگ استفاده میکنند که در آنها ترکیبی از قطر بزرگ، جریان بالا و حساسیت به ضربه قوچ، طراحی دیسکی کجشونده را به مشخصات استاندارد تبدیل میکند.
در خطوط لوله نفت و گاز از شیرهای یکطرفه دیسکی کجشونده در خطوط تخلیه ایستگاه کمپرسور و هدرهای خروجی ایستگاه پمپ استفاده میشود. جریان گاز یا مایع با سرعت بالا با ویژگیهای افت فشار کم طراحی دیسک کجشونده مطابقت دارد. بسته شدن سریع در هنگام خاموش شدن کمپرسور یا پمپ، افزایش فشار در بخش پاییندست خط لوله را کاهش میدهد.
خطوط انتقال آب از طرحهای دیسک کجشونده در خطوط تخلیه پمپهای با دهانه بزرگ استفاده میکنند، در حالی که شیرهای یکطرفه نوسانی مرسوم در صورت از کار افتادن پمپ، ضربه قوچ غیرقابل قبولی ایجاد میکنند.
CTGV شیرهای یکطرفه چرخشی با پورت کامل و شیرهای یکطرفه بالابر از جنس استیل ضد زنگ تولید میکند که برای... API 6D، API 594 و ASME B16.34 در کلاسهای فشاری از کلاس ۱۵۰ تا ۴۵۰۰. برای مهندسانی که میخواهند پیکربندی شیر یکطرفه دیسکی کجشونده را در مقابل شیر یکطرفه نوسانی برای کاربردهای انتقال برق، نفت و گاز یا آب تعیین کنند، CTGV توصیههای فنی را ظرف ۲ ساعت ارائه میدهد. برای بحث در مورد شرایط خط خود و دریافت توصیه مشخصات شیر، با ما تماس بگیرید.
سوالات متداول
شیر یکطرفه دیسکی کج شونده چیست؟
یک شیر یک طرفه خود عملگر که در آن یک دیسک به دور یک شفت بالای خط مرکزی شیر میچرخد. جریان رو به جلو، دیسک را باز میکند. کاهش جریان به نیروی جاذبه و تکانه دیسک اجازه میدهد تا قبل از برگشت کامل، آن را ببندد. افت فشار کمتر و بسته شدن سریعتری نسبت به شیرهای یک طرفه نوسانی معمولی فراهم میکند.
اصل کار شیر دیسکی چیست؟
یک دیسک در پاسخ به اختلاف فشار یا شرایط جریان، برای باز یا بسته کردن مسیر جریان حرکت میکند. در یک شیر یکطرفه، فشار جریان رو به جلو دیسک را باز میکند. جریان معکوس یا کاهش فشار رو به جلو آن را میبندد. هندسه دیسک و موقعیت محوری، سرعت بسته شدن و ویژگیهای افت فشار را تعیین میکنند.
اصل کار شیر یکطرفه چیست؟
یک شیر یکطرفه به طور خودکار تحت فشار جریان رو به جلو باز میشود و هنگامی که جریان متوقف یا معکوس میشود، بسته میشود. هیچ کنترل دستی یا محرکی لازم نیست. فشار خط کار را انجام میدهد. مکانیسم بسته شدن بسته به طراحی متفاوت است: دیسک چرخان توسط نیروی جاذبه، دیسک کج شونده توسط نیروی جاذبه و مومنتوم، دیسک فنری توسط نیروی فنر.
تفاوت بین شیر یکطرفه نوسانی و شیر یکطرفه دیسکی کج شونده چیست؟
شیرهای یکطرفه چرخشی از یک دیسک لولایی در بالا استفاده میکنند که توسط نیروی جاذبه و فشار جریان معکوس بسته میشود. شیرهای یکطرفه دیسکی کجشونده از یک دیسک محوری افست استفاده میکنند که در طول کاهش سرعت جریان قبل از شروع معکوس شدن، توسط نیروی جاذبه بسته میشود. طرحهای دیسک کجشونده افت فشار کمتر، بسته شدن سریعتر و عملکرد بهتر ضربه قوچ در سرویسهای با سرعت بالا را دارند.
