شیر گلوب زاویه‌ای Angle Globe Valve یکی از انواع شیرهای صنعتی است که به دلیل طراحی خاص و کارایی بالا در کنترل جریان سیالات، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیر، که به‌عنوان زیرمجموعه‌ای از شیرهای گلوب (Globe Valves) شناخته می‌شود، با زاویه 90 درجه بین ورودی و خروجی خود، امکان مدیریت جریان را در سیستم‌های پیچیده فراهم می‌کند.
شیر گلوب زاویه‌ای چیست؟
شیر گلوب زاویه‌ای نوعی شیر کنترلی است که برای تنظیم، قطع یا وصل جریان سیالات (مایعات، گازها یا بخار) در خطوط لوله استفاده می‌شود. برخلاف شیرهای گلوب استاندارد که ورودی و خروجی آن‌ها در یک خط مستقیم قرار دارد، در شیر گلوب زاویه‌ای، ورودی و خروجی با زاویه 90 درجه نسبت به یکدیگر قرار گرفته‌اند. این طراحی باعث می‌شود که این شیر به‌عنوان یک راه‌حل ایده‌آل برای تغییر جهت جریان یا کاهش تعداد اتصالات در سیستم‌های لوله‌کشی به کار رود.
شیر گلوب زاویه‌ای به دلیل ساختار دیسک و نشیمنگاه خود، قابلیت تنظیم دقیق جریان را دارد و در عین حال می‌تواند به‌عنوان یک شیر قطع‌کننده (Shut-off Valve) عمل کند. این ویژگی‌ها آن را از سایر شیرها مانند شیرهای دروازه‌ای (Gate Valves) یا شیرهای توپی (Ball Valves) متمایز می‌کند.
تاریخچه پیدایش شیر گلوب زاویه‌ای
شیرهای گلوب از قرن نوزدهم و با توسعه سیستم‌های بخار در دوران انقلاب صنعتی به‌عنوان ابزاری برای کنترل جریان بخار و آب مورد استفاده قرار گرفتند. طراحی زاویه‌ای این شیرها اما کمی دیرتر و به‌عنوان پاسخی به نیازهای خاص صنایع معرفی شد. شیرهای گلوب زاویه‌ای در اوایل قرن بیستم و با گسترش صنایع شیمیایی و نفت و گاز به شکلی گسترده‌تر توسعه یافتند، زیرا این صنایع به شیرهایی نیاز داشتند که هم جریان را تنظیم کنند و هم در فضاهای محدود به‌راحتی نصب شوند. طراحی زاویه‌ای این شیرها ابتدا در کشتی‌سازی و سیستم‌های بخار دریایی رواج یافت، جایی که تغییر جهت جریان و صرفه‌جویی در فضا از اهمیت بالایی برخوردار بود. از آن زمان تاکنون، این شیرها با بهبود مواد و تکنولوژی ساخت، به یکی از اجزای کلیدی در مهندسی مدرن تبدیل شده‌اند.
اجزای مختلف
شیر گلوب زاویه‌ای از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در عملکرد آن ایفا می‌کنند. این اجزا شامل بدنه (Body)، دیسک (Disc)، نشیمنگاه (Seat)، ساقه (Stem) و عملگر (Actuator) هستند.
بدنه: ساختار اصلی شیر
بدنه شیر گلوب زاویه‌ای معمولاً از موادی مانند فولاد ضدزنگ، برنج یا چدن ساخته می‌شود تا در برابر فشار، دما و خوردگی مقاوم باشد. زاویه 90 درجه بین ورودی و خروجی، این شیر را برای نصب در گوشه‌های خطوط لوله مناسب می‌کند.
دیسک و نشیمنگاه: قلب کنترل جریان
دیسک، که به ساقه متصل است، با حرکت عمودی خود روی نشیمنگاه قرار می‌گیرد و جریان را تنظیم یا قطع می‌کند. طراحی دیسک در شیرهای گلوب زاویه‌ای می‌تواند به‌صورت مخروطی (Plug Type) یا تخت (Flat Type) باشد که هر یک برای کاربرد خاصی مناسب است.
ساقه و عملگر: مکانیزم حرکت
ساقه شیر، که به دیسک متصل است، توسط یک عملگر دستی (Handwheel) یا خودکار (Pneumatic/Electric Actuator) حرکت می‌کند. این حرکت باعث باز یا بسته شدن شیر می‌شود.
نحوه عملکرد شیر گلوب زاویه‌ای
شیر گلوب زاویه‌ای با بالا و پایین بردن دیسک نسبت به نشیمنگاه، جریان سیال را کنترل می‌کند. هنگامی که دیسک کاملاً روی نشیمنگاه قرار گیرد، جریان قطع می‌شود و زمانی که دیسک بالا برود، جریان با توجه به میزان باز شدن تنظیم می‌شود. زاویه 90 درجه بین ورودی و خروجی باعث می‌شود که سیال پس از ورود به شیر، تغییر جهت داده و از خروجی خارج شود. یکی از ویژگی‌های مهم این شیر، افت فشار (Pressure Drop) نسبتاً بالای آن است. بر اساس تحقیقات منتشرشده در “Chemical Engineering Journal”، این افت فشار به دلیل تغییر مسیر جریان و انقباض در ناحیه نشیمنگاه رخ می‌دهد، که البته در کاربردهایی که نیاز به تنظیم دقیق جریان است، یک مزیت محسوب می‌شود.
انواع شیر گلوب زاویه‌ای
شیرهای گلوب زاویه‌ای بر اساس نوع عملگر، جنس بدنه و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:
- شیر گلوب زاویه‌ای دستی: این نوع شیر با استفاده از چرخ‌دستی (Handwheel) باز و بسته می‌شود و برای سیستم‌هایی با فشار و دمای متوسط مناسب است.
- شیر گلوب زاویه‌ای خودکار: در این مدل، از عملگرهای پنوماتیکی یا الکتریکی برای کنترل شیر استفاده می‌شود. این نوع در صنایع بزرگ مانند پالایشگاه‌ها کاربرد دارد.
- شیر گلوب زاویه‌ای با بدنه مقاوم: این شیرها از موادی مانند فولاد ضدزنگ یا آلیاژهای خاص ساخته می‌شوند و برای سیالات خورنده یا دماهای بالا طراحی شده‌اند.
کاربردهای شیر گلوب زاویه‌ای در صنایع
شیر گلوب زاویه‌ای به دلیل انعطاف‌پذیری در نصب و توانایی کنترل جریان، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. در پالایشگاه‌ها و خطوط انتقال، این شیر برای تنظیم جریان نفت خام، گاز طبیعی و محصولات پتروشیمی به کار می‌رود. طراحی زاویه‌ای آن به کاهش تعداد اتصالات در سیستم کمک می‌کند. شیرهای گلوب زاویه‌ای در بویلرها و توربین‌ها برای کنترل بخار با فشار بالا استفاده می‌شوند. این شیرها در این کاربردها به دلیل دوام و دقت بالا ترجیح داده می‌شوند. در این صنایع، شیرهای گلوب زاویه‌ای برای مدیریت سیالات حساس و خورنده استفاده می‌شوند، به‌ویژه در مواردی که نیاز به تغییر جهت جریان باشد.
مزایا
- کنترل دقیق جریان: این شیر به دلیل طراحی دیسک و نشیمنگاه، قابلیت تنظیم جریان را با دقت بالا دارد.
- انعطاف‌پذیری در نصب: زاویه 90 درجه، نصب آن را در فضاهای محدود آسان‌تر می‌کند.
- دوام بالا: با انتخاب مواد مناسب، این شیر می‌تواند در شرایط سخت عملیاتی کار کند.
معایب
- افت فشار بالا: تغییر جهت جریان باعث کاهش فشار سیال می‌شود که در برخی کاربردها نامطلوب است.
- هزینه نگهداری: قطعات متحرک مانند دیسک و ساقه نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند.
- محدودیت در جریان بالا: این شیر برای جریان‌های بسیار زیاد مناسب نیست و ممکن است کارایی خود را از دست بدهد.
با پیشرفت تکنولوژی، شیرهای گلوب زاویه‌ای نیز بهبود یافته‌اند. استفاده از مواد کامپوزیتی و پوشش‌های ضدخوردگی، عمر مفید این شیرها را افزایش داده است. همچنین، سیستم‌های هوشمند مانند حسگرهای فشار و دما به این شیرها اضافه شده‌اند تا عملکرد آن‌ها به‌صورت لحظه‌ای پایش شود. طراحی‌های جدید با کاهش افت فشار و افزایش کارایی هیدرولیکی، محدودیت‌های سنتی این شیرها را برطرف کرده‌اند. عملگرهای الکتریکی پیشرفته نیز امکان کنترل از راه دور را فراهم کرده‌اند.
شیر گلوب زاویه‌ای با طراحی منحصربه‌فرد و توانایی کنترل جریان، یکی از ابزارهای کلیدی در مهندسی سیالات است. به گزارش ابرار صنعتی، این شیر با وجود برخی محدودیت‌ها، به دلیل انعطاف‌پذیری و دقت بالا، همچنان در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، نیروگاه‌ها و سیستم‌های شیمیایی جایگاه ویژه‌ای دارد.
منبع: ابرار صنعتی
