همه چیز درباره انواع کنترل ولو و کاربرد آن

انواع کنترل ولو و کاربرد آن ابزار دقیقی است که برای تنظیم جریان مایعات مانند گاز، روغن، آب و بخار استفاده‌‌ می‌‌شود. کنترل ولو ‌ها به عنوان یک عنصر پایانی نقش مهمی‌، در حلقه کنترلی ایفا‌‌ می‌‌کنند. کنترل ولو یک نقش حیاتی را در صنعت و اتوماسیون صنعتی ایفا می کند و مکانیزم محرکه با دریافت سیگنال از سیستم کنترل، عنصر کنترل کننده سیال را متغییر می سازد.

مهم ترین وظیفه انواع کنترل ولو و کاربرد آن قطع و وصل کردن جریان داخل لوله کشی است که این کار به دو صورت دستی و خودکار صورت می گردد. فرضا:  پیش می آید که حادثه ای در سیستم رخ دهد و جریان باید سریعا قطع شود. در این لحظه نیاز است که شیر کنترل به صورت خودکار با تغییر دما و یا تغییر فشار که پیش می آید به صورت خودکار  جریان را قطع کند. یکی دیگر از وظایف کنترل ولو، کنترل جریان عبوری است که این کنترل ها شامل فشار، دما، سطح، فلو و… است که با توجه به نوع سیال مورد استفاده این نوع کنترل نیز متفاوت است.

انواع کنترل ولو و کاربرد آن یا شیر کنترل

کنترل ولو یک شیر خودکار است و عملگر آن در یکی از سه نوع هیدورلیک، الکتریک، پنوماتیک ساخته می شود. عملگر پنوماتیکی در نوع دیافراگمی و پیستونی تولید می شود.

انواع شیر کنترل (Control valve) عبارتند از :

• 1. خطی
  2. چرخشی
  3. دیافراگمی‌
• خطی: در شیر کنترل ‌های خطی ، حرکت ساقه به سمت بالا و پایین است. ازجمله انواع شیر ‌های کنترلی خطی، گیت ولو‌ها (شیرهای دروازه ای) هستند.
• چرخشی: یک شیر کنترل چرخشی (دورانی) تقریبا در همه موارد برای تبدیل حالت باز به بسته ، 90 درجه می‌‌چرخد. رایج ترین نوع این دست از شیرهای کنترل کننده ، شیر های پروانه ای هستند.
• دیافراگمی‌: شیر کنترل های دیافراگمی یا غشایی (Diaphragm valves or membrane valves) شامل یک بدنه دریچه با دو یا چند پورت ، یک دیافراگم الاستومری و یک “ماسک یا زین” است که دیافراگم شیر را روی آن می‌‌بندد.

ولو ها باید در برابر فشار، دما های مختلف، سایش، خوردگی، فرسایش و دیگر پارامترها مقاوم باشند که این میزان مقاومت در محصولات مختلف فرق می کند. وظیفه  دیگر کنترل ولو خصوصا شیرهای صنعتی و پالایشگاهی به اعتدال رساندن جریان هایی است که اثر بسیار بالایی روی فرآیند ها می گذارند. همچنین  عهده دار کنترل بازگشت سیالات عبوری به صورت یکطرفه است. این مورد معمولا در چک ولو ها صورت می گیرد.

نوع شیرآلات مصرفی شما،  بستگی به نوع فعالیت و نوع سیال عبوری فعالیت شما دارد. این موضوع سبب می شود که توجه کنید، با توجه به نوع فعالیت، شرایط مالی مجموعه، میزان کارکرد، حجم کاری و سایر متغیر ها انتخابی خوبی داشته باشید که این کار معمولا توسط یک طراح و متخصص انجام می شود.

شیر کنترل حتما باید خودکار کار کند زیرا اگر با دست باز و بسته شود، نام این شیر یک نام غلط است. کنترل ولو می تواند طبق دستور، میزان فشار را برای لوله تعیین کند و به کنترل اختلاف فشار تعریف شده و به جریان عبوری بپردازد. دریچه کنترل ولو متناسب با اختلاف ذکر شده باز و یا بسته تر می شود تا اختلاف فشار صفر شود و فشار تعیین شده و فشار عبوری با یکدیگر یکسان باشد.

انواع کنترل ولو و کاربرد آن

کنترل ولو طبقه بندی های مختلفی از جمله نوع حرکت، نوع جنس بدنه، نوع سیال و غیره دارد. کنترل ولوها را می توان از لحاظ نوع بدنه به سه دسته کنترل ولو سه راهه، کنترل ولو سینگل سیت و کنترل ولو دبل سیت تقسیم نمود. ظرفیت کنترل ولوهای دبل سیت بیش از کنترل ولوهای تک سیت است.

از نظر حرکت، کنترل ولو به دو نوع دسته بندی می شود. 1) کنترل ولو با حرکت خطی 2) کنترل ولو با حرکت دورانی. نحوه عملکرد هردو یکسان است و تنها ساختمان درونی آن ها متفاوت است. بنابراین نمیتوان آن ها را با ملاحظه ی  ظاهر تشخیص داد. در کنترل ولو خطی، حرکت ساقه به سمت پایین و بالا است. گیت ولو، شیر کروی و شیر دوازه ای یک نمونه از کنترل ولوهای خطی هستند. کنترل ولو خطی مسیر پر پیچ و خمی دارد و برای فشارهای بالا و دبی های پایین مناسب است. بیشتر کنترل ولوهای خطی به صورت فلنجی یا رزوه ای تولید می گردند.

کنترل ولو چرخشی یا دورانی در بیشتر موارد، با چرخش 90 درجه ای کنترل ولو، حالت بسته و باز تبدیل می شود. ولوهای پروانه ای، ولوهای توپی و ولوهای سماری را می توان در این دسته بندی قرار داد. ظرفیت کنترل ولو چرخشی بیشتر از کنترل ولو خطی است و خوردگی و سایش کنترل ولو چرخشی کمتر از سایر کنترل ولوها است. کنترل ولو چرخشی می تواند انتخاب خوبی برای سیالاتی که گل و لای دارند محسوب گردد. این نوع کنترل ولو را می توان بدون فلنج نیز طراحی کرد.

کنترل ولو ها را می توان در دسته های بسیاری جای داد. با توجه به تعداد خروجی ها و ورودی ها به دو دسته دو راهه و سه راهه تقسیم بندی می شود.

همچنین کنترل ولو ها را می توان نسبت به میزان نشتی و توان آب بندی آن ها در هنگام بسته بودن کامل نیز دسته بندی کرد. برای مثال کنترل ولو های دابل سیت برای کاربردهای صنعتی مناسب نمی باشند زیرا میزان نشتی آن ها پنج دهم حداکثر ظرفیت است. اگر به کنترل ولویی نیاز دارید که نشتی نداشته باشد و دقیقا آب بندی شده باشد، باید از کنترل ولو سینگل سیت استفاده کنید چون میزان نشتی کنترل ولو سینگل سیت یک دهم درصد حداکثر ظرفیت است. از استانداردهای مختلفی برای تعیین میزان شیرها استفاده می شود.

کاربرد کنترل ولو در صنعت:

کنترل ولو ها در صنعت زمینه هایی مانند مواد شیمایی، صنایع غذایی، مواد دارویی، پالایشگاه ها، نیروگاه های برق و تولید کاغذ  استفاده دارد. با استفاده از کنترل ولو می توان عمل های مختلفی از جمله راه اندازی، هدایت جریان سیالات، توقف، کاهش و تنظیم نرخ جریان، تنظیم و کاهش فشار و جلوگیری از برگشت جریان را انجام داد.

زمانی که در یک فرآیند صنعتی لوپ های کنترل زیادی در حد صد عدد وجود دارد، اهمیت کنترل ولو نمایان می شود. از کنترل ولو با اهداف متفاوتی استفاده می شود و یک نقش مهم در سیستم های کنترل صعنتی ایفا می کند. کنترل ولو طبق سینگال های کنترل کننده، مقدار سیال عبوری را تغییر می دهد و سرعت مواد شیمیایی، مایعات، بخار یا گازها را کنترل می کند. با تغییر سرعت عبور مواد به وسیله کنترل ولو، می توان دما یا فشار را کنترل کرد.

کنترل ولو (Control valve) دارای دو قسمت جداست:

• ولو

شیر یا ولو (valve) قطعه ای است که جریان یک سیال گاز، مایع، جامدات با رفتار شبیه به مایع را تنظیم (regulate)، هدایت (Direct) و یا کنترل (Control) می‌‌کند. ولوها اصولا جزو اتصالات لوله‌ها (pipe) به شمار می‌‌آیند.

• عملگر

اکچویتور یا عملگر دستگاهی است که وظیفه اجرای دستور کنترلی را دارد. مثل باز کردن یک ولو ، که در واقع این عمل ایجاد یک حرکت است برای همین به اکچویتورها عملگر یا محرک گفته می‌‌شود.

نمایش مقطعی یک شیر کنترل :

همانس طور که توضیح داده شد کنترل ولو ها از دو قسمت اصلی تشکل شده اند. در بخش عملگر، اجزای فنر و دیافراگم را داریم و در بخش ولو، ساقه و سماور (plug) را داریم که با جا به جایی آنان وضعیت کنترل ولو تغییر میکند.

بدنه کنترل ولو:

بدنه ولوها بسته به شرایط سرویس ، طرح لوله کشی و کاربرد دلخواه ، انواع یا سبک‌های مختلفی دارند. شیر کنترل دارای دو کلاس Linear Motion و Rotary Motion می باشد.

• کلاس lienear motion : در این کلاس نحوه بسته شدن یا باز شدن ولو به صورت حرکت خطی انجام می‌‌شود
• کلاس Rotary motion : در این کلاس نحوه باز یا بسته شدن به صورت حرکت دورانی (روتاری) انجام می‌‌شود.

طرز کارکرد:

یک کنترل ولو سیگنال کنترلی را از یک کنترلر مثلا PLC دریافت‌‌ می‌‌کند و به کمک آن جریان را کنترل‌‌ می‌‌کند. از آن جایی که سیگنال PLC الکتریکی است، معمولا شیرهای کنترل کننده به یک مدار واسط نیاز دارد تا سیگنال الکتریکی را به کار تبدیل کند. یک شیر کنترل به روش زیر‌‌ می‌‌تواند کار کند:

1. برقی : با کمک سیگنال‌های الکتریکی از جنس ولتاژ یا جریان
2. هیدرولیک: با کمک سیگنال‌های هیدرولیکی از جنس مایعات (روغن)
3. پنوماتیک: با کمک سیگنال‌های پنوماتیکی از جنس هوای فشرده

کاربردهای شیر کنترل در صنعت:

شیرهای کنترلی در کاربردهای مختلفی استفاده می‌‌شوند چراکه اهداف مختلفی برای استفاده از آنان وجود دارد و از عناصر مهم سیستم‌های کنترل صنعتی به شمار می‌‌روند. کلا ، آن ها با تغییر اندازه مقدار سیال عبوری که بر اساس سیگنال‌های کنترل کننده به آن‌ها می‌‌رسد، سرعت مایعات مانند مواد شیمیایی ، گازها یا بخار را کنترل می‌‌کنند. با تعیین سرعت عبور مواد می‌توان مشخصه‌هایی از فرآیند مانند فشار یا دما را کنترل کرد.

هر کارخانه تولیدی از صدها حلقه کنترلی مختلف برای تولید محصولات خود استفاده می‌کند. در همه حلقه‌ها با اندازه گیری پارامترهای فیزیکی به کمک سنسور و ارجاع آن به کنترل کننده و پردازش اطلاعات، سیگنال کنترلی آماده می‌‌شود. اما یکی از اجزای سیستم‌های کنترلی که غیرقابل انکار است، اغتشاش (Disturbance) می‌‌باشد که می‌تواند روند کنترلی سیستم ما را با مشکل رو به رو کند.

اغتشاش شامل هر عامل بیرونی و یا محیطی است که بر عملکرد مطلوب سیستم کنترلی تاثیر می‌‌گذارد. اما هنگام مواجهه با اغتشاش چه باید کرد؟ یکی از استراتژی‌های مهم برگرداندن متغیر‌ها به مقداری است که آن‌ها قبل از ورود اغتشاش به سیستم و مختل کردن آن داشته اند می‌‌باشد. این استراتژی معمولا توسط شیرهای کنترل انجام می‌گردد. به عنوان مثال اگر فشار یک سیال زیاد شود ممکن است باعت انفجار شود یا اگر دما بیش از حد زیاد شود ممکن است باعث تولید محصول معیوب شود. در برخی از کاربرد‌ها، از انواع شیر کنترل در حالت‌های fail-close و fail-open در شرایط اضطراری استفاده می‌‌شود.

برای خرید کنترل ولو باید چه المان‌هایی را در نظر بگیریم؟

• دبی جریان
• سایز مسیر جریان در خطوط انتقال
• غلظت و مختصات سیال
• ‌ میزان نشتی شیر MAL (Maximum Allowable Leakage)
• فشار کاری
• دمای سیال
• اختلاف فشار بین جریان ورودی و خروجی شیر (Valve)
• سایز شیر (Valve)

کنترل ولو در چه صنایعی مورد استفاده قرار‌‌ می‌ گیرد؟

این شیر در خطوط انتقال صنایع مختلف به عنوان شیر کنترل نهایی مورد استفاده قرار‌‌ می‌‌ گیرد. از جمله این صنایع عبارتند از:

• پالایش نفت
• مواد شیمیایی و دارویی
• صنایع غذایی
• نیروگاه‌های برق
• تولید کاغذ

معرفی برندها و تولید کنندگان شیر کنترل صنعتی: در زمینه تولید ولو برند های مختلف و زیادی در حال فعالیت هستند. اما تمام برند ها در ایران موجود نیستند و بسیاری از آن ها مورد قبول صنایع ایران واقع نشدند. در اینجا نام چند تولیدکننده فعلی را مشاهده می کنید:

• ماسونیلان
• سامسون
• فیشر

برای خرید شیر سوزنی , خرید شیر دروازه ای , خرید شیر دیافراگمی , خرید شیر کروی , قیمت شیر توپی به لینک مربوطه مراجعه کنید.