کنترل ولو (Control Valve)

در این مقاله بررسی موارد زیر انجام خواهد شد :

کنترل ولو

محرکها
تجهیزات مربوطه

آشنایی با موارد مهم در انتخاب یک کنترل ولو

بررسی دیتا شیت یک کنترل ولو (‍Control Valve Data Sheet )

کنترل ولو (Control Valve) یکی از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق محسوب می گردد و در بیشتر موارد به عنوان عنصر نهائی یک لوپ کنترل نقش ایفا می کند .

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 می شود. صرف نظر از نوع شیر که بسته به شرایط می توان از انواع مختلف و مکانیزمهای متفاوت استفاده کرد برای داشتن یک کنترل ولو یا شیر خودکار نیاز به یک Actuator 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
• نوع الکتریکی مثل موتوری
• هیدرولیکی یا پنوماتیکی
• ترموستاتیکی
• و یا حتی مغناطیسی (SOLENOID) نظیر شیر برقی

همچنین شیرهای کنترل با الحاق ابزاری به نام Positioner که تجهیزی جهت فیدبک موقعیت ولو و تسریع در فرمان کنترلی است می تواند 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 می دهند می تواند از نوع جریان mA 4-20 باشد ، با اضافه نمودن این ابزار در ولوهای پنوماتیک میتوان سیگنال جریان الکتریکی را به سیگنال پنوماتیکی تبدیل نمود. در این بخش ضمن اشاره به انواع شیرها و شیرهای کنترل و مکانیزمهای کنترل آنها به معرفی ابزار الحاقی نظیر I to P ، پوزیشنر و انواع اکچوئیتور های خواهیم پرداخت .

اکچوئیتور یا عمل کننده Actuator 

در یک لوپ کنترلی به صورت ساده به ابزاری اطلاق می شود که یکی از صورتهای انرژی را به حرکت از نوع دورانی یا طولی تبدیل می کند و باعث اعمال نیرو می شود به عبارت دیگر اکچوئیتور تجهیز الکتریکی یا پنوماتیکی یا هیدرولیکی یا دستی است که انرژی را تبدیل به حرکت دورانی یا طولی می کند.

در کنترل ولو یا شیر کنترل شما برای به حرکت در آوردن ساقه ولو و باز و بسته کردن آن به صورت خودکار و از راه دور از طریق یک لوپ کنترل نیاز به یکی از انواع این عمل کننده ها دارد. برای نمونه رایجترین نوع عمل کننده یا اکچوئیتور پنوماتیک و از نوع دیافراگمی است که از قدیمی ترین ، ساده ترین و ایمن ترین نمونه های اکچوئیتور بوده و انرژی پنوماتیک ناشی از پالس هوائی که معمولا ۳ تا ۱۵ psi است را با هدایت پشت دیافراگم به حرکت طولی برای باز و بسته کردن گلاب ولو یا شیرهائی با این مکانیزم تبدیل می کند.

از دیگر نمونه های عمل کنندهای پنوماتیکی میتوان به مدلهای روتاری Rotary یا گردنده برای کنترل ولوهائی با محور گردنده برای مثال شیر پروانه ای Buterfly یا توپی نام برد . عمل کننده های پیستونی نیوماتیکی نیز گونه ای از عمل کنند های پنوماتیکی مشابه به دیافراگمی میباشند .

در نمونه های دیگر شاهد استفاده از عمل کننده های الکتریکی و موتوری هستیم که با برق مستقیم یا متناوب تک فاز یا سه فاز و به کمک جعبه دنده طراحی شده، انرژی الکتریکی را به دورانی با گشتاور متناسب و تحت زاویه ای که برای باز و بسته کردن ولو نیاز می باشد تبدیل می کند .

عمل کننده های الکتریکی بسته به فیدبکی که از وضعیت باز وبسته بودن ولو می گیرند و مکانیزم طراحی می توانند حالت های باز یا بستۀ تنها یا شرایط بینابین آن مورد استفاده قرار گیرند .در نمونه های باز و بسته از دو لیمیت سوئیچ برای کنترل موقعیت باز و بسته و جلوگیری از فشار بیش از حد به ولو استفاده می کنند و در نمونه های تدریجی از فیدبکی که از یک پوزیشنر پتانسیومتری می گیرند می توانند کنترل صحیحی بر موقعیت ولو داشته باشند .

Positioner

برای یک کنترل تدریجی و سریع و دقیق ، شیر کنترل بایستی به تغییرات سیگنال کنترل پاسخ سریع بدهد . در عمل با توجه به تعداد لوپهای کنترلی و فاصله زیاد اتاق کنترل از ولو نیاز به تجهیزی به نام پوزیشنر برای اعمال کنترل سریع و دقیق خواهیم داشت

این تجهیز بسته به مکانیزمهای مختلف از نمونه های مکانیکی ، پنوماتیکی ویا الکتریکی استفاده می کند و علاوه بر اینکه سرعت انتقال پالس نیوماتیکی ۳ تا ۱۵ psi را افزایش داده و با فیدبکی که از وضعیت شیر می گیرد شیر کنترل را موجب می شود.

I/P Transducer

مبدلهای فشار به جریان شبیه به ترانسمیتر های فشار وظیفه تبدیل کمیت فیزیکی فشار به کمیت الکتریکی جریان را به عهده دارند . از تفاوتهای عمدۀ این تجهیز با ترانسمیترها ، کاربرد این تجهیز در تبدیل سیگنالهای فشاری که معمولا در محدودۀ ۳ تا ۱۵ psi هستند می باشد .

این مبدلها بایستی از دقت بالا و قابلیت تنظیم zero و span برخوردار باشند . معمولا مبدلهای فشار به جریان را در نمونه های قابل نصب بر روی ریل و یا نصب بر روی تابلو به کمک پیچ می سازند .

از ویژگیهای بارز این تجیهز در انتخاب بایستی به موارد زیر اشاره کرد :

• کمیت ورودی
• نوع و بازۀ خروجی
• نحوه اتصال
• نوع تغذیه
• دقت و تکرارپذیری مبدل

I/P ترانسدیوسر یا مبدل I to P سیگنال الکترونیکی را به پنوماتیکی تبدیل میکند که میتواند در موارد متعددی از جمله پوزیشنر ولو کاربرد داشته باشد. سیگنال ورودی معمولا ۴-۲۰ میلی آمپر و خروجی ۳ تا ۱۵ psi یا ۲/. تا یک بار است . این مبدلهای در مدلهای نصب تنها به صورت نصب بر روی رک (rack mounted) موجود می باشند .

در صنایع کنونی با توجه به منسوخ شدن استفاده از سیگنالهای پنوماتیکی جهت پروسس و انجام کنترل و رکورد اطلاعات با استفاده از این مبدلها علاوه بر اینکه می توان از تجهیزات پنوماتیکی مانند ولوهای قدیمی یا فلوترانسمیتر های با خروجی پنوماتیکی استفاده کرد با کمک این مبدلهای از نوع I to P و یا P to I میتوان سیگنال الکتریکی را به پنوماتیکی و سیگنال پنوماتیکی را به الکتریکی در مواقع لزوم تبدیل کرد .

موارد مهم در انتخاب یک کنترل ولو به شرح زیر می باشد :

۱-       CVمیزان عبور سیال از ولو را که نشان دهنده حجم در واحد زمان میباشد و با دیمانسیون گالن بر دقیقه اندازه گیری می شود

۲-        سایزینگ ولو

۳-        سیال داخل مسیر – خورندگی

۴-        فشار و اختلاف فشار موجود

۵-        غلظت و مختصات سیال

۶-        نشتی ولو (Leakage)

۷-        اغتشاش سیال

۸-        دمای سیال

۹-        قیمت شیر