راهنمای جامع شیر کنترلی فولادی کلاس 150 | مشخصات فنی، انواع و نکات خرید

شیر کنترلی فولادی کلاس 150 چیست؟

ما در این مقاله شاهد یکی از خاص ترین و متفاوت ترین شیر های کنترلی در صنعت پایپینگ یعنی شیر کنترلی فولادی کلاس 150 هستیم.

در این مقاله با تعریف این شیر، عملکرد، اجزا، کاربرد ها و بسیاری اطلاعات مفید و کاربردی دیگر آشنا می شوید.

شیر کنترلی فولادی کلاس 150 بی شک یکی از اصلی‌ترین تجهیزات کنترل خودکار جریان سیال در سیستم‌های صنعتی است. این شیر در استانداردهای بین المللی با نام لاتین Control Valve – Class 150 Steel شناخته می‌شود.
تنظیم پیوسته دبی، فشار، سطح یا دما بر اساس سیگنال‌های کنترلی از مهم ترین وظایف این شیر در سیستم های مختلف است. شیر کنترلی فولادی نام خود را از قابلیت کنترل سیالات وام گرفته است. این شیر کاملا برخاف شیر هایی مانند شیر سماوری یا بال ولو است و از آن برای وضعیت‌های نیمه‌باز استفاده می شود. ساختار داخلی شیر کنترلی فولادی کلاس 150 به گونه ای است که می تواند بدون ورود کوچکترین آسیبی به اجزای داخلی تغییرات تدریجی و دقیق جریان را تحمل کند.

راهنمای جامع شیر فولادی

اسامی دیگر شیر کنترلی فولادی

در صنعت، مستندات و بازار ممکن است شیر کنترلی را به نام های دیگری هم شناخته می شود.

• شیر کنترلی
• Control Valve
• شیر کنترلی پنوماتیک
• شیر کنترلی برقی
• شیر تنظیم جریان
• شیر اتوماتیک صنعتی
• Control Globe Valve

شیر کنترلی فولادی کلاس 150 چیست؟ (Steel Control Valve – Class 150)

شیر کنترلی فولادی کلاس 150 بدنه ای بسیار قوی از فولاد (کربن استیل یا استنلس استیل) دارد و معمولا به صورت فلنجی ساخته می شود. هم بدنه و هم فلنج دارای استاندارد هستند. بدنه مطابق استاندارد ASME / ANSI Class 150، و فلنج مطابق استاندارد ASME B16.5 طراحی و ساخته می شوند. جنس فولادی که برای ساخت این محصول مورد استفاده قرار گرفته است از جهت این است که که شیر بتواند در برابر دما، فشار و تنش‌های مکانیکی عملکردی پایدار داشته باشند.

شیر کنترلی مانند سایر شیر ها در کلاس های فشاری متنوعی تولید می شود. کلاس فشاری 150 بیانگر محدوده فشار کاری مجاز شیر است که برای فشارهای پایین تا متوسط در خطوط لوله صنعتی مناسب می‌باشد.

شیر کنترلی فولادی کلاس 150، کاربرد

زمینه کاری شیر کنترلی فولادی بسیار گسترده است. در این قسمت به تمام زمینه های کاری که می توان از این شیر استفاده کرد اشاره کرده ایم.

• صنایع نفت و گاز
• پالایشگاه‌ها
• نیروگاه‌ها
• خطوط بخار
• صنایع شیمیایی
• سیستم‌های کنترلی فرآیندی

نحوه عملکرد شیر کنترلی فولادی کلاس 150

تنظیم پیوسته و دقیق جریان پایه ای و اساسی است که عملکرد شیر کنترلی بر پایه آن ساخته شده است. در این شیر یک دسته یا عملگر (Actuator) طراحی شده است که سیگنال کنترلی را از سیستم کنترل (PLC، DCS یا کنترلر محلی) دریافت می‌کند و متناسب با آن، موقعیت دیسک یا پلاگ را تغییر می‌دهد.

• دقت کنید نمی توانیم به هر شیری که به عملگر پنوماتیک یا برقی مجهز شود، شیر کنترلی بگوییم! شیر کنترلی فولادی واقعی علاوه بر تریم مخصوص کنترلی باید دارای مشخصه جریان تعریف‌شده و قابلیت کار مداوم در وضعیت‌های نیمه‌باز را نیز داشته باشد. استفاده از شیرهای دستی که به عملگر مجهز شده اند به جای شیر کنترلی در بسیاری از پروژه‌ها باعث کاهش دقت کنترل و خرابی زود هنگام تجهیزات شده است.

شیر کنترلی از نظری حرکتی به دو دسته خطی (Linear) و چرخشی (Rotary)  تقسیم می شود. حرکت خطی بیشتر در شیرهای گلوب کنترلی و حرکت چرخشی در برخی طراحی ها می باشد. این حرکت ها باعث می شود سطح مقطع عبور سیال تغییر کند و باعث تنظیم دقیق دبی یا فشار خروجی شود. کار اصلی شیر کنترلی این است که دائم به صورت نیمه باز کار کند از همین رو به گونه ای طراحی و ساخته شده است که مانند شیر های قطع و وصل دچار سایش زود هنگام نمی شود.
در ادامه می توانید با انواع شیر کنترلی فولادی کلاس 150 و دسته بندی آن بیشتر آشنا شوید.

رفتار شیر کنترلی در شرایط واقعی فرآیند

در شرایط واقعی شیر کنترلی فولادی کلاس 150 معمولا تحت نوسانات فشار ورودی، تغییر دمای سیال و تغییر بار سیستم کار می‌کند. این شیر کاملا ایمن بوده و به گونه ای طراحی شده است که اگر تغییرات ناگهانی فشار رخ دهد، موقعیت دیسک به‌صورت پایدار حفظ شود و از نوسان (Hunting) جلوگیری گردد. این ویژگی ممکن است در بسیاری از سیستم ها عادی به نظر برسد اما در سیستم‌های بخار و خطوط فرآیندی اهمیت بسیار زیادی دارد؛ چرا که اگر شیر نوسان داشته باشد باعث افت راندمان، ایجاد نویز و حتی آسیب به تجهیزات پایین‌دست شود.

انواع شیر کنترلی فولادی کلاس 150

شیر کنترلی (Control Valves) را می توان از جنبه های مختلفی دسته بندی کرد. این تقسیم بندی ها در انتخاب صحیح شیر و متناسب با کاربردهای صنعتی نقش مهمی دارند. این دسته بندی ها شامل موارد زیر می باشد.

• نوع بدنه
• نوع حرکت
• نوع عملگر
• نوع تریم
• رفتار کنترلی
• وضعیت ایمنی

انواع شیر کنترلی بر اساس نوع بدنه

در دسته بندی بر اساس نوع بدنه شیر کنترلی فولادی کلاس 150، این شیر بر اساس طراحی بدنه و مکانیزم داخلی کنترل جریان بررسی می‌شود. انتخاب شیر کنترلی براساس نوع بدنه یکی از کاربردی ترین و رایج ترین روش‌ها برای انتخاب شیر کنترلی در صنایع مختلف است.

چنانچه بر اساس دسته بندی نوع بدنه، شیر کنترلی را به اشتباه انتخاب کنید و متناسب با نیاز سیستم شما نباشد، ممکن است در دقت کنترل، ایمنی فرآیند، هزینه نگهداری و طول عمر سیستم به مشکلات جدی بر بخورید.

جدول انواع شیر کنترلی بر اساس نوع بدنه

نوع شیر کنترلی	نام انگلیسی	نوع حرکت	دقت کنترلی	افت فشار	محدوده فشار و دما	مزایا	معایب	کاربردهای رایج
شیر کنترلی کروی	Globe Control Valve	خطی (Linear)	بسیار بالا	زیاد	بالا	کنترل بسیار دقیق جریان، پایداری عملکرد، مناسب فرآیندهای حساس	افت فشار بالا، قیمت و وزن بیشتر	کنترل بخار، خطوط فرآیندی نفت و گاز، واحدهای پتروشیمی، سیستم‌های کنترلی حساس
شیر کنترلی پروانه‌ای	Butterfly Control Valve	دورانی (Rotary)	متوسط	کم	متوسط	وزن کم، قیمت اقتصادی، مناسب سایزهای بزرگ	دقت کنترلی کمتر، مناسب نبودن برای فشارهای بالا	شبکه‌های آب و فاضلاب، سیستم‌های تهویه صنعتی، خطوط انتقال با دبی بالا
شیر کنترلی سماوری (پلاگ)	Plug Control Valve	دورانی (Rotary)	خوب	متوسط	بالا	مقاوم در برابر سایش و آلودگی، آب‌بندی مناسب، مناسب سیالات آلوده	گشتاور عملیاتی بالا، نیاز به روانکاری در برخی مدل‌ها	پالایشگاه‌ها، صنایع شیمیایی، سیالات خورنده یا دارای ذرات جامد
شیر کنترلی توپی	Ball Control Valve	دورانی (Rotary)	متوسط رو به پایین	بسیار کم	بالا	افت فشار بسیار کم، سرعت عملکرد بالا، طول عمر زیاد	کنترل تدریجی ضعیف‌تر نسبت به کروی	خطوط انتقال نفت و گاز، سیستم‌های On–Off، کاربردهای با افت فشار کم
شیر کنترلی دیافراگمی	Diaphragm Control Valve	خطی (Linear)	خوب	کم	پایین تا متوسط	عدم تماس سیال با اجزای فلزی، مناسب سیالات بهداشتی و خورنده	محدودیت فشار و دما، مناسب نبودن برای خطوط سنگین	صنایع غذایی و دارویی، آب آشامیدنی، سیالات خورنده

انواع شیر کنترلی بر اساس نوع حرکت (Motion Type)

در این دسته‌بندی، آن چه که مهم است و نقش اصلی را بازی می کند نحوه حرکت عضو کنترلی (خطی یا دورانی) است. نوع حرکت تأثیر مستقیمی بر دقت کنترل، سرعت عملکرد، افت فشار و هزینه نگهداری شیر کنترلی دارد.

حتما دقت کنید که کاربرد شیر های کنترلی الکتریکی و هیدرولیکی کاملا با یکدیگر متفاوت است. از شیر کنترلی الکتریکی برای محیط‌های غیر انفجاری با نیاز به دقت بالا استفاده می شود و از شیرهای کنترلی هیدرولیکی بیشتر در کاربردهای خاص با فشار و نیروی بسیار زیاد استفاده می شود.

اگر سیستمی دارید که نیاز به دقت و پایداری کنترل دارد شیر کنترلی با حرکت خطی مناسب است، این درحالی است که شیرهای کنترلی با حرکت دورانی به دلیل سرعت بالا، ساختار ساده و هزینه کمتر، گزینه‌ای ایده‌آل برای سایزهای بزرگ و کنترل نسبی جریان به شمار می‌روند.

جدول انواع شیر کنترلی بر اساس نوع حرکت

نوع حرکت	نوع شیر کنترلی	نام انگلیسی	مکانیزم حرکت	دقت کنترلی	سرعت عملکرد	افت فشار	مزایا	محدودیت‌ها	کاربردهای رایج
حرکت خطی	شیر کنترلی کروی	Globe Control Valve	حرکت عمودی دیسک روی نشیمنگاه	بسیار بالا	متوسط	زیاد	کنترل بسیار دقیق و پایدار، مناسب فرآیندهای حساس	افت فشار بالا، قیمت بیشتر	کنترل بخار، فشار و دبی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
حرکت خطی	شیر کنترلی دیافراگمی	Diaphragm Control Valve	حرکت خطی دیافراگم انعطاف‌پذیر	بالا	متوسط	کم	عدم تماس سیال با قطعات فلزی، مناسب سیالات خورنده و بهداشتی	محدودیت فشار و دما	صنایع غذایی، دارویی، آب آشامیدنی
حرکت خطی	شیر کنترلی پینچ	Pinch Valve	فشرده‌سازی خطی لاینر لاستیکی	متوسط تا بالا	متوسط	کم	ایده‌آل برای سیالات دوغابی و دارای ذرات جامد	مناسب نبودن برای فشار بالا	معادن، صنایع شیمیایی، دوغاب‌ها
حرکت دورانی	شیر کنترلی پروانه‌ای	Butterfly Control Valve	چرخش دیسک حول محور	متوسط	بالا	کم	سبک، اقتصادی، مناسب سایزهای بزرگ	دقت کمتر نسبت به خطی	آب و فاضلاب، تهویه صنعتی، خطوط انتقال بزرگ
حرکت دورانی	شیر کنترلی توپی	Ball Control Valve	چرخش توپ سوراخ‌دار	متوسط رو به پایین	بسیار بالا	بسیار کم	افت فشار بسیار کم، عملکرد سریع	کنترل تدریجی ضعیف‌تر	خطوط انتقال نفت و گاز، سیستم‌های On–Off
حرکت دورانی	شیر کنترلی سماوری	Plug Control Valve	چرخش پلاگ مخروطی یا استوانه‌ای	خوب	بالا	متوسط	مقاوم در برابر آلودگی و سایش	گشتاور بالا، نیاز به روانکاری	پالایشگاه‌ها، سیالات آلوده و خورنده

انواع شیر کنترلی بر اساس نوع عملگر (Actuator Type)

شیر کنترلی در این دسته بندی بر اساس نوع منبع انرژی و مکانیزم محرک (عملگر) بررسی می‌شود. نقش دسته یا عملگر در سیستم بسیار حائز اهمیت است چرا که تأثیر مستقیمی بر ایمنی، سرعت پاسخ‌دهی، دقت کنترل و قابلیت استفاده در محیط‌های صنعتی خاص دارد.

نوع عملگر	نوع شیر کنترلی	نحوه عملکرد	مزایا	محدودیت‌ها	کاربرد رایج
پنوماتیکی	Pneumatic Control Valve	استفاده از هوای فشرده برای باز، بسته یا مدولاسیون	سرعت بالا، ایمنی مناسب، تعمیرات ساده	نیاز به سیستم هوای فشرده	صنایع نفت، گاز، پتروشیمی
الکتریکی	Electric Control Valve	عملکرد توسط موتور الکتریکی	دقت کنترلی بالا، عدم نیاز به هوای فشرده	حساس به رطوبت و محیط‌های انفجاری	تاسیسات، صنایع عمومی
هیدرولیکی	Hydraulic Control Valve	استفاده از فشار روغن	توان و نیروی بسیار بالا	هزینه و پیچیدگی بیشتر	سیستم‌های سنگین و فشار بالا

انواع شیر کنترلی بر اساس نوع تریم (Trim Type)

تریم چیست ؟

به مجموعه ای اجزا و قطعات داخلی که در تماس مستقیم با سیال است گفته می شود که نقش مهم و کلیدی در کنترل جریان دارد. وظیفه تریم در سیستم تنظیم دبی، فشار و نحوه عبور جریان می باشد.

تریم در انواع متنوعی تولید می شود.

استاندارد (Standard Trim)

ضدکاویتاسیون (Anti-Cavitation Trim)

کاهنده نویز (Low Noise Trim)

چندمرحله‌ای (Multi-Stage Trim)

بهتر است تریم درست انتخاب شود چون باعث افزایش طول عمر شیر و کاهش آسیب می‌شود.

انواع شیر کنترلی بر اساس رفتار کنترلی (Flow Characteristic)

این دسته‌بندی تعیین کننده آن است که شیر چگونه نسبت به سیگنال کنترلی واکنش نشان دهد. انتخاب درست رفتار کنترلی یا مشخصه مناسب نقش مستقیمی در پایداری سیستم کنترلی دارد. به طور مثال، اگر سیستمی دارید که فرآیندهایی با تغییرات زیاد فشار دارد بهتر است از مشخصه درصد مساوی استفاده کنید، چون هم کنترل نرم تر و هم دقیق تری فراهم می کند.

Linear به معنی تغییر جریان متناسب با حرکت شیر

Equal Percentage به معنی مناسب برای دامنه کنترلی وسیع

Quick Opening به معنی مناسب قطع و وصل سریع

انواع شیر کنترلی بر اساس وضعیت ایمنی (Fail-Safe Position)

• Fail Close (FC): در قطع انرژی، شیر بسته می‌شود Fail Open
• (FO): در قطع انرژی، شیر باز می‌ماند.
• Fail Last Position (FL): شیر در آخرین موقعیت باقی می‌ماند.

وضعیت ایمنی در طراحی ایمنی فرآیند بسیار مهم و حائز اهمیت است.

برای مشاهده بهترین قیمت شیر کنترلی کلیک کنید.

اجزای اصلی شیر کنترلی فولادی کلاس 150

جزء (Component)	نام انگلیسی	توضیح کوتاه
بدنه	Body	ساخته‌شده از ASTM A216 WCB یا استنلس استیل، محفظه اصلی عبور سیال مطابق ASME B16.34
تریم	Trim	شامل دیسک، سیت و اجزای داخلی؛ مؤثر در دقت کنترل و طول عمر شیر
دیسک / پلاگ	Disc / Plug	تنظیم‌کننده جریان؛ در انواع سوزنی، مخروطی یا بالانس‌شده
سیت	Seat	نشیمنگاه دیسک؛ نقش کلیدی در آب‌بندی و معمولاً قابل تعویض
ساقه	Stem	انتقال حرکت عملگر به دیسک؛ طراحی غیرچرخشی برای کاهش سایش
عملگر	Actuator	تبدیل سیگنال کنترلی به حرکت مکانیکی (پنوماتیکی، برقی یا هیدرولیکی)

جایگاه و شکل هر یک از اجزای شیر کنترلی را می توانید در تصویر مشاهده کنید.

ویژگی‌های فنی شیر کنترلی فولادی کلاس 150

کنترل پایدار و دقیق جریان، مهم ترین و خاص ترین ویژگی شیر کنترلی فولادی کلاس 150 که می توان به آن اشاره کرد. بدنه فولادی این شیر مقاومتی را در این شیر فراهم کرده است که بتوان از آن در خطوط بخار، نفت، گاز و سیالات شیمیایی نیز استفاده کرد. یکی دیگر از ویژگی های فنی مهم این شیر،قابلیت تنظیم پیوسته دبی بدون ایجاد شوک هیدرولیکی است. همچنین تریم نیز به این شیر کمک می کند تا افت فشار را کنترل کند و تا حد امکان مانع کاویتاسیون و نویز می شود. از شیر کنترلی فولادی کلاس 150 تا فشار حدودا 19 بار و دمای کاری (بسته به متریال) تقریبی 425°C می توان استفاده کرد.

شیر کنترلی فولادی کلاس 150، استانداردهای بین المللی

طراحی، انتخاب و عملکرد شیر کنترلی فولادی کلاس 150 بر اساس استانداردهای معتبر بین‌المللی انجام می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر است.

• IEC 60534 برای طراحی و محاسبات شیرهای کنترلی
• ASME B16.34 برای بدنه و فشار کاری
• ISA Standards برای سیستم‌های کنترلی
• API Recommended Practices در صنایع نفت و گاز

قبل از خرید شیر کنترلی فولادی کلاس 150

یکی از کلیدی ترین پارامترهایی که پیش از خرید شیر کنترلی فولادی کلاس 150 باید به به آن توجه کنید، میزان افت فشار طراحی‌شده در شیر است. برخلاف آنچه در شیرهای قطع و وصلی است، در شیر کنترلی افت فشار نه‌تنها اجتناب‌ناپذیر است، بلکه بخشی از فرآیند کنترل محسوب می‌شود. نقش تریم در این بخش بسیار اهمیت دارد، تریم را به گونه ای طراحی می کنند که افت فشار به‌صورت یکنواخت و کنترل‌شده ایجاد گردد تا از بروز کاویتاسیون، فلشینگ و نویز جلوگیری شود. بهتر است میزان افت فشار شیر با سیستم هماهنگی داشته باشد تا عمر شیر کنترلی کم نشود.

شیر کنترلی فولادی کلاس 150، سوالات متداول

1. آیا از شیر کنترلی فولادی کلاس 150 برای قطع و وصل کامل جریان سیال می توان استفاده کرد؟

اگرچه این شیر امکان قطع و وصل کامل جریان را دارد اما اساس طراحی این شیر برپایه کنترل تدریجی جریان است نه قطع و وصل آن. توضیه ما به شما این است که برای جلوگیری از خرابی و آسیب دیدگی شیر از این شیر به طور مدوام برای قطع و وصل استفاده ننمایید.

2. تفاوت شیر کنترلی با شیر کروی معمولی چیست؟

شیر کنترلی دارای تریم کنترلی و عملگر اتوماتیک است، اما شیر کروی معمولا در بیشتر موارد به صورت دستی مورد استفاده قرار می گیرد. تمام نکات مربوط به شیر کروی را می توانید در مقاله راهنمای کامل شیر کروی فولادی کلاس 150 | مشخصات فنی، انواع و کاربردها مطالعه فرمایید.

3. آیا از شیر کنترلی فولادی کلاس 150 می توان برای بخار استفاده کرد؟

بله. یکی از اصلی و رایج ترین کاربردهای شیر کنترلی در پایپنیگ کنترل بخار و دما در خطوط صنعتی است.

4. آی امکان نصب پوزیشنر روی شیر کنترلی وجود دارد؟

بله. حتی می توان گفت نصب پوزیشنر بهتر هم هست چرا که باعث افزایش دقت کنترل و پاسخ‌دهی سریع‌تر شیر می‌شود به‌خصوص در فرآیندهای حساس مانند کنترل دما و فشار بخار. وظیفه پوزیشنر تنظیم دیسک با دقت زیاد است و این کار را از طریق دریافت سیگنال های کنترلی و مقایسه آن با موقعیت واقعی ساقه انجام می دهد.

5. عمر مفید شیر کنترلی فولادی کلاس 150 را چقدر می شود در نظر گرفت؟

طول عمر مفید شیر کنترلی رابطه مستقیمی با انتخاب صحیح متریال و طراحی مناسب تریم دارد. اگر نکات گفته شده در این مقاله را رعایت کنید، این شیر می‌تواند سال‌ها بدون افت عملکرد در سیستم‌های صنعتی کار کند.

نتیجه گیری

در مجموع، یکی از حیاتی‌ترین و اصلی ترین اجزای سیستم‌های کنترلی، شیر کنترلی فولادی کلاس 150 است. نقش این شیر به طور مستقیم در پایداری، ایمنی و راندمان فرآیند است. این شیر دارای طراحی فوق العاده ای است. بدنه ای مقاوم و فولادی، قابلیت کار مداوم در وضعیت‌های نیمه‌باز، طراحی استاندارد و عملگر و تریم تنها بخشی از ویژگی ها و مزیت های این شیر است.

با این حال، بررسی دقیق شرایط فرآیندی، افت فشار، نوع سیال و رفتار کنترلی مواردی هستند، که پیش از انتخاب شیر مورد نظر باید به آنها دقت کنیم؛ چرا که یک انتخاب اشتباه می‌تواند منجر به ناپایداری سیستم، افزایش هزینه‌های نگهداری و کاهش عمر تجهیزات شود.

انتخاب صحیح شیر کنترلی فولادی کلاس 150 نیازمند بررسی دقیق شرایط فرآیندی، افت فشار، نوع سیال و رفتار کنترلی مورد انتظار است؛ چرا که یک انتخاب نادرست می‌تواند منجر به ناپایداری سیستم، افزایش هزینه‌های نگهداری و کاهش عمر تجهیزات شود. اگر اصول مطرح‌شده در این مقاله به‌درستی در نظر گرفته شوند، شیر کنترلی فولادی کلاس 150 می‌تواند عملکردی پایدار، دقیق و طولانی‌مدت در قلب سیستم‌های صنعتی شما فراهم کند.

شرکت پولادگران با بیش از 18 سال سابقه درخشان و تجربه در زمینه تامین تجهیزات پروژه های نفت، گاز، پتروشیمی، پالایشگاهی و ساختمانی آماده ارائه هر گونه خدمات جامع از مشاوره تخصصی تا تأمین و خرید تجهیزات مورد نیاز پروژه‌ها می‌باشد.

برای مطالعه سایر مقالات بازرگانی پولادگران کلیک کنید.