Control Valve(كنترل ولو)
Control Valve(كنترل ولو)

Control Valve(كنترل ولو)

به نام خدا

مقدمه :

براساس تعریف ثبت شده در استاندارد ISA-S75.05 شیر كنترل (CONTROL VALVE) ابزاری است كه با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل میكند.  كنترل ولو یا شیر كنترل به تنظیم میزان جریان سیال در یك سیستم كنترل فرایندی می پردازد، كنترل ولو شامل یك شیر می باشد كه به یك مكانیزم محركه، كه توانایی تغییر عامل كنترل كننده سیال را دارد وصل است. این تغییری كه شیرهای كنترل هیدرولیكی ایجاد میكنند براساس سیگنالی است كه  این شیرها از سیستم كنترل دریافت میكند. شیر وسیله ای است كه دركنترل كردن جریان و فشار سیالات استفاده می شود.

كنترل ولو الكتریكی : كنترل ولو شیری است كه با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یك سیستم كنترل فرایندی تنظیم می كند، شیر كنترل شامل یك شیر است كه به یك مكانیزم محركه (actuator) كه توانائی تغییرعنصر كنترل كننده سیال را دارد متصل می باشد. این تغییر بر مبنای سیگنالی است كه از سیستم كنترل دریافت می شود.

قسمت های تشكیل دهنده كنترل ولو :

 Body : بدنة شیر اصلی ترین قسمتی از شیر است كه تحت فشار می باشد. این قسمت شامل اتصالات-

و مسیر جریان میباشد. این قسمت همچنین محل لازم برای نشیمنگاه و بندآور (Seat )و Plug را فراهم میآورد.

Bonnet :ساقه قسمتی از شیر است كه میلة شیر(Stem)  در آن حركت می كند و به عنوان یك هدایت كننده (Guid)برای میلة شیر می باشد. ساقة شیر همچنین در برگیرندة جعبة آببندها می باشد. ساقه می تواند یكپارچه، پیچی یا فلنجی باشد.

Actuator : محرك یكی از قسمتهای اساسی و مهم در شیرهای كنترل می باشد. كار آن اعمال نیرو وفشار به میلة شیر و حركت آن جهت تغییر وضعیت عضو مسدود كننده میباشد. با حركت عضو مسدودكننده جریان سیال تنظیم و یا قطع و وصل می گردد. محركها دارای انواع مختلفی می باشند.

Power Unit  : قسمتی از محرك كه انرژی سیال یا الكتریك یا مكانیك را به حركت میله شیر تبدیل می نماید.

Pneumatic   : وسیله ای كه انرژی یك سیال تراكم پذیر معمولا هوا را به حركت تبدیل می كند.

Electric  :وسیله ای كه انرژی الكتریكی را به حركت تبدیل می نماید.

 موضع شیر:

تعیین كننده حالت یا وضعیت شیر است ، بطور مثال موضع باز یا موضع بسته.

موضع سوئیچی:

هر شیر توسط قسمت متحركی مثل فنر موضع معینی به خود میگیرد، مثلا باز یا بسته. هر موضع سوئیچ شده بوسیله یك مربع نشان داده میشود. مربعهایی كه در كنار هم قرار گرفته اند، نشانگر تعداد موضعهای سوئیچی شیر ذكرشده هستند. به عنوان مثال دو مربع یعنی دو موضع سوئیچی. جهت جریان در داخل مربعها تعیین می شوند.

موضع سكون یا نرمال:

موضعی كه شیر قبل از تحریك به خود می گیرد.

نحوه نام گذاری شیر:

نام شیر به تعداد مواضع سوئیچی و تعداد دهانه های آن شیر بستگی دارد. مثلا شیر راه دهنده 2/3 (سه-دو) یعنی شیری كه 3 دهانه و دو موضع سوئیچی دارد. هنگام بیان نام شیر، حالت موضع سكون شیر نیز بیان میشود. برای مثال شیر 4/3 با موضع نرمال بسته. انواع معمول شیرهای راه دهنده به شكل 5/3 , 5/2 , 4/3 , 4/2 , 3/2 , 2/2  میباشد.

شیر 2/2:

عدد سمت راست ، تعداد حالت های شیر وعدد سمت چپ تعداد مجراهای شیر را نمایش می دهد، وقتی میگوییم شیر 2/2 یعنی این شیر 2حالته و با 2 مجرا است:

نكته:

در كلیه نقشه ها  ، نماد شیرها را در حالت توقف رسم می كنند كه آن ” حالت كار نیفتاده ” نامیده می شود.

در شیر 2 حالته مربع سمت چپ و در 3 حالته مربع وسط ، حالت كار نیفتاده محسوب می گردد.

ضمیمه  شامل نماد تعدادی از  شیر های مورد استفاده در هیدرولیك می باشد.

تحریك شیر:

شیرها توسط انواع مكانیزمهای دستی، برقی، مكانیكی، هیدرولیكی و پنوماتیكی تحریك می شوند.

وظایف اصلی شیرهای صنعتی به شرح زیر میباشند :

1)قطع  كردن و وصل كردن كامل جریان.

2) از بازگشت مایعات و گازهای عبور كرده جلوگیری می كند.

3) مقدار مورد نیاز  برای عبور مایعات و گازها را تنظیم می كند.

4) مقدار و فشار مایعات و گازها را تنظیم و كنترل می كند.

5)  دستگاه های تحت فشار را كنترل میكند و آنها را ایمن می سازد.

و اساسا شیرهای هیدرولیكی در جاهایی استفاده میشوند كه برای جریان سیال (مایع و گاز ) اختلاف فشاری باشد .

شیرهای هیدرولیكی

 وظیفه ی شیرهای هیدرولیك كنترل انرژی سیال هیدرولیك در یك مدار هیدرولیك می باشد.

طبقه بندی شیرها از نظر نوع عملكرد :

شیر كنترل مسیر(دایركشنال ) 

شیركنترل فشار ( پرشر كنترل )

شیركنترل دبی (فلو كنترل )

طبقه بندی شیرها از نظر نوع تحریك :

شیر دستی

شیر فشار سیال (هیدرولیكی- نیوماتیكی)

شیر مكانیكی

شیر برقی

اسپول:

نام یك قطعه استوانه ای شكل فلزی می باشد كه داخل شیرهای هیدرولیك قرار میگیرد و  میتواند در داخل شیر حركت كند. درفواصل معینی از طول استوانه  قسمت های مشخصی را با دقت زیاد تراش میدهند و ماشینكاری میكنند. در نتیجه قسمتهای تراش داده شده بدنه استوانه، وقتی كه در داخل سیلندر شیر رو به روی 2 یا چند مجرا جای می گیرند ، به عبور روغن اجازه می دهند و قسمتهای تراش نخورده استوانه نیز مسیرعبور روغن را می بندند. پایین بودن تلرانس این قطعات، هرگونه ناهمراستائی در اسپول و سیلندر آن، باعث ازكارافتادگی و خرابی شیر می شود. بنابراین شیارهای حلقه ای روی قسمتهای تراش نخورده بدنه استوانه به وجود میآید كه یك بالشتك هیدرولیكی ویا رینگ روغنی با نفوذ روغن در آنها ایجاد می شود و در مركز سیلندر اسپول را نگه می دارد.

انواع شیرهای هیدرولیكی عبارتند از:

1) شیرهای پروپورشنال 

كنترل شیرهای برقی هیدرولیكی مثل كنترل جهت ،كنترل فشار و فلوكنترل برقی پروپورشنال برای خروجی های متناسب با ولتاژ متغیراستفاده میشود. بطور مثال در صورت استفاده از شیركنترل جهت پروپرشنال با تغییر ولتاژ ورودی شیر همزمان با كنترل جهت، كنترل سرعت هم داریم بنابراین حركت های جك كنترل می شود و بتدا و انتهای حركت به آرامی صورت میگیرد. درشیرهای كنترل فشار پروپورشنال می توان با تنظیم وتغییرولتاژ، فشاررا اندازه گرفت ودراتوماسیون استفاده كرد.

برای مدیریت برمسیرعبورجریان، شیرهای كنترل جهت معمولی استفاده می شود با این تفاوت كه دارای سولونوئیدهای پروپورشنال یا تناسبی هستند كه متناسب با میزان سیگنال ورودی، باعث جابجایی اسپول می شوند.

شیرهای الكتروهیدرولیك عملكرد دیجیتالی(0-1) دارند كه متداول با سولنوئیدهای AC است. به طوریكه با وضعیت قطع و وصل سولنوئید متناظر  می باشند، اسپول در یك جایگاه خاص قرار میگیرد. به طور مثال یك شیر كنترل جهت دو راهه – دو وضعیتی در وضعیت كاملا باز یا كاملا بسته با تحریك سولنوئید قرار میگیرد. این نوع عملكرد دیجیتالی، باعث ایجاد ضربات فشاری و جریانی در مدار هیدرولیك می شود.

برای رفع مشكلات فوق در شیرهای پروپورشنال و سروو نیروی ناشی از بوبین یك سولنوئید DC یا موتورهای مخصوص به كار برده میشود. این شیرها در انواع كنترل جهت، كنترل دبی و كنترل فشار در رنج گسترده ای قرار دارند.

اگر دبی كه از شیر عبور میكند ازحد مشخصی بیشتر باشد، از طریق سولنوئید  نمیتوان تحریك مستقیم انجام داد. همین شیرهای با تحریك پیلوتی به كار برده میشود. این شیرها تركیب دو شیر هیدرولیك هستند كه به صورت دو طبقه روی هم قرار دارند.اگر شیر كوچكتر تحریك شود باعث میشود روغن تحت فشار به دو طرف اسپول شیر انتقال یابددر نتیجه اسپول اصلی حركت میكند و روغن به سمت مصرف كننده می رود.

شیرهای قطع و وصل shut off دوراهه

این شیرها برای قطع و وصل جریان به كار برده می شوند. مكانیزم كار آنها به صورت نشستنی یا كشویی است. شیر قطع و وصل عبور جریان را به صورت غیر پله أی كم و زیاد میكند.

شیرهای یكسو كنندهcheck valve  

شیرهای یكسو كننده ابزاری هستند كه جریان را فقط در یك جهت عبور میدهند و از جهت مقابل جریان را عبور نمیدهند و برای همین به آنها شیر با مانع برگشت       می گویند. با یك ساچمه و یا نظایر آن به علاوه یك فنر یك شیر یك طرفه می توان ساخت كه بسته به طراحی ، سالم بودن ساچمه ، قدرت و جنس فنر و آببندی عملكرد دقیق دارد.

شیرهای پركن

این شیرها (شكل فوق)، طی مرحله حركت سریع  برای تامین روغن مورد نیاز سیلندرهای بزرگ استفاده می‌شوند. نحوه كار پركن ولو بشكلی است كه فشار خط فرمان از طرف مدار تامین  میشود، شیر یك طرفه مسیر ورود ثقلی روغن از مخرن فوقانی را به سیلندر باز می‌كند.

شكل فوق بلوك مشتمل بر دو شیر یك طرفه با خط فرمان

    الف) مدار كاربردی و علایم سمبلیك        ب) نمای برش خورده

شیر یك طرفه با خط فرمان:

نوع دیگری از شیرهای یك طرفه میباشد (شكل ذیل) با این فرق كه در صورت بالا رفتن فشار در خط فرمان، مسیری كه در حالت عادی بسته است هم  باز میشود و سیال  عبور میكند. در مكانیزم داخلی این شیرها، بوسیله ی یك فنر سبك سوپاپ بسته نگه داری می‌شود و هنگامی كه نیاز داریم سیال در جهت مخالف جریان پیدا كند، بایستی از طریق مجرای ورودی خط فرمان، به پیستونی كه به انتهای سوپاپ وصل است، فشار به اندازه كافی اعمال شود. برای جلوگیری از افزایش فشار در پشت پیستون، مجرای جداگانه‌ای جهت تخلیه روغن ایجاد شده است. خط چین در علامت سمبلیك این شیر، نمایش دهنده خط فرمان است. به منظور قفل كردن سیلندرهای هیدرولیكی در موقعیت مورد نظر معمولاً از شیرهای یك طرفه با خط فرمان استفاده می‌شود. در مدار شكل فوق طریقه ی تامین فشارخط فرمان برای باز شدن شیر یك طرفه هنگام حركت سیلندر به سمت پایین نمایش داده شده است. تصویر شكلفوقانی از قرار گرفتن دو شیر یك طرفه با خط فرمان در یك بلوك ایجاد می‌شود كه به شكل یك شیر وبرای مصارفی مثل قفل كردن سیلندر (در حین رفت یا برگشت) در یك موقعیت ویژه به كار برده می شود.

شكل فوق . شیر یك طرفه با خط فرمان

 

    الف) یك نمونه واقعی به همراه علامت نمادین    ب) نمای برش خورده     ج) یك نمونه كاربرد در مدار

شیرهای دو راهه (باز و بسته 2/2)

شیرهای دو راهه بعنوان شیرهای باز و بسته و با امكان عبور دو طرفه سیال در مدار استفاده میشوند. از انواع این شیرها، نوع دروازه‌ای  (برایموارد كم فشار) و انواع كروی  و ساچمه‌ای  ( برای مواردفشار بالا) را می‌توان ذكر كرد. (شكل 4-7) نوع دروازه‌ای تنها در حالات كاملا باز یا بسته استفاده میشود، بطوریكه در برخی از موارد با نصب یك حسگر روی شیر، از شروع به كار مدار قبل  ازباز شدن كامل مسیر میشود. شیرهای دروازه‌ای و ساچمه‌ای از لحاظ تنظیم جریان دقت بالایی ندارند و معمولا برای  اتصال یا جداسازی قسمت‌های مختلف مدار ازهم استفاده می‌شوند. شیرهای دو راهه با مكانیزم‌های داخلی قرقره‌ای یا سوپاپی توزیع می‌شوند.

شكل 4-7 . انواع شیرهای دوراهه

شیرهای كنترل جهت (اصول طراحی هیدرولیك)

شیرهای كنترل جهت (دایركشنال )

این شیرها ابزاری برای باز و یا بسته كردن مسیر جریان هستند كه در اثر این كار حركت سیستم شروع یا متوقف می شود.

شیر پایلوتی

در پاپیلوتی ولو اگر دبی عبوری از شیر از حد معینی  بیشترباشد، تحریك مستقیم شیر از طریق سولنوئید امكانپذیر نیست.

برای همین شیرهای با تحریك پیلوتی به كار برده میشود. این شیرها تركیب دو شیر هیدرولیك هستند كه به صورت دو طبقه روی هم جای میگیرند. تحریك شیر كوچكتر باعث حركت روغن تحت فشار به دو طرف اسپول شیر اصلی میشود. در نتیجه اسپول اصلی حركت میكند و روغن به سمت مصرف كننده انتقال می یابد.

شیرهای یكسو كننده

ابزاری هستند كه جریان را تنها در یك جهت  عبور میدهند و از جهت مقابل از عبور جریان جلوگیری میكنند و به همین دلیل آنها شیر با مانع برگشت نامیده می شوند.

كاربرد كنترل ولو : كنترل ولو برروی كنترل خطوط انتقال مواد غذایی ، نفت ، بخار ، آب ، شیمیایی و دارویی مورداستفاده قرارمی گیرد.

برندهای تامین كننده شیرهای كنترلی هیدرولیكی (كنترل ولو Control Valve) در حال حاضر به شرح زیر می باشند:

–    Dumlomatic

–    Yuken

–    Ketta

–    Ihi

–    Rexroth

–    Vickers

–    Hawe

–    Rexpot

–  fluidpress

 

 با تشكر فراوان-یوسف امامی 

1396-8-4
0 175

لطفا در مورد این مطلب نظر دهید

تجارت امن و پایدار
" ترخیص کالای خود را با آرامش خاطر به ما بسپارید "