Check valve

شیر Check valve و اجزا سازنده آن

آیا می دانید Check valve چیست و چه کاربردی در حوزه پایپینگ ایفا می کند؟ Check valve یا شیر یکطرفه به منظور جلوگیری از برگشت جریان در مسیر لوله کشی نصب می­‌شوند. به عبارت دیگر شیرهای یکطرفه وظیفه دارند تا جریان سیال را فقط از یک جهت عبور دهند به نحوی که جریان از یک سو وارد شیر شده و از سوی دیگر آن خارج می‌­شود.

نحوه فعال سازی شیر یکطرفه در سیستم به این گونه است که در جهت حرکت سیال، با فشار جریان دیسک باز شده و جریان عبور می‌­کند و در صورت هرگونه برگشت سیال شیر به طور خودکار بسته می­شود. بسته شدن شیر می­تواند در اثر نیروی جاذبه بر دیسک یا نیروی بازگردانده‌­ی فنر و یا ترکیبی از این دو باشد.

نحوه­‌ی اتصال Check valve یا شیر یکطرفه در مسیر لوله کشی می­تواند از نوع جوش لب به لب، جوش سوکتی و یا اتصال فلنجی باشد و این شیرها به­ طور گسترده در تجهیزات نیروگاهی و صنایع نفت و گاز و پتروشیمی استفاده می‌­شوند.

انواع شیر یکطرفه Check Valve Types
شیرهای یکطرفه از لحاظ ساختار دارای انواع مختلفی هستند که در زیر به آن ها اشاره می‌­شود:

شیر یکطرفه لولایی یا نوسانی Swing Check Valve
چک ولو لولایی در زمان قطع شدن جریان سیال یا ایجاد فشار معکوس به طور خودکار بسته می‌­شود. افت فشار جریان و ایجاد اغتشاشات (Turbulence) در سیال، در این نوع از شیرها بسیار کم می‌­باشد. در شیر Check Valve لولایی، دیسک به وسیله­‌ی پین به لولای شیر متصل می­‌شود و توسط تعدادی واشر و حلقه در نشیمنگاه شیر آب بندی می‌­شود که این واشرها به راحتی قابل تعویض هستند.

این نوع شیرها معمولاً به صورت ترکیبی با شیرهای دروازه ­ای نصب می­‌شوند زیرا جریان نسبتاً خوبی با افت فشار کم ارائه می­‌دهند و می­توانند هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی در مسیر جریان قرار گیرند که در صورت استفاده از آن ها به صورت عمودی بهتر است جریان از پایین به بالا باشد تا هنگام قطع شدن جریان، جاذبه دیسک را به پایین کشیده و بسته شدن شیر راحت تر شود.

شیر Check Valve لولایی یا نوسانی باید برای جریان های آرام با سرعت کم استفاده شوند و برای جریان های متناوب و ضربانی که به طور مداوم برگشت جریان وجود دارد مناسب نیستند زیرا برگشت جریان موجب ضربه خوردن و صدمه دیدن دیسک خواهد شد.

شیر یکطرفه با دیسک وارونه Tilting Disc Check Valves
شیر Check valve با دیسک وارونه برای حالاتی که جریان به طور مداوم معکوس می‌­گردد مناسب است. شیر با سرعت بالایی بسته می­‌شود و بسته شدن آن بهتر و با ضربه کمتری نسبت به شیر یکطرفه لولایی Swing Check Valve صورت می­‌گیرد. این شیرها در سرعت های بالا افت فشار بیشتر و در سرعت های پایین افت فشار کمتری نسبت به Check valve لولایی دارند. این شیرها می­‌توانند به صورت افقی یا عمودی در مسیر جریان نصب شوند وحرکت دیسک توسط یک ضربه گیر یا فنر کنترل می­‌شود.

Check valve با دیسک وارونه دارای واشرهای آب بندی نرم و نشیمنگاه فلزی هستند. واشرهای آب بندی به راحتی قابل تعویض هستند اما برای تعویض آن ها لازم است تا شیر از مسیر لوله جدا شود و پس از تعویض واشر، مجدداً بازگردانده شود. در شکل زیر معرفی اجزا Check valve با دیسک وارونه آورده شده است.

شیر یکطرفه با دیسک دو تکه Split Disc Check Valve (Butterfly Check Valve)
Check valve با دیسک دو تکه، دارای ساختاری شبیه به شیر پروانه ‌­ای است. دیسک این شیر از وسط دو قسمت شده و با یک فنر پیچشی به لولا متصل شده است. فشار جریان باعث می­‌شود که دیسک جمع شده و سیال عبور کند و پس از کاهش فشار، فنر پیچشی مجدداً دیسک را به حالت اولیه باز می‌­گرداند.

این شیرها به طور گسترده در صنایع گرمایشی و تهویه مطبوع کاربرد دارند و به علت سادگی طراحی و ساخت، در ابعاد بسیار بزرگ و تا قطر 72 اینچ تولید می­‌شوند و نسبتاً فضای کمی را اشغال می­‌کنند. همچنین برای جریان های کم فشار بسیار مناسب بوده و افت فشار اندکی ایجاد می­‌کنند. جنس واشر آب بند این شیرها عمدتاً از موادی چون Buna-N, Neoprene, Nordel, Hypalon, Viton Silicone, TFE می‌­باشد و نشیمنگاه آن­ها معمولاً فلزی است. در شکل زیر معرفی اجزا Check valve با دیسک دو تکه آورده شده است.

شیر یکطرفه فشاری یا بالارفتنی Lift Check Valve
این شیرآلات معمولاً در سیستم های لوله کشی که از شیر ساچمه‌­ ای (Globe Valve) به عنوان شیر کنترلی استفاده می‌­شود، کاربرد دارند و ساختار بسیار مشابهی یا شیرهای ساچمه‌­ ای دارند. این شیرها می­‌توانند به صورت افقی یا عمودی در مسیر جریان قرار گیرند. شیر Check valve فشاری برای عبور جریان های بخار، گاز، هوا و آب مناسب هستند و برای سیالات با ذرات جامد معلق و ویسکوزیته بالا مناسب نمی­‌باشند. استفاده از این شیرآلات هنگامی که جریان دارای سرعت و فشار بالایی است توصیه می­‌گردد.

در Check valve فشاری، جریان از زیر نشیمنگاه وارد می­‌شود. با ورود جریان دیسک یا ساچمه به بالا حرکت می­کند و با قطع شدن جریان، به وسیله نیروی جاذبه به حالت اول خود برمی­‌گردد. در این شیرها از هیچ لولا و پینی استفاده نمی­‌شود و افت فشار بسیار کمی در جریان ایجاد می­‌کنند. در شکل زیر معرفی اجزا Check valve فشاری آورده شده است.

شیر یکطرفه پیستونی Piston Check Valve
شیر Check valve پیستونی اساساً نوع خاصی از شیر یکطرفه فشاری می­‌باشد. طرز کار این شیر کاملاً مشابه با Check valve فشاری است و فقط از لحاظ نوع ساختمان با آن دارای تفاوت است. در Check valve پیستونی با ورود جریان از زیر نشیمنگاه، پیستون داخل سیلندر بالا رفته و سیال عبور می‌کند و با قطع جریان، به وسیله‌­ی نیروی جاذبه و نیروی فنر پیستون به حالت اولیه برمی­‌گردد. این شیر مناسب برای عبور جریان هوا، بخار ،گاز و آب می‌­باشد. در شکل زیر معرفی اجزا Check valve پیستونی نمایش داده شده است.

شیر یکطرفه قطع کننده Stop Check Valve
شیر Check valve قطع کننده هم نوع خاصی از شیر یکطرفه فشاری (Lift Check Valve) و شیر ساچمه ­‌ای (Globe Valve) می­‌باشد. این نوع از شیرآلات در زمانی که نیاز به قطع جریان باشد با حرکت استم (Stem) به پایین و اعمال نیرو به دیسک مسیر سیال را می­‌بندند. قطع جریان توسط این شیرها سرعت کمتری نسبت به دیگر شیرهای یکطرفه دارد و این نوع خاص نیاز به اوپراتور برای اعمال نیرو به عملگر (اکچویتور) دارد و به صورت خودکار عمل نمی‌­کند. در شکل زیر معرفی اجزا Check valve قطع کننده نمایش داده شده است.

جدول استانداردهای شیر یکطرفه

استانداردهای مربوط به طراحی، بازرسی و بهره برداری از چک ولو Check valve در جدول زیر عنوان شده است:

جمع بندی

Check valve به علت لزوم جلوگیری از برگشت جریان بسیار در پروژه های پایپینگ پر کاربرد بوده و به طور گسترده در صنایع نیروگاهی و فرایندی استفاده می­‌شود. شرکت چینی Aile ، شرکت ARMATURY در جمهوری چک، شرکت کانادایی VELAN ، شرکت ژاپنی ASAHI AV و شرکت آمریکایی EATON از برندهای شاخص در زمینه­‌ی تولید و فروش شیرهای یکطرفه هستند.

انتخاب مناسب Check valve با توجه وظیفه حساسی که دارد مسأله بسیار مهمی است. در صورتی که جریان سیال ما آرام و بدون بازگشت و ضربان باشد، شیر یکطرفه لولایی (Swing) با توجه به ساختار ساده و قیمت نسبتاً پایین ترش می­‌تواند گزینه مناسبی باشد. اما در صورتی که فشار جریان بالا باشد و جریان نا آرام مایع یا بخار با سرعت و فشار زیاد داشته باشیم شیرهای یکطرفه فشاری و پیستونی پیشنهاد می­‌گردند.

Check valve معمولاً از جنس هایی چون برنز، چدن و فولاد ضد زنگ ساخته می­‌شوند که باید با توجه به نوع سیال عبوری از مسیر، شیری با جنس مناسب انتخاب کرد. مثلاً برای جایگاه های سوخت و عبور بنزین استفاده از جنس فولاد ضد زنگ توصیه می‌­گردد و برای ترکیبات اسیدی جنس EPDM.