تفاوت بال ولو Floating و Trunnion Mounted چیست؟ راهنمای کامل انتخاب، عملکرد و کاربرد

Ball Valve یا شیر توپی یکی از پرکاربردترین شیرهای قطع و وصل در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، خطوط انتقال و فرایندهای صنعتی است. اما Ball Valveها از نظر نحوه نگهداری Ball یا همان توپی یکسان نیستند.

دو طراحی بسیار مهم عبارت‌اند از:

Floating Ball Valve

و

Trunnion Mounted Ball Valve

در ظاهر هر دو شیر یک Ball سوراخ‌دار دارند که با چرخش 90 درجه مسیر جریان را باز و بسته می‌کند؛ اما نحوه مهار Ball، انتقال نیروی فشار، مقدار Torque، طراحی Seat و محدوده کاربرد آن‌ها تفاوت‌های مهمی دارد. SLB نیز تفاوت اصلی را همین‌طور توضیح می‌دهد: در Floating Ball Valve، Ball فقط به Stem متصل است و می‌تواند اندکی در جهت Downstream حرکت کند؛ اما در Trunnion Mounted Valve، Ball از بالا و پایین مهار می‌شود و نیروی ناشی از فشار خط مستقیماً به Seatها منتقل نمی‌شود.

در این مقاله تفاوت این دو طراحی، نحوه عملکرد، مزایا، محدودیت‌ها، Seat Design، Torque، کاربرد در فشار و سایز بالا و نحوه انتخاب صحیح Ball Valve را بررسی می‌کنیم.

 

Ball Valve چگونه کار می‌کند؟

Ball Valve دارای یک کره یا Ball است که یک Bore از داخل آن عبور می‌کند.

وقتی Bore هم‌راستا با مسیر Pipeline باشد، Valve باز است و سیال عبور می‌کند.

با چرخاندن Ball به اندازه 90 درجه، Bore عمود بر جریان قرار می‌گیرد و مسیر بسته می‌شود.

به همین دلیل Ball Valve یکی از اعضای خانواده:

Quarter-Turn Valves

محسوب می‌شود.

 

Floating Ball Valve چیست؟

در Floating Ball Valve، Ball توسط Trunnion از پایین مهار نشده است.

Ball معمولاً به Stem متصل است اما اجازه دارد مقدار بسیار کمی در داخل Body جابه‌جا شود.

وقتی فشار Upstream به Ball وارد می‌شود، Ball اندکی به سمت Downstream حرکت می‌کند.

این حرکت باعث می‌شود Ball به Seat سمت Downstream فشار وارد کرده و Seal ایجاد کند.

به همین دلیل به این طراحی:

Floating

یا «شناور» گفته می‌شود.

البته منظور از شناور بودن این نیست که Ball آزادانه داخل Valve حرکت می‌کند؛ بلکه مقدار بسیار محدودی آزادی حرکت دارد.

 

Floating Ball Valve چگونه Seal می‌کند؟

در حالت بسته، فشار سیال به سطح Ball وارد می‌شود.

Ball کمی به سمت Seat پایین‌دست رانده می‌شود.

در نتیجه:

Ball → Downstream Seat

فشرده می‌شود.

همین نیروی ناشی از فشار خط به ایجاد Tight Shutoff کمک می‌کند.

این طراحی ساده و بسیار مؤثر است، به‌خصوص در سایزهای کوچک و متوسط.

 

چرا با افزایش فشار، Seat Load در Floating Valve زیاد می‌شود؟

در Floating Ball Valve، بخشی از نیروی حاصل از فشار خط مستقیماً از Ball به Seat پایین‌دست منتقل می‌شود.

نیروی واردشده تقریباً با:

• Pressure
• سطح مؤثر Ball

افزایش پیدا می‌کند.

بنابراین هرچه:

• سایز Valve بزرگ‌تر شود
• Differential Pressure بیشتر شود

نیروی وارد بر Seat نیز بیشتر می‌شود.

این موضوع می‌تواند باعث افزایش:

• Operating Torque
• Seat Wear
• Stem Torque

شود.

 

Floating Ball Valve چه مزایایی دارد؟

یکی از مهم‌ترین مزایای آن سادگی طراحی است.

از مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تعداد قطعات کمتر
• طراحی ساده‌تر
• وزن کمتر
• ابعاد کوچک‌تر
• قیمت اقتصادی‌تر
• Maintenance ساده‌تر
• Shutoff مناسب
• مناسب برای سایزهای کوچک تا متوسط

به همین دلیل Floating Ball Valve در صنایع فرایندی بسیار رایج است.

 

Floating Ball Valve معمولاً کجا استفاده می‌شود؟

کاربردهای رایج می‌توانند شامل:

• Process Lines
• Utility Lines
• Oil
• Gas
• Water
• Chemical Service
• Petrochemical Plants
• Refinery Piping

باشند.

البته محدودیت واقعی Pressure و Size به طراحی سازنده و استاندارد Valve بستگی دارد.

 

Trunnion Mounted Ball Valve چیست؟

در Trunnion Mounted Ball Valve، Ball در دو نقطه مهار می‌شود.

معمولاً:

• Stem در بالا
• Trunnion در پایین

Ball را نگه می‌دارند.

در نتیجه Ball برخلاف Floating Design تحت فشار خط به سمت Downstream حرکت نمی‌کند.

SLB توضیح می‌دهد که Trunnion Mounted Ball Valve دارای Mechanical Anchoring در بالا و پایین Ball است و این ساختار نیروی ناشی از Line Pressure را جذب کرده و Friction بین Ball و Seat را کاهش می‌دهد.

 

Trunnion چیست؟

Trunnion یک محور یا تکیه‌گاه مکانیکی است که Ball را در موقعیت ثابت نگه می‌دارد.

به زبان ساده:

در Floating Valve:

Ball می‌تواند کمی جابه‌جا شود.

در Trunnion Mounted Valve:

Ball تقریباً ثابت است و Seatها حرکت می‌کنند.

 

Trunnion Mounted Valve چگونه Seal می‌کند؟

در این طراحی معمولاً Seatها دارای مکانیزمی هستند که آن‌ها را به سمت Ball فشار می‌دهد.

نیروی Sealing می‌تواند توسط ترکیبی از:

• Spring
• Line Pressure
• Seat Design

ایجاد شود.

بنابراین به‌جای اینکه Ball تحت فشار روی Seat رانده شود، Seat به سمت Ball Energize می‌شود.

 

چرا Trunnion Mounted برای فشارهای بالا مناسب‌تر است؟

چون Ball توسط Trunnion مهار شده است، نیروی ناشی از فشار مستقیماً Ball را روی Downstream Seat هل نمی‌دهد.

بخش زیادی از Load توسط:

• Stem
• Trunnion
• Body

تحمل می‌شود.

این موضوع باعث کاهش:

• Seat Load
• Operating Torque

نسبت به یک Floating Design مشابه در شرایط فشار و سایز بالا می‌شود.

SLB نیز تأکید می‌کند که Trunnion Design برای Boreهای بزرگ‌تر و فشارهای بالاتر مناسب است و باعث کاهش Operating Torque می‌شود.

 

آیا Trunnion Mounted همیشه Torque کمتری دارد؟

به‌طور کلی در سایزها و فشارهای بالا، Trunnion Mounted Design مزیت بزرگی در کنترل Torque دارد.

اما Torque واقعی Valve همیشه به عوامل متعددی بستگی دارد:

• Valve Size
• Differential Pressure
• Seat Material
• Seal Design
• Temperature
• Fluid
• Lubrication
• Operating Cycle

بنابراین نمی‌توان فقط از روی نام Floating یا Trunnion مقدار Torque دقیق را تعیین کرد.

 

تفاوت نحوه نگهداری Ball

مهم‌ترین تفاوت مکانیکی دو طراحی همین است.

Floating Ball Valve

Ball عمدتاً توسط Stem هدایت می‌شود و مقدار کمی آزادی حرکت دارد.

Pressure باعث حرکت Ball به سمت Downstream Seat می‌شود.

Trunnion Mounted Ball Valve

Ball از بالا و پایین مهار شده است.

Ball ثابت می‌ماند و Seatها برای ایجاد Seal به سمت Ball حرکت می‌کنند.

 

تفاوت در Operating Torque

در Floating Ball Valve با افزایش Differential Pressure، نیروی فشردن Ball روی Seat بیشتر می‌شود.

در نتیجه Torque لازم برای باز کردن Valve می‌تواند افزایش یابد.

در Trunnion Mounted Design، Mechanical Support Ball بخشی از این Load را جذب می‌کند.

بنابراین این ساختار در:

• Large Size
• High Pressure

معمولاً برای Actuation مناسب‌تر است.

 

چرا Ball Valveهای بسیار بزرگ معمولاً Trunnion هستند؟

فرض کنید یک Floating Ball Valve با قطر بسیار بزرگ داشته باشیم.

با افزایش Area، نیروی ناشی از Pressure نیز بسیار زیاد می‌شود.

این نیرو باید توسط Seat تحمل شود.

در نتیجه:

• Torque بالا می‌رود
• Seat Load زیاد می‌شود
• Operating Mechanism بزرگ‌تر می‌شود

به همین دلیل برای Pipeline Valveهای بزرگ، Trunnion Mounted Design بسیار رایج است.

برای نمونه، SLB سری WKM 370D را به‌صورت Trunnion Mounted برای سایزهای مختلف Pipeline و تا کلاس‌های فشاری بالا ارائه می‌کند.

 

آیا Floating فقط برای فشار پایین است؟

نه، این جمله بیش از حد ساده‌سازی‌شده است.

Floating Ball Valveها می‌توانند برای فشارهای قابل‌توجهی طراحی شوند.

اما با افزایش:

• Size
• Pressure

مزیت Trunnion Mounted Design بیشتر می‌شود.

بنابراین انتخاب باید براساس Datasheet سازنده انجام شود، نه یک قانون مطلق مثل «Floating فقط Low Pressure است».

 

آیا Trunnion فقط برای سایز بزرگ است؟

خیر.

Trunnion Mounted Valve در سایزهای کوچک‌تر نیز تولید می‌شود، به‌خصوص زمانی که:

• Pressure بالا باشد
• Torque پایین اهمیت داشته باشد
• DBB لازم باشد
• Pipeline Service مطرح باشد
• Severe Service وجود داشته باشد

Emerson و SLB هر دو خانواده‌های متنوع Trunnion Mounted Ball Valve برای Process و Oil & Gas ارائه می‌کنند.

 

Seat در Floating Ball Valve چگونه عمل می‌کند؟

در Floating Design معمولاً Seatها در Body قرار دارند.

فشار سیال Ball را به Seat Downstream فشار می‌دهد.

بنابراین Pressure خود فرایند به Sealing کمک می‌کند.

اما همین موضوع می‌تواند Load روی Seat را افزایش دهد.

 

Seat در Trunnion Mounted Valve چگونه عمل می‌کند؟

Seat Assembly در Trunnion Valve معمولاً پیچیده‌تر است.

Seat می‌تواند دارای:

• Spring Energizing
• O-ring
• Lip Seal
• Thermoplastic Seal
• Metal Seat

باشد.

Line Pressure نیز می‌تواند Seat را به سمت Ball حرکت دهد.

 

SPE چیست؟

SPE مخفف:

Single Piston Effect

است.

در این طراحی، Seat تحت فشار خط به سمت Ball Energize می‌شود و اگر فشار داخل Body Cavity بیش از حد بالا رود، Seat می‌تواند در شرایط طراحی‌شده اجازه تخلیه Pressure از Cavity را بدهد.

این ویژگی به:

Self-Relieving Seat

مرتبط است.

در Trunnion Valveها Self-Relieving یا SR Seat یکی از طراحی‌های رایج محسوب می‌شود. SLB نیز Trunnion Ball Valveهای خود را با Self-Relieving و DPE Seat Design ارائه می‌کند.

 

DPE چیست؟

DPE مخفف:

Double Piston Effect

است.

در این طراحی، فشار از هر سمت Seat می‌تواند نیروی Sealing به سمت Ball ایجاد کند.

این ساختار می‌تواند یک Barrier اضافی ایجاد کند.

اما طراحی DPE نیازمند توجه ویژه به:

Body Cavity Pressure

است، زیرا Cavity ممکن است نیازمند Pressure Relief System باشد.

 

SPE و DPE چه کاربردی دارند؟

این طراحی‌ها در Trunnion Mounted Ball Valveهای Pipeline و سرویس‌های Critical بسیار مهم هستند.

بسته به طراحی ممکن است Configurationهایی مانند:

• SPE / SPE
• DPE / DPE
• SPE / DPE

استفاده شوند.

هدف می‌تواند ایجاد ترکیب مناسبی از:

• Sealing
• Cavity Pressure Relief
• Double Barrier

باشد.

 

Double Block and Bleed چیست؟

یکی از قابلیت‌های مهم بسیاری از Trunnion Mounted Ball Valveها:

Double Block and Bleed – DBB

است.

در این حالت می‌توان دو Barrier در دو سمت Valve ایجاد کرد و سپس Pressure موجود در Body Cavity را از طریق Bleed Connection تخلیه یا بررسی کرد.

SLB نیز DBB را از قابلیت‌های برخی Trunnion Mounted Valveهای API 6D خود معرفی می‌کند.

 

آیا هر Trunnion Valve حتماً DBB است؟

خیر.

این موضوع به:

• Seat Design
• Valve Design
• Standard
• Manufacturer

بستگی دارد.

نباید صرفاً با دیدن عبارت Trunnion Mounted، DBB Capability را فرض کرد.

 

Body Cavity چیست؟

فضای داخل Valve بین Seatهای Upstream و Downstream:

Body Cavity

نامیده می‌شود.

در Ball Valve بسته، ممکن است مقداری سیال در این فضا محبوس شود.

 

Cavity Pressure چرا اهمیت دارد؟

اگر سیال محبوس گرم شود، ممکن است Expansion رخ دهد.

در نتیجه Pressure داخل Cavity افزایش می‌یابد.

این پدیده:

Thermal Expansion

می‌تواند Pressure بسیار بالایی ایجاد کند.

بنابراین Valve باید دارای روش مناسبی برای Cavity Pressure Management باشد.

 

Self-Relieving Seat چیست؟

در Self-Relieving Seat، اگر Pressure داخل Cavity بیش از Line Pressure شود، Seat می‌تواند کمی از Ball فاصله بگیرد و Pressure اضافی را به Pipeline تخلیه کند.

این ویژگی در برخی SPE Seatها وجود دارد.

 

چرا DPE به Relief نیاز دارد؟

در DPE، Seatها ممکن است Cavity را از هر دو سمت Seal کنند.

در نتیجه Thermal Expansion ممکن است به‌صورت خودکار تخلیه نشود.

در چنین طراحی‌هایی ممکن است:

• External Relief
• Cavity Relief System

ضروری باشد.

 

تفاوت Seat Load در دو طراحی

در Floating Valve، Line Pressure Ball را به Downstream Seat فشار می‌دهد.

بنابراین Seat Load می‌تواند با افزایش Pressure و Ball Area زیاد شود.

در Trunnion Valve، Ball ثابت است و Seat توسط Pressure و Spring Energize می‌شود.

به همین دلیل Load Management کنترل‌شده‌تر است.

 

تفاوت در Wear

در Floating Valve، Contact Force میان Ball و Seat در فشار بالا می‌تواند بیشتر شود.

این موضوع ممکن است باعث:

• Friction بیشتر
• Wear بیشتر

شود.

در Trunnion Design، کنترل Seat Load می‌تواند در سرویس‌های بزرگ و پرفشار مزیت ایجاد کند.

البته Wear واقعی به Material و Cycle نیز وابسته است.

 

تفاوت در Actuator Size

به دلیل Torque بیشتر در Floating Valveهای بزرگ، Actuator موردنیاز ممکن است بزرگ‌تر شود.

در Trunnion Mounted Valve، Torque پایین‌تر در شرایط مشابه می‌تواند اجازه استفاده از Actuator کوچک‌تر یا منطقی‌تر را بدهد.

با این حال Actuator همیشه باید با محاسبات Torque واقعی Valve انتخاب شود.

 

Lever یا Gearbox؟

Ball Valveهای کوچک معمولاً می‌توانند با:

Lever

کار کنند.

با افزایش Torque، استفاده از:

Gear Operator

رایج‌تر می‌شود.

در Valveهای Trunnion بزرگ نیز ممکن است از:

• Gearbox
• Pneumatic Actuator
• Hydraulic Actuator
• Electric Actuator

استفاده شود.

 

Full Bore چیست؟

Full Bore یعنی قطر Bore داخل Ball با قطر داخلی Pipeline تقریباً برابر باشد.

مزایای آن می‌تواند شامل:

• Pressure Drop کمتر
• امکان Pigging
• Flow Capacity بالا

باشد.

Trunnion Mounted Ball Valveهای Pipeline اغلب به‌صورت Full Bore ساخته می‌شوند، هرچند Reduced Bore نیز وجود دارد. Emerson هم Trunnion Mounted Ball Valveهای Full و Reduced Bore ارائه می‌کند.

 

Reduced Bore چیست؟

در Reduced Bore، قطر سوراخ Ball کوچک‌تر از قطر داخلی Pipeline است.

مزایا می‌تواند شامل:

• Valve کوچک‌تر
• وزن کمتر
• قیمت پایین‌تر

باشد.

اما Pressure Drop بیشتر خواهد بود.

 

Floating Valve می‌تواند Full Bore باشد؟

بله.

Full Bore یا Reduced Bore بودن مستقل از Floating یا Trunnion بودن است.

یعنی می‌توان:

• Floating Full Bore
• Floating Reduced Bore
• Trunnion Full Bore
• Trunnion Reduced Bore

داشت.

 

Soft Seat چیست؟

بسیاری از Ball Valveها دارای Seat نرم هستند.

متریال‌هایی مانند:

• PTFE
• RPTFE
• PEEK
• Devlon

بسته به طراحی استفاده می‌شوند.

Soft Seat می‌تواند Tight Shutoff بسیار خوبی ایجاد کند.

 

Metal Seated Ball Valve چیست؟

در سرویس‌های:

• Temperature بالا
• Abrasive Fluid
• Severe Service

ممکن است از:

Metal-to-Metal Seat

استفاده شود.

این طراحی می‌تواند در Floating یا Trunnion Valve دیده شود، اگرچه طراحی آن پیچیده‌تر است.

 

Fire Safe چیست؟

Ball Valveهای Oil & Gas ممکن است نیازمند Fire-Safe Design باشند.

در صورت تخریب Soft Seal توسط آتش، یک Secondary Metal Seal باید بتواند Leakage را محدود کند.

استانداردهایی مانند:

• API 607
• API 6FA
• ISO 10497

ممکن است برای Fire Test مطرح باشند.

برای نمونه SLB و Emerson برخی Trunnion Valveهای خود را با Fire-Test Qualification ارائه می‌کنند.

 

Blowout-Proof Stem چیست؟

در Ball Valveهای صنعتی، Stem باید طوری طراحی شود که Pressure داخلی نتواند آن را از Body خارج کند.

این ویژگی:

Blowout-Proof Stem

نامیده می‌شود.

در بسیاری از Valveهای استاندارد امروزی این ویژگی وجود دارد.

 

Anti-Static Device چیست؟

حرکت Ball روی Seat می‌تواند Static Electricity ایجاد کند.

در سرویس‌های Hydrocarbon این موضوع اهمیت دارد.

Anti-Static Device مسیر الکتریکی میان:

• Ball
• Stem
• Body

ایجاد می‌کند.

 

Emergency Sealant Injection چیست؟

در بعضی Trunnion Mounted Ball Valveهای بزرگ، Portهایی برای:

• Stem Sealant Injection
• Seat Sealant Injection

وجود دارد.

اگر Primary Seal آسیب ببیند، Sealant می‌تواند برای Emergency Sealing تزریق شود.

SLB نیز Seat و Stem Injection را در برخی WKM Trunnion Mounted Valveهای خود ارائه می‌کند.

 

Top Entry و Side Entry

Trunnion Mounted Valveها ممکن است به شکل:

Side Entry

یا:

Top Entry

ساخته شوند.

 

Side Entry چیست؟

Body معمولاً از دو یا سه قسمت تشکیل می‌شود و Ball از Side Assembly وارد Valve می‌شود.

این طراحی در Pipeline بسیار رایج است.

 

Top Entry چیست؟

در Top Entry Valve، دسترسی به Ball و Trim از قسمت بالایی Valve انجام می‌شود.

مزیت مهم آن Maintenance بدون خارج کردن کل Valve از Pipeline در برخی طراحی‌هاست.

SLB نیز Top-Entry Ball Valveها را برای کاهش Leak Paths و آسان‌تر شدن Maintenance ارائه می‌کند.

 

Welded Body چیست؟

در Pipelineهای مدفون یا خطوط انتقال گاز، از Fully Welded Trunnion Ball Valve نیز استفاده می‌شود.

Body جوشکاری‌شده:

• تعداد Flange Jointها را کاهش می‌دهد
• Leak Path را کم می‌کند

SLB سری T30 را نمونه‌ای از Fully Welded Trunnion Mounted Ball Valve معرفی می‌کند.

 

Floating Valve معمولاً چه Bodyهایی دارد؟

Floating Ball Valve می‌تواند:

• One-Piece
• Two-Piece
• Three-Piece

باشد.

Three-Piece Design برای Maintenance برخی Process Applications بسیار مناسب است.

 

استانداردهای Ball Valve

بسته به Application ممکن است استانداردهای مختلفی مطرح باشند.

از مهم‌ترین آن‌ها:

• API 6D
• API 608
• ASME B16.34
• ISO 17292

هستند.

در تجهیزات سرچاهی نیز برخی Ball Valveها می‌توانند تحت API 6A قرار گیرند.

SLB نمونه‌هایی از Trunnion Ball Valve با API 6D و حتی مدل‌هایی در فشارهای API 6A ارائه می‌کند.

 

تفاوت API 6D و API 608

به‌صورت کلی:

API 6D

بیشتر برای Pipeline Valveهاست.

API 608

برای Metal Ball Valveهای Flanged، Threaded و Welding End در کاربردهای صنعتی مطرح است.

استاندارد نهایی باید براساس پروژه تعیین شود.

 

NACE در Ball Valve

در Sour Service ممکن است اجزای Wetted Valve نیازمند انطباق با:

NACE MR0175 / ISO 15156

باشند.

این موضوع می‌تواند شامل:

• Body
• Ball
• Stem
• Seat Carrier
• Bolting

باشد.

برخی Trunnion Valveهای SLB نیز با NACE MR0175 / ISO 15156 ارائه می‌شوند.

 

تفاوت کاربرد Floating و Trunnion

به‌طور معمول Floating Design انتخاب رایجی برای:

• سایزهای کوچک‌تر
• فشارهای پایین تا متوسط
• Process Piping
• Utility Service
• سرویس‌های عمومی

است.

Trunnion Mounted معمولاً در:

• Pipeline
• Transmission Line
• Oil & Gas
• Large Bore
• High Pressure
• Compressor Station
• Pump Station
• Critical Isolation

بیشتر دیده می‌شود. SLB نیز Trunnion Design را برای Large Bore و Higher Pressure مناسب معرفی می‌کند.

 

آیا Trunnion همیشه گران‌تر است؟

معمولاً به دلیل:

• قطعات بیشتر
• Seat Mechanism پیچیده‌تر
• Trunnion Support
• Body بزرگ‌تر
• قابلیت‌های اضافی

هزینه اولیه بیشتری دارد.

اما در پروژه‌های Large Size و High Pressure، این هزینه می‌تواند با:

• Torque کمتر
• Reliability بیشتر
• Maintenance بهتر
• عمر مناسب‌تر

توجیه شود.

 

آیا Floating ساده‌تر تعمیر می‌شود؟

در بسیاری از طراحی‌ها بله، به دلیل تعداد کمتر قطعات.

اما Maintenance واقعی به:

• Body Construction
• Installation
• Seat Type
• Manufacturer

وابسته است.

Three-Piece Floating Valveها به‌خصوص برای Maintenance آسان در Process Piping محبوب هستند.

 

انتخاب بین Floating و Trunnion

برای انتخاب صحیح باید اطلاعات واقعی سرویس بررسی شوند.

مهم‌ترین عوامل عبارت‌اند از:

• Nominal Size
• Pressure Class
• Design Pressure
• Differential Pressure
• Temperature
• Fluid Type
• H₂S
• Solids
• Required Torque
• Actuation
• Fire-Safe Requirement
• DBB Requirement
• Pigging Requirement
• Full Bore Requirement
• Standard

 

چه زمانی Floating انتخاب بهتری است؟

Floating می‌تواند گزینه خوبی باشد وقتی:

• Valve سایز کوچک یا متوسط دارد
• Pressure در محدوده طراحی Floating Valve است
• Cost اهمیت دارد
• طراحی ساده موردنیاز است
• DBB پیچیده نیاز نیست
• Torque قابل مدیریت است

 

چه زمانی Trunnion Mounted بهتر است؟

Trunnion Mounted معمولاً وقتی منطقی‌تر می‌شود که:

• سایز بزرگ باشد
• Pressure بالا باشد
• Pipeline Service باشد
• Torque اهمیت زیادی داشته باشد
• Actuated Valve باشد
• DBB موردنیاز باشد
• Reliability بالا اهمیت داشته باشد
• Severe Service وجود داشته باشد

 

آیا Size مشخصی برای تغییر از Floating به Trunnion وجود دارد؟

خیر.

نمی‌توان گفت مثلاً «از 4 اینچ به بالا حتماً Trunnion».

برخی پروژه‌ها Floating Valve را تا سایزهای مشخص مجاز می‌دانند و برخی Trunnion را حتی در سایز کوچک انتخاب می‌کنند.

برای نمونه در یکی از Datasheetهای Emerson برای یک کاربرد مشخص، برای Ball Valve تا 4 اینچ امکان Floating یا Trunnion ذکر شده است؛ یعنی انتخاب وابسته به Project Specification است، نه یک مرز جهانی ثابت.

 

آیا Trunnion برای Control Valve هم استفاده می‌شود؟

بله.

اگرچه Ball Valve بیشتر برای Isolation شناخته می‌شود، Trunnion Mounted Ball Control Valve نیز وجود دارد.

برای مثال Fisher V270 یک Full-Bore Trunnion Mounted Ball Control Valve برای Pressure و Flow Control است.

بنابراین Trunnion فقط مخصوص On/Off Valve نیست.

 

یک نکته مهم درباره تصویر رایج Floating Valve

در بسیاری از دیاگرام‌ها Ball در Floating Valve به شکل کاملاً آزاد نمایش داده می‌شود.

این تصویر ممکن است باعث سوءبرداشت شود.

Ball به Stem متصل است و در Body هدایت می‌شود؛ فقط اجازه دارد مقدار بسیار کمی در جهت نیرو حرکت کند تا روی Seat Downstream فشار وارد کند.

 

یک نکته مهم درباره Trunnion

در Trunnion Design ثابت بودن Ball به معنی بی‌حرکت بودن کامل نیست.

Ball همچنان باید:

90° Rotate

کند.

منظور از Fixed این است که Ball نسبت به محور Pipeline جابه‌جایی Translational قابل توجه ندارد، نه اینکه Rotation نداشته باشد.

 

مهم‌ترین تفاوت‌ها به زبان ساده

Floating Ball Valve

Ball کمی حرکت می‌کند.

Pressure Ball را به Seat فشار می‌دهد.

ساختار ساده‌تر است.

در سایزهای کوچک و متوسط بسیار رایج است.

با افزایش Pressure و Size، Seat Load و Torque بیشتر می‌شود.

Trunnion Mounted Ball Valve

Ball از بالا و پایین Support شده است.

Ball در جای خود ثابت می‌ماند.

Seat به سمت Ball Energize می‌شود.

Torque در سرویس‌های بزرگ و پرفشار بهتر مدیریت می‌شود.

برای Pipeline، High Pressure و Large Bore بسیار رایج است.

می‌تواند Seat Designهای پیشرفته مانند SPE و DPE داشته باشد.

 

اشتباهات رایج درباره Floating و Trunnion

Floating یعنی Ball داخل Valve کاملاً آزاد است

خیر.

فقط مقدار محدودی حرکت دارد.

 

Trunnion یعنی Ball نمی‌چرخد

خیر.

Ball همچنان 90 درجه Rotate می‌کند.

 

Floating فقط برای فشار پایین است

خیر.

Pressure Capability به طراحی سازنده بستگی دارد.

 

Trunnion فقط برای سایز بزرگ است

خیر.

در High Pressure و Critical Service ممکن است در سایزهای پایین‌تر نیز استفاده شود.

 

Trunnion همیشه Torque صفر یا بسیار کم دارد

خیر.

فقط Load ناشی از Pressure بهتر مدیریت می‌شود.

 

هر Trunnion Valve قابلیت DPE دارد

خیر.

Seat Design باید مشخصاً DPE باشد.

 

هر Trunnion Valve DBB است

خیر.

DBB Capability باید در Datasheet تأیید شود.

 

هنگام خرید Ball Valve چه مشخصاتی را بررسی کنیم؟

بهتر است موارد زیر مشخص باشند:

• Valve Type
• Floating / Trunnion Mounted
• Size
• Pressure Class
• Full Bore / Reduced Bore
• Body Material
• Ball Material
• Stem Material
• Seat Material
• Soft / Metal Seat
• SPE / DPE
• Fire-Safe
• Anti-Static
• Blowout-Proof Stem
• DBB Requirement
• NACE Requirement
• End Connection
• API / ASME Standard
• Manual / Actuated
• Required Torque

صرفاً نوشتن:

Ball Valve 4 inch Class 600

برای یک خرید حرفه‌ای همیشه کافی نیست.

 

جمع‌بندی

Floating Ball Valve و Trunnion Mounted Ball Valve هر دو از شیرهای توپی Quarter-Turn هستند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در نحوه نگهداری Ball و انتقال نیروی ناشی از فشار است.

در Floating Design، Ball مقدار کمی در جهت Downstream حرکت می‌کند و Pressure باعث فشرده شدن آن روی Seat پایین‌دست می‌شود.

این طراحی:

• ساده
• اقتصادی
• سبک

است و در بسیاری از خطوط فرایندی و سایزهای کوچک تا متوسط استفاده می‌شود.

در Trunnion Mounted Design، Ball از بالا و پایین توسط Stem و Trunnion مهار می‌شود. نیروی Pressure توسط تکیه‌گاه‌ها جذب شده و Seatها برای ایجاد Seal به سمت Ball Energize می‌شوند. این ویژگی باعث شده Trunnion Mounted Ball Valve در Large Bore، High Pressure و Pipeline Service بسیار رایج باشد.

در Trunnion Valveها همچنین امکان استفاده از طراحی‌هایی مانند:

• SPE
• DPE
• Self-Relieving Seat
• Double Block and Bleed
• Emergency Sealant Injection

وجود دارد که برای سرویس‌های Critical اهمیت زیادی دارند.

در نهایت نمی‌توان تنها براساس سایز یا فشار تصمیم گرفت که Floating یا Trunnion بهتر است. انتخاب صحیح باید براساس:

Pressure + Size + Temperature + Fluid + Torque + Seat Design + Service Requirement + Standard

انجام شود.