کنترل ولو چیست؟ و کاربرد آن
کنترل ولو در واقع یک شیر کنترلی است که برای اینکه جریان را کنترل کند فشار سیال از طریقی که سیگنال از یک کنترلر دریافت می کند عمل می کند.
همچنین دیگر فرایند کنترل ولو این است که قادر می سازد که کنترل جهت نرخ جریان و به طور کلی کنترل کردن دیگر کمیت ها مثل فشار دما و سطح مایع را به طور مستمیر در دست بگیرد.
شیرهای کنترل ولو در بسیاری از فرایندها برای کنترل جریان، فشار، دما یا سایر متغیرها استفاده می‌شوند.
انتخاب ولو در شیر کنترلی به چه مواردی بستگی دارد؟
نوع ولو مورد استفاده به:
اندازه لوله
فشار کلی سیستم
محیط جریان
شرایط فرآیند
کنترل ولو چگونه عمل می کند؟
شیرهای کنترل ولو به طور خودکار باعث می شود فشار و یا میزان جریان را تنظیم کنند و برای هر فشاری در دسترس هستند. سوپاپ جریان را از طریق حرکت یک ولو در رابطه با درگاه (های) واقع در بدنه سوپاپ تعدیل می‌کند. پلاگین ولو به یک سوپاپ وصل شده است که به محرک متصل است.
کنترل ولوها از سه طریق کار کنترل سیال را انجام می‌دهند که در ادامه می‌توانید ۳ حالت کلی کار کنترل ولو را مشاهده نمایید.
- برقی : کنترل ولو برقی با سیگنال‌های الکتریکی از جنس ولتاژ یا جریان
- پنوماتیک: کنترل ولو پنوماتیک سیگنال‌های پنوماتیکی از جنس هوای فشرده هستند.
- هیدرولیک: با کمک سیگنال‌های هیدرولیکی از جنس مایعات (روغن) انجام می‌شوند.
متریال تشکیل دهنده کنترل ولو
متداول‌ترین انتخاب متریال بدنه عبارتند از فولاد کربنی، فولاد کروم مولیبدن و فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل است که به طور کلی بدنه و اجزای کنترل ولو را شامل می‌شود.
فولاد کروم مولیبدن از کربن استیل قوی‌تر است و در برخی موارد به اندازه فولاد ضد زنگ قوی است.
تعیین نوع کنترل ولو و متریال آن بر اساس نوع سیال
کنترل ولو هیدرولیک
تولید کنندگان کنترل ولو
نحوه اتصالات تجهیزات به فرایند
تعمیر کنترل ولو
نصب کنترل ولو
شیر کنترل با حرکت خطی
شیر کنترل هایی که بندآور آن ها با حرکت خطی سبب کنترل جریان می شود، دارای ویژگی های خاصی هستند و همچنین برای جریان ها و سیالات با خصوصیات مشخص کاربرد دارند که این ویژگی ها به شرح زیر می باشد:
- دارای مسیر پر پیچ و خم است.
- در دسته شیر های لاو ریکاوری است .
- امکان استفاده در دبی های پایین را دارنددارای طراحی های مختلفی از تریم است.
- برای فشار های بالا مناسب است.
- غالباً به صورت رزوه ای و یا فلنجی ساخته می گردد.
شیر کنترل با حرکت دورانی
شیرهایی که بندآور آن ها به وسیله حرکت دورانی مسیر جریان را کنترل می کند، از لحاظ ظاهری با شیر های خطی یکسان هستند و تنها نحوه حرکت بند آور آن به هنگام چرخش دستگیره شیر متفاوت می باشد. ویژگی های این نوع شیر کنترل و جریان سیال جاری در آن بدین صورت است:
- دارای مسیر Stream Lined است.
- در دسته شیر های High Recovery قرار می گیرد
- دارای ظرفیت بیشتری نسبت به شیر خطی است.
- سایش و خوردگی در این نوع شیر کمتر است.
- می توانند برای سیالاتی که دارای گل و لای هستند استفاده شوند.
- امکان طراحی بدون فلنج را دارد.
- معمولاً Bonnet آن یکپارچه است.
مواد اولیه شیرها
ASME استاندارد B16.34 الزامات ساخت شیرها از قبیل آهنگری، ریخته گری ، ورق کاری، شکل دهی و … را تعیین می کند. این استاندارد مواد اولیه مورد تایید جهت ساخت شیرها را مشخص می کند. در انتخاب مواد اولیه مناسب، ابتدا باید مواد برای ساخت کلاهک درپوش بدنه و سپس محل اتصال شیر و نشیمنگاه شیر را انتخاب کرد.
عوامل کنترل کننده ی مواد اولیه به شرح زیر است:
• دسته بندی درجه حرارت – فشار
• الزامات مقاومت در برابر خوردگی
• شوک حرارتی
• استرس لوله کشی
• خطر آتش سوزی
انواع مواد در دسترس به طور معمول عبارتند از:
• فولاد کربن
• آهن انعطاف پذیر
• چدن
• فولادهای ضد زنگ
• برنج
• برنز
• پلی وینیل کلراید (PVC) پلاستیک
بدنه ها. بدنه شیرهای سایز کوچک از برنج، برنز و فولاد ساخته می شود که در حالی که بدنه شیرهای سایز بزرگ از جنس چدن یا فولاد ریخته گری است که بتوانند در فشارهای کاری مختلف عملکرد مطلوبی داشته باشند. لیستی از مواد رایج که عموماً مورد استفاده قرار می گیرد، در Lyons (1982) و Ulanski (1991) تهیه شده است.
نشیمنگاه ها. نشیمنگاه های شیر می توانند به صورت یکپارچه از مواد بدنه، به طور مناسب فشرده شده، یا رزوه شده ساخته شوند. نشیمنگاه ها را با توجه به نوع کاربردشان می توان از مواد مختلف مناسب انتخاب کرد. نشیمنگاه شیر و محل اتصال شیر یا صفحه گاهی اوقات به عنوان محفظه شیر نام برده می شود و معمولاً برای ساخت آن ها از مواد یکسانی استفاده می شود تا ملاحظات فنی رعایت گردد. گرچه، مواد به کار برده شده در محفظه معمولاً با بدنه شیر متفاوت است. در برخی از طراحی ها از دیسک های کامپوزیتی قابل تعویض استفاده می گردد. این دیسک ها به همراه پلاگ در محل اتصال بسته می شوند.
حداکثر درجه بندی های نشت مجاز برای نشیمنگاه های شیر کنترل در استاندارد هایی مانند انجمن کنترل سیال (FCI) استاندارد 2-70 یا اروپایی ها (CEN) استاندارد EN 12266-1 تعریف شده است.
ساقه های شیر. مواد اولیه ساقه شیر باید طوری انتخاب شود که ملاحظات فنی را برآورده سازند. به طور معمول از فولاد ضد زنگ، برنز و برنج در ساخت ساقه شیر استفاده می شود.
مجموعه ساقه شیر و واشرها
مجموعه ساقه شیر به علت حرکت بدنه شیر به طور مداوم پوشانده می شود و هر دو مجموعه بدنه و واشرهای بدنه در معرض تغییرات فشار و فشار سیال کنترلی قرار می گیرند. تولیدکنندگان می توانند توصیه هایی در مورد مواد و روان کننده ها برای دما و فشار مایع خاص ارائه دهند.
ضریب جریان و افت فشار
جریان عبوری از طریق هر دستگاهی منجر به کاهش فشار آن می شود. عوامل موثر بر افت فشار در شیرها شامل تغییر درمقطع عرضی و شکل مسیر جریان و همچنین گرفتگی در مسیر جریان و تغییر در هدایت مسیر جریان می باشند. در اکثر کاربردها، افت فشار با نسبت توان دو جریان (هنگامی که در محدوده جریان آشفته است) تغییر می کند. هنگامی که شیر در وضعیت کاملا باز می باشد، این رابطه درست است.
برای راحتی در انتخاب شیر، به ویژه شیرهای کنترل، تولیدکنندگان ظرفیت شیر را به عنوان تابع ضریب جریان بیان می کنند. ضریب جریان Cv حجم آب ( به گالن آمریکایی) است که در 60 درجه فارنهایت که در هر دقیقه از طریق یک شیر کاملا باز با افت فشار 1 psi جریان دارد. همچنین ممکن است تولید کنندگان ضریب شیر را در سایر افت های فشار تهیه نمایند.
شکل زیر نشان دهنده ی یک تستی معمولی برای تعیین کردن درجه Cv با شیر کنترل کاملا باز را نشان می دهد. شیر کروی HV-1 قابلیت خواندن گیج تنظیم را دارد (به عنوان مثال، به 10 psig)؛ HV-2 سپس (به عنوان مثال، بازگشت به 9 psig) برای انجام آزمایشی با افت فشار 1 psig تنظیم می شود. مخزن ذخیره ثقلی می تواند برای کاهش نوسانات فشار استفاده شود.
شیر بای پس امکان تنظیم دقیق از منبع فشار را می دهد. با یک سری آزمایش در مخزن توزین و استفاده از کورنومتر می توان سرعت جریان را تعیین کرد. جزئیات بیشتر تست ظرفیت ممکن است در استاندارد S75.02 انجمن بین المللی اندازه گیری و کنترل یافت شود.
