شیر کنترل 

ابزاری است که با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل میکند . کنترل ولو یا شیر کنترل به تنظیم میزان جریان سیال در یک سیستم کنترل فرایندی میپردازد، کنترل ولو شامل یک شیر می باشد که به یک مکانیزم محرکه، که توانایی تغییر عامل کنترل کننده سیال را دارد وصل است . این تغییری که شیرهای کنترل هیدرولیکی ایجاد میکنند براساس سیگنالی است که  این شیرها از سیستم کنترل دریافت میکند. شیر وسیله ای است که درکنترل کردن جریان و فشار سیالات استفاده میشود. این شیرها، یک پارامتر فیزیکی را در داخل خط عبوری، کنترل می‌کنند. به عبارت بهتر، ما می‌توانیم فلوی عبوری از یک پایپ یا فشار یک پایپ را کنترل کنیم.اكثر تجهيزات و مصرف‌كننده های بخار و يا آب، به منظور كنترل دمای محصولات و يا سيال مدار ثانويه نيازمند به استفاده از شیرهای کنترل (control valve )می‌باشند تا با ايجاد افت فشار متناسب و محدود كردن گذرگاه جريان، باعث تغيير دبی به ميزان دلخواه گردند.

 

کنترل ولوها دارای سه قسمت مهم هستند:

بدنه (Body)

بدنه قسمتی از شیر است که مایع و یا گاز از آن عبور می کند و از نشیمنگاه بندآور (Disc ) و ساقه((stem) تشکیل شده است. بنابراین می توان گفت که کار بدنه کنترل کردن جریان ، فشار و دما در اثر نیرویی است که قسمت محرک شیر به  وارد میکند.

محرک (Actuator)

محرک آن قسمت از کنترل ولو است که فرمان های دریافتی را به صورت انرژی مکانیکی درآورده و باعث باز و بسته شدن ولو می شود. فرمان های برقی به دلیل گرانی و پیچیدگی دستگاه های لازم زیاد معمول نیستند و از فرمان های هیدرولیکی موقعی استفاده می­شود که یا دسترسی به هوا نباشد و یا این که درجه حرارت محیط انقدر پایین باشد که باعث یخ زدن آب موجود در هوا شود. ولی بطور کلی فرمان های پنوماتیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. محرک ها انواع مختلفی دارند مانند محرک پیستونی ، دیافراگمی و دستی. در محرک های پیستونی اختلاف فشار هوا در دو طرف پیستون ، باعث باز و بسته شدن ولو می شود. از محرک های دستی به عنوان مسیر بایپس استفاده می­شود.

عملکرد شیرهای کنترل

باز و بسته شدن اتوماتیک کنترل ولو معمولاً با استفاده از عملگرهای الکتریکی، هیدرولیکی و نیوماتیکی انجام می‌شود به طور معمول یک شیر تنظیم‌کننده می‌تواند بین حالت کاملاً باز و کاملاً بسته هر موقعیتی داشته باشد، برای اطمینان از این که شیر در موقعیت مطلوب قرار گرفته است تنظیم کننده‌ها یا همان کنترلرهای شیر وارد عمل می‌شوند.

انواع شیرهای کنترل

 

1-شیرهای کنترل دستی (manual control valve)

در روش  شیرهای کنترل دستی ، عمل كنترل دبی سيال به‌ وسيله باز و يا بسته نمودن دستی شير انجام می‌گيرد. اشكال بزرگ استفاده از اين روش، نياز به بازرسی و قرائت مداوم دما و يا فشار و تنظيم مرتب شير به كمک اُپراتور می‌باشد و مطمئناً دقت لازم در تنظيم ميزان جريان حاصل نخواهد شد.

مزایا

قيمت مناسب، اندازه كوچک، سهولت در نصب و راه‌اندازی، مستحكم و قابل اطمينان، عملكرد مطلوب با وجود خطای جزئی در انتخاب قطر، عدم نياز به محرک خارجی، سهولت انتخاب نوع و قطر شير، وجود مدل‌های مختلف با توجه به فشار و دمای كاری، طول سنسور، محدوده دمای توليدات و تنوع در جنس بدنه شير.

نمونه استفاده

كاربردهايی كه در آنها ميزان مصرف بخار بسيار زياد نبوده و دارای تغييرات وسيع و ناگهانی در مقدار بار نمی‌باشند: خطوط گرمكن، تانک‌های كوچک، حمام‌های اسيد، يونيت هيترها، مبدل‌های حرارتی، مخازن كندانس، آب گرم كن‌ها و …

 

2- شيرهای كنترل خود عملگر (ترموستاتيک ) ((self actuator control valve (thermostatic)

اين نوع از شيرهای كنترل دما، بدون نياز به محرک خارجی نظير جريان برق يا فشار هوا عمل كرده و از دو قسمت اصلی شير و سنسور مخصوص تشكيل می‌گردند. نحوه كنترل جريان به صورت مستقيم با استفاده از دمای سيال مدار ثانويه می‌باشد. سنسور مذكور به لوله يا ظرف حاوی سيال گرم شونده متصل ميگردد. اتصال سنسور به شير توسط لوله نازک حاوی سيال خاصی است كه دارای ضريب انقباض و انبساط زيادی می‌باشد.در اثر تغييرات درجه حرارت سيال گرم شونده، اين مايع به نسبت منقبض و يا منبسط گشته و به شير اصلی كه در مدار بخار (و يا آب) قرار دارد اعمال نيرو می‌نمايد و در نتيجه باعث باز و يا بسته شدن شير به ميزان مناسب و تغيير ميزان گذر بخار خواهد شد. دمای مورد نظر سيال ثانويه با استفاده از پيچ تنظيم مدرج روی سنسور در محدوده كاری مورد نظر تنظيم می‌شود.

مزایا

کنترل دقیق و لحظه به لحظه ، دقت بالا برای کنترل جریان های کوچک و بزرگ

 

نمونه استفاده

ژاکتهای بخار کوچک ، مخلوط TRACER ، تانکهای کوچک ، حمام های اسید، کالریفایرهای کوچک، یونیت هیترها،مبدل حرارتی ، مخازن کندانس، آب گرم کن هاو….

 

 

شيرهای كنترل دما از نوع پايلوت دار (Pilot Control Valve)

نحوه عملكرد كلی اين نوع شير، مشابه شيرهایی با عملگر مستقيم می‌باشد، با اين تفاوت كه به جای كنترل مستقيم حركت شير، ابتدا شير راهنمای كوچک عمل كرده (در اثر تغييرات دما ) و باعث حركت شير اصلی و تغيير ميزان جريان خواهد شد. از آنجايی كه سنسور مخصوص فقط بايد شير راهنما را كنترل كند، اندازه سيستم حس كننده و سنسور در اين نوع از شيرها كوچک می‌باشد. مكانيزم كامل‌تر داخلی شيرهای پايلوت‌دار، باعث كنترل دمای بسيار دقيق‌تر و نزديک‌تر به ميزان مورد نظر گشته است.

مزایا:

سهولت نصب و بهره برداری، بسیار مستحکم ،عدم نیاز به نیروی محرک خارجی،سهولت انتخاب و اندازه گیری سایزهای بزرگتر نسبت به شیرهای خود عملگر مستقیم امکان  نصب قطعه تنظیم از راه دور امکان نصب قطعه خاموش و روشن  امکان نصب قطعه مخصوص جهت استفاده دو نقطه تنظیم

نمونه استفاده

ژاکتهای بخار، خطوط TRACER، تانگها، حمام های اسید، مخازن گرم کننده آب، یونیت هیترها، مبدل های حرارتی،…

 شيرهای كنترل الكتريكی (Electrical Control Valve)

اين دسته از شيرها با استفاده از تجهيزات جانبی نظير كنترلر، سنسور، عملگر، پوزيشنر و بدنه اصلی شير، و با استفاده از نيروی محرک الكتريسيته، عمل كنترل را بسيار دقيق و لحظه به لحظه انجام می‌دهند.د اين نوع از شيرها با دقت زياد، قابل استفاده برای كنترل جريان‌های متغير كوچک تا بزرگ می‌باشند.

مزایا

قابلیت اتصال کنترلر و اکچوایتور به سیستم PLC،

دقت بالا،

عدم احتیاج به هوای فشرده، مستحکم،

اندازه های مختلف،

قابلیت تطبیق و استفاده در ترکیبهای مختلف سیستم ها جهت کنترل دما،

فشار و یا جریان،…

هوا رسانهای با کویل بخار و یا آب،

چیلرهای آبزربشن،

شیرهای متعال کننده در سیستمهای آبی،

مبدل های حرارتی،

آبگرم کنها،

شیرهای کنترل جریان،…

شيرهای كنترل نئوماتيكی (Pneumatic Control Valve)

شیرهای کنترل نئوماتیکی با عملكرد مشابه شيرهای الكتريكی و با استفاده از نيروی فشار هوا به جای الكتريسيته جهت باز و بسته كردن شير، كنترل بسيار دقيق و فوری با قابليت ايجاد اختلاف فشارهای بالا را دارند. كنترلر اين نوع شيرها می‌توانند از نوع الكترونئوماتيک يا نئوماتيک به نئوماتيک (بسته به سيگنال ارسالی از طرف سنسور) بوده و می‌توانند با ورودی و خروجی های مختلف، جهت كنترل يک يا چند شير مورد استفاده قرار گيرند. حاصل عملكرد كنترلر و پوزيشنر، معين كننده ميزان هوای ارسالی به طرف اكچويتور شير میباشد تا شير را به ميزان لازم باز و يا بسته نمايد.

مزایا

دقت بسیار بالا و قابلیت انعطاف

عدم محدودیت در قطر

 امکان استفاده از بالاترین نسبت TURNDOWN

مناسب برای محیطهای خطرناک، عدم نیاز به نیروی محرک الکتریکی،

واکنش سریع به تغییرات بار، بسیار قوی و مستحکم و قابلیت تامین اختلاف فشارهای بالا،…

 

نمونه استفاده

نقاطی که احتیاج به کنترل دمای ثابت و بسیار دقیق دارند،

سیستمهایی که دبی بسیار بالا و متغیر دارند

سیستمهایی که فشار ورودی متغیر و یا لزوم افت فشار زیاد در شیر را دارند،

سیستمهایی که به ایمنی بالا نیاز دارند.

(مبدل های حرارتی ، ابگرم کن ها، شیرهای کنترل جریان، مخازن گرم کننده ، فرایند های تولید،…)