شیر توپی پنوماتیکی

معرفی شیر توپی پنوماتیک

شیر توپی پنوماتیک (بال ولو پنوماتیک) نوعی شیر صنعتی است که با استفاده از هوای فشرده و یک عملگر (اکچویتور) پنوماتیک، جریان سیال را کنترل می‌کند. این شیرها با چرخش ۹۰ درجه‌ای یک توپ سوراخ‌دار در بدنه، مسیر عبور سیال را باز، بسته یا تنظیم می‌کنند. عملکرد سریع، قابلیت اتوماسیون و ایمنی بالا در محیط‌های انفجاری از ویژگی‌های کلیدی این تجهیزات است.

معرفی برندهای معتبر: نوجیکس (NOGIX) و پروال (Proval)

نوجیکس

• ویژگی‌ها: طراحی فشرده، اکچویتورهای فنر برگشت (Spring-Return) با پاسخ ۰.۵ ثانیه.
• مدل شاخص: NX300T (۳ طرفه، فشار ۱۲۵ PSI، دمای -۳۰ تا ۱۵۰°C) 11.
• کاربرد: سیستم‌های پرکن بطری در صنایع غذایی.

پروال

• ویژگی‌ها: بدنه ورودی بالایی (Top Entry)، تحمل فشار تا ۶۰۰۰ PSI.
• مدل شاخص: VP7000 (V-Port، قابلیت تنظیم جریان با دقت ±۲٪) 9.
• کاربرد: کنترل گازهای صنعتی در پتروشیمی.

پارامتر	نوجیکس (NOGIX)	پروال (Proval)
مدل شاخص	NX300T (۳ طرفه)	VP7000 (V-Port)
فشار کاری	تا ۱۲۵ PSI	تا ۶۰۰۰ PSI
ویژگی کلیدی	پاسخ ۰.۵ ثانیه، فنر برگشت	تنظیم جریان ±۲%، بدنه Top Entry
قیمت نمونه (سایز ۲ اینچ)	~۲.۲ میلیون تومان	~۳.۸ میلیون تومان
کاربرد بهینه	صنایع غذایی (پرکن بطری)	پتروشیمی (کنترل گازهای خورنده)

انواع شیر توپی پنوماتیکی

طبقه‌بندی براساس آلیاژ بدنه

• استنلس استیل (SS304، SS316): مناسب برای سیالات خورنده و صنایع غذایی و دارویی.
• فولاد کربنی: مناسب برای آب، گاز و نفت.
• آلیاژهای پلیمری (UPVC، PVC): برای سیالات خورنده و کاربردهای سبک‌تر.

طبقه‌بندی بر اساس تعداد راه (Ports)

• شیرهای توپی پنوماتیکی 2 طرفه (2-Way Ball Valves): این رایج‌ترین نوع است. دارای دو پورت (ورودی و خروجی) است و تنها وظیفه آن، قطع و وصل کامل جریان در یک مسیر مستقیم است.
• دریچه‌های توپی پنوماتیک 3 طرفه (3-Way Ball Valves):این شیرها دارای سه پورت هستند و می‌توانند جریان را به مسیرهای مختلفی هدایت کنند. توپی آن‌ها معمولاً به شکل L-Port یا T-Port است که تعیین‌کننده مسیر جریان در موقعیت‌های مختلف توپی است.

طبقه‌بندی براساس ساختمان ظاهری بدنه

• بدنه یک‌پارچه (One-Piece): ارزان، مناسب فشارهای پایین.
• بال ولو تمام جوش (Welded Body): مناسب برای خطوط انتقال با فشار بالا و نیاز به آب‌بندی کامل؛ تعمیرات آن دشوارتر است، اما نشتی در آن به حداقل می‌رسد.
• بال ولو با ورودی بالایی (Top Entry): امکان دسترسی و تعمیر توپی و آب‌بندها از بالا بدون نیاز به جداسازی شیر از خط لوله را فراهم می‌کند.

کاربردهای بال ولو پنوماتیکی

صنایع نفت و گاز و پتروشیمی:

• برای کنترل جریان سیالات مختلف مانند نفت خام، گاز طبیعی، مواد شیمیایی و محصولات پتروشیمی
• سرعت بالای قطع و وصل در شرایط اضطراری (مثل Emergency Shut Down یا ESD)

صنایع آب و فاضلاب:

•  برای کنترل جریان آب، مواد شیمیایی تصفیه و حتی لجن

صنایع غذایی و داروسازی:

• برای کنترل سیالات فرآیندی، آب و بخار استفاده
• می‌شوند. به عنوان مثال، در خطوط پرکن بطری یا سیستم‌های CIP (Clean-in-Place).

صنایع شیمیایی:

• برای مدیریت جریان اسیدها، بازها و سایر مواد شیمیایی خورنده

صنایع معدن و سیمان:

• در انتقال دوغاب‌ها یا سیالات حاوی ذرات جامد، که نیاز به باز و بسته شدن سریع و بدون گیر کردن شیر است

مزایا

1. سرعت عمل بالا: زمان تغییر وضعیت (باز/بسته) کمتر از نیم ثانیه است.
2. طول عمر زیاد: طراحی ساده‌ی کره‌ای و آب‌بندی مطمئن عمر مفید را تا بیش از ۲۰۰ هزار سیکل افزایش می‌دهد.
3. مصرف انرژی پایین: با استفاده از هوای فشرده، توان لازم را به‌صرفه تأمین می‌کند.
4. ایمنی بیشتر: به‌علت اکچویتور پنوماتیک، خطر جرقه و انفجار در محیط‌های قابل اشتعال به حداقل می‌رسد.

معایب

1. محدودیت در تنظیم جریان: طراحی معمولاً برای قطع/وصل بهینه است، نه کنترل پیوسته جریان (خطر کاویتاسیون در حالت نیمه‌باز).
2. حبس سیال: امکان به‌دام افتادن سیال در محفظه توپ و یخ‌زدگی در دمای زیر صفر.
3. هزینه بالای راه‌اندازی: نیاز به کمپرسور هوا، خطوط لوله و واحدهای مراقبت (فیلتر، رگولاتور، روغن‌زن).

تنظیم دقیق جریان سیال با شیر توپی پنوماتیکی

شیرهای توپی معمولاً برای کنترل پیوسته جریان طراحی نشده‌اند، اما با روش‌های زیر می‌توان دقت را بهبود بخشید:

• بال ولوهای با پورت V شکل (V-Port Ball Valve): این شیرها به جای سوراخ گرد معمولی، سوراخ V شکلی روی توپی خود دارند. این طراحی کمک می‌کند که با چرخش توپی، دبی سیال به صورت تدریجی‌تر و کنترل‌شده‌تری تغییر کند و امکان “تنظیم دقیق‌تر جریان سیال” را فراهم می‌کند. البته هنوز به دقت یک شیر کنترل (Control Valve) واقعی (مثل شیر گلوب) نمی‌رسند، اما برای کاربردهایی که به دقت متوسط نیاز دارند، گزینه خوبی هستند.
• استفاده از پوزیشنر (Positioner): برای بال ولوهای پنوماتیک که نیاز به کنترل دبی دارند، یک “پوزیشنر” روی اکچویتور نصب می‌شود. پوزیشنر، یک سیگنال ورودی (معمولاً 4-20mA) دریافت کرده و هوای فشرده را به اکچویتور طوری تنظیم می‌کند که توپی شیر در موقعیت دقیق (مثلاً 50% باز) قرار گیرد. این امکان، کنترل دبی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد، اما همچنان برای کاربردهای بسیار حساس، شیرهای مخصوص کنترل توصیه می‌شوند.

مثال کاربردی: در صنایع دارویی، شیرهای V-Port پروال با دقت ±۲٪، دبی مواد فعال را در خطوط تزریق کنترل می‌کنند.

نحوه انتخاب شیر توپی با اکچویتور پنوماتیک

سایز لوله:

قطر شیر باید برابر قطر لوله (Full Bore) یا کمتر (Reduced Bore) باشد. شیرهای Full Bore برای سیالات ویسکوز مانند نفت ضروری هستند.

فشار کاری:

شیرهای پروال تا ۶۰۰۰ PSI (سری HP) و شیرهای نوگیکس تا ۱۰۰۰ PSI 911.

نوع سیال:

• سیالات خورنده: بدنه استنلس استیل.
• سیالات غذایی: بدنه برنجی با سیت Teflon (مطابق استاندارد FDA).

درجه حرارت:

• سیت Teflon: تا ۲۰۰°C.
• سیت فلزی (مثل سری H83 Swagelok): تا ۴۰۰°C 13.

نوع اتصال:

• فلنجی (ASME B16.5).
• رزوه‌ای (NPT یا BSP).
• جوش لب به لب (ASME B16.25).

مواد اولیه و آلیاژهای بدنه

• برنج (Brass): هزینه پایین، مناسب آب و گاز غیرخورنده.
• استنلس استیل ۳۱۶: مقاومت بالا در خوردگی و دما.
• کربن استیل: فشارهای فوق سنگین (مثل سری Geminivalve).
• UPVC: سیالات اسیدی در صنایع شیمیایی.

نکات نصب و نگهداری شیر توپی با عملگر پنوماتیک

نصب:

• بررسی هم‌راستایی شیر با خط لوله (جلوگیری از تنش مکانیکی).
• تراز کردن بدنه نسبت به خط لوله
• اتصال صحیح اکچویتور و کانکتورهای هوای فشرده

بازرسی پس از نصب:

• تست نشت با فشار هوا یا آب
• اطمینان از عملکرد بی‌جغجغه و روان

نگهداری دوره‌ای (هر ۶ ماه):

• روغن‌کاری مکانیزم اکچویتور
• بررسی سلامت آب‌بندها و اورینگ‌ها
• تمیزکاری بدنه و کانال‌های هوای کنترل

راهنمای انتخاب شیر توپی پنوماتیک

فاکتور	نکات کلیدی	نکته عملی / تجربه
سایز لوله	تطابق قطر داخلی (ID) شیر با قطر داخلی لوله جلوگیری از افت فشار غیرضروری و فرسایش	در شیرهای Full Port، قطر توپی برابر قطر لوله است؛ همیشه با قطر ID لوله تطبیق دهید.
فشار کاری	تحمل حداکثر فشار خط با ضریب اطمینان انتخاب کلاس فشاری (Class 150, 300, 600 و …) طبق ASME B16.5	کلاس فشار را بر اساس بیشترین فشار و دمای کاری انتخاب کنید تا شیر در دماهای بالا نیز قابل اطمینان باشد.
درجه حرارت سیال	تأثیر حرارت بر متریال سیت‌ها و پکینگ نیاز به مواد مقاوم (PEEK، Metal Seated) در دماهای بالا	برای سیال‌های داغ، از سیت‌های فلزی یا PEEK استفاده کرده و اکچویتور را در برابر گرما عایق کنید.
نوع سیال	خورندگی → استنلس‌استیل 316، دوبلکس ذرات معلق → Full Port و سیت‌های مقاوم به سایش ویسکوزیته → Full Port برای کاهش افت فشار	در سیالات خورنده و ساینده، از آلیاژهای ضد خوردگی و سیت‌های سخت‌کاری‌شده بهره ببرید.
نوع اتصال به پایپینگ	فلنجی (Flanged) برای سایزهای بزرگ و جداسازی آسان رزوه‌ای (Threaded/NPT) تا 2 اینچ جوشی (Butt/Socket Weld) برای فشار و دمای بالا کلمپ (Clamp) در صنایع بهداشتی	در صنایع غذایی/داروسازی از اتصال کلمپی برای سهولت شست‌وشو استفاده کنید؛ در خطوط فشار و دمای بالا از Butt Weld.

🔧 عوامل کلیدی مؤثر بر قیمت شیر توپی پنوماتیک

الف) جنس مواد اولیه

ب) سایز و فشار کاری

ج) نوع طراحی و ساختار

د) نوع اکچویتور و ویژگیهای افزوده

ه) برند و گواهینامه‌ها

💎 برای خرید شیر توپی پنوماتیک با کیفیت و دوام بالا همین امروز با کارشناسان فروش هایپر تجهیزات صنعتی کیسان تماس بگیرید و از مشاوره رایگان متخصصان ما بهره‌مند شوید و سفارش خود را ثبت کنید.