شیر کنترلی یا کنترل ولو نوعی شیر است که توسط آن و یک وسیله کنترلی جانبی می توان جریان سیال را از کمترین حد ممکن تا بیشترین مقدار مجاز تنظیم کرد. معمولا شیر کنترلی از نوع آنالوگ است، مگر در برخی موارد که در ادامه اشاره خواهد شد.
شیر کنترلی بیشترین نقش را در سیستم تنظیم جریان دارد، چرا که آخرین دستگاه در مسیر تنظیم جریان می باشد. انواع مختلف شیرآلات میتوانند به صورت شیر کنترلی استفاده شوند. شیر کنترلی کروی (گلوب)، شیر کنترلی پروانه ای، شیر کنترلی پلاگ، شیر کنترلیتوپی، شیر کنترلی دیافراگمی،شیر کنترلی زاویه ای و شیر کنترلی سه راهی از انواع شیرهای کنترلی مطرح می باشند.
شیر کنترلی برای کنترل سیال های مختلفی مانند مایعات، گاز و بخار استفاده می شود. شیر کنترلی در بسیار صنایع از جمله نفت و گاز و پتروشیمی، آب و فاضلاب، تولید نیرو، صنایع بهداشتی، صنایع غذایی و سایر صنایع کاربرد متنوع و گسترده ای دارد.
برای اینکه یک شیر معمولی به یک شیر کنترلی تبدیل شود، یک اکچوئیتور (عملگر) بر روی آن سوار می شود. اکچوئیتور (عملگر)باعث میشود توپی، دیسک، کشو یا هر وسیله بازدارنده جریان در هر نوع شیر به تدریج مسیر جریان را باز کند یا ببندد. در تمامشیرهای کنترلی، یک سر میله مرکزی شیر به بخش بازدارنده جریان وصل می شود و سر دیگر آن به اکچوئیتور (عملگر) متصل می گردد تا کنترل جریان سیال به اکچوئیتور (عملگر) منتقل شود.
اکچوئیتور (عملگر) شیر کنترلی می تواند پنوماتیکی یا الکتریکی باشد. اکچوئیتور (عملگر)های پنوماتیکی یا بادی به دو نوع اکچوئیتور (عملگر) پنوماتیکی پیستونی و اکچوئیتور (عملگر) پنوماتیکی دیافراگمی تقسیم می شود. جریان باد از اکچوئیتور (عملگر) پنوماتیکی خرج شده و با فشار به قسمت بازدارنده شیر کنترلی، آن را باز یا بسته می کند.
اکچوئیتور (عملگر) برقی شیر کنترلی نیز به دو نوع تقسیم می شود. اکچوئیتور (عملگر) برقی موتوری و اکچوئیتور (عملگر) برقی ماژولی.شیر کنترلی بااکچوئیتور (عملگر) برقی موتوری را شیر موتوری نیز می نامند. شیر کنترلیموتوری معمولا برای حالت کاملا باز یا کاملا بسته مورد استفاده قرار می گیرد. در عین حال باید در نظر داشت که معمولاشیر کنترلی موتوری نسبت به سایر انواع شیر کنترلی عملکرد کندتری دارد.
همانگونه که قبلا هم اشاره شد، شیر کنترلی معمولا از نوع آنالوگ می باشد. ولی شیر موتوری یک شیر کنترلی دیجیتالی است و این از دیگر تفاوت های آن با سایر شیرهای کنترلی است.
علاوه بر اکچوئیتور (عملگر)، شیر کنترلی معمولا به یک پوزیشنر نیز نیاز دارد تا بتوان عملکرد شیر را به صورت دقیق تنظیم کرد. پوزیشنر دستگاهی است که باعث می شود بین سیگنال فشار دریافتی از اکچوئیتور (عملگر) و وضعیت باز و بسته بودن تدریجی شیر یک نسبت مستقیم و خطی برقرار شود. به بیان دیگر، همیشه برای یک سیگنال فشار مشخص، شیر در وضعیت مشخص و یکسانی قرار می گیرد و تغییرات فشار یا هر تغییر فیزیکی دیگری در سیال یا شیر کنترلی بر روی این نسبت مشخص تاثیر ندارد.
برخی پوزیشنرها از یک مبدل الکتروپنوماتیک استفاده می کنند تا بتوان از جریان الکتریکی ورودی (عموما 4-20 میلی آمپر) برای تنظیم یک شیر کننترلی پنوماتیک به کار گرفت.
از لحاظ نوع سیگنال ورودی، پوزیشنر شیر کنترلی به دو نوع تقسیم می شود. نوع اول پوزیشنر پنوماتیکی/پنوماتیکی (P to P) است که در آن سیگنال ورودی و جریان خروجی هر دو از نوع پنوماتیک یا بادی هستند. نوع دوم پوزیشنر الکتریکی/پنوماتیکی (I to P) است که در آن سیگنال ورودی از نوع الکتریکی و جریان خروجی آن از نوع پنوماتیکی یا بادی می باشد. برای مناطق خطرناک که ممکن است با ایجاد یک جرقه انفجار عظیمی رخ دهد، پوزیشنر الکتریکی/پنوماتیکی (I to P) ضد انفجار باید انتخاب شود تا از حوادث ناگوار جلوگیری شود.
نوع دیگری از پوزیشنر برای شیر کنترلی، پوزیشنر دیجیتالی یا SMART است که وضعیت دقیق شیر را به صورت دیجیتالی نشان می دهد.
مزایای شیر کنترلی (Control Valve):
کارکرد اتوماتیک: یکی از مهمترین مزایای ارائه‌شده توسط یک شیر کنترل این است که فرآیند باز و بسته شدن یک مایع به طور خودکار کنترل میشود. بنابراین، زمانی که این نوع دریچه‌ها در صنایع به کار گرفته میشوند، لازم نیست کاربران مراقب بستن یا باز کردن شیر به صورت دستی باشند.
نصب آسان: یکی دیگر از مزیت های مهم شیرهای کنترل این است که نصب آنها کاملاً آسان است. بسیاری از مردم بدون نیاز به درخواست کمک از لوله‌کش و یا تولید کننده میتوانند بدون زحمت این شیرها را روی دریچه‌ها نصب کنند. بنابراین با نصب آسان، از نظر صرفه جویی در زمان و تلاش، به کاربران کمک میکند.
کاهش مصرف: با توجه به کارکرد خودکار این نمونه ها ، هدر رفت منابع کاهش زیادی پیدا می کند. فرقی نمی‌کند که اینها در فرآیندهای صنعتی یا تولیدی مورد استفاده قرار گیرند، یا در خانه‌ها، آنها به لطف کارکرد موثر خود، از هدر رفت کمتر منابع برخوردار خواهند بود. در حقیقت ، این دریچه ها در صرفه جویی در مصرف آب بسیار مفید هستند. مطالعات نشان داده اند که شیرهای کنترل می توانند منجر به صرفه جویی در مصرف آب تا میزان 85 درصد شوند. بنابراین، آنها با کاهش هدررفت این منبع گرانبها، به رفع تقاضای فزاینده ی آب کمک میکنند.
بدون گرفتگی: یکی دیگر از مزایای مهم شیرهای کنترل جریان این است که مانع از جریان سیال نمی شوند. ذرات کوچک، رسوبات، گرد و غبار و غیره جریان سیال را به علت طراحی کامل این دریچه‌ها مسدود نمی‌کنند.
دوستدار محیط زیست: مشاغل تحت فشار مداوم برای رعایت استانداردهای زیست محیطی جهانی قرار دارند. با استفاده از این شیرها، آنها میتوانند به کاهش هدر رفتن منابع طبیعی کمک کنند و همچنین میتوانند با استفاده درست از این ابزار از نظر اکولوژیکی دوستدار طبیعت نیز شوند.
افزایش بازده مالی: وقتی منابع به طور مؤثر مورد استفاده قرار گیرند ، کسب و کارها در موقعیتی قرار میگیرند که تغییرپذیری فرآیند را کاهش دهند. این امر در نهایت به دستیابی به یک مزیت استراتژیک و افزایش بازده مالی کمک میکند.
صرفه جویی پول آسانتر میشود: هنگامی که از شیرهای کنترلی در شیر آب استفاده شود ، در حفظ آب بسیار کمک می کند. این بدان معنی است که افراد می توانند با استفاده از این شیرهای کنترلی در خانه ها ، دفاتر یا کارخانه های خود ، از جنبه آب و فاضلاب پول پس انداز کنند.
انواع کنترل ولو
کنترل ولو در انواع و اشکال مختلف به تولید می رسد.آنها را می توان به روش های مختلف طبقه بندی کرد. بر اساس:
(الف) عملکرد
(ب) تعداد دیسک
ج) تغییرات جریان
(الف) انواع شیر کنترل بر اساس عمل:
کنترل ولو می تواند از طریق محرک های پنوماتیک کار کند که به دو صورت می باشد:
1.فشار هوا برای باز شدن
2.فشار هوا برای بستن
آنها به گونه ای طراحی شده اند که در صورت خرابی منبع تغذیه ، بسته به نیاز ایمنی فرآیند ، کنترل ولو کاملاً باز یا بسته می شود.
به عنوان مثال ، اگر از کنترل ولو برای کنترل جریان بخار یا سوخت استفاده شود ، در صورت قطع شدن هوا ، کنترل ولو باید کاملاً خاموش شود. از طرف دیگر ، اگر کنترل ولو در حال انتقال آب خنک کننده به یک راکتور باشد ، جریان در شرایط اضطراری باید حداکثر باشد.
(ب) انواع کنترل ولو بر اساس تعداد دیسک ها:
کنترل ولو را می توان از نظر تعداد دیسک های موجود نیز مشخص کرد
1.کنترل ولو تک نشیمن گاه
2.کنترل ولو با دو نشیمن گاه
مزیت این نوع کنترل ولو این است که می توان آن را کاملاً باز یا بسته کرد و از 0 تا 100? تغییر جریان ایجاد کرد. اما با نگاهی به ساخت آن ، به دلیل افت فشار از طریق روزنه ، یک نیروی رو به بالا در ناحیه روزنه وجود دارد و در نتیجه ، نیروی مورد نیاز برای حرکت سوپاپ در برابر این رانش به سمت بالا نیز زیاد است.
بنابراین این نوع کنترل ولو برای دبی کم مناسب تراست. از طرف دیگر ، دو دیسک در یک شیر با دو نشیمن گاه قرار دارد. جریان در ناحیه یک دیسک به سمت بالا و در دیسک دیگر به سمت پایین حرکت می کند.
اما کنترل ولو دارای دو دیسک از یک عیب رنج می برد. به دلیل تفاوت دمای ساقه و نشیمن سوپاپ ، نمی توان جریان را به طور کامل قطع کرد.
(ج) تغییرات جریان
چگونگی تغییر سرعت جریان با حرکت یا بلند شدن ساقه را توصیف می کند. شکل دیسک کنترل ولو در درجه اول تغییرات جریان را تعیین می کند. با این حال ، طراحی و شکل کنترل ولو نیز تاثیرگذار است.
شیر گلوب یا Globe Valve یا شیر های کروی
شیرهای دروازه ای Gate Valve
شیرهای پروانه ای Butterfly Valve
شیرهای توپی Ball Valve
همگی می توانند نقش یک کنترل ولو را بازی کنند.
مقایسه انواع کنترل ولو
در مورد مقایسه انواع کنترل ولو می توان گفت به طور کلی عملکرد یکسانی دارند ولی از لحاظ ساختمان و طراحی متفاوت هستند. انواع کنترل ولو برای کار کردن نیاز به نیروی محرکی دارند که از طریق برق تامین می شود.
کاربرد های مهم کنترل ولو چیست؟
کنترل ولو کارکرد های مهم و گوناگونی دارد و از عناصر مهم سازنده سیستم های کنترل صنعتی است. به طور کلی ، کنترل ولو سرعت مایعاتی مانند مواد شیمیایی ، گاز یا بخار را کنترل می کند. کنترل ولو این کار را با تغییر اندازه میزان عبور جریان بر اساس سیگنال های کنترل کننده انجام میدهد . با انجام این کار می توان مقادیر فرآیندهایی مانند دما و فشار را کنترل کرد.
یکی از کاربردهای کنترل ولو نقش آن در سیستم های کنترل کیفیت است.
کنترل ولو نقشی اساسی در بحث ایمنی صنایع و کارخانه جات ایفا می کند.
3 نکته مهم در رابطه با کنترل ولو
1.کنترل ولو بخشی جدا نشدنی و مهم در کنترل کیفیت محصول ، نگهداری تجهیزات و ایمنی است.
2.در حالی که عناصر مختلفی برای مدیریت کیفیت وجود دارد ، کنترل ولو بخشی از سیستم است که جلو تر از سایر عناصر وارد عمل می شود.
3.فرمان کنترل ولو ممکن است برقی و یا هیدرولیکی باشد.
قیمت کنترل ولو بر اساس پارامترهای دقیق و تخصصی تعیین می شود که سایز، جنس بدنه و طراحی ساختمان کنترل ولو بخشی از این پارامترها هستند
در عکس های زیر مشخصات فنی کنترل ولو به خوبی مشخص می شود:
خلاف ساختار پیچیده ای که یک کنترل ولو می تواند داشته باشد نحوه عملکرد کنترل ولو ساده به نظر می رسد.
یک کنترل ولو، به راحتی و با استفاده از یک مکانیزم ساده و یک رله، مسیر جریان را کنترل میکند.
در کنترل ولو معمولا با استفاده از پوزیشنر و ترانسمیترهای مختلف،فشاری بین 3 تا 15 psig را برای عملگرِ ولو فراهم میشود.سپس متناسب با این فشار، کنترل ولو کمی باز یا بسته می شود.
پوزیشنر کنترل ولو
پوزیشنر کنترل ولو (Valve Positioner) رابط میان ولو و سیستم فرمان (نیوماتیکی یا الکترونیکی) میباشد و مانند یک تثبیت‌کننده مکانیکی و بافر نیوماتیکی عمل می‌نماید.
از مهمترین دلایل کاربرد پوزیشنر در کنترل ولو می توان از:
وجود فشار زیاد و همچنین ویسکوزیته زیاد سیال مورد کنترل، وجود اصطکاک در مکانیزم کنترل ولو به واسطه آب بندی گلوگاه شیر و حذف تاخیر زمانی نام برد.
اجزای کنترل ولو
یک کنترل ولو از اجزای زیاد و متراکمی تشکیل شده که نشان از ساختار مهندسی آن دارد. عکس زیر نمایانگر خوبی از اجزای یک کنترل ولو است.
نحوه انتخاب کنترل ولو
موارد مهم در انتخاب یک کنترل ولو به شرح زیر می باشد:
1- CV (میزان عبور سیال از ولو را که نشان دهنده حجم در واحد زمان میباشد)
2- سایزینگ ولو
3- سیال داخل مسیر ( خورندگی)
4- فشار و اختلاف فشار موجود
5- غلظت و مختصات سیال
6- نشتی ولو (Leakage)
7- اغتشاش سیال
8- دمای سیال
9- قیمت نهایی کنترل ولو
کنترل ولو از جمله اجزای یک سیستم است که حضور آن همیشه ضروری خواهد بود. یک کنترل ولو قبل از هر سیستم کنترلی دیگری می تواند مشکلات را شناسایی و مرتفع کند.
پترو کالوج تامین کننده و عرضه کننده انواع کنترل ولو در سراسر کشور است برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد خرید و فروش کنترل ولو و یا دریافت آخرین قیمت می‌توانید به وبسایت پترکالوج مراجعه کنید.
