1- شیرهای پولیكا از مواد P.V.C ساخته شده اند و بیشتر روی لوله های پولیكا نصب می شوند.

2- شیرهای شیشه ای كه از جنس شیشه می باشند و بیشتر در آزمایشگاهها مورد استفاده قرار می گیرند.

3- شیرهای برنجی ( آلیاژ مس و روی) كه برای آب  و مواد نفتی با فشار و دمای كم مورد استفاده قرار می گیرند.

4- شیرهای برنزی ( آلیاژ مس و قلع ) كه برای آب و محلولهای نمك دار و مواد نفتی با فشار

و دمای نسبتا كم ( حدود 300 درجه  سانتیگراد و 350 پوند فشار بر اینچ مربع به كار برده 

می شود .

5- شیرهای چدنی كه برای آب و مواد نفتی با دمای كمتر از 250 درجه سانتیگراد مناسب بوده و بیشتر به صورت مخروطی شكل ساخته می شوند.

6- شیرهای فولادی كه با آلیاژهای مختلف ساخته شده و بیشتر برای كنترل انواع مواد نفتی ، گازها ، بخار وآب با فشار و دمای زیاد به كار برده می شوند مانند كنترل ولوها.  

طرز انتخاب صحیح شیر مورد نیاز :

با توجه به مشخصات سیال باید شیری را انتخاب كرد كه بتواند در مقابل ساییدگی (Erosion)

 و خورندگی (Corrosion) و سایر مشخصات سیال مقاومت كند.

سیالها به انواع مختلف گاز ، بخار و مایع تقسیم می شوند . درجه روانی ، حجم ، غلظت ، سرعت ، فشار ، درجه حرارت و  سایر مشخصات سیال در جنس قطعات شیر انتخاب شده می تواند موثر باشد.

مواد سازنده شیر :

در مورد جریان سیالهایی كه به علت اثرات شیمیایی ، زنگ زدگی و رسوبات جنبه خورندگی دارند ، به منظور جلوگیری از آلودگی باید شیر را با آستری از ابونیت (Ebonite) یا پلاستیك (Plastic) و یا سرامیك (Ceramic) و یا شیشه (Glass) پوشاند. موادی كه بیشتر در ساختمان شیرها به كار می رود شامل آلیاژهای چدن (Cast iron) ، برنز (Bronze) ، نیكل (Nickel) ، مس (Copper) ، فولاد (Steel) ، فولاد زنگ نزن ( Stainless steel) و همچنین آلیاژهای آلومینیوم (Aluminium) و تیتانیوم (Titanium) می باشد.

سیستم به كار اندازی شیر :

یكی از مسایلی كه در انتخاب شیر موثر است سیستم محركه شیر (Actuating unit) می باشد. سیستم محركه شیر ممكن است مكانیكی ، هیدرولیكی و یا به وسیله برق یا هوا باشد.

ابتدایی ترین وسیله محركه به وسیله دست می باشد كه با كمك دسته یا پیچ به طور مستقیم یا غیر مستقیم روی شیر عمل می نماید.

محرك (Actuator) آن قسمت از شیر خودكار است كه فرمانهای دریافتی از سیستم محركه را به انرژی مكانیكی تبدیل می كند و موجب باز و بسته شدن شیر می شود. فرمانهای برقی به علت گرانی دستگاهها زیاد معمول نیست. از فرمانهای هیدرولیكی موقعی استفاده می شود كه یا دسترسی یه هوای خشك فشرده نباشد و یا اینكه درجه حرارت محیط آنقدر پایین باشد كه آب موجود در هوا یخ بزند و منجر به مسدود شدن مسیرهای موئین هوا گردد ولی به طور كلی فرمانهای هوایی بیشتر از دو نوع دیگر مورد استفاده قرار می گیرند زیرا با دستگاه خشك كننده هوا (Air dryer) می توان هوا را به حد كافی خشك كرد كه آب موجود در هوا یخ نزند.

محركها انواع مختلفی دارند كه معروفترین آنها عبارتند از :

الف : محرك دیافراگمی (Diaphragm  Actuator)

ب: محرك پیستونی (Piston  Actuator)

ج: محرك دستی (Manual Actuator)

 شیرهای خودكار (Automatic Control Valves) :

این نوع شیرها با نیروئی غیر از نیروی انسان كار می كنند و جریان و فشار و درجه حرارت یك پروسه را متناسب با فرمانهائی كه می گیرند تنظیم می نمایند.

فرمانهایی كه برای تنظیم پروسه فرستاده می شود ممكن است هوائی ، برقی و یا هیدرولیكی باشد. بین فرمانها ، فرمان هوایی از دو نوع دیگر معمولتر است .

شیر خوكار از دو قسمت بدنه (Body) و محرك (Actuator) تشكیل شده است. بدنه شیر خودكار مانند شیر دستی از دو قسمت Seat ( نشیمنگاه) و Plug ( بند آور) تشكیل شده است. بدنه ممكن است یك نشیمنگاهی یا دو نشیمنگاهی باشد.

مزیت یك شیر دو نشیمنگاهی بر شیر یك نشیمنگاهی در این است كه هر گاه فشار سیال خیلی زیاد باشد می توان شیر را آسانتر باز و بسته كرد ، زیرا جریان دو قسمت شده و فشار وارد بر یك بند آور باعث خنثی كردن فشار وارد بر بند آور دیگر می شود.

همچنین برای عبور مقداری معین سیال نسبت به بدنه یك نشیمنگاهی ، ساقه آن تغییر مكان كمتری می یابد.

دیافراگم : جسم دایره ای شكل قابل ارتجاعی است كه كناره آن در فضای بین دو پوسته محكم شده و وسط آن به وسیله یك پیچ به صفحه دیافراگم و ساقه شیر متصل است صفحه دیافراگم جسم فلزی دایره شكلی است ( كوچكتر از دیافراگم) كه برای جلوگیری از پاره شدن دیافراگم و وارد كردن كلیه نیروهای وارد بر دیافراگم به كار می رود. فنر محرك بین صفحه دیافراگم و نشیمنگاه فنر قرار گرفته و همیشه نیروی آن در جهت عكس نیرو و محرك عمل می كند. نشیممنگاه فنر صفحه فلزی است كه ساقه از وسط آن عبور می كند . در یك طرف نشیمنگاه فنر و در طرف دیگر نیروی تنظیم كننده فنر قرار گرفته است.

ساقه محرك كه از وسط فنر گذشته از یك طرف به دیافراگم و صفحه دیافراگم متصل می شود و از طرف دیگر به بند آور. تنظیم كننده نیروی فنر ، به صورت غلافی در اطراف ساقه قرار گرفته كه به علت داشتن پیچ می توان آن را در طول ساقه بالا و پایین برد ونیروی فنر را كم و زیاد كرد. مهره اتصال دهنده مهره ایست كه در زیر تنظیم كننده نیروی فنر قرار دارد و دو قسمت ساقه را به یكدیگر متصل می كند. پایه محرك (Yoke) قسمتی از محرك است كه به بدنه شیر متصل می شود. معرف حركت Travel indicator تیغه باریكی است كه مقدار باز و بسته بودن شیر را از روی یك صفحه مدرج به نام مقیاس تحرك ، نشان می دهد و بالاخره مقیاس تحرك Travel indicator Scale صفحه مدرجی است كه در مقابل Travel indicator روی پایه محرك محكم شده است.

معمولا قسمتهای داخلی شیر كه موجب كنترل كردن سیال شده و با سیال تماس دارد Trim نامیده می شود مانند : بند آور ، نشیمنگاه ، ساقه ، بوش ، Guides ، Cage . مجموعه سیال عبور كننده ارتباط مستقیم با حركت بند آور دارد به عبارت دیگر قسمت اصلی شیر كه روی جریان سیال موثر است بند آور می باشد.

در مورد شیرهای خود كار، نیروی محرك قادر است بند آور را در شرایط مورد دلخواه قرار دهد.

محرك پیستونی :

محرك پیستونی ساده تر از محرك دیافراگمی است و بنا به اصل اختلاف فشار در دو طرف پیستون باز و بسته می شود. باید در نظر داشت كه فرمانهای رسیده باعث اختلاف فشار در دو طرف پیستون می گردند.

 Self Operated Control Valve :

شیر خودكاری است كه مستقیما به وسیله فشار سیال تحت كنترل كار می كند ، یعنی فشار سیال تحت كنترل مستقیما به دیافراگم شیر خودكار متصل است.

Back Pressure Regulator :

شیر خودكاری است كه فشار جریان ورودی (Up – Stream) شیر را كنترل می كند.

Reducing Regulator :

 شیر خودكاری است كه جریان خروجی  (Down – Stream)شیر را كنترل می كند.

طرز كار شیرهای خودكار :

در صورتیكه از قسمت بالای دیافراگم هوا با فشار از دستگاه كنترل كننده وارد شود ، فشار هوا روی تمام سطح دیافراگم اثر می كند. در این وضع حاصلضرب فشار و مساحت دیافراگم تبدیل به نیرویی خواهد شد كه روی صفحه زیرین دیافراگم وارد می آید. این نیرو به فنر و ساقه منتقل می گردد كه در نتیجه بند آور را از نشیمنگاه به طور خودكار خارج و یا وارد می كند.

شیر خودكار بسته به اینكه با فشار وارده بر دیافراگم باز یا بسته كند، اصطلاحا Air to open (مختصرا A.T.O) و Air to close (مختصرا A.T.C) گفته می شود و انتخاب هر یك بستگی به جنبه های ایمنی ماده تحت كنترل و نوع كنترل دارد. مثلا شیر خودكاری كه سر راه عبور گاز سوخت كوره قرار گرفته باید از نظر ایمنی وقتی كه هوای دستگاه بنا به علتی قطع شد بسته شود كه گاز اضافی وارد محفظه احتراق نشده و باعث انفجار و ایجاد خطر نشود، یعنی باید A.T.O باشد .

مسافتی را كه ساقه شیر خودكار از حالت باز كامل تا بسته كامل طی می كند Valve Stroke می گویند. 

آب بندی (  Packing) :                                                                                                                           

آب بند یا Packing وسیله ای است كه برای جلوگیری از نشت گاز  و یا مایع تحت كنترل از اطراف ساقه شیر خودكار ، دور ساقه و در محلی به نام جعبه آب بند(Packing Box) گذاشته می شود و ساقه شیر خودكار هنگام حركت از داخل چند حلقه ( لایه) آب بند عبور می كند. معمولا برای روان شدن حركت از گریس استفاده می شود كه البته از نشت و نفوذ هم جلوگیری می كند.

پكینگ ها انواع مختلفی دارند ولی معمول ترین نوع استاندارد آن ، از پنبه نسوز (asbestos)

و تفلون (Teflon) تشكیل یافته كه به صورت حلقه (Ring) مورد استفاده قرار می گیرد  و می تواند در درجه حرارت بالاتر از 400°F درجه فارنهایت مقاومت كند.

تفلون نوعی پلاستیك است كه ضریب اصطكاك آن كم بوده و می تواند در حرارت بیش از500°F مورد استفاده قرار گیرد. پكینگ ها انواع و اشكال مختلفی دارند.

تناسب اندازه شیر خودكار نسبت به حداكثر مقدار جریان تحت كنترل :

اندازه یك شیر خودكار باید چنان باشد كه بتواند 25 تا 100 درصد بیشتر از جریان عادی (Normal Flow) كه باید كنترل كند از خود عبور دهد. برای محاسبه اندازه شیر خودكار در نظر گرفتن حداكثر جریان (Maximum Flow) و مقدار عادی جریان (Normal Flow) باید بر اساس مقادیر واقعی و حساب شده جریان تحت كنترل باشد و نه بر اساس حدسیات. اندازه بدنه شیر خودكار بستگی به اندازه لوله حاوی جریان دارد ولی اندازه دهانه های ورودی و خروجی (Valve Ports) با محاسبه تعیین می شوند.

 گنجایش و ضریب خروجی جریان (Capacity and Flow co-efficient) CV :

منظور از ضریب خروجی جریان (CV Value) همان گنجایش شیر خودكار است ، یعنی مقدار جریانی كه شیر خودكار می تواند در یك مدت معین از خود عبور دهد .

ضریب خروجی یك شیر خودكار عبارت است از تعداد گالن آب كه شیر خودكار می تواند در یك دقیقه عبور داده و یك پوند بر اینچ مربع افت فشار دو سر دهانه لوله ایجاد كند. به عنوان مثال اگر شیر خودكاری دارای CV=14 باشد بدین معنی است كه می تواند در یك دقیقه 14 گالن آب از خود عبور داده و در حالتی كه كاملا باز است یك پوند بر اینچ مربع فشار ایجاد كند.

 مختصات جریانی یك شیر خودكار (Valve Flow Characteristics) :

نسبت تغییرات مقدار جریان به تغییرات حركت شیر خودكار را مختصات جریانی یك شیر خودكار می گویند. این مختصات بستگی به نوع شكل و ساختمان پلاگ شیر خودكار دارد. شیرهای خودكار را از نظر شكل و نوع كار پلاگ آنها به طور كلی به سه دسته اساسی تقسیم می كنند:

1- مختصات درصد مساوی (Equal Percentage Characteristics)

2- مختصات خطی (Linear  Characteristics)

3- مختصات باز كننده سریع (Quick Opening)

 Equal Percentage Characteristics ( مختصات درصد مساوی) :

شیر خودكاری دارای چنین مختصاتی است كه به ازا درصد تغییرات مساوی حركت شیر خودكار درصد تغییرات مساوی در جریان به وجود آورده و این تغییرات متناسب است با مقدار جریانی كه درست قبل از ایجاد تغییرات داشته ایم . به عبارت دیگر وقتی مقدار جریان كم است تغییرات كم و وقتی جریان زیاد است تغییرات نیز زیاد است و این تغییرات همیشه متناسب است با مقدار جریانی كه در حال عبور است .

مختصات خطی (Linear  Characteristics)  :

در این نوع شیر خودكار همیشه نسبت تغییرات حركت شیر و تغییرات مقدار جریان با هم مساوی اند برای مثال در %20 حركت شیر خودكار %20 جریان و در %50 حركت %50 جریان و در %80 حركت %80 جریان خواهیم داشت.

مختصات باز كننده سریع (Quick Opening) :

این مختصات همانطور كه از نامش پیداست مربوط به شیر خودكاری است كه سریع باز می كند یعنی كافی است كه شیر خودكار كمی باز كند و مقدار زیادی جریان را عبور دهد. به طوریكه مثلا وقتی شیر خودكار در حدود %30 حركت خود را انجام داده در حدود %70 مقدار جریان را از خود عبور می دهد ولی  وقتی به انتهای حركت نزدیك می شویم سرعت باز كردن به نسبت حركت شیر خودكار كمتر است. به عبارت دیگر حركتهای اولیه ساقه شیر خودكار جریانهای زیاد و برای حركتهای نهایی جریان كمتری را عبور می دهد. 

در صورت  بروز اشكال درCotrol Valve  ها  مهمترین  تستهایی كه بر روی آنها انجام     می شود عبارتند از :

1-  تست بدنه body test    2- تست نشتی Dic  test     3- traveling test 

1- body test : برای این تست فشاری حدود  1.5 برابر فشار خط به ولو اعمال كرده و میزان نشتی خروجی را اندازه گیری می كنند این نشتی باید در رنج مجاز كه توسط كلاس نشتی  ولو مشخص می شود قرار داشته باشد. برای انجام این تست از آب استفاده می كنند اما در مورد ولوهایی كه پروسه آنها گاز می باشد از هوا استفاده می شود . در این صورت برای اندازه گیری نشتی از bobble استفاده كرده و تعداد حبابها را در نظر می گیرند.

2- Dic  test   : در ای نوع تست ، خروجی را توسط یك flange ، blank  می كنیم و فشاری برابر با فشار خط به ولو اعمال كرده  و دقت می كنیم كه در قسمتهای Packing گذاری شده و یا در قسمتهایی كه باز شده اند نشتی وجود نداشته باشد.  

3- traveling test   : در این تست آزمایش می كنیم كه اگر سیگنال فشار استاندارد یعنی 0.2 تا 1 بار را به ولو اعمال كنیم ولو كل مسیر از باز شدن كامل تا بسته شدن كامل را با توجه به travel تعیین شده برای آن طی میكند یا نه ؟

به طور مثال اگر travel تعیین شده برای ولو 20 mm بود اما ولو 15 mm حركت كرد بدین معناست كه طول ساقه زیاد است در واقع در فشار 0.2 ،  5 mm حركت كرده است بنابراین فشار روی دیافراگم را افزایش داده و طول ساقه را كم می كنیم .

اما اگر ولو به جای 20 mm ،  25 mm  حركت كرد یعنی طول ساقه كوتاه است بنابراین باید آن را افزایش داد. البته اصلاح traveling بدین شكل در صورتی است كه هیچ اشكال دیگری در ولو مانند پارگی دیافراگم یا شكستگی فنر وجود نداشته باشد.

مورد دیگری كه ممكن است در ولوها وجود داشته باشد این است كه با اعمال فشار 0.2 كه آستانه حركت ولو است ولو زودتر یا دیرتر شروع به حركت كند. این اشكال به معنای تنظیم نبودن فشار فنر می باشد. اگر ولو زودتر از 0.2 شروع به حركت كرد نشان دهنده كم بودن فشار فنر است بنابراین فشار فنر را با استفاده از پیچ مخصوص زیاد می كنیم. ولی در صورتی كه دیرتر حركت كرد به معنای زیاد بودن فشار فنر می باشد بنابراین آن  را كم می كنیم .          

 پوزیشنر یا موقعیت دهنده :

پوزیشنر دستگاهی است كه به بهبود كنترل كمك كرده و موجب عملكرد صحیح شیر كنترل می شود . به این صورت كه هنگامی كه سیگنالهای ضعیف ( با Flow كم ) به یك شیر كنترل فرستاده می شود آنها را تقویت می كند . همچنین در صورتی كه اختلافی بین وضعیت واقعی شیر كنترل و وضعیتی كه توسط كنترولر فرمان داده شده وجود داشته باشد این اختلاف را از بین برده تا شیر در وضعیت صحیح فرمان داده شده قرار بگیرد.

پوزیشنر در بسیاری ازكاربردها مفید بوده در بعضی از محركها جهت سازگاری محرك با سیگنال فشار ابزار دقیق یا تامین پایداری عملیاتی خاص مورد نیاز است.  

این دستگاه شامل یك فشار Set point و  یك فشار Supply و یك فشار Output می باشد. فشار خروجی از  ITP  ( مبدل جریان  به سیگنال نیوماتیك) به عنوان Set point  پوزیشنر می باشد.

این دستگاه شامل یك bellows می باشد كه فرمان را از كنترولر می گیرد و دارای یك محور یا میله اتصال دهنده می باشد كه به ساقه شیر متصل است . فرمان از دستگاه كنترولر باعث حركت bellows می شود و هر گونه عدم تعادل در فشار موجب تغییر فاصله بین  فلاپر و نازل شده  در نتیجه  فشار روی دیافراگم رله خروجی  تغییر می كند كه این امر موجب تغییر فشار خروجی رله و در نتیجه  تصحیح خروجی و وضعیت شیر می شود.  البته این جبرانسازی تنها  تا 20% خطا نسبت به وضعیت واقعی امكان پذیر است .