۱. مرور کلی
شیر دروازه‌ای (Gate Valve) یک شیر با حرکت خطی است که جریان را با بالا یا پایین بردن یک دروازه کنترل می‌کند. ویژگی‌های کلیدی آن عبارتند از:
- طراحی تمام حفره (مسیر جریان بدون مانع، حداقل افت فشار)
- آب‌بندی دو طرفه (می‌تواند جریان را از هر دو جهت مسدود کند)
- مقاومت در برابر فشار بالا (شیرهای فولادی فورج شده تا PN420/Class 2500)
- کاربرد گسترده (از دمای برودتی -196 درجه سانتیگراد تا دمای بالا 550 درجه سانتیگراد)
۲. اجزای اصلی
| کامپوننت | توضیحات |
| بدن | ریخته‌گری (WCB/CF8) یا آهنگری (A105/F22)؛ اتصالات: فلنجی/جوش لب به لب/رزوه ای |
| دروازه | طراحی گوه‌ای/موازی؛ جنس: فولاد ضد زنگ (304/316)، فولاد آلیاژی (410)، مونل |
| صندلی | آب‌بند سخت‌پوش استلایت یا آب‌بند نرم PTFE |
| ساقه | ساقه بالارونده/غیربالارونده؛ جنس 17-4PH؛ پکینگ گرافیتی با فنر SS |
| مکانیسم آب بندی | خود آب‌بندی/آب‌بندی اجباری؛ آب‌بندی دمشی برای کاربردهای فشار بالا |
| فعال‌سازی | چرخ دستی/چرخ دنده‌ای/برقی/پنوماتیک (مطابق با ISO 5211) |
۳. انواع
(1) توسط طراحی گیت
- شیر دروازه‌ای گوه‌ای
- تک دریچه: برای دما/فشار استاندارد
- دریچه دوتایی: جبران خودکار سایش برای دما/فشار بالا
- دریچه انعطاف‌پذیر: از تغییر شکل حرارتی جلوگیری می‌کند
- شیر دروازه‌ای کشویی موازی
- دو دریچه + فنر، ایده‌آل برای سیستم‌های بخار
- دریچه چاقویی: طراحی شده برای دوغاب/لجن
(2) با حرکت ساقه
- ساقه در حال بالا رفتن: ساقه به صورت عمودی حرکت می‌کند (نشانگر موقعیت بصری)
- ساقه غیر بالارونده: ساقه فقط می‌چرخد (صرفه جویی در فضا)
(3) انواع خاص
- شیر دروازه‌ای تختالی: برای خطوط لوله (API 6D)
- شیر دروازه‌ای برودتی: دمای عملیاتی -196 درجه سانتیگراد (کاربردهای LNG)
- شیر دروازه‌ای نیروگاه: فولاد Cr-Mo (P91/P92)، مقاوم در برابر دما/فشار بالا
۴. مشخصات
| پارامتر | محدوده | یادداشت‌ها |
| اندازه (قطر) | DN15 ~ DN1200 | طرح های سفارشی برای سایزهای بزرگتر |
| رتبه‌بندی فشار | PN10 ~ PN420 (ANSI 150 ~ 2500) | بدنه‌های آهنگری شده تا کلاس ۲۵۰۰ |
| دما | -196℃~550℃ | فولاد Cr-Mo برای دماهای بالا |
| رسانه | آب/بخار/روغن/اسیدها | تریم Hastelloy برای محیط‌های خورنده |
| کلاس نشتی | ANSI کلاس IV (آب‌بند فلزی) | آب‌بند نرم به کلاس VI دست می‌یابد |
| زمان عملیات | ۳۰-۶۰ ثانیه برای شیرهای برقی بزرگ | عملکرد دنده: کندتر اما آسان‌تر |
۵. کاربردها
۱. نفت و گاز
- ایزولاسیون خط لوله (API 6D)
- تجهیزات سرچاهی (شیرآلات فولاد کربنی سرویس ترش)
② شیمیایی
- محیط‌های خورنده (شیرهای Hastelloy)
- راکتورهای فشار بالا (شیرهای فولادی آهنگری شده)
③ قدرت
- آب تغذیه بویلر (شیرهای کروم-مولیبدن با دمای بالا)
- سیستم‌های بخار (طراحی دو دیسک موازی)
④ تصفیه آب
- لوله کشی شهری (پوشش کامل اپوکسی)
- فاضلاب (دریچه چاقویی برای جلوگیری از گرفتگی)
⑤ تخصصی
- ذخیره‌سازی برودتی LNG (شیرهای SS آستنیتی)
- آب توازن کشتی (برنز برای مقاومت در برابر آب دریا)
۶. راهنمای انتخاب
| کاربرد | نوع توصیه شده |
| آب/گاز (PN16) | دروازه گوه‌ای چدنی + آب‌بند EPDM |
| بخار فشار بالا (PN100) | اسلاید موازی فورج شده + استلایت |
| محیط‌های خورنده | تریم آستردار/هستلوی |
| گاز طبیعی مایع (LNG) برودتی (-196 درجه سانتیگراد) | فولاد ضد زنگ آستنیتی عملیات حرارتی شده با سرما |
| دوغاب/جامدات | دروازه چاقویی (با عملکرد خراشنده) |
۷. مزایا و معایب
✔ مزایا
- مقاومت جریان ناچیز (قطر کامل = قطر داخلی لوله)
- آب‌بندی دو جهته (بدون محدودیت جهت جریان)
- مقاومت عالی در برابر فشار/دمای بالا
✖ محدودیت‌ها
- عملکرد آهسته (تحریک چند دور)
- نامناسب برای تنظیم فشار (خطر فرسایش دریچه)
- ارتفاع نصب زیاد (به خصوص ارتفاع ساقه)
۸. استانداردها
- API 600: شیرهای دروازه‌ای نفت
- API 603: شیرهای فلنجی مقاوم در برابر خوردگی
- ASME B16.34: رتبه‌بندی فشار-دما
- ISO 10434: شیرهای کاپوت پیچی برای نفت
۹. نگهداری
- رزوه‌های ساقه را هر سه ماه یکبار روغن‌کاری کنید
- آزمایش‌های سالانه آب‌بندی برای شیرهای فشار بالا
- آب‌بندهای Bellows برای سیستم‌های بخار توصیه می‌شوند
نتیجه‌گیری
شیرهای دروازه‌ای در کاربردهای آب‌بندی با دهانه کامل، فشار بالا و دو جهته عالی هستند و آنها را برای سرویس‌های ایزولاسیون بحرانی ایده‌آل می‌کنند. انتخاب مناسب بر اساس خواص محیط (خوردگی/دما/جامدات) و فرکانس کارکرد ضروری است. برای نیروگاه‌ها و تأسیسات پتروشیمی، شیرهای دروازه‌ای فولادی فورج شده مطابق با API، قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین می‌کنند.
