تفاوت شیر سماوری و شیر توپی در صنایع نفت و گاز

در دنیای پیچیده صنعتی امروز به ویژه صنایع پترووشیمی و تخصصی نفت و گاز، انتخاب شیرهای صنعتی نفت و گاز مناسب می‌تواند نقش مهم و تعیین‌کننده‌ای در عملکرد صحیح سیستم‌های انتقال انرژی و کاهش هزینه‌های جاری پاپینگ ایفا کند.

شیرهای سماوری صنعتی و  شیر توپی دو نوع از پرکاربردترین شیرهای صنعتی هستند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را  در صنایع مختلف دارند.

در این محتوا، با بررسی دقیق تفاوت‌ها، کاربردها، و مزایای هرکدام از این شیرها نفت و گاز، به شما کمک خواهیم کرد تا بهترین انتخاب را برای پروژه‌های خود داشته باشید.

شیر سماوری چیست؟

شیر سماوری (Plug Valve) یک نوع شیر است که از یک پلاگ مخروطی یا استوانه‌ای برای قطع و وصل جریان سیال استفاده می‌کند. این شیر به دلیل سطح تماس زیاد پلاگ با بدنه، به‌ویژه در شرایطی که سیالات حاوی ذرات جامد و غلیظ (مانند اسلاری‌ها) در جریان هستند، عملکرد بسیار مناسبی دارد. مهندسان پاپینگ نفت و گاز  به این شیر  قهرمان سیالات کثیف می گویند.

ویژگی‌ها و مزایای شیر سماوری

• آب‌بندی عالی: شیرهای سماوری به دلیل طراحی خاص پلاگ و سطح تماس وسیع، عملکرد بی‌نظیری در برابر سیالات کثیف و غلیظ دارند. این ویژگی باعث می‌شود که در خطوط اسلاری نفتی، فاضلاب‌های گازی و دیگر سیالات با ذرات جامد، شیر سماوری انتخابی مناسب باشد.

• مقاومت در برابر خوردگی: این شیرها به دلیل ویژگی خودتمیزکنندگی، در برابر سایش و خوردگی مقاوم هستند و می‌توانند طول عمر بیشتری داشته باشند.

• قیمت مناسب: شیر سماوری معمولاً هزینه‌ای کمتر از شیر توپی دارد و این موضوع می‌تواند انتخاب مناسبی برای پروژه‌های با بودجه محدود باشد.

• کاربردها: شیر سماوری بیشتر در سیستم‌های اسلاری، خطوط تزریق گاز و موارد مشابه که نیاز به آب‌بندی در برابر ذرات جامد دارند، استفاده می‌شود.

در یک تجربه واقعی در پالایشگاه بندرعباس، شیرهای سماوری در خطوط اسلاری نفت خام تا سه سال بدون نشتی کار کردند، در حالی که شیرهای توپی در کمتر از شش ماه دچار خرابی شدند.

شیر توپی چیست؟

شیر توپی (Ball Valve) یکی از شناخته‌شده‌ترین شیرهای صنعتی است که از یک گوی کروی توخالی برای قطع و وصل جریان استفاده می‌کند. این شیر به دلیل سرعت بالا در باز و بسته شدن، اغلب در سیستم‌های گاز طبیعی و LNG کاربرد دارد.

ویژگی‌ها و مزایای شیر توپی

• گشتاور پایین: شیرهای توپی معمولاً به گشتاور کمتری برای باز و بسته شدن نیاز دارند. این ویژگی باعث می‌شود که این شیرها برای کاربردهایی که نیاز به قطع سریع جریان دارند، انتخابی مناسب باشند.

• آب‌بندی Bubble-tight: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های شیرهای توپی، توانایی آب‌بندی کامل است که در شرایط گازهای تمیز و خطوط گاز طبیعی اهمیت دارد.

• سرعت بالای عملکرد: به دلیل ساختار Full Bore، شیرهای توپی کمترین افت فشار را دارند و در شرایط اضطراری می‌توانند جریان را سریعاً قطع کنند.

• کاربردها: شیر توپی بیشتر در خطوط انتقال گاز طبیعی، LNG و در مواردی که نیاز به قطع سریع جریان دارند، استفاده می‌شود.

در پروژه‌های پارس جنوبی، بیش از ۷۰٪ خطوط انتقال گاز از شیرهای توپی استفاده می‌کنند که این انتخاب به دلیل سرعت بالای عملکرد و کمبود نیاز به نگهداری مداوم است.

تفاوت‌های کلیدی شیر سماوری و شیر توپی

در این بخش، به مقایسه دقیق‌تر ویژگی‌های فنی و عملیاتی شیر سماوری و شیر توپی خواهیم پرداخت.

محاسبات مهندسی و شبیه‌سازی

در انتخاب شیر مناسب، محاسبات گشتاور و تحلیل‌های فنی می‌توانند نقش بسیار مهمی داشته باشند. در اینجا به بررسی فرمول‌های گشتاور و تحلیل CFD برای هر دو نوع شیر می‌پردازیم.

فرمول گشتاور عملیاتی

  

تحلیل CFD افت فشار

در شبیه‌سازی‌های انجام شده با نرم‌افزار Ansys، مشخص شده است که در سیالات با ویسکوزیته بالا (مثل مازوت)، شیر سماوری افت فشار کمتری دارد، اما در جریان‌های توربولانس گاز، شیر توپی با ضریب جریان (CvC_vCv​) بالاتر عملکرد بهتری نشان می‌دهد.

کاویتاسیون و سایش

در شیرهای توپی، پدیده کاویتاسیون (Cavitation) می‌تواند به سیت‌های نرم آسیب بزند، اما در شیر سماوری، به دلیل طراحی مخروطی، سیال به صورت یکنواخت‌تری توزیع شده و سایش ناشی از ذرات جامد به جای آسیب به سیت، توسط لایه گریس یا پوشش‌های سخت پلاگ جذب می‌شود.

چک‌لیست نهایی انتخاب شیر مناسب

در نهایت، برای انتخاب شیر مناسب باید به عوامل مختلفی مانند نوع سیال، فشار کاری، و نیاز به سرعت عملکرد توجه کرد:

• نوع سیال: اگر سیال دارای ذرات جامد یا غلیظ است، شیر سماوری بهترین گزینه است.

• سرعت عملکرد: برای قطع سریع جریان، شیر توپی گزینه مناسب‌تری است.

• فشار کاری: برای فشارهای بالا (Class 2500 و بیشتر)، شیر توپی بهترین انتخاب است.

• دقت تنظیم: در صورتی که نیاز به تنظیم دقیق جریان (Throttling) دارید، شیر سماوری انتخاب بهتری است.

انتخاب شیر مناسب برای پروژه‌های نفت و گاز بر اساس شرایط خاص هر سیستم انجام می‌شود. شیر سماوری برای سیالات کثیف و غلیظ و شیر توپی برای گازهای تمیز و شرایط با نیاز به سرعت بالا بهترین انتخاب‌ها هستند. با توجه به ویژگی‌های هرکدام و نیازهای پروژه، انتخاب هوشمندانه می‌تواند موجب صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها و زمان پروژه شما شود.

اگر نیاز به مشاوره فنی یا استعلام قیمت دارید، تیم ما آماده پاسخگویی به شماست.