شیرهای کنترلی بر اساس تعریف درج شده در استاندارد ISA-S 75.05 شامل دستگاهایی است که با اعمال یا استفاده از نیرویی بجز نیروی دست کار می کنند و میزان و شدت جریان سیال را درامر کنترل یک سیستم فرآیندی را تنظیم می کند. در واقع می توان گفت شیر کنترل یک شیر است که به یک سیستم عملگر actuator که توانایی اعمال تغییر در عنصر کنترل کننده سیال را دارد متصل است . این تغییر بر مبنای سیگنالی است که از سیستم کنترل دریافت می کند.
شیرهای کنترلی نقش مهم و کلیدی در صنایع فرآیندی بر عهده دارد و بخش عمده از هزینه های یک فرآیند مروبط به شیرهای کنترل و قطعات و سیستم های جانبی مانند درایوها و عملگرها می باشد.
در بازه زمانی از سال 1950 تا 1980 کاربرد شیرهای کنترل از نوع Rotary یا دورانی از 1% به 50% رسیده است . اولین نوع از شیرهای Rotary پروانهای نام دارد .
شیرهای Rotary از لحاظ عملکرد و هزینه دارای مزایای زیادی نسبت به شیرهای خطی هستند.
شیرهای با نام Straight-through یا عبور دهنده مستقیم دارای ظرفیت جریانی (Cv )بالاتری می باشند ولی از سوی دیگر به عنوان شیرهای High Recovery یا توانایی بازیافت زیاد بشمار می آیند . این گروه از شیرها مستعد برای ایجاد Chocking گرفتگی و Cavitation یا ایجاد حباب هستند.
باید توجه داشته باشید از لحاظ وزن و ابعاد شرایط بهتری دارند . شیر های Rotary دارای دامنه محدودتری از دما و فشار نسبت به شیر های Globe یا کره ای هستند.
در گذشته انتخاب شیرهای کنترل بر اساس پارامتر های اولیه ای مانند دامنه جریان افت فشار ، Pressure rating فشار نامی و … بود . ولی امروزه بیشتر بر میزان هزینه تاکید می شود . بر این اساس شیرهای کنترل باید از نظر هزینه های اولیه و تعمیرات مناسب باشند . البته این شرایط باید همراه با خواص کنترلی خوب باشد.
از پارامترهای ثانویه برای انتخاب شیر کنترل می توان به نشتی های مجاز ، خصوصیات جریانی ، لجزت و سایش ، دما می باشد.
در کنار موارد ذکر باید مساله Noise یا میزان تولید سرو صدا و نیز نوع و شکل استفاده از محرک مناسب را در نظر داشت . شرایط موقعیت دهنده شیر Positioner شیر نیز مشخص شود .
سایزکردن شیر کنترل که به Valve Sizing نیز گفته می شود بستگی به پارامتر متغیری به نام Cv دارد. برای تعیین و مشخص کردن پارامترهای شیر کنترل از استاندارد ISA استفاده می شود .
به بخشی یا قسمتی از شیر کنترلی که به وسیله جریان الکتریکی یا فشار سیال (پنیوماتیکی) به عضو یا قطعه مسدود کننده شیر کنترلی نیرو و یا حرکت اعمال می کند عملگر گفته می شود.
به وسیله ای گفته می شود که فشار هووای واحد کنترل برای استفاده در Positioner و سایر وسایل مرتبط به سیستم کنترل شیر، را کاهش میدهد. که به آن Supply Pressure Regulator نیز می گویند . معمولا فشار آن حدود 20-35 Psi است.
ضریب جریان شیر در سیستم استاندارد بین المللی (SI )
4 – کلاس یا دره استاندارد ANSI Class
این مشخصه ای است که نشانگر یا معرف حد یا میزان تحمل در اثر فشار فشار سیال می باشد . با این هدف جدول هایی از طرف انجمن مهندسی مکانیک آمریکا برای هر آلیاژ تهیه و تدوین شده که در آن ها حداکثر فشاری که شیر می تواند در هر دمای مشخص تحمل نماید، قید گردیده است . برای مشخص کردن این مشخصه معمولا از کلمه Class و یک عدد در کنار آن استفاده می شود . مانند 150 Class
یکی از قسمت های اصلی شیر است که تحت فشار است . این قسمت شامل بخش ها و اتصالات به لوله (Connecting end ) و مسیر عبور جریان سیال است. این بخش یا قسمت از شیر همینطور محل لازم برای نشیمنگاه (Seat )و بندآور (Plug ) ایجاد نموده و در آن قرار می گیرد .
ساقه در واقع بخشی از شیر است که میله یا محور دسته عملگر شیر (Stem) در داخل آن حرکت می کند . به عبارتی به عنوان هدایت کننده (Guid) برای میله شیر عمل می کند . ساقه شیر همچنین جعبه آببند و آببندها را در خود جای می دهد . ساقه همچنین می تواند به شکل یکپاچه ، پیچی یا فلنجی ساخته شود.
می توان گفت تقویت کننده یک رله نیوماتیک است که کار آن کاهش تاخیر زمانی (Time Lag) در مدارهای نیوماتیکی است که این کار توسط تولید سیگنالهای خروجی حجم بالا و یا فشار بالا استفاده می شود. همچنین از آن می توان به عنوان تقویت کنندة حجم (Volume Booster) و یا تقویت کنندة فشارنیوماتیکی استفاده می شود .
قطعه ای استوانه ای و سیلندر مانند توخالی است که خود بخشی از تریم شیر محسوب می شود. به عبارتی از این قطعه به عنوان هدایت کننده Guid برای هدایت بندآور بر روی نشیمنگاه استفاده می شود. در انواعی از شیرها قفسه Cage ممکن است دارای حفره ای با شکل های مختلف باشد که سبب بروز خصوصیات جریانی شیر های کنترل می شود . این قطعه همچنین به عنوان عضو کاهنده نویز و یا یک وسیله ضد کاویتاسیون Anti-Cavitation عمل می کند .
بهره عملکرد کنترل ولو Control Valve Gain
به وسیله منحنی هایی که به صورت منحنی مشخصه های شیر بیان می شود . این منحنی ها در واقع رابطه بین حرکت و میزان جریان عبوری از شیر بیان می کند .
در شیرهای کنترلی اصطلاح تریم به تمام قطعات فی داخلی شیر ها که با مایع فرآیند در تماس هستند ، اطلاق می شود. استم شیر ، صندلی ، پلاگ ، کیج و غیره.
یک بخش انعطاف پذیر و منعطف در شیرهای کنترلی است که با توجه به فشار وارد آمده به آن واکنش نشان می دهد واین نیرو ناشی از فشار را به صفحه دیاگرام و به دنبال آن به میله شیر (Stem) منتقل می کند.
با اندازه فاصله بین سطح مربوط به ورودی تا سطح مربوط به خروجی شیر را بیان می کند. این ابعاد بر مبنای استاندارد ANSI/ISA تعیین می گردد.
شیر با بازیابی بالا High Recovery Valve
نوعی از طراحی شیر که در هنگام عبور سیال از آن مقدار کمی انرژی در آن تلف می شود . اغتشاش (Turbulency) نسبتا کمی در جریان سیال به وجود می آورد. در این نوع از شیرها بعد از گلویی و مخروط خروجی Vena Contracta در صد بالایی از فشار اولیه آنها بازیافت می شود . شیرهای روتاری Rotary از این دسته می باشند.
شیرهای بازیابی فشار کم Low Recovery Valve
نوعی از طراحی شیر است که سهم عمده ای از انرژی سیال به علت ایجاد اغتشاش Turbulency تلف می شود . علت این امر وجود مسیر های پیچ در پیچ در جریان سیال است . به علاوه بازیافت فشار بعد از ناحیه مخروط گلویی Vena Contracta بسیار کمتر از شیر های با بازیابی بالا High Recovery Valve می باشد . از این گروه از شیرها می توان به شیرهای کره Globe اشاره نمود.
مشخص کننده سایز لوله بر حسب اینچ است . این سایز توسط نوشتن کلمه NPS و بعد از آن یک عدد مشخص می شود.
مثال: NPS 12
نشان دهنده مشخصه سایز متریک لوله (بر حسب میلی متر) که بر مشخص کردن آن از حروف DN و بعد از آن یک عدد استفاده می شود. مثال10 DN
این قطعه استوانه ای شکل است که در مسیر جریان قرار دارد که با یک حرکت خطی موجب تنظیم جریان سیال می شود . شکل این قطعه می تواند یک استوانه یا مخروط ناقص باشد . جریان سیال با عبور از درون آن و حرکت دورانی خود جریان سیال را تنظیم می کند.
پهنه یا رنج Range در شیرهای کنترلی مطرح است . در شیرهای کنترلی مفهوم پهنه محدوده ای است شیر در آن محدوده عمل کنتر را انجام می دهد. این پهنه یا رنج عبارت است از فاصله یا نسبت حداکثر به حداقل جریان کنترل شونده. دامنه پذیری یا رنج پذیری معمولا در محدوده 10% و 100% حرکت یا جابجایی شیر در نظر می گیرند.
این نوع از شیر کنترلی به شکل مع عمل می کند به این مفهوم که زمانی که سیگنال اعمال شده بر روی محرک شیر افزایش پیدا می کند . باعث باز شدن شیر می شود .
دسته بندی شیرها به لحاظ نوع حرکت
شیر های کنترلی را می توان از لحاظ شکل و نوع حرکت بندآور به دو دسته تقسیم کرد.
بدنه یک شیر کنترلی به قسمتی از شیر گفته می شود که در معرض فشار سیا قرار دارد . توجه داشته باشید که محل های اتصال Connecting ends به لوله ها نیز شامل بدنه می شود. می دانید که شیرهاد اصولا به دو گروه کلی تقسیم می شوند این تقسیم بندی بر مبنای حرکت بندآور شیر است. بر این اساس شیرهای کنترلی به دو دسته تقسیم می شوند .
عنوان Globe یم عنوان بسیار کلی است که شامل تعداد زیادی از شیرهای کنترلی است . یک پلاگ یا گوی که به ساقه وصل است با حرکت به بالا و پایین درون یک حفره یا نشیمنگاه کار کنترل را به انجام می رساند .
خود شیرهای کره ای Globe از با توجه به نوع نشیمنگاه به دو گروه تقسیم می شوند .
در نوع از شیر کنترلی شیر تنها دارای یک عدد پلاگ PLUG است که کار کنترل را انجام می دهد . این گروه از شیرها برای مواقعی که قطع کامل یا Tight Shut بالا نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرد .
در این گروه از شیرها دو عدد پلاگ plug وجود دارد به علاوه دو عدد نشیمنگاه Seat . نحوه قرار گیری پلاگ ها به شکلی است که جریان سیال عبوری از شیر کنترلی تمایل دارد یکی از Plug ها به طرف بسته شدن هدایت کند و plug دیگر را به سمت باز شدن هدایت کند . در این حالت نیروهای وارده بر دو plug به حالت تعادل درمی آید و در نتیجه می توان از یک عملگر یا Actuator با انرژی کمتر استفاده نمود . این گروه از شیرهای کنترلی دارای ظرفیت بالاتری نسبت به نوع تک نشیمنگاه Single Port هستند ولی آببندی Sealing آنها به شکل ویژه در دماها بالا مناسب نیست .
نوع دیگر از شیرهای خطی شیرهای کنترلی زاویه ای Angle Valve است . در این گروه از شیرها جریان از یک سمت شیر وارده شده و با چرخش 90 درجه ای از سمت دیگر شیر خارج می شود . استفاده از این گروه از شیرهای کنترلی نیاز به fitting ها را کاهش می دهد . در مواردی هم نیاز به خم کردن Bend لوله یا زانو را در سیستم کاهش می دهد.
گروه از شیرها دارای بدن دو یا چند تکه هستند این حالت Split به عنوان یک امتیاز برای راحتی انجام تعمیرات و تعویض قطعات بخصوص plug محسوب می شود.
نوع دیگری از شیرهای کنترلی شیر سه راهه است شیر های سه راهه به دو حالت یا شکل وجود دارد .
Diverting
Combining
در وضعیت diverting یک جریان وارد شیر شده و به دو جریان خروجی جدید تقسیم می شود. شکل قرار گرفتن plug ها به شکلی است که جریان ورودی تولید یک نیرو به سمت باز شدن هر دو بندآور می کند .
در نوع combining دو جریان وارد شیر کنترلی شده و این دو جریان ورودی تبدیل به یک جریان خروجی می شود. در این حالت باز هم نیروی جریان سیال به سمت باز شدن plugها است .
شیردیافراگمی عضوی از از گروه شیرهای خطی Linear Motion است. اما بندآور آن به جای یک plug فی ، از یک دیافراگم انعطاف پذیر استفاده شده است .
در این نوع از شیرهای کنترلی قسمت پایین بدنه به شکلی ساخته شده که یک سد Weir را در بدنه ایجاد می کند. هنگامی که دیافراگم به صورت کامل به سمت پایین حرکت می کند بر روی سد Weir می نشیند و جریان را کاملا قطع می کند .
این گروه از شیر بیشتر برای دوغاب و مایعات غلیظ استفاده می شود . شیرهای کنترلی دیافراگمی شیرهایی هستند با ظرفیت بالا .
و هزینه پایین ، ولی دقت شود که این گروه از شیرها عملکرد کنترلی چندان مناسبی ندارند و پهنه پذیری یا Rangeability
آنها بسیار پایین است . در صنعت به شیرهای ساندرز Saunders معروف هستند
شیرهای دیافراگمی جهت استفاده در کاربردهایی که مواد خورنده وجود دارد بکار می روند . یکی از عمده محدودیت های این
گروه از شیرها دما ها و فشارهای بالا است.
شیرهای کنترلی از نوع پروانه ای یکی از رایج ترین و پر کاربردترین شیرهای کنترل از نوع دورانی هستند . از عمده مزایای این گروه از شیرها مقاومت کمتر در برابر جریان و ظرفیت بالا است. شیر های پروانه ای دارای تنوع زیادی بر اساس نوع طراحی هستند. این نوع از شیر ها به لحاظ اقتصادی خصوصا در سایزهای بالا و به علت ساختمان ساده و ظرفیت بالا بسیار مناسب هستند. برای نصب به فضای کمی نیاز دارند . همچنین به دلیل افت فشار کم در دو سمت این شیر ها هزینه های پمپاژ در مقایسه با سایر شیره کاهش می یابد.
شیر های کنترلی پروانه ای از سایز 2 اینچ و بالاتر ساخته و عرضه می شوند. از معایب و مشکلات این نوع شیرها به گشتاور Torque زیاد برای باز کردن شیر می توان نام برد. امروزه طراحی های جدید با اعمال تغیراتی در شکل دیسک disc این مشکل تا حدود زیادی رفع شده است.
به این شکل از بدنه بدون فلنج Flangless نیز گفته می شود. در این نوع شیر مانند یک ساندویچ در بین فلنج های لوله قرار داده و ثابت fit می شود. برای نگهداری و تثبت شیر از یک سری پیچ های بلند stud استفاده می شود. این گونه از شیر ها به علت فضای کمی که اشغال می کنند در مکان هایی که محدودیت فضا دارند کاربرد دارند .
در نوع بدنه شیر به اندازه کافی طول دارد تا امکان بستن پیچ و مهره در دو طرف شیر در مکان اتصال فلنج های لوله را فراهم می آورد .
بدنه شیر های کنترلی پروانه ای می تواند به وسیله مواد الاستومریو یا لاستیکی پوشانده شود این کار موجب ایجاد یک آببندی خوب و مناسب می شود . به علاوه باعث ایجاد مقاومت در برابر خوردگی لوله ها هم خواهد شد.
انواع دیسکهای مورد استفاده در شیرهای کنترلی پروانه ای
شکل دیسک های شیرهای کنترلی پروانه ای و همچنین نحوه اتصال آنها حالتهای مختلفی را شامل می شود . هریک از این حالت ها آببندی Sealing و گشتاور Torque خاصی را دارند . بعضی از انواع دیسکها دارای رنیگهای فی هستند . می توان برای آببندی بهتر PTFE تا دمای حدود 0 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار داد .
استفاده از مواد الاستومری در طراحی و ساخت شیر های پروانه ای مشکلی که ایجاد می شود آن است که گشتاور زیاد هنگام باز شیر به دلیل وجود اصطکاک بین دیسک و نشیمنگاه وجود خواهد داشت . این امر سبب می شود که برای کنترل به نیروی بیشتری نیاز باشد.
نوع دیگر شیرهای عملکرد دورانی شیرهای کنترلی توپی هستند که بندآور آنها از یک کره توخالی ساخته شده است.
ز نوع از شیر های کنترلی بیشتر برای فرآیندهای قطع و وصل On/Off استفاده می شود . مانند سیستم های دیجیتال و PLC . ولی امکان کترل آنالوگ نیاز در این نوع شیرها وجود دارد .
در این نوع از شیرهای کنترلی به جای شیر توپی از یک کره کامل از یک بخش با قطاع دایره برای باز و بستن جریان سیال استفاده می گردد.
شیر های کنترلی پلاگ جزء شیرهای کنترلی هستند که جریان سیال با یک Plug کنترل و یا قطع و وصل می شود . در این گروه شیرها با چرخش Plug عمل باز و بسته شدن امکان پذیر می شود.
منابع http://www.clinicsanat.com/
https://www.bray.com
این متن دومین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.
زکات علم، نشر آن است. هر وبلاگ می تواند پایگاهی برای نشر علم و دانش باشد. بهره برداری علمی از وبلاگ ها نقش بسزایی در تولید محتوای مفید فارسی در اینترنت خواهد داشت. انتشار جزوات و متون درسی، یافته های تحقیقی و مقالات علمی از جمله کاربردهای علمی قابل تصور برای ,بلاگ ها است.
همچنین وبلاگ نویسی یکی از موثرترین شیوه های نوین اطلاع رسانی است و در جهان کم نیستند وبلاگ هایی که با رسانه های رسمی خبری رقابت می کنند. در بعد کسب و کار نیز، روز به روز بر تعداد شرکت هایی که اطلاع رسانی محصولات، خدمات و رویدادهای خود را از طریق بلاگ انجام می دهند افزوده می شود.
این متن اولین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.
مرد خردمند هنر پیشه را، عمر دو بایست در این روزگار، تا به یکی تجربه اندوختن، با دگری تجربه بردن به کار!
اگر همه ما تجربیات مفید خود را در اختیار دیگران قرار دهیم همه خواهند توانست با انتخاب ها و تصمیم های درست تر، استفاده بهتری از وقت و عمر خود داشته باشند.
همچنین گاهی هدف از نوشتن ترویج نظرات و دیدگاه های شخصی نویسنده یا ابراز احساسات و عواطف اوست. برخی هم انتشار نظرات خود را فرصتی برای نقد و ارزیابی آن می دانند. البته بدیهی است کسانی که دیدگاه های خود را در قالب هنر بیان می کنند، تاثیر بیشتری بر محیط پیرامون خود می گذارند.
درباره این سایت