انواع شیر کنترلی در پایپینگ Piping که با نام کنترل ولو نیز شناخته می‌شوند؛ مسئولیت کنترل دما، فشار، سرعت و سطح سیال را برعهده دارند. شیرهای کنترل نقش مهمی در مدیریت فرایند و تنظیم جریان سیال در پایپینگ صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، نیروگاه و پایپینگ کارخانه‌های صنعتی دارند.
با دانستنی‌های آهن نرخ در این بخش، به نقش انواع شیر کنترلی در پایپینگ می‌پردازیم.
در این مقاله می‌خوانید:
- شیر کنترل Control Valve چیست؟
- پارامترهای انتخاب شیر کنترلی
- اجزای شیر کنترلی
- ویژگی‌های شیر کنترلی در پایپینگ
- متریال انواع شیر کنترلی و محرک‌های شیر کنترل
شیر کنترل Control Valve چیست؟
شیر کنترلی به شیرآلات صنعتی خودکار گفته می‌شود که قابلیت تنظیمات دقیق برای تنظیم و نظارت بر هر سیال در سیستم لوله‌کشی صنعتی را دارند. مهم‌ترین شیرآلات صنعتی در تاسیسات می‌توانند به‌عنوان بخش مرکزی سیستم شیر کنترلی نیز مورداستفاده قرار بگیرند. چگونگی عملکرد شیر کنترلی با دستور یک محرک یا فعال‌کننده قابل‌تعریف ارتباط دارد که می‌تواند شامل هر یک از مؤلفه‌های فرایند باشد. سیگنال‌های یک سیستم کنترل برای شیر کنترلی در هر پایپینگ بنا به حساسیت‌های عملکردی در فرایندها، و بسته به نوع سیال متفاوت است.به‌عنوان نمونه در شیر کنترلی از نوع شیرهای گلوب بسته به نوع سیال، دیسک توسط یک محرک هیدرولیک، پنوماتیک، الکتریکی یا مکانیکی کنترل می‌شود.
حرکت پلاگ شیر در داخل قاب شیر کنترلی نسبت به ورودی سیگنال، جریان را تعدیل می‌کند. همچنین اتصالات پیوسته پلاگ سوپاپ و میل‌سوپاپ به عامل محرک متصل است و از آن دستور می‌گیرد. سیستم لوله‌کشی یا پایپینگ را برای تنظیم چندین متغیر می‌توانید فرموله کنید. دما، فشار، فاصله و سرعت جریان رایج‌ترین متغیرهای قابل‌کنترل هستند. شیرهای کنترلی در سیستم لوله‌کشی فرایندی و تولید، کارخانه‌های نفت و گاز، پایپینگ صنایع شیمیایی و پتروشیمی، پایپینگ پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌ها کاربرد حیاتی دارند. پایپینگ و سیستم لوله‌کشی تاسیسات صنعتی، تجاری، مسکونی و سایر تأسیسات شهری، شریان‌ها و رگ‌های حیاتی برای صنعت هستند. انواع شیر کنترلی و سایر شیرآلات صنعتی در سیستم‌های لوله‌کشی اجازه عملکرد، توقف، تنظیم و کنترل جریان را برای تحقق اهداف فرایند برعهده دارند. شیر کنترلی بخش ضروری هر سیستم لوله‌کشی و پایپینگ است که مایعات، گازها، بخارات، دوغاب‌ها و مخلوط‌های گاز – مایع را انتقال می‌دهد.
پارامترهای انتخاب شیر کنترلی
دو پارامتر عمده‌ای که انتخاب شیر کنترلی در پایپینگ به آن‌ها بستگی دارد عبارت‌اند از:
- وضعیت و چگونگی سرویس موردنظر شیر کنترل
- ویژگی‌های میزان بار جریان مواد که از شیر کنترلی عبور می‌کنند.
پارامترهای دیگری که در انتخاب شیر کنترلی مؤثر هستند:
- قابلیت کنترل دبی جریان: شیر کنترلی هنگام باز بودن کامل، با کاهش تلاطم یا مقاومت در برابر جریان مواد؛ فشار داخلی را کاهش می‌دهد.
- مکانیسم باز و بسته‌شدن سریع: شیرهای کنترلی نسبت به تغییرات جریان مواد در مسیر پایپینگ حساس هستند؛ چراکه قابلیت پاسخ سریع در مواقع اضطراری برای ایمنی بسیار مهم است.
- جلوگیری از نشت: یکی از پارامترهای قابل‌توجه و مهم در شیر کنترلی بسته‌شدن محکم و محافظت از نشت در فشار بالا است.
- جریان یک‌طرفه: قابلیت اجازه عبوردادن به جریان فقط در یک‌جهت؛ برای شیر کنترلی مهم است تا از بازگشت مواد جلوگیری کند.
- کنترل فشار جریان آغازین: قابلیت باز کردن جریان مواد با فشار از پیش تعیین شده برای شیر کنترلی حائز اهمیت است تا از آسیب به لوله و تجهیزات پایپینگ جلوگیری شود.
- مقاومت در برابر سایش و خوردگی: سخت‌شدن مواد و وجود مسائل خوردگی در طول فرایند به پایپینگ آسیب می‌رسانند.
یکی از پارامترهای مفید شیر کنترلی جداسازی مواد سخت شده و مقاومت در برابر سایش و خوردگی است.
اجزای شیر کنترلی
شیرهای کنترلی معمولاً به شکل مجموعه‌ای از اجزای جداگانه اما مرتبط باهم هستند که به‌صورت تعاملی کار می‌کنند.
به‌طورکلی یک شیر کنترلی از سه بخش تعاملی زیر تشکیل شده است:
- یک مجموعه شامل بدنه شیر که مجهز به یک مسیر رفت و برگشتی یا سیستم دوار است.
- یک دستگاه محرک که معمولاً از نوع دیافراگم فنری انتخاب می‌شود.
- موقعیت‌دهنده سوپاپ که شامل وسیله‌ای برای انتقال سیگنال الکترونیکی یا هیدرولیکی به واحد عمل‌کننده کنترل است.
ویژگی‌های شیر کنترلی در پایپینگ
بدنه شیر کنترلی یا کنترل ولو:
ویژگی‌های شیر کنترلی با بدنه و عملکرد شیرآلات صنعتی ارتباط دارد؛ رایج‌ترین سبک بدنه شیر که به‌عنوان شیر کنترلی استفاده می‌شود، شیر گلوب است. همچنین بسیاری از فرم‌های بدنه در سایر شیرآلات صنعتی قابلیت کاربری شیر کنترلی در پایپینگ را دارند.
معیار تعیین شیر کنترلی :
اولین گام در تعیین شیر کنترلی تعریف عملکرد آن در برنامه طراحی شده است. برای بهره‌مندی از بهترین کیفیت مدیریت فرایند نیاز به معیار تعیین شیر کنترل مناسب در هر بخش از پایپینگ دارید. در بعضی بخش‌ها نیاز به عملکرد روشن – خاموش شیر کنترلی دارید که به دنبال دستورات یک کنترل‌کننده برنامه‌ریزی می‌شود. اگر به نظارت و تنظیم از راه دور سرعت و حجم جریان سیال نیاز دارید؛ تعیین شیر کنترلی با اهرم‌های قابل‌تنظیم مناسب است. در این صورت شیر کنترلی به‌عنوان دریچه متغیر کنترل شده، در یک برنامه کاربردی چرخهٔ باز استفاده می‌شود.
کالیبراسیون:
از شیر کنترلی با دریچه‌های کالیبره شده می‌توانید برای کاربردهای پیچیده‌تر در پایپینگ به‌عنوان عنصر کنترل نهایی در چرخهٔ مدیریت فرایند استفاده کنید. این نوع شیرهای کنترل به کوچک‌ترین تغییرات حساس هستند و با کم‌ترین سیگنالی که از کنترل‌کننده (معمولاً یک رایانه) می‌آید، پاسخ می‌دهند. سیگنال‌های کنترل‌کننده برای شیر کنترلی در پاسخ به انحراف در دما، فشار یا سطح موردنظر سیال در مسیر پایپینگ تولید می‌شوند. شیرهای کنترلی از سیگنال‌های دریافتی از ابزارهای مستقر در سراسر سیستم پایپینگ استفاده می‌کنند تا به طور خودکار تنظیمات برنامه‌ریزی شده را انجام دهند. هرچند شیر کنترلی می‌تواند عملکردهای زیادی داشته باشد، اما معمولاً برای کنترل جریان یک سیال در لوله یا محدودکردن فشار آن استفاده می‌شود.
عملکرد تخصصی:
انواع شیر کنترلی در پایپینگ می‌توانند هرکدام یک عملکرد تخصصی را پوشش دهند. هر شیر کنترلی دارای مشخصه‌ای ویژه است که رابطه بین سرعت جریان سیال و حرکت شیر کنترل را توصیف می‌کند. با تحریک شیر کنترلی مشخصهٔ ویژه آن فعال می‌شود و اجازه می‌دهد تا مقدار مشخصی سیال در بازه زمانی مشخص در فرایند شرکت کنند. این ویژگی؛ تنظیم جریان مواد را از طریق شیر کنترلی به روشی قابل‌پیش‌بینی امکان‌پذیر می‌کند.
سه نوع متداول از مشخصه‌های جریان شیر کنترل عبارت‌اند از:
- جریان خطی
- جریان درصد مساوی
- باز شدن سریع مسیر جریان
پیکربندی چندمنظوره:
برای رسیدن به هدف مدیریت برنامه‌ریزی شده در سیستم لوله‌کشی صنعتی شیرهای کنترلی قابلیت پیکربندی‌های مختلف و چندمنظوره را دارند. به‌این‌ترتیب متخصصین و تکنسین‌ها در کارخانه‌ها هرکدام بنا به ضروریات حیطه خود به‌راحتی بر مؤلفه‌های مؤثر در فرایند نظارت و کنترل خواهند داشت. بیش از ۹۰ درصد شیرهای کنترلی از دستگاه‌های محرک پنوماتیکی استفاده می‌کنند که از نوع شیر دیافراگم برعکس، شیر کنترلی فنردار یا شیر پیستون دار است. سوالات متداول در پایپینگ Piping شما را برای کسب اطلاع از استانداردها و کدهای لوله‌کشی همراهی می‌کند.
متریال انواع شیر کنترلی و محرک‌های شیر کنترل
متریال انواع شیر کنترلی
متداول‌ترین متریال شیر کنترل برای استفاده در موارد غیر خورنده، فولاد کربنی ASTM A216 است. فولاد کربنی با گرید WCB برای شیرهای کنترل دارای ساختار ریخته‌گری، و فولاد کربنی A105 برای شیر کنترلی با ساختار آهنگری مناسب هستند. مدیریت جریان سیالات خورنده نیاز به بدنه شیرآلات صنعتی از فولاد ضدزنگ ۳۱۶ یا CF8M دارد که برای شیر کنترلی استفاده می‌شوند. همچنین بدنه محفظه‌های سوپاپ شیر کنترلی با پوشش تفلون و یا از آلیاژهای خاص مانند تیتانیوم Titanium برای سیالات بسیار خورنده استفاده می‌شوند. انواع متریال پایپینگ + جدول متریال لوله‌کشی در صنایع به شما کمک می‌کند تا شیر کنترلی هماهنگ با نیاز را بیابید.
محرک‌های شیر کنترل
محرک شیر کنترلی به سیستمی اطلاق می‌شود که نیروی لازم برای فعال‌شدن مکانیزم‌های شیر کنترل را فراهم می‌کند. در چرخه عملکردی شیر کنترلی، محرک‌ها پس از دریافت سیگنال از سیستم کنترل، بخش متحرک شیر اصلی؛ دوشاخه، توپ یا پره را حرکت می‌دهند. به‌این‌ترتیب شیر کنترل جریان کامل یا جزئی در مسیر پایپینگ را مجاز یا غیرممکن می‌کند. به‌طورکلی سه نوع عملگر یا محرک برای انواع شیر کنترلی در پایپینگ وجود دارد:
محرک‌های پنوماتیکی Pneumatic Actuators
محرک‌های پنوماتیک ابتدایی‌ترین و پرکاربردترین محرک‌های شیر کنترلی هستند. محرک پنوماتیک برای شیر کنترلی از سیگنال هوا یا گاز، از طریق یک منبع خارجی برای تولید عملیات تعدیل استفاده می‌کند. سیگنال پنوماتیک از طریق یک رابط بر صفحه دیسک یا دیافراگم فشار وارد می‌کند تا میل‌سوپاپ را حرکت دهد.
محرک‌های الکتریکی Electric Actuators
محرک‌های الکتریکی برای شیر کنترلی از دستگاه‌های موتور محور تشکیل می‌شوند. موتور دستگاه با دریافت سیگنال الکتریکی شروع به چرخیدن می‌کند و قطعات درایور این حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می‌کنند. به‌این‌ترتیب دستور عملکرد به شیر کنترل می‌رسد. محرک‌های الکتریکی معمولاً برای برنامه‌های روشن – خاموش مستمر در سیستم‌های ایزوله پایپینگ استفاده می‌شوند.
محرک‌های هیدرولیک Hydraulic Actuators
این نوع محرک‌های هیدرولیک برای شیر کنترلی از روغن هیدرولیک به‌عنوان سیال سیگنال استفاده می‌کنند. در سیستم لوله‌کشی که برای حرکت میل‌سوپاپ در شیر کنترلی نیروی زیادی موردنیاز است؛ از محرک‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود. ویژگی‌های شیرهای مختلف برای خدمت به‌عنوان انواع شیر کنترلی در افزایش بهره‌وری کارخانه‌های فرایندی نقش مهمی دارند. برای انتخاب مناسب؛ مهندس پایپینگ ویژگی‌های کلی هر شیر کنترلی را با الزامات طراحی مطابقت می‌دهد. انتخاب مناسب این شیرهای کنترلی می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر قیمت پایپینگ و هزینه کلی پروژه بگذارد. پایپینگ و تجهیزات لوله‌کشی مؤثر برای هر کاربرد شما را برای انتخابی هدفمند همراهی می‌کند. برای خرید انواع لوله و تجهیزات پایپینگ باکیفیت با مشاورین ما در آهن نرخ تماس بگیرید.
