کنترل ولو و پیستون ولو ها

ابزار دقیق

کنترل ولو
کنترل ولوها در واقع شیرهایی  پنوماتیکی هستند که برای کنترل جریان مایع داخل لوله های صنایع مورد استفاده قرار میگیرد

یک متخصص ابزار دقیق باید بتواند این شیر را به کمک پوزیشنر تنظیم کند

حداقل فشار مورد نیاز برای راه اندازی کنترل ولوها ۳و حداکثر فشار ۱۵پی اس آی (psi) است

گاهی اوقات دو یا چند کنترل ولو باهم ترکیب میشوند و به عنوان مثال یکی از 3 تا 9 و یکی از 9 تا 15 پی اس آی عمل میکند

 

کنترل ولو یا شیر خودکار( control valve) جزء تجهیزات ابزار دقیق محسوب میگردد و در بیشتر موارد کنترل فلو ، فشار و دمای سیالات به عنوان المنت نهائی یک لوپ کنترل نقش ایفا میکند .

معمولا برای کنترل دقیق فلو سیالات به صورت اتوماتیک از گلاب ولو که همان نام دیگر شیر کروی است و یا شیر پروانه ای استفاده کرد . صرف نظر از نوع شیر که بسته به شرایط میتواند از انواع مختلف و مکانیزمهای متفاوت استفاده کرد برای داشتن یک کنترل ولو یا شیر خودکار نیاز به یک اکچوئیتور یا عمل کننده داریم . متداول ترین عملگر های مورد استفاده برای شیر های خود کار و کنترل عبارتند از : عملگر های بادی (PNEUMATIC) یا دیافراگمی , موتوری از نوع الکتریکی , هیدرولیکی یا پنوماتیکی ، ترموستاتیکی و یا حتی مغناطیسی (SOLENOID) نظیر شیر برقی میباشند . همچنین شیرهای کنترل با الحاق ابزاری به نام پوزیشنر که تجهیزی جهت فیدبک موقعیت ولو و تسریع در فرمان کنترلی است میتواند مقدار سیال عبوری از شیر را به صورت دقیق تر و سریع تر کنترل نماید . ابزار دیگر مورد استفاده در ولوهای کنترل مبدل I/P است . از آنجا که سیگنال کنترلی که به ولو فرمان میدهند میتواند از نوع جریان 4 تا 20 میلی آمپر باشد ، با اضافه نمودن این ابزار در ولوهای پنوماتیک میتوان سیگنال جریان الکتریکی را به سیگنال پنوماتیکی تبدیل نمود                   

کنترل ولوها همانطور که از نام انها پیداست درمسیر سیالات معمولا برای کنترل بکارگرفته میشوند که این کنترل باتوجه به نیاز وشرایط میتواند درجهت کنترل شدت جریان یا کنترل فشار سیال باشد

کنترل ولوها با توجه به وضعیت بدون فرمان دردونوع : نرمال بازو نرمال بسته وجوددارند که همانطورکه ازنامشان پیداست شیرهای نرمال باز دروضعیت بدون فرمان باز وشیرهای نرمال بسته دروضعیت بدون فرمان بسته می باشند

که گونه های مختلف تابع فشار ومحدودکننده فشار میباشند

وازنظر ساختمان درپوش دریچه سیال حالت پروانه ای ویا ساچمه ای یا پیستونی وغیره میباشند .

تفاوت کنترل ولو با پیستون ولو

کنترل ولوها درحالت های نیمه بازویانیمه بسته نیز میتوانند قرارگیرند (دریک حالت معلق) تابع فرمان

ولی پیستون ولوها این شرایط را نداشته و فقط دریکی از وضعیت  های باز یا بسته قرارمیگیرند

پیستون ولوهانیز ازنظر شکل ظاهری ونوع فرمان سیستم وشکل قسمت کنترل دریچه وسایز درانواع مختلفی تولید میشوند اما اساس کار همه انها یکی میباشد وبرای بازویا بسته کردن مسیرسیال مورداستفاده قرارمیگیرند

انواع شیرهای کنترلی از لحاظ نوع حرکت

شیرهای کنترل از لحاظ نوع حرکت بند آور به دو دسته تقسیم میشوند

١-شیر با حرکت خطی

٢-شیر با حرکت دورانی

نحوه عملکرد ولو  دو حالت دارد:

Direct acting valve:

شیر کنترلی که موقعی که سیگنال اعمالی روی محرک افزایش مییابد،  می بندد.

Reverse Acting Valve:

شیر کنترلی که موقعی که سیگنال اعمالی روی محرک افزایش م ییابد، باز می نماید

قسمت های تشکیل دهنده کنترل ولو:

Body:

بدنة شیر اصلی ترین قسمتی از شیر است که 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: (بدنه)

ساقه قسمتی از شیر است که میلة شیر(Stem)   در آن حرکت می کند و به عنوان یک هدایت کننده (Guid)برای میلة شیر می باشد. ساقة شیر همچنین در برگیرند ة جعبة آ ببند آ ببندها می باشد. ساقه می تواند یکپارچه، پیچی یا فلنجی باشد.

Actuator (کارانداز)

محرک یکی از قسمتهای اساسی و مهم در شیرهای کنترل می باشد. کار آن اعمال نیرو و

فشار به میلة شیر و حرکت آن جهت تغییر وضعیت عضو مسدود کننده م یباشد. با حرکت

عضو مسدودکننده جریان سیال تنظیم و یا قطع و وصل می گردد. محرکها دارای انواع مختلفی می باشند.

 عموما محرکها به صورت زیرطبقه بندی می گردند.

1- Diaphragm Actuators (کارانداز دیافراگمی)

 در این نوع، سیال بر روی یک عضوانعطاف پذیر (دیافراگم) عمل م ینماید و باعث حرکت میلة شیر میگردد.

2- Piston Actuators  (کارانداز پیستونی)

در این نوع سیال بر روی یک عضو قابل حرکت پیستون شکل عمل م ی نماید و

باعث حرکت خطی میلة شیر م یگردد.

3- Electro-Mechanical Actuators

وسیله ای که از یک موتور الکتریکی جهت حرکت میلة شیر استفاده می نماید . این محرکهامی تواند در پاسخ به یک سیگنال آنالوگ یا دیجیتال الکتریکی عمل نماید.

4- Electro-Hydraulic Actuators

Power Unit

قسمتی از محرک که انرژی سیال یا الکتریک یا مکانیک را به حرکت میله شیر تبدیل

می نماید

Pneumatic

وسیله ای که انرژی یک سیال تراک مپذیر معمولا هوا را به حرکت تبدیل م یکند.

Electric

وسیله ای که انرژی الکتریکی را به حرکت تبدیل م ینماید.

 قسمت های تشکیل دهنده actutor

Cage:

عضوی سیلندر مانند توخالی است که قسمتی از تریم شیر محسوب می گردد. از این عضومی توان به عنوان یک هدایت کننده جهت هدایت بندآور بر روی نشیمنگاه استفاده نمود .

:Diaphragm

عضو انعطاف پذ یری است که نسبت به فشار اعمال شده به آن واکنش می دهد و نیر و رابه صفحة دیاگرام و سپس میلة شیر((Stem انتقال می دهد.

Plug:

یک عضو استوانه ای شکل که در مسیر جریان با حرکت خطی جهت تنظیم جریان سیال حرکت می کند. این عضو همچنین می تواند یک استوانه یا مخروط ناقص باشد که جریان سیال ازدرون آن عبور می کند و با حرکت دورانی خود جریان سیال را تنظیم می نماید.

Diaphragm Actuator

به این نوع محرکها، دیافراگم و فنر نیز می گویند. قسمتهای مختلف یک محرک دیافراگم

 وضعیت قرار گرفتن فنر در نوع محرک موثر می باشد. اصولا شیرهای کنترل با محرک فنرودیافراگم به دو دسته تقسیم میشوند

. ( Air-To-Close و  Air-to-Open

 در شیرهای ازاین نوع دفنرشیر را پایین نگه داشته و باعث بسته شدن مسیر جریان می گردد. فشار سیال از زیر محفظةدیافراگم به قسمت تحتانی دیافراگم فشار اعمال می نماید . نیروی حاصله باعث حرکت دیافراگم به سمت بالا شده و نهایتا میلة شیر را نیز به سمت بالا حرکت می دهد و بدین صورت مسیر جریان باز می گردد. این شیرها به دلیل اینکه اعمال فشار هوا بر روی دیافراگم باعث باز شدن م یگردد به نام

 Air-to-Openنامگذاری شد اند.

  در این شیرها وضعیت و نحوة قرار گرفتن ATO عکس حالت شیرهای ATC می باشند،

فنر به قسمی است که در حالت عادی و بدون اعمال نیرو بر روی دیافراگم شیر در حالت بازمی باشد. هوا از قسمت بالایی محفظه به سمت فوقانی دیافراگم نیرو اعمال می نماید و باعث حرکت میلة شیر به سمت پایین شده و باعث محدود کردن جریان سیال و نهایتا قطع آن می شود.

Air-to close Air-to-open

نکته ای که در شیرهای کنترل از نوع دیافراگم و فنر مهم می باشد در نظر گرفتن وضعیت آنها بسیار حایز اهمیت میباشد.

Piston Actuator

در این نوع محرک هم می توان از هوای فشرده و هم از روغن استفاده نمود . مزیت این نوع نیز بسبت به کارانداز دیافراگمی دراین است که دراین کاراندازها میتوان از فشارهای بالا استفاده کرد

Electro Mechanical Actuator

 در این حالت یک الکتروموتور که به یک سیستم چرخ دنده یاScrew متصل می باشد مواردی که باید در این سیستم در نظر گرفت گشتاور، سرعت و هزینه می باشد.  از معایب این نوع محرک قیمت بالا، پیچیدگی Motor gear Train

Electro Hydraulic Actuator

محرکی که به یک سیگنال الکتریکی واکنش نشان داده ومسیر سیال تحت فشارراباز کرده و درنهایت میله شیررا به حرکت دراورده و فرمان مورد نظر را اجرا مینمایدبه علت هزینه های بالا معمولا از این نوع محرک استفاده نمیگردد.

موقعیت دهندة شیر) ) Valve Positioner

وسیله ایست که براساس پیغام فرستاده شده از کنترلر میله ولو را در وضعیت مناسب قرار میدهد

:Actuator محرک

همانطور که قبلا گفته شد محرک آن قسمت از شیر خودکار است که فرمانهای

دریافتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و باعث باز و بسته کردن شیر می شود.

در اینجا نوعی از محرک که با هوای فشرده و با کمک دیافراگم کار می نماید توضیح داده می شود.

دیافراگم: جسم دایره ای شکل قابل ارتجاعی است که کناره آن در فضای بین دو پوسته محکم شده و وسط آن بوسیلة یک پیچ به صفحة دیافراگم و ساقة شیر متصل است صفحة دیافراگم جسم فلزی دایره شکلی است (کوچکتر از دیافراگم ) که برای جلوگیری از پاره شدن دیافراگم و وارد کردن کلیه نیروهای وارد بر دیافراگم به ساقة شیر بکار می رود. فنر محرک بین صفحة دیافراگم و نشیمنگاه فنر قرار گرفته و همیشه نیروی آن در جهت عکس نیرو محرک عمل می کند . نشیمنگاه فنر

صفحة فلزی است که ساقه از وسط آن می گذرد. در یک طرف نشیمنگاه فنر و در طرف دیگر تنظیم کننده نیروی فنر قرار گرفته است.ساقه محرک که از وسط فنر گذشته از یک طرف به دیافراگم و صفحه دیافراگم متصل می شود واز طرف دیگر به بندآور .

 تنظیم کننده نیروی فنر، بصورت غلافی در اطراف ساقه قرار گرفته که به علت داشتن پیچ می توان آن را در طول ساقه بالا و پائین برد و نیروی فنر را کم یا زیاد کرد.

مهره اتصال دهنده مهره ایست که در زیر تنظیم کننده نیروی فنر قرار دارد

iston Actuator محرک پیستونی

محرک پیستونی ساده تر از محرک دیافراگمی است ولی دران پیستون بجای دیافراگم قرارداده شده

ساقه و آ ب بند میله

اتصالات ساقه) ) Bonnet Connections

یا یه یا ساقة شیر قسمتی از شیر است که شامل آ ب بندهای میله می باشد. این قسمت می تواند طوری باشد که باز شود و با باز شد ن آن به packing gland

قسمتهای داخلی شیر دسترسی پیدا کنیم و یا میتواند یک قسمتی از بدنة شیر باشد (یکپارچه).