شیر توپی (بال ولو)

شیر توپی چیست؟

بال ولو (یا شیر توپی) BALL VALVE یک شیر صنعتی ساده اما بسیار کاربردی است که داخل آن یک کره توخالی وجود دارد و با چرخاندن همین کره، جریان سیال داخل لوله یا قطع یا وصل می‌شود. این شیر به خاطر سرعت عمل بالا و آب‌بندی قوی، در سیستم‌های پایپینگ برای کنترل جریان مایعات یا گازها به‌صورت گسترده استفاده می‌شود و بیشترین محبوبیت را در صنایعی مثل نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه‌ها دارد. طراحی ساده و مقاومت عالی در برابر فشار و دما، بال ولو را به انتخابی مطمئن و مؤثر تبدیل کرده است.

انواع بال ولو

طبقه‌بندی بر اساس ساختار بدنه و مونتاژ

یکپارچه (One-Piece):

• مناسب برای فشارهای بالا (تا ۱۰۰۰۰ psi) با اتصالات رزوه‌ای.
• ساختار بدون درز و مقاوم در برابر نشتی.

شیر توپی دو تکه (Two-Piece):

• متداول برای فشار متوسط (کلاس ۱۵۰-۱۵۰۰) با اتصالات فلنجی/جوشی.
• امکان تعمیر محدود.

شیر توپی سه تکه (Three-Piece):

• قابلیت تعمیر کامل بدون جدا کردن از خط لوله.
• مناسب برای صنایع دارویی و غذایی.

تمام جوش (Fully Welded):

• برای خطوط گاز خطرناک و محیط‌های زیردریایی با عمر مفید ۵۰+ سال.

بر اساس سیستم مهار توپی (Ball Mounting)

شناور (Floating Ball):

• توپی توسط فشار سیال به سمت سیت فشرده می‌شود.
• مناسب برای سایزهای تا ۱۰ اینچ و فشار تا ۶۰۰ psi.

شیر توپی ترونیون (Trunnion Mounted):

• توپی توسط شافت‌های ثابت در بالا و پایین مهار می‌شود.
• مناسب برای فشارهای بالا (تا ۲۵۰۰ psi) و سایزهای بزرگ (۳۶+ اینچ).

طبقه‌بندی بر اساس نوع سیت (Seat Type)

با سیت نرم (Soft Seat):

• جنس: تفلون (PTFE)، RPTFE، نایلون، گرافیت
• دمای کار: -۵۰°C تا ۲۶۰°C
• کاربرد: آببندی کامل در سیالات خنثی (آب، روغن)

با سیت فلزی (Metal Seat):

• جنس: استنلس استیل ۳۱۶، استلایت (Stellite 6)
• دمای کار: تا ۵۳۸°C
• کاربرد: محیط‌های خورنده، دوغاب و ذرات ساینده

طبقه‌بندی بر اساس اندازه مجرا (Bore Type)

نوع مجرا	قطر مجرا	کاربرد
فول بور (Full Bore)	برابر قطر لوله	خطوط نیازمند CIP/SIP (تمیزکاری درجا)
ردیوس بور (Reduced Bore)	۱-۲ سایز کوچک‌تر	کاهش هزینه و وزن در فشار پایین
V-Port	شکل V با زوایای ۱۵°-۹۰°	کنترل دقیق جریان در صنایع شیمیایی

طبقه‌بندی بر اساس تعداد پورت‌ها (Port Configuration)

دو طرفه (2-Way):

• استاندارد برای قطع/وصل جریان. ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع شیر توپی.

سه طرفه (3-Way):

• L-Port: تغییر مسیر جریان (مثلاً از A به B یا A به C)
• T-Port: مخلوط‌کننده جریان (ورودی A+B → خروجی C)
• کاربرد در سیستم‌های توزیع و مخلوط‌کننده سیالات.

چهار طرفه (4-Way):

• برای سیستم‌های هیدرولیک پیچیده.
• امکان کنترل چند مسیره در مدارهای هیدرولیک.

طبقه‌بندی بر اساس جنس بدنه 

فولاد کربنی (WCB):

• اقتصادی برای آب و روغن در دمای -۲۹°C تا ۴۲۵°C.
• مقاومت مکانیکی بالا اما حساس به خوردگی.

استنلس استیل (۳۱۶/۳۰۴):

• مقاوم در برابر خوردگی (صنایع غذایی، دریایی).
• تحمل دماهای بالا و محیط‌های اسیدی.

آلیاژهای دوبلکس (Duplex):

• تحمل کلرید تا ۵۰۰۰ ppm (صنایع نفت و گاز).
• مقاومت عالی در برابر خوردگی حفره‌ای.

پلیمری (UPVC, CPVC):

• مقاوم در برابر اسیدها (صنایع کشاورزی و شیمیایی).
• سبک و مقرون‌به‌صرفه اما محدود در فشار و دما.

طبقه‌بندی بر اساس نوع اتصال

فلنجدار (Flanged):

• مطابق استانداردهای ANSI B16.5/DIN.
• نصب و تعمیر آسان با امکان باز کردن سریع.

رزوه‌ای (Threaded):

• NPT/BSP برای خطوط کم فشار.
• مناسب برای سایزهای کوچک (تا ۲ اینچ).

جوشی (Butt Weld):

• برای خطوط فشار بالا (API 602).
• اتصال دائمی و بدون نشتی. مناسب برای خطوط بخار و گازهای خطرناک.

ساکت جوش (Socket Weld):

• ترکیبی از جوش و اتصال مکانیکی.
• مناسب برای فشارهای متوسط و خطوط کوچک. نصب سریع‌تر نسبت به جوش لب به لب.

طبقه‌بندی ویژه (کاربردهای خاص)

بال ولو ضد انفجار (Fire Safe):

• مطابق API 607/ISO 10497 با تست آتش ۳۰ دقیقه‌ای.
• مقاوم در برابر آتش‌سوزی و حفظ آببندی در شرایط بحرانی.

بال ولو کاویتاسیون فیلر (Cavity Filler):

• جلوگیری از تجمع باکتری در خطوط آب آشامیدنی.
• مناسب برای صنایع غذایی و دارویی.

بال ولو هایبرید (Hybrid):

• ترکیب سیت‌های نرم و فلزی برای سرویس‌های ترکیبی.
• مناسب برای خطوط با سیالات متغیر (خورنده و غیرخورنده).

جدول مقایسه‌ای کلیدی بال ولو شناور، ترونیون، V-PORT

پارامتر	شیر شناور	شیر ترونیون	شیر V-Port
حداکثر فشار	۶۰۰ psi	۲۵۰۰ psi	۱۰۰۰ psi
حداکثر سایز	۱۰ اینچ	۳۶ اینچ	۱۲ اینچ
هزینه	اقتصادی	گران	متوسط
کنترل جریان	ضعیف	ضعیف	عالی

مختصات فنی شیر توپی

شماره	جزء شیر توپی	توضیح مختصر
1	Body (بدنه)	ساختار اصلی که اجزای داخلی را در بر می‌گیرد.
2	Seat (نشیمنگاه)	آب‌بندی بین توپ و بدنه، جلوگیری از نشت.
3	Ball Disc (توپ)	قطعه کروی که جریان را با چرخش ۹۰ درجه کنترل می‌کند.
4	Gasket (واشر)	آب‌بندی بین صفحات و بدنه برای جلوگیری از نشت.
5	Stud (پیچ)	اتصال‌دهنده اجزا به هم.
6	Nut (مهره)	مهره‌ای که پیچ‌ها را محکم نگه می‌دارد.
7	Cover/Body (درپوش)	پوشش یا قسمت بالایی بدنه که قسمت داخلی را می‌پوشاند.
8	O-ring (اورینگ)	حلقه آب‌بندی لاستیکی برای جلوگیری از نشت.
9	Washer (واشر)	واشر بین مهره و سطح اتصال برای پخش نیرو.
10	Packing	ماده آب‌بندی اطراف محور شیر برای جلوگیری از نشت.
11	Gland (گلند)	قطعه‌ای برای نگه داشتن پکینگ در جای خود.
12	Gland Flange	فلنج نگه‌دارنده گلند و پکینگ.
14	Screw (پیچ)	اتصال‌دهنده دستی برای اجزاء کوچک‌تر.
15	Stem (محور)	میله واسطه بین دسته و توپ برای چرخش شیر.

نحوه عملکرد شیر توپی

شیر توپی یک ‌شیر قطع و وصل است که با استفاده از یک توپ فلزی توخالی (Ball Disc) که داخل بدنه قرار دارد، جریان سیال را کنترل می‌کند. محور این توپ به یک شفت (Stem) متصل است که از بیرون توسط دسته یا عملگر چرخانده می‌شود.

حالت باز: وقتی دسته شیر به اندازه ۹۰ درجه (یک ربع دور) چرخیده و سوراخ مرکزی توپ با مسیر داخلی بدنه هم‌راستا شود، سیال بدون مقاومت از داخل توپ عبور می‌کند. در این موقعیت، تماس توپ با نشیمنگاه (Seat) حداقل است و افت فشار بسیار کم است.
حالت بسته: با چرخش معکوس دسته شیر، توپ می‌چرخد طوری که سوراخ توپ عمود بر مسیر جریان قرار می‌گیرد. در این حالت سطح صیقلی و سخت توپ از جنس فلزی یا روکش شده با مواد خاص، دقیقا روی نشیمنگاه قرار گرفته و با فشار مکانیکی نشیمنگاه از نشت سیال جلوگیری می‌کند. این آب‌بندی فلزی–غیر فلزی یا فلزی–فلزی به طور کامل مسیر جریان را مسدود می‌کند و عملاً نشتی وجود ندارد.

• دسته شیر معمولاً دارای یک مکانیزم قفل (Locking Mechanism) است که اجازه تغییر ناگهانی موقعیت را نمی‌دهد.
• جنس نشیمنگاه معمولاً از PTFE یا سایر مواد مقاوم به سایش و حرارت انتخاب می‌شود تا علاوه بر آب‌بندی مطمئن، عمر شیر افزایش یابد.
• شیر توپی قادر است جریان را به صورت کامل قطع یا وصل کند ولی برای جریان‌های کنترل دقیق توصیه نمی‌شود، چون حالت نیمه باز باعث آسیب به نشیمنگاه و افت عملکرد بلندمدت می‌شود.
• طراحی شیر توپی باعث می‌شود سرعت باز و بسته شدن بسیار بالا باشد که این موضوع در شرایط اضطراری یا فرایندهای نیازمند قطع سریع جریان بسیار کاربردی است.

استانداردهای ابعادی ولو توپی (Ball Valve)

استاندارد ASME B16.34

• شامل: ابعاد، فشار و درجه حرارت طراحی شیرآلات فلنج‌دار و رزوه‌ای، شامل شیر توپی.
• کلاس کاری: از کلاس 150 تا 2500 psi (و بالاتر)
• کاربرد: استاندارد اصلی برای صنعت نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه‌ها در آمریکای شمالی.

استاندارد API 608

• شامل: مشخصات طراحی و تست شیر توپی مورد استفاده در صنایع نفت و گاز.
• کلاس کاری: مشابه ASME ولی با ویژگی‌های خاص جهت محیط‌های خورنده و فشار بالا.
• کاربرد: شیرهای توپی فلنج‌دار تا سایز بزرگ و فشارهای بالا.

استاندارد ISO 17292

• شامل: مشخصات ابعادی، کلاسی و تست شیر توپی برای کاربردهای صنعتی.
• کلاس کاری: PN 10 تا PN 400 (معادل کلاس‌های آمریکایی)
• کاربرد: استاندارد بین‌المللی مورد استفاده در اروپا و آسیا.

استاندارد DIN EN 12266

• شامل: تست نشتی و عملکرد شیرهای صنعتی از جمله شیر توپی.
• کاربرد: تضمین کیفیت آب‌بندی در شرایط فشار و دماهای مختلف.

نکاتی درباره نصب، نگهداری و عیب‌یابی

نصب: رعایت جهت فلش، نصب در حالت کاملاً باز

نگهداری:

• روغن‌کاری شش‌ماهه عملگر
• تست نشتی هیدرواستاتیک سالانه
• تعویض O-Ring و واشر دو سال یک‌بار

عیب‌یابی:

• سخت باز/بسته: روغن‌کاری یا تعویض محور
• نشت دور محور: تعویض O-Ring
• افت فشار غیرعادی: شست‌وشوی سیت یا تعویض

مزایا و معایب بال ولو

مزایا (Advantages)	معایب (Disadvantages)
۱. سرعت عمل بالا: قطع/وصل در کمتر از ۱۰ ثانیه در مقایسه با شیرهای گیت ولو (۳–۴ دقیقه)	۱. هزینه اولیه بالاتر: بال ولوهای ترونیون و سه‌تکه ۲۰–۳۰٪ گران‌تر از شیرهای دیگر هستند
۲. آب‌بندی مطمئن: هیچ‌گونه نشتی حتی در تغییرات دما و فشار متغیر (Floating PN16 با سیت PTFE)	۲. حساسیت به ذرات جامد: ذرات معلق می‌توانند سیت PTFE را خراش دهند؛ نیاز به فیلتراسیون یا Sleeve کردن شیر
۳. افت فشار بسیار کم: Full Bore افت فشار را از ۰.۷ بار به کمتر از ۰.۱ بار کاهش می‌دهد	۳. محدودیت دمایی سیت‌های نرم: سیت PTFE بالای ۲۰۰°C نرم و نشت می‌کند؛ نیاز به سیت فلزی یا آلیاژهای ویژه
۴. نگهداری و تعمیر ساده: تعویض سیت و عملگر در شیر سه‌تکه کمتر از نیم روز انجام می‌شود	۴. فشار ضربه‌ای (Water Hammer): قطع/وصل سریع می‌تواند ضربه هیدرولیکی ایجاد کند؛ نیاز به دمپر یا شیر آرام‌بند
۵. دوام بالا در شرایط سخت: Sleeved Ball Valve تا ۳ سال بدون سرویس میان‌دوره‌ای کار می‌کند	۵. وزن زیاد در سایزهای بزرگ: شیرهای Full Bore بزرگ (DN>200) سنگین هستند و نصب حمل‌ونقل دشوار می‌شود؛ نیاز به تجهیزات بالابر یا Reduced Bore

کاربردهای صنعتی

خطوط انتقال نفت و گاز:

در خطوط انتقال نفت و گاز که اغلب در زیر زمین دفن می‌شوند، شیرهای توپی تمام جوش (Welded Body) به دلیل استحکام بالا و حذف کامل مسیرهای نشتی احتمالی، گزینه‌ای ایده‌آل هستند

ایستگاه‌های تقویت فشار و دیسپچینگ:

در این ایستگاه‌ها، شیرهای توپی ترونیون (Trunnion Mounted) با سایزهای بزرگ (مانند ۱۲ اینچ و بالاتر) و کلاس فشار بالا (مثلاً ۶۰۰ HP به بالا) برای کنترل و قطع و وصل جریان‌های پرفشار گاز و نفت به کار می‌روند. طراحی ترونیون به کاهش گشتاور عملیاتی مورد نیاز کمک می‌کند.

صنایع داروسازی و غذایی:

به دلیل آب‌بندی کامل، سهولت تمیزکاری (به خصوص در مدل‌های سه‌تکه که قابلیت جداسازی آسان دارند) و مقاومت در برابر سیالات خورنده کاربرد فراوانی دارند.

کشتیرانی:

شیرهای توپی برنزی و استیل به دلیل مقاومت عالی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی در محیط‌های دریایی و آب شور، در سیستم‌های مختلف کشتی‌ها استفاده می‌شوند.

نیروگاه‌ها و سدسازی:

برای کنترل سیالات با دما و فشار بالا (مانند بخار و آب خنک‌کننده) و همچنین به دلیل عمر طولانی و عملکرد قابل اعتماد، شیرهای توپی در نیروگاه‌های حرارتی و آبی و پروژه‌های سدسازی به کار می‌روند.

یک مثال عملی

سال ۱۴۰۲، خط لوله گاز شهری مشهد دچار نشتی مرگبار شد. نصب بال ولو سه پایه فولادی با عملگر پنوماتیک نه تنها جان هزاران نفر را نجات داد، بلکه ۳ میلیارد تومان از جریمه‌های زیست‌محیطی جلوگیری کرد!

راز این معجزه:
✅ طراحی Fire-Safe با تست API 607
✅ سیت Metal-to-Metal با تحمل دمای ۷۵۰°C

نکته طلایی: برای خطوط LNG (گاز طبیعی مایع)، حتماً از بال ولوهای Cryogenic با استم بلند استفاده کنید تا از یخزدگی اکچوئیتور جلوگیری شود!

راهنمای خرید شیر توپی

لازم است در هنگام خرید بال ولو به چند نکته کلیدی توجه شود:

• جنس بدنه و توپی: فولاد، استیل یا برنج؟ هرکدام برای شرایط خاصی مناسب‌اند.
• نوع نشیمنگاه (سیت): تفلون برای آب‌بندی بهتر، فلزی برای دما و فشار بالا.
• استاندارد ساخت و برند: ولوهای استاندارد عمر خط تولید را چند برابر می‌کنند و هزینه‌های پنهان را کاهش می‌دهند.
• خدمات پس از فروش: تجربه نشان داده ولوهای بی‌نام‌ونشان، در بلندمدت هزینه‌های زیادی به پروژه تحمیل می‌کنند.

قیمت شیر توپی به جنس، سایز، نوع اتصال و برند بستگی دارد. به عنوان مثال، در پروژه‌ای که برای خطوط بخار کارخانه غذایی انجام شد، اختلاف قیمت بین بال ولو فولادی و استیل تا ۳۰٪ بود، اما انتخاب درست باعث شد هزینه تعمیرات سالانه به صفر برسد.

لیست قیمت بال ولو

نوع شیر	قیمت (تومان)
شیر توپی ½ اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	1,400,000
شیر توپی 3/4 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	1,900,000
شیر توپی 1 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	2,400,000
شیر توپی 1,1/4 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	2,900,000
شیر توپی 1,1/2 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	3,400,000
بال ولو 2 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	3,900,000
بال ولو 2,1/2 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	4,400,000
بال ولو 3 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	5,900,000
بال ولو 4 اینچ فولادی فلنجدار کلاس 150 KITZ	7,900,000

بروزرسانی: فروردین 1404

🏆 اگر به دنبال خرید بال ولو با کیفیت و دوام بالا هستید، هایپر تجهیزات پایپینگ کیسان گزینه‌ای مطمئن برای شماست. در این فروشگاه می‌توانید انواع شیرهای توپی استیل و فولادی را از برندهای معتبر با قیمت‌های رقابتی پیدا کنید. همین امروز از سایت کیسان بازدید کنید و با کمک کارشناسان حرفه‌ای، بهترین شیر توپی را برای پروژه خود انتخاب نمایید.