شیر کنترلcontrol valve

شیر کنترل جهت کنترل جریان سیال در مسیر عبور جریان قرار داده میشود. این شیر به طور اتوماتیک و معمولا با فشار هوا کار می کند (فرمان های این نوع شیرها ممکن است برقی و یا هیدرولیکی نیز باشد).

این شیر با توجه به موقعیت محل و اینکه چه چیزی را بایستی کنترل کند بطور اتو ماتیک باز و بسته می شود و در حقیقت با توجه به عامل دیگری که می بایست کنترل شود و مداوم با شیر کنترل در رابطه است، محل شیر صورت می گیرد. بطور مثال اگر قرار باشد فشار را کنترل کند از محل دیگری که فشارش موردنظر است به طور مداوم با شیر ارتباط برقرار است و با تغییر فشار آن محل شیر بازتر و یا بسته تر میشود تا فشار لازم در آن محل ثابت بماند. معمولا این شیر برای کنترل فشار، دبی و یا سطح مایع در یک ظرف مورد استفاده قرار می گیرد و نسبت به تغییرات آنها نیز باز و بسته می گردد. از این شیر نمونه های مختلفی وجود دارد که از لحاظ عملکرد یکی می باشند و فقط از لحاظ ساختمان با یکدیگر تفاوت دارند.

 

تقسیم بندی انواع شیرها

یکی از سریعترین ، راحت ترین و پر مصرف ترین وسایل جهت کنترل محرک پروسه شیرهای کنترلی است. در انتخاب یک شیر کنترل بدنه، جنس و مشخصه کاری از اهمیت زیادی برخوردار است. در ضمن می توان گفت مسایلی از قبیل دقت، راندمان و قیمت نیز مهم می باشد. شیر وسیله ایست برای مهار کردن جریان فشار سیالات به کار می رود. شیرها به دو دسته تقسیم میشوند:

شیر دستی (manual valve): شیرهایی که به صورت دستی کار می کنند.

شیرهای اتوماتیک (Control valve): شیرهایی که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شده کار می­کنند.

کنترل ولوها دارای سه قسمت مهم هستند:

بدنه (Body): بدنه قسمتی از شیر است که مایع و یا گاز از آن عبور می کند و از نشیمنگاه بندآور (Disc) و ساقه(stem) تشکیل شده است. بنابراین می توان گفت که کار بدنه کنترل کردن جریان ، فشار و دما در اثر نیرویی است که قسمت محرک شیر به  وارد میکند.

محرک (Actuator):

محرک آن قسمت از کنترل ولو است که فرمان های دریافتی را به صورت انرژی مکانیکی در اورده و باعث باز و بسته شدن ولو می شود. فرمان های برقی به دلیل گرانی و پیچیدگی دستگاه های لازم زیاد معمول نیستند و از فرمان های هیدرولیکی موقعی استفاده می­شود که یا دسترسی به هوا نباشد و یا این که درجه حرارت محیط انقدر پایین باشد که باعث یخ زدن آب موجود در هوا شود. ولی بطور کلی فرمان های پنوماتیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. محرک ها انواع مختلفی دارند مانند محرک پیستونی ، دیافراگمی و دستی. در محرک های پیستونی اختلاف فشار هوا در دو طرف پیستون ، باعث باز و بسته شدن ولو می شود. از محرک های دستی به عنوان مسیر بایپس استفاده می­شود.

Positioner: این قسمت ضمن ایجاد عمل تقویت فلو مقدار دقیق باز و بسته شدن ولو را تنظیم می­کند.

 

 

 

اصطلاحات رایج در شیر کنترل:

Actuator
قسمتی از شیر که به وسیله جریان الکتریکی یا فشار سیال به عضو مسدود کننده شیر نیرو و حرکت اعمال می­کند. هدف اکچویتور کنترل ولو تامین نیرو محرکه لازم برای به کار انداختن مکانیزم ولو می­باشد. اکچویتورها به انواع مختلفی مانند اکچویتورهای نیوماتیکی، هیدرولیکی، الکتریکی و دستی تقسیم بندی می­شوند.

Air Set

نام دیگر Air Set اصطلاح Supply Pressure Regulator می­باشد و وسیله­ای است که جهت کاهش فشار واحد جهت استفاده در positioner و دیگر وسایل کنترل استفاده می­شود. معمولا فشار حدود 20-35 psi می­باشد.

 

Air Set  یا Supply Pressure Regulator

AV

ضریب جریان شیر در سیستم بین المللی SI

AV=2.4

ANSI Class

معرف و نمایشگر میزان تحمل شیر در اثر فشار سیال می باشد. برای این منظور جداولی توسط انجمن مهندسی مکانیک امریکا برای هر آلیاژ تهیه شده که در آن جداول حداکثر فشاری که شیر می تواند در هر دمای بخصوص تحمل نماید، درج شده است. معمولا از کلمه class و یک عدد جهت نمایش ANSI Class استفاده می شود.

Class150

 

استاندارد جنس بدنه شیر کنترل

Body:

بدنه شیر اصلی ترین قسمتی از شیر است که تحت فشار می­باشد. این قسمت شامل اتصالات به لوله (connecting end) و مسیر جریان می­باشد. این قسمت همچنین محل لازم برای seat  و plug را فراهم می آورد.

Bonnet:

قسمتی از شیر است که میله شیر (stem) در آن حرکت می­کند و به عنوان یک هدایت کننده (Guid) برای میله شیر می­باشد. همچنین Bonnet در برگیرنده جعبه آیینه و آببند می­باشد. Bonnet یا ساقه شیر می­تواند یکپارچه، پیچی یا فلنجی باشد.

 

 

 

Booster:

تقویت کننده، یک رلۀ پنوماتیک است که جهت کاهش تأخیر زمانی (time leg) در مدارهای پنوماتیک به وسیله تولید سیگنال های خروجی حجم بالا و یا فشار بالا استفاده می­شود. از این وسیله می­توان به عنوان تقویت­کننده حجم (volume booster) و یا تقویت کننده فشار استفاده کرد.

 

Boosterیکولو پنوماتیک

Cage:

عضوی سیلندر مانند تو خالی است که قسمتی از تریم شیر محسوب می­گردد. از این عضو می­توان به عنوان یک هدایت کننده جهت هدایت بندآور بر روی نشیمنگاه استفاده نمود. در بعضی از شیرها cage ممکن است دارای حفره­ای با اشکال مختلف باشد که خصوصیات جریانی شیر کنترل را تعیین می­کند. همچنین  cageمی­تواند به عنوان کاهنده سر و صدا و نیز به عنوان یک وسیله ضد کاویتاسیون استفاده شود.

 

 

Cage شیر کنترل

Control valve gain:

رابطه بین حرکت و میزان جریان عبوری از شیر که بوسیله منحنی هایی در روی یک نمودار به صورت منحنی های مشخصه شیر بیان می شود.

Valve gain-Kv=تغییر در جریان / تغییر در موقعیت میله شیر

Kv= شیب منحنی مشخصه شیر

Diaphragm:

عضو انعطاف­پذیری است که نسبت به فشار اعمال شده به آن واکنش می­دهد و نیرو را به صفحه دیافراگم و سپس میله شیر (stem) انتقال می­دهد.

 

منحنی مشخصه شیر کنترل برای دو جریان متفاوت

Face-to-Face:

فاصله بین سطح مربوط به ورودی تا سطح مربوط به خروجی شیر است. این ابعاد توسط استاندارد ANSI/ISI مشخص شده است.

High recovery valve:

طرحی از شیر که مقدار کمی از انرژی جریان را از دست می­دهد و اغتشاش کمی در جریان به وجود می­آورد. در این شیرها فشار بعد از ناحیه vena contracta با درصد بالایی نسبت به مقدار اولیه آن بازیافت می­شود. شیرهای Rotary از این دسته می­باشند.

Low recovery valve:

طرحی از شیر که مقدار قابل توجهی از انرژی سیال را به علت ایجاد اغتشاش هدر می­دهد و این مسئله به علت وجود مسیر پیچ در پیچ در جریان می­باشد. همچنین بازیافت فشار بعد از نقطه vena contracta کمتر از شیرهای High recovery valve می­باشد. شیرهای Globe از این دسته می­باشند.

 

Nominal pipe size (NPS):

قطر لوله بر حسب اینچ که به وسیله نوشتن کلمه NPS و سپس یک عدد مشخص می شود.

به عنوان مثال NPS 28

Nominal size (DN):

علامت متریک اندازه لوله (برحسب میلی متر) که جهت نمایش آن با حروف DN و سپس یک عدد مشخص می شود به عنوان مثال DN6

Plug:

یک عضو استوانه­ای شکل که در مسیر جریان با حرکت خطی جهت تنظیم جریان سیال حرکت می­کند. این عضو همچنین می­تواند یک استوانه یا مخروط ناقص باشد که جریان سیال از درون آن عبور می­کند و با حرکت دورانی خود جریان سیال را تنظیم می­نماید.

 

 

تغییرات فشار هنگام عبور جریان از شیر کنترل

Rangeability:

مربوط به شیر کنترل است که در آن Range شیر عمل کنترل را انجام می­دهد و عبارت است از نسبت حداکثر به حداقل جریان کنترل شونده. دامنه شیر را معمولا در 10% و 100% حرکت شیر در نظر می­گیرند.

Reverse active Valve:

شیر کنترلی که موقعی که سیگنال اعمالی روی محرک افزایش می­یابد، باز می­نماید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر مظالعه کتاب ارزشمند کنترل ولو از آثار ارزشمند عبدالکریم ماندگاری پیشنهاد می گردد