بررسی تفاوت شیر پروانه ای و شیر کشویی؛ نکات انتخاب برای سیستم‌های پایپینگ

در طراحی و اجرای خطوط لوله و تأسیسات، انتخاب صحیح شیرآلات صنعتی نقشی حیاتی در راندمان سیستم، هزینه‌های نگهداری و ایمنی ایفا می‌کند. دو مورد از پرکاربردترین شیرآلات در صنایع آب، نفت، گاز و پتروشیمی، شیر کشویی (Gate Valve) و شیر پروانه ای (Butterfly Valve) هستند. اگرچه هدف نهایی هر دو مسدود کردن یا آزادسازی جریان است، اما تفاوت‌های بنیادینی در ساختار، عملکرد و کاربرد آن‌ها وجود دارد. درک دقیق تفاوت شیر پروانه ای و شیر کشویی به مهندسان و پیمانکاران کمک می‌کند تا از اشتباهات پرهزینه در خرید تجهیزات جلوگیری کنند.
در این مقاله، علاوه بر بررسی ساختار و مکانیزم عملکرد، این دو شیر را از منظر فنی، اقتصادی و عملیاتی مقایسه خواهیم کرد.

شیر کشویی یا گیت ولو

شیر دروازه‌ای، که در بازار ایران با نام شیر کشویی یا گیت ولو شناخته می‌شود، یکی از قدیمی‌ترین و متداول‌ترین انواع شیرآلات قطع و وصل است. مکانیزم عملکرد این شیر مبتنی بر حرکت خطی است. در این ساختار، یک دیسک یا دروازه به صورت عمودی و کشویی حرکت کرده و مسیر سیال را مسدود یا باز می‌کند.

ویژگی بارز شیر کشویی این است که وقتی در حالت کاملاً باز قرار دارد، دیسک به طور کامل از مسیر جریان کنار می‌رود. این امر باعث می‌شود که افت فشار در این شیرها به حداقل ممکن (نزدیک به صفر) برسد و تلاطمی در جریان ایجاد نشود. به همین دلیل، گیت ولوها بهترین گزینه برای خطوطی هستند که نیاز به عبور کامل سیال با کمترین مقاومت را دارند. با این حال، باید توجه داشت که این شیرها به دلیل ساختار خود، برای تنظیم جریان مناسب نیستند و استفاده از آن‌ها در حالت نیمه‌باز می‌تواند منجر به لرزش و فرسایش سریع دیسک شود.

شیر پروانه ای یا باترفلای ولو

شیر پروانه‌ای عضوی از خانواده شیرهای ربع‌گرد است. برخلاف حرکت خطی در شیرهای کشویی، در این شیرها یک دیسک دایره‌ای حول محور خود می‌چرخد. با چرخش ۹۰ درجه‌ای اهرم یا عملگر، دیسک در مسیر جریان قرار گرفته و آن را مسدود می‌کند و یا موازی با جریان قرار می‌گیرد تا سیال عبور کند.

شیرهای پروانه‌ای به دلیل طراحی فشرده، وزن سبک و سرعت عمل بالا محبوبیت زیادی دارند. این شیرها نه تنها برای قطع و وصل جریان کاربرد دارند، بلکه در برخی مدل‌های خاص می‌توانند برای کنترل و تنظیم دبی جریان نیز مورد استفاده قرار گیرند. با این وجود، به دلیل اینکه دیسک حتی در حالت کاملاً باز نیز در وسط جریان قرار دارد، این شیرها همواره مقداری افت فشار در سیستم ایجاد می‌کنند.

تفاوت‌های کلیدی شیر پروانه ای و شیر کشویی

برای انتخاب هوشمندانه میان این دو گزینه، باید آن‌ها را در چندین شاخص فنی و عملیاتی مقایسه کرد:

۱. مکانیزم عملکرد و سرعت قطع و وصل

تفاوت اصلی در نوع حرکت است. شیر پروانه‌ای تنها با یک چرخش ۹۰ درجه (ربع دور) به سرعت باز یا بسته می‌شود. این ویژگی در شرایط اضطراری که نیاز به قطع سریع جریان است، بسیار کارآمد است. در مقابل، شیر کشویی نیاز به چرخش‌های متعدد فلکه دارد تا دیسک به آرامی بالا یا پایین برود. این عملکرد کند اگرچه زمان‌بر است، اما یک مزیت فنی مهم دارد: جلوگیری از پدیده مخرب ضربه قوچ یا در خطوط پرفشار. بسته شدن ناگهانی شیر پروانه‌ای در فشارهای بالا می‌تواند باعث ایجاد موج فشار و آسیب به لوله‌ها شود، در حالی که شیر کشویی این ریسک را حذف می‌کند.

۲. مقاومت در برابر فشار و آب‌بندی

در سیستم‌هایی که با فشارهای کاری بسیار بالا سروکار دارند، شیر کشویی گزینه برتر است. ساختار گوه مانند و نشستن فلز روی فلز (یا سطوح آب‌بندی تقویت شده) در گیت ولوها، تحمل فشار فوق‌العاده‌ای را فراهم می‌کند و نشتی را به حداقل می‌رساند. شیرهای پروانه‌ای معمولاً برای فشارهای پایین تا متوسط طراحی شده‌اند. در فشارهای بسیار بالا، دیسک شیر پروانه‌ای ممکن است تحت تأثیر نیروی سیال قرار گرفته و آب‌بندی آن دچار مشکل شود.

۳. فضای اشغال شده و وزن

از نظر ابعادی، شیر پروانه‌ای برنده مطلق است. این شیرها دارای عرض بسیار کمی هستند و فضای ناچیزی را در موتورخانه‌ها یا خطوط لوله اشغال می‌کنند. همچنین وزن سبک آن‌ها باعث می‌شود که در سایزهای بزرگ، نیاز به تکیه‌گاه‌های فلزی سنگین (ساپورت) کمتر شود. در مقابل، شیرهای کشویی دارای ارتفاع زیادی هستند (به‌ویژه در مدل‌های ساقه صعودی وزن سنگین‌تری دارند که حمل و نصب آن‌ها را دشوارتر می‌کند.

۴. قابلیت پیگ‌رانی و عبور اجسام

یکی از نکات بسیار مهم که اغلب نادیده گرفته می‌شود، قابلیت عبور پیگ (توپی‌های تمیزکننده خطوط لوله) است. در خطوط لوله نفت، گاز و فاضلاب که نیاز به تمیزکاری دوره‌ای با پیگ دارند، استفاده از شیر کشویی الزامی است؛ زیرا این شیر در حالت باز، مسیری کاملاً هم‌قطر با لوله ایجاد می‌کند. اما در شیر پروانه‌ای، دیسک همواره در مرکز لوله حضور دارد و مانع عبور پیگ یا ابزارهای تمیزکننده می‌شود.

۵. کاربرد در تنظیم جریان

همان‌طور که اشاره شد، شیر کشویی ماهیتی صفر و یک دارد؛ یا باید کاملاً باز باشد یا کاملاً بسته. استفاده از آن برای کنترل دبی اشتباه مهندسی است. اما شیر پروانه‌ای قابلیت تنظیم جریان را دارد و می‌توان با تغییر زاویه دیسک، میزان سیال عبوری را تا حدی کنترل کرد. هرچند برای کنترل دقیق، شیرهای کروی یا Globe Valve پیشنهاد می‌شوند.

نتیجه‌گیری؛ کدام شیر برای پروژه شما مناسب است؟

انتخاب نهایی به اولویت‌های پروژه شما بستگی دارد. اگر در پروژه‌ای هستید که آب‌بندی کامل، تحمل فشار بالا و عدم افت فشار اولویت دارد (مانند خطوط اصلی انتقال نفت، گاز یا آبرسانی شهری)، شیر کشویی انتخاب صحیح است.

اما اگر با محدودیت فضا مواجه هستید، سایز لوله‌کشی بزرگ است (معمولاً بالای ۱۰ اینچ) و می‌خواهید هزینه‌های پروژه را کاهش دهید، شیر پروانه‌ای گزینه‌ای ایده‌آل خواهد بود. این شیرها به‌ویژه در تأسیسات تهویه مطبوع، تصفیه‌خانه‌ها و سیستم‌های فشار پایین عملکردی عالی از خود نشان می‌دهند. توصیه می‌شود پیش از خرید، با کارشناسان فنی مشورت کرده و نوع سیال، فشار کاری و دمای سیستم را به دقت بررسی نمایید تا بهترین گزینه را متناسب با نیاز خود تهیه کنید. (برای مشاهده لیست شیرآلات کشاورزی کلیک کنید.)/