مبانی شیر کنترل - اندازه و انتخاب

معرفی شیرآلات صنعتی

شیر کنترل وسیله ای است که با برق کار می کند و قادر به تعدیل جریان در درجات مختلف است بین حداقل جریان و ظرفیت کامل در پاسخ به یک سیگنال از سیستم کنترل. شیرهای کنترل ممکن است به طور کلی بر اساس عملکردشان به عنوان «روشن خاموش» یا «تنظیم جریان» طبقه بندی شوند. نوع یک شیر کنترل از یک مکانیزم محرک تشکیل شده است که قادر به تغییر آن است موقعیت عنصر کنترل کننده جریان در شیر دریچه جریان را از طریق حرکت تعدیل می کند یک پلاگ سوپاپ در رابطه با پورت(های) واقع در بدنه شیر. فیش سوپاپ است به یک میل سوپاپ متصل است، که به نوبه خود به محرک متصل است. محرک، که می تواند به صورت پنوماتیک یا الکتریکی عمل کند، حرکت ساقه را طبق دستور هدایت می کند توسط دستگاه کنترل خارجی محرک به یک سیگنال خارجی پاسخ می دهد که معمولا از یک کنترلر می آید کنترلر و شیر با هم یک حلقه کنترل اساسی را تشکیل می دهند. انواع مختلفی از شیرها وجود دارد که هر کدام مزایا و محدودیت های خود را دارند. در الزامات اساسی و انتخاب بستگی به توانایی آنها در انجام وظایف خاص دارد.

مانند شیرآلات صنعتی

1. توانایی دریچه گاز یا کنترل سرعت جریان.

2. عدم تلاطم یا مقاومت در برابر جریان در هنگام باز بودن کامل - تلاطم باعث کاهش هد می شود فشار؛

3. مکانیسم باز و بسته شدن سریع - پاسخ سریع چندین بار در یک مورد نیاز است اضطراری یا برای ایمنی؛

4. بسته شدن محکم - از نشت در برابر فشار بالا جلوگیری می کند.

5. قابلیت اجازه دادن به جریان فقط در یک جهت - از بازگشت جلوگیری می کند.

6. باز کردن در فشار از پیش تعیین شده - کنترل روش برای جلوگیری از آسیب تجهیزات. و

7. توانایی رسیدگی به مایعات ساینده - مواد سخت شده از سایش سریع جلوگیری می کند

این دوره به بحث در مورد فرآیند انتخاب و ارائه اصول اولیه اندازه گیری می پردازد دریچه های کنترل

انواع شیرهای پایه

سوپاپ ها با طیف گسترده ای از بدنه سوپاپ ها در سبک ها، مواد، اتصالات و اندازه ها انتخاب در درجه اول به شرایط خدمات، وظیفه، و ویژگی های بار برنامه. رایج ترین انواع شیرهای توپی، دریچه های پروانه ای، دریچه های کره ای و شیرهای دروازه ای.

شیرهای توپی

دریچه های توپی دریچه هایی با باز شدن سریع هستند که به شدت خاموش می شوند. وقتی کاملا باز است، یک شیر توپی

تلاطم یا مقاومت کمی در برابر جریان ایجاد می کند. ساقه دریچه توپی را می چرخاند که حاوی یک توپ است افتتاح. دهانه توپ را می توان در موقعیت کاملا باز یا کاملا بسته قرار داد اما باید برای دریچه گاز استفاده نشود زیرا هر گونه سایش ساینده به توپ باعث نشتی می شود دریچه بسته است شیرهای توپی از شیرهای بازیابی بالا، دارای افت فشار کم و نسبتاً محسوب می شوند ظرفیت جریان بال بهترین کنترل مناسب: باز کردن سریع، خطی موارد استفاده توصیه شده:

• کاملاً باز/بسته، با فشار محدود

• سیالات با دمای بالاتر

برنامه های کاربردی:

• شیرهای توپی در کاربردهای شیمیایی

 از جمله چالش برانگیزترین، عالی هستند خدمات (مانند کلر خشک، اسید هیدروفلوئوریک، اکسیژن).

• اندازه های عمومی موجود 1/2 اینچ تا 12 اینچ است.

• مطابق با ASME، رتبه فلنج، 150، 300، 600، 900# یا گاهی اوقات کلاس های بالاتر، شیرهای توپی با عملکرد بالا را قادر می سازد تا 2250 psi را تحمل کنند.

• دمای عملیاتی که عمدتاً به صندلی ها و مهر و موم ها بستگی دارد ممکن است باشد تا 550 درجه فارنهایت درجه بندی شده است.

• شیرهای استاندارد با ابعاد ASME رو در رو مطابقت دارند و شیر توپی را می سازند مقاوم سازی و تعویض آسان

مزایای شیر توپی :

• کم هزینه

• ظرفیت جریان بالا

• قابلیت های فشار/دمای بالا

• نشتی و نگهداری کم

• آب بندی محکم با گشتاور کم

• عملیات چرخش سه ماهه آسان - برای اکثر اپراتورها مطلوب است

• خودکارسازی نسبتاً آسان است.

معایبشیر توپی:

• ویژگی های دریچه گاز محدود

• مستعد کاویتاسیون

• به دلیل حفره های اطراف توپ و نشیمنگاه برای کاربردهای دوغاب مناسب نیست. دوغاب

تمایل به سفت شدن یا گرفتگی در داخل حفره ها دارند که باعث افزایش شدید گشتاور عملیاتی می شود دریچه و در برخی موارد باعث غیر فعال شدن شیر می شود.

شیرهای پروانه ای:

دریچه های پروانه ای شامل یک دیسک متصل به شفت با یاتاقان هایی هستند که برای تسهیل چرخش استفاده می شوند. اینها دریچه های بازیابی بالا در نظر گرفته می شوند، زیرا فقط دیسک مسیر جریان دریچه را مسدود می کند. ظرفیت جریان نسبتاً زیاد است و افت فشار در سراسر شیر نسبتاً کم است. دریچه‌های پروانه‌ای برای دریچه گاز محدود استفاده می‌شوند، جایی که نیازی به خاموش کردن محکم نیست. چه زمانی پروانه کاملاً باز است، تلاطم یا مقاومت کمی در برابر جریان ایجاد می کند.

موارد استفاده توصیه شده شیر پروانه ای 

• خدمات کاملاً باز/بسته یا دریچه گاز

• عملکرد مکرر

• حداقل به دام افتادن سیال در خط

• کاربردهایی که افت فشار کوچک مورد نظر است

برنامه های کاربردی:

• مقرون به صرفه ترین خطوط بزرگ در خدمات شیمیایی، تصفیه آب و آتش سوزی سیستم های حفاظتی اندازه های عمومی موجود از 2 تا 48 اینچ هستند، اگرچه اندازه های تا 96 اینچ هستند در دسترس از تولید کنندگان خاص

• با توجه به طراحی سوپاپ، شامل ابعاد کوچک رو به رو و پایین تر وزن شیر پروانه ای نسبت به بیشتر انواع شیر، انتخابی مقرون به صرفه برای بزرگتر است اندازه خط (یعنی 8 اینچ و بالاتر).

• شیر پروانه ای با ابعاد و فشار رو در رو ASMEمطابقت دارد رتبه بندی ها این باعث می شود که شیر بدون در نظر گرفتن شرایط به راحتی در خط نصب شود

سازنده

• کلاس های فشار ASME که توسط اکثر سازندگان رعایت می شود شامل 150، 300 و

600# با حداکثر فشار 1500 psi.

استانداردهای قابل اجرا:

• AWWA C504 برای شیرهای پروانه ای لاستیکی

• API 609 برای شیرهای پروانه ای نوع لگ و ویفر

• MSS SP-69 برای شیرهای پروانه ای عمومی

• UL 1091 برای شیرهای پروانه ای ایمنی برای خدمات حفاظت از آتش

مزایای:

• هزینه و نگهداری کم

• ظرفیت بالا

• کنترل جریان خوب

• افت فشار کم

معایب:

• گشتاور بالا مورد نیاز برای کنترل

• مستعد کاویتاسیون در جریان های پایین تر

• عدم تمیزی و ناتوانی در رسیدگی به کاربردهای دوغاب.

• به طور کلی به عنوان حباب محکم، و حفره ها و مسیرهای نشتی در اطراف دیسک رتبه بندی نمی شود

ساقه به دام افتادن بالقوه برای مایعات و دوغاب هستند. برخی عملکرد بالا دریچه‌های پروانه‌ای با رتبه‌بندی نشتی کلاس VI ASME در دسترس هستند تقاضا

دریچه های گلوب یا شیر سوزنی

دریچه‌های گلوب یا شیر سوزنی از یک عنصر دیسکی متحرک و یک نشیمنگاه حلقه ثابت در یک حالت کلی تشکیل شده‌اند. بدن کروی میل سوپاپ یک پلاگ کره ای را نسبت به نشیمنگاه سوپاپ حرکت می دهد. پلاگین کره زمین می تواند در هر موقعیتی بین کاملاً باز و کاملاً بسته باشد تا جریان را از طریق آن کنترل کند شیر فلکه. ساختار کره و صندلی ویژگی های تنظیم جریان خوبی را به شیر می دهد. جریان آشفته از کنار نشیمنگاه و دوشاخه، هنگامی که شیر باز است، منجر به افزایش نسبتاً زیاد می شود افت فشار، ظرفیت جریان محدود و بازیابی کم.

بهترین کنترل مناسب: درصد خطی و برابر موارد استفاده توصیه شده:

برنامه های مورد نیاز:

• تنظیم دقیق جریان

• عملیات دریچه گاز مکرر و گسترده

• برای افت فشار بسیار بالا مناسب است برنامه های کاربردی:

• مناسب برای اکثر مایعات، بخارات، گازها، مواد خورنده

• اندازه های عمومی موجود 1/2 اینچ تا 8 اینچ است.

• محدودیت های فشار نسبتاً بالا هستند، از 1480 تا 1500 psi، وابسته به مصالح ساختمانی، اندازه و دما.

• حداقل و حداکثر دما نیز بسیار گسترده است و از -425 درجه فارنهایت تا 1100 درجه فارنهایت، بسته به مواد ساخت و ساز.

• بسته به ساختار و کاربرد خاص، شیر گلوب ممکن است مطابقت داشته باشد با الزامات خاموش کردن کلاس II، III، IV، V یا VI ASME.

• به راحتی خودکار و با پوزیشنرها، کلیدهای محدود و سایر لوازم جانبی در دسترس است

• دریچه گاز کارآمد و دقیق

• کنترل دقیق جریان

معایب:

• بازیافت کم و ضریب جریان نسبتا کم (Cv).

• افت فشار بالا، ظرفیت پمپ بیشتر و سایش سیستم

• گرانتر از شیرهای دیگر

• دستگاه آب بندی، دوشاخه ای است که نه همیشه، قابلیت خاموش کردن محدودی را ارائه می دهد برآورده کردن الزامات حباب تنگ

دریچه های دروازه شیر کشویی:

شیرهای دروازه ای یا شیر کشویی از نوع حرکت ساقه خطی برای باز و بسته شدن شیر استفاده می کنند. این دریچه ها از دیسک‌های موازی یا گوه‌ای به‌عنوان اعضای بسته‌کننده استفاده کنید که آب‌بندی محکمی ایجاد می‌کنند

بهترین کنترل مناسب: باز شدن سریع موارد استفاده توصیه شده:

• کاملاً باز/بسته، بدون گاز

• عملکرد نادر

• حداقل به دام افتادن سیال در خط

برنامه های کاربردی:

• مناسب برای نفت، گاز، هوا، مایعات سنگین، بخار، گازهای غیر متراکم، ساینده و

مایعات خورنده

• اندازه های موجود از پیکربندی های استاندارد ریخته گری به اندازه 2 اینچ تا خاص متغیر است شیرهای ساخته شده بیش از 100 اینچ

• پیکربندی های استاندارد ریخته گری دارای الگوهای پیچ و مهره 125/150 ASME هستند و دارای رتبه بندی

مزایای شیر کشویی :

• ظرفیت بالا

• خاموشی شدید

• کم هزینه

• مقاومت کمی در برابر جریان

• قابلیت برش از میان دوغاب ها، رسوب ها و رسوب های سطحی

• ارائه مسیرهای جریان بدون مانع که نه تنها ظرفیت جریان بالا (Cv) را فراهم می کند، بلکه حتی اجازه می دهد تا دوغاب، اشیاء بزرگ، سنگ ها و مواردی که به طور معمول در فرآیندهای معدن یافت می شوند برای عبور ایمن از شیر

معایب شیر کشویی :

• کنترل ضعیف

• در افت فشار کم کاویت کنید

• نمی توان برای دریچه گاز استفاده کرد

• محدودیت فشار نسبتا کم - محدودیت فشار عمومی 150 psiدر است بیشترین. برای بررسی بیشتر شیرها و آنها به جدول خلاصه در انتهای این بخش مراجعه کنید مشخصات

عملگرها

محرک سوپاپ وسیله ای است که نیرویی را برای باز یا بسته کردن شیر با استفاده از برق تولید می کند منبع این منبع قدرت می تواند دستی (دستی، دنده، چرخ زنجیر، اهرمی و غیره) باشد یا می تواند برقی، هیدرولیک یا پنوماتیکی

محرک های اصلی، سوپاپ ها را به حالت کاملا باز یا کاملا بسته تبدیل می کنند. اما مدرن عملگرها قابلیت های بسیار پیشرفته تری دارند. آنها نه تنها به عنوان وسیله ای برای باز کردن عمل می کنند و دریچه های بسته، بلکه موقعیت متوسط را با درجه دقت بالایی ارائه می دهد. در محرک سوپاپ را می توان با کنترل منطقی و توانایی ارتباط دیجیتالی بسته بندی کرد برای اجازه عملیات از راه دور و همچنین اجازه دادن به داده های تعمیر و نگهداری پیش بینی.

نوع عملگرها:

دو نوع محرک رایج است: محرک های پنوماتیکی و الکتریکی.

شیر های پنوماتیک

محرک های پنوماتیک از سیگنال هوا از یک دستگاه کنترل خارجی برای ایجاد یک کنترل استفاده می کنند عمل از طریق شیر برقی اینها معمولاً به دو شکل اصلی موجود هستند: محرک های پیستونی و محرک های دیافراگم

• محرک های پیستونی - محرک های پیستونی به طور کلی در جایی استفاده می شوند که کورس آف محرک دیافراگم خیلی کوتاه است یا نیروی رانش خیلی کوچک است. هوای فشرده بر روی پیستون جامد موجود در یک سیلندر جامد اعمال می شود. محرک های پیستونی می توانند باشند تک اقدام یا دو عمل، می تواند فشار ورودی بالاتری را تحمل کند و می تواند ارائه دهد حجم سیلندر کوچکتر که می تواند با سرعت بالا عمل کند.

• محرک های دیافراگمی - محرک های دیافراگمی دارای هوای فشرده هستند که به یک دستگاه انعطاف پذیر اعمال می شود. غشایی به نام دیافراگم. این نوع عملگرها از این نظر تک اثر هستند

هوا فقط به یک طرف دیافراگم وارد می شود و آنها می توانند مستقیماً عمل کنند

(فشار به عقب) یا عمل معکوس (بهار به امتداد).

دامنه کاربرد آنها بسیار زیاد است. به عنوان مثال، کوچکترین آنها می تواند چند اینچ پوند گشتاور تولید کند که بزرگترین آنها قادر به تولید بیش از یک میلیون اینچ پوند گشتاور هستند.

شیر های برقی

محرک‌های الکتریکی دستگاه‌هایی هستند که با موتور هدایت می‌شوند و از سیگنال ورودی الکتریکی برای تولید یک سیگنال الکتریکی استفاده می‌کنند

چرخش شفت موتور این چرخش به نوبه خود توسط پیوند واحد به یک خطی تبدیل می شود

حرکت، که مجموعه ساقه و پلاگین سوپاپ را برای مدولاسیون جریان هدایت می کند. در صورت برقی

خرابی سیگنال، این محرک‌ها را می‌توان به‌گونه‌ای مشخص کرد که در حالت خروجی، خروجی یا آخرین موقعیت از کار بیفتند.

موتورهای رایج مورد استفاده برای محرک های الکتریکی شامل استپر و سروو می باشد.

• یک موتور پله ای از دنده هایی با افزایش در محدوده 5000 تا 10000 در 90 درجه استفاده می کند.

چرخش برای موقعیت یابی دقیق در سرعت های پایین تر. نقطه ضعف این است که استپر است

هنگامی که در یک حلقه باز بدون استفاده از کنترل کننده استفاده می شود، ممکن است هماهنگی با کنترل کننده را از دست بدهد

یک رمزگذار یا اگر اندازه آنها برای یک برنامه کم باشد.

• سرووها، طبق تعریف، حلقه بسته هستند و عملکرد عالی را در بالا ارائه می دهند سرعت، اما با هزینه بالاتر. پیچ های با دقت بالا و مکانیک ضد برگشت دقت های ده هزارم اینچ را ارائه می دهد. دقت استاندارد با استاندارد

اجزای آن از چند صدم تا چند هزارم اینچ متغیر است. موتورهای براش DCو موتورهای AC گاهی اوقات با سوئیچ های محدود هنگام موقعیت یابی استفاده می شوند دقت کمتر مهم است. موتور به چرخ دنده یا رزوه ای متصل می شود که نیروی رانش را ایجاد می کند سوپاپ را حرکت دهید برای محافظت از شیر، مکانیسم سنجش گشتاور محرک خاموش می شود موتور الکتریکی زمانی که از سطح گشتاور ایمن فراتر رود. سوئیچ های موقعیت استفاده می شود وضعیت باز و بسته دریچه را نشان می دهد. به طور معمول یک مکانیسم declutching و چرخ دستی گنجانده شده است تا در صورت قطع برق، سوپاپ به صورت دستی کار کند به وقوع پیوستن. محرک های الکتریکی پنوماتیک v/s: تفاوت عمده بین محرک های پنوماتیکی و الکترونیکی سرعت کار است. این دو فناوری آنقدر متفاوت هستند که یکی نمی تواند جایگزین دیگری برای دیگری باشد. هر کدام مزایا و معایب ذاتی دارند.

مزایای عملگرهای پنوماتیکی

• بزرگترین مزیت محرک های پنوماتیکی عملکرد ایمن آنهاست. با طراحی از با فنر فشرده، مهندس می تواند تعیین کند که آیا شیر بسته می شود یا خیر بسته به ایمنی فرآیند باز است.

• ارائه نیرو و سرعت بالا که به راحتی قابل تنظیم بوده و مستقل از آن هستند یکدیگر

• پاسخ تاخیری داشته باشند که آنها را برای انعطاف پذیری در برابر کوچک ایده آل می کند اختلال در تغییرات فشار منبع

• اقتصادی ترین زمانی که مقیاس استقرار با ظرفیت مطابقت دارد کمپرسور

• ایجاد ایمنی ذاتی و ایده آل برای محیط های خطرناک و انفجاری.

• هزینه قطعات کم و ردپای کوچکتر. قیمت برای غیر قابل تعمیر، نوع میله ای سیلندرها از 15 تا 250 دلار بسته به قطر بدنه، سکته مغزی و آپشن ها متغیر است. محدودیت های محرک های پنوماتیکی

• هزینه های نگهداری و عملیات می تواند بالا باشد، به خصوص اگر تلاش جدی انجام نشده باشد برای تعیین کمیت و به حداقل رساندن هزینه ها ساخته شده است. هزینه های نگهداری شامل هزینه های تعویض سیلندر و نشتی خطوط هوایی در حالی که عملیات هزینه ها شامل هزینه هوای فشرده، یعنی برق برای کمپرسور است.

محرک های الکتریکی 

مزایای

• کنترل و موقعیت یابی دقیق را در مقایسه با محرک های پنوماتیکی ارائه دهید.

• زمان پاسخگویی اساساً آنی است.

• درجه بالایی از ثبات.

• به تطبیق ماشین ها با فرآیندهای انعطاف پذیر کمک کنید.

• هزینه عملیاتی کم. مدارهای ولتاژ پایین کنترل کننده ها و درایورها برق را به الف مصرف می کنند درجه به مراتب کمتر

معایب

• نقطه ضعف اصلی یک محرک الکتریکی این است که در صورت قطع برق، سوپاپ در آخرین موقعیت باقی می ماند و موقعیت ایمن خرابی بدست نمی آید به راحتی مگر اینکه منبع مناسبی برای انرژی الکتریکی ذخیره شده وجود داشته باشد.

• هزینه بالاتر نسبت به محرک های پنوماتیکی. هزینه کل از 800 تا 3000 دلار متغیر است بالا هزینه های بالای قطعات اغلب استفاده از محرک های الکتریکی را منع می کند، زیرا صرفه جویی در مصرف می شود هزینه های عملیاتی در مقایسه با پنوماتیک اغلب به اندازه کافی در نظر گرفته نمی شوند یا هستند کاملا نادیده گرفته شد

• محرک باید در محیطی باشد که ایمن باشد. به طور کلی نه برای محیط های قابل اشتعال توصیه می شود. موقعیت گیر دریچه

پوزیشنر سوپاپ یک دستگاه کنترلی است که برای ایجاد حساسیت به شیر و اطمینان از آن طراحی شده است موقعیت یابی دقیق همانطور که توسط یک سیگنال کنترل دیکته می شود. الکترونیکی یا پنوماتیکی دریافت می کند سیگنال از یک کنترلر و مقایسه آن سیگنال با موقعیت محرک. اگر سیگنال و موقعیت محرک متفاوت است، پوزیشنر برق لازم را ارسال می کند - معمولاً از طریق هوای فشرده - برای حرکت دادن محرک تا رسیدن به موقعیت صحیح. یک پوزیشنر ممکن است به عنوان تقویت کننده یا تقویت کننده سیگنال استفاده شود. هوای کم فشار را می پذیرد سیگنال را کنترل می کند و با استفاده از ورودی فشار بالاتر خود، آن را چند برابر می کند تا یک فشار بالاتر ارائه کند فشار سیگنال هوای خروجی به دیافراگم محرک، در صورت نیاز، برای اطمینان از اینکه شیر به موقعیت مورد نظر می رسد. برخی از پوزیشنرها از مبدل الکتروپنوماتیکی استفاده می کنند

به طوری که می توان از ورودی الکتریکی (معمولاً 4 تا 20 میلی آمپر) برای کنترل یک شیر پنوماتیک استفاده کرد. برخی از پوزیشنرها نیز می توانند به عنوان کنترل کننده های اصلی عمل کنند و ورودی سنسورها را بپذیرند

چه زمانی باید پوزیشنر نصب شود:

یک پوزیشنر باید در شرایط زیر در نظر گرفته شود

• هنگامی که موقعیت دقیق سوپاپ مورد نیاز است.

• برای سرعت بخشیدن به پاسخ سوپاپ. پوزیشنر از فشار بیشتر و هوای بیشتری استفاده می کند جریان برای تنظیم موقعیت سوپاپ؛

• برای افزایش فشاری که یک محرک و شیر خاصی می تواند در برابر آن بسته شود. (به به عنوان یک تقویت کننده عمل کنید)؛

• هنگامی که فشار شیر در حداکثر دبی عملیاتی افت می کند، بیش از 5 بار برای شیرهای تک نشسته یا 10 بار برای دریچه های دوتایی.

• برای خطی کردن یک محرک غیر خطی.

• در جاهایی که فشارهای تفاضلی متفاوت در سیال باعث می شود موقعیت دوشاخه به حالت عادی برود متفاوت؛

• هنگام کنترل با گستره دریچه گاز وسیع. و

• هنگامی که شیرها لجن یا مواد جامد را در حالت تعلیق جابجا می کنند. تجهیز پوزیشنرها برای تمام شیرهای کنترلی در سرویس های حیاتی و در جاهایی که متغیر، مانند جریان، باید از نزدیک کنترل شود. مشخص کنید که پوزیشنر با کنترل مجهز باشد شیر یا دمپر به جای خرید جداگانه. کنترل دریچه یک حلقه کنترل از یک عنصر حسگر، یک کنترل کننده و عنصر کنترل نهایی – the شیر و محرک آن

عنصر حسگر سیگنالی را به یک کنترل کننده یا یک سیستم کنترل توزیع شده ارسال می کند  کنترل کننده سیگنال را با نقطه تنظیم مقایسه می کند و سپس هر مورد نیاز را ایجاد می کند اصلاحات با ارسال سیگنال به شیر کنترل. تصحیح اندازه گیری و تأیید می شود توسط عنصر حسگر، تکمیل حلقه. مبدل I/P یک سیگنال الکترونیکی را تغییر می دهد به یکی که پنوماتیک است. یک شیر کنترل باید فوراً به هر تغییری در آن واکنش نشان دهد علامت. برای مؤثر بودن، یک شیر باید: در محدوده وسیعی از جریان ها کار کند (دارای یک جریان گسترده باشد محدوده پذیری)؛ پاسخ دقیق به هر سیگنال در محدوده عملیاتی آن. نمایش کمی مرده زمان یا هیسترزیس؛ واکنش به تنظیمات افزایشی از کنترل کننده (رزولوشن)؛ و با سرعت مورد نیاز (سرعت ضربه زدن) پاسخ دهید. پاسخ سریع ممکن است برای همه برنامه ها مناسب نباشد. به عنوان مثال، سریع یا ناگهانی کاهش سوراخ دریچه در یک خط لوله ممکن است مضر باشد و باعث ایجاد موج شوک شود. آ توانایی شیر در کنترل جریان به کیفیت محرک آن بستگی دارد. یک پوزیشنر ممکن است باشد برای به دست آوردن پاسخ دقیق تر و کنترل دقیق تر اضافه شده است. کیفیت هر کنترل دستگاه را می توان از نظر بهره، ثابت زمانی و تاخیر زمان مرده آن اندازه گیری کرد. از این میان، بهره برای یک شیر کنترل مهم ترین است. سود نسبت درصد تغییر در a است متغیر فرآیند نسبت به درصد تغییر مسیر سوپاپ. سود بستگی به دریچه دارد ویژگی ها و شرایط فرآیند خلاصه ای از انواع شیر

بخش -2: مبانی شیر کنترل

تنظیم جریان در یک شیر با مقاومت متفاوت در شیر انجام می شود ضربه خورده، یعنی سطح مقطع موثر آن تغییر می کند. همانطور که سیال از لوله ها حرکت می کند در دهانه قطر کوچکتر دریچه، سرعت آن افزایش می یابد تا جریان جرمی فراهم شود از طریق دریچه انرژی مورد نیاز برای افزایش سرعت به قیمت تمام می شود فشار، بنابراین نقطه بالاترین سرعت، نقطه کمترین فشار نیز است (کوچکترین صلیب بخش). نقطه ای که در آن فشار در کمترین حد است "ورید انقباض" نامیده می شود. برای نمایش رفتار کلی جریان از طریق یک شیر کنترلی، شیر به یک روزنه در یک شیر ساده شده است. خط لوله همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

هنگامی که مایع از نقطه بیشترین محدودیت عبور می کند (ورید انقباض). سرعت آن به a می رسد حداکثر و فشار آن به حداقل می رسد. بنابراین ما انتظار داریم بالاترین سرعت در داخلی به شیر نسبت به بالادست و پایین دست. فراتر از ورید قراردادی،

با افزایش قطر لوله‌کشی، سرعت سیال کاهش می‌یابد. این به برخی اجازه می دهد بازیابی فشار به عنوان انرژی که به عنوان سرعت منتقل می شود اکنون تا حدی تبدیل شده است بازگشت به فشار (به نمایه فشار-سرعت در زیر مراجعه کنید)

درک چگونگی تغییر شرایط فشار- سرعت با عبور سیال مهم است

 از طریق محدودیت این به بهترین شکل با معادله تداوم توصیف می شود:

V1 * A1 = V2 * A2

جایی که:

• V = سرعت متوسط و

• A = منطقه جریان.

• زیرنویس 1 به شرایط بالادستی اشاره دارد

• زیرنویس 2 به شرایط پایین دستی اشاره دارد معادله نشان می دهد که سرعت و در نتیجه فشار را می توان با تنظیم تغییر داد

باز شدن سوپاپ (منطقه). با این مقدمه، مستقیماً به کنترل اصول اولیه دریچه خواهیم پرداخت و خوانندگان علاقه مند به مطالعه بیشتر باید اصول اولیه هیدرولیک را مطالعه کنند. ظرفیت شیر کنترل - Cv: برای اندازه‌گیری یک شیر کنترل، ما علاقه‌مندیم بدانیم چه مقدار جریان می‌توانیم عبور کنیم سوپاپ برای هر بازه معینی از شیر و برای هر اختلاف فشار معین. در رابطه بین افت فشار و سرعت جریان از طریق یک شیر به راحتی بیان می شود توسط یک ضریب جریان (Cv).  

ضریب جریان (Cv) به عنوان تعداد گالن در دقیقه (gpm) در دمای 60 درجه فارنهایت تعریف می شود.

از یک شیر کاملا باز با افت فشار 1 psi عبور کنید. به عبارت ساده، یک شیر کنترل که دارای Cv 12 است دارای یک ناحیه پورت موثر در موقعیت باز کامل به طوری که عبور می کن 2 گرم در دقیقه آب با 1 psi افت فشار. Cvبرای آب معمولا تعیین می شود به طور تجربی با اندازه گیری جریان از طریق یک شیر با فشار 1 psiوارد شده به شیر ورودی و فشار psi 0 در خروجی دارند. برای سیالات تراکم ناپذیر مانند آب، یک تقریب نزدیک را می توان از نظر ریاضی به دست آورد معادله زیر؛

جایی که،

• Cv = ضریب جریان شیر

• Q = جریان سیال، GPM ایالات متحده (همچنین با مساحت لوله x میانگین سرعت داده شده است)

• S = وزن مخصوص سیال نسبت به آب @60ºF

• ∆P = افت فشار (P1 – P2) در سراسر شیر کنترل در حداکثر جریان، psi

معادله نشان می دهد که دبی به عنوان جذر فشار دیفرانسیل تغییر می کند در سراسر شیر کنترل هر چه افت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان بیشتر خواهد بود. فشار افت در عرض یک دریچه به شدت تحت تأثیر مساحت، شکل، مسیر و ناهمواری شیر است.

مثال: فرض کنید وقتی شیر کاملاً باز است، یک افت فشار 15 psiدر سراسر شیر کنترل وجود دارد با سرعت جریان 150 گرم در دقیقه آب از طریق شیر. وزن مخصوص آب یک است.

ضریب شیر را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:

Cv = 150 * (1/15) ½ = 38.72 gpm

هنگامی که ضریب شیر را می‌دانیم، می‌توانیم افت فشار را در سراسر شیر محاسبه کنیم شیر برای یک نرخ جریان معین، یا یک نرخ جریان برای یک افت فشار معین. مثلا تعیین کنید افت فشار در شیر بالا در صورتی که دبی به 200 گرم در دقیقه افزایش یابد.

∆P = (Q / Cv) 2 x S = (200 / 38.72) 2

 x 1 = 26.68 psi

در عمل، زمانی که سرعت جریان طراحی و افت فشار مورد نظر را بدانید، می توانید شیر مورد نیاز را محاسبه کنید و یک شیر مناسب را از ادبیات سازنده انتخاب کنید.

توجه داشته باشید:

مقدار Kv معادل متریک Cvاست که بر حسب m3 بیان می شود

/ ساعت با افت فشار 1 بار در دمای بین 5 تا 40 درجه سانتیگراد Cv = 1.15 x Kv).

جریان خفه شده:

معادله ضریب جریان (Cv) نشان می دهد که سرعت جریان از طریق یک شیر (Q) افزایش می یابد. با دیفرانسیل فشار (∆P). به سادگی بیان شد، با کاهش فشار در سراسر شیر بزرگتر، جریان بیشتری از طریق محدودیت به دلیل سرعت های جریان بالاتر مجبور می شود. در واقع، رابطه فوق فقط در یک محدوده محدود صادق است. با کاهش فشار در سراسر شیر افزایش یافته است، به نقطه ای می رسد که افزایش دبی کمتر از انتظار می رود. این کار تا زمانی ادامه می یابد که بدون توجه به هیچ جریان اضافی از شیر عبور نکند از افزایش افت فشار این وضعیت به عنوان جریان خفه شناخته می شود. جریان خفه شده (که در غیر این صورت به عنوان جریان بحرانی شناخته می شود) رخ می دهد:

• هنگامی که افزایش افت فشار در سراسر شیر دیگر هیچ تاثیری بر روی شیر ندارد سرعت جریان از طریق شیر

• هنگامی که سرعت گاز یا بخار در ورید به سرعت صوتی (1 ماخ) می رسد. قرارداد.

برای درک بیشتر در مورد آنچه اتفاق می افتد، لازم است دوباره به اصول اولیه بازگردیم. به یاد بیاورید که با عبور مایع از یک محدودیت، سرعت به حداکثر افزایش می یابد و فشار به حداقل کاهش می یابد. با خروج جریان، سرعت به حالت قبلی خود باز می گردد مقدار، در حالی که فشار هرگز به طور کامل بازیابی نمی شود، بنابراین یک اختلاف فشار ایجاد می شود در سراسر دریچه اگر اختلاف فشار به اندازه کافی بزرگ باشد، فشار ممکن است در برخی موارد نقطه، به کمتر از فشار بخار مایع کاهش می یابد. هنگامی که این اتفاق می افتد، مایع ا حدی تبخیر می شود و دیگر تراکم ناپذیر نیست. برای اطمینان از جلوگیری از آن، لازم است جریان خفه در طول فرآیند اندازه‌گیری در نظر گرفته شود کوچک کردن یک دریچه به عبارت دیگر، دانستن حداکثر دبی ضروری است که الف دریچه می تواند تحت مجموعه ای از شرایط معین کار کند. هنگام انتخاب یک شیر، مهم است که ویژگی های بازیابی فشار شیرها را برای خواص ترمودینامیکی بررسی کنید مایع. دریچه های بازیابی بالا، مانند توپ و پروانه، با فشار کمتر خفه می شوند افت نسبت به شیرهای بازیابی کم مانند گلوب که مسیر جریان محدودتری را ارائه می دهند کاملا باز چشمک زن؛ همانطور که قبلا ذکر شد، در نقطه ای که سرعت سیال در بالاترین حد خود است، فشار

در پایین ترین سطح خود قرار دارد. با فرض اینکه سیال تراکم ناپذیر (مایع) باشد، اگر فشار به زیر فشار بیاید با فشار بخار مایع، حباب‌های بخار در داخل دریچه ایجاد می‌شوند و به صورت خود فرو می‌روند فشار پایین دست افزایش می یابد. این منجر به امواج ضربه ای عظیم می شود که پر سر و صدا هستند و مطمئناً تجهیزات را خراب می کند

شرایط لازم برای وقوع فلش:

• سیال در ورودی باید در شرایط کاملاً مایع باشد، اما مقداری بخار باید در آن وجود داشته باشد خروجی شیر؛

• سیال در ورودی ممکن است در شرایط اشباع یا سرد شده باشد. و

• فشار خروجی سوپاپ باید در حد یا کمتر از فشار بخار مایع باشد. افکت های چشمک زن:

• آسیب مادی با تشکیل سطوح ماسه‌بلاست همراه است.

• کاهش راندمان - توانایی سوپاپ برای تبدیل افت فشار در سراسر شیر به جریان جرمی به خطر افتاده است. چگونه می توان آسیب فلاش را مهار کرد: تحت چنین سناریویی، دو فاز در پایین دست شیر جریان دارد: مایع و بخار اگر فشار پایین دست کمتر از شیر باشد، نمی توان چشمک زدن را در شیر حذف کرد فشار بخار مایع با این حال، آسیب را می توان با موارد زیر به حداقل رساند:

• تراش صورت سخت (با استفاده از مواد روکش سخت مانند استلیت یا کاربید تنگستن)،

مواد بدنه مقاوم در برابر فرسایش بیشتر

• افزایش اندازه شیر، در نتیجه کاهش سرعت

• استفاده از شیر زاویه ای – جریان از روی دوشاخه

کاویتاسیون:

کاویتاسیون شبیه چشمک زدن است به گونه ای که فشار مایع به مقدار کمتر از آن کاهش می یابد فشار بخار، باعث تبخیر مایع به حباب های بخار می شود. هم کاویتاسیون و هم فلاشینگ به این دلیل رخ می دهد که انرژی فشار در یک سیال به دلیل تبدیل به انرژی جنبشی انقباض در عضو بسته دریچه، باعث افزایش سرعت می شود. علاوه بر این، به عنوان دمای مایع افزایش می یابد، احتمال کاویتاسیون بیشتر می شود زیرا از افزایش فشار بخار وسعت کاویتاسیون عمدتاً به این بستگی دارد فشار پایین دست و فشار دیفرانسیل در سراسر شیر

تفاوت این است که با پدیده کاویتاسیون، فشار مایع بر روی آن افزایش می یابدئفشار بخار در طول بازیابی فشار و در حین چشمک زدن به حالت مایع برمی گرددئفشار مایع در کل زیر فشار بخار باقی می ماند. تفاوت های اصلی عبارتند از:

نحوه جلوگیری از کاویتاسیون

در صورت بروز کاویتاسیون، اقدامات اصلاحی زیر را در نظر بگیرید

1. اولین مورد تجهیز شیر کنترل به تریم مخصوص و اطمینان از اینکه دوشاخه و صندلی از ماده ای سخت ساخته شده است که می تواند در برابر شروع و تأثیر آن مقاومت کند کاویتاسیون (مثلاً روبروی سخت ستاره).

2. دوم استفاده از دریچه ای با ضریب بازیابی پایین (به زیر مراجعه کنید).

3. سوم افزایش فشار پایین دست با نصب محدود کننده جریان اگر ممکن است یا کاهش اندازه لوله یک قطعه کوتاه در پایین دست.

ضریب بازیابی سوپاپ

بازیابی دریچه به بازیابی فشار از فشار کم در ورید منقبض به ورید اشاره دارد خروجی سوپاپ اصطلاح "بازیابی سوپاپ" معمولاً زمانی به کار می رود که یک شیر به عنوان یک شیر استفاده شود محدودیت مسلم است که هر دریچه ای می تواند باعث ایجاد کاویتاسیون به درجات مختلف شود موقعیت های مختلف بسته شدن در صورت استفاده از شیر برای ایجاد افت فشار نسبت به کنترل در برابر جریان حجم، می توان با اطمینان گفت که یک دریچه بازیابی کم در برابر ایجاد کاویتاسیون مقاومت می کند. بیشتر از یک نوع بازیابی بالا ضریب بازیابی شیر یک فاکتور عددی و بدون بعد است که نشان دهنده یک سوپاپ استجریان در مقابل منحنی فشار مایع، و در نتیجه تمایل شیر به کاویتاسیون. اگر این فاکتور بیشتر باشد ممکن است کاویتاسیون بیش از حد مطلوب ایجاد شود. ضریب سوپاپ تحت تأثیر داخلی است هندسه شیر، اندازه شیر، فشار و وجود یا عدم وجود کاهش دهنده های لوله کشی در مجاورت دریچه ویژگی های شیر کنترل هر شیر دارای یک مشخصه جریان است که رابطه بین سرعت جریان را توصیف می کند و سفر سوپاپ همانطور که یک شیر باز می شود، مشخصه جریان، که در طراحی ذاتی استشیر انتخاب شده، اجازه می دهد تا مقدار مشخصی از جریان از طریق شیر در یک خاص درصد سکته مغزی این امر تنظیم جریان را از طریق شیر به صورت قابل پیش بینی امکان پذیر می کند شیوه. سه نوع متداول از مشخصه های جریان عبارتند از:

1. خطی

2. درصد مساوی

3. باز شدن سریع

ویژگی های شیر خطی

این مشخصه یک رابطه خطی بین موقعیت دریچه و دبی ایجاد می کند. جریان از طریق یک شیر خطی به طور مستقیم با موقعیت میل سوپاپ متفاوت است. این رابطه سفر جریان، اگر بر روی مختصات مستطیل ترسیم شود، یک خط مستقیم را تقریب می‌کند، بنابراین ایجاد تغییرات حجم مساوی برای تغییرات بالابر یکسان بدون توجه به درصد باز شدن دریچه. این شیرها اغلب برای کنترل سطح مایع و عملیات کنترل جریان خاص استفاده می شوند نیاز به سود ثابت

مشخصات شیر درصد برابر

پلاگ سوپاپ با درصد مساوی، درصد یکسانی را در جریان در هر ثابت ایجاد می کند افزایش ضربان سوپاپ در هر نقطه از منحنی مشخصه آن. به عنوان مثال، اگر 30٪ لیفت ساقه 5 گرم در دقیقه و افزایش 10 تا 40 درصد باعث تولید 8 گرم در دقیقه یا 60 درصد می شود. افزایش بیش از 5 gpm قبلی، سپس یک ضربه بیشتر 10٪ اکنون 60٪ ایجاد می کند. برای مجموع جریان 12.8 gpmنسبت به 8 gpm قبلی افزایش می یابد

این نوع شیرها معمولاً برای کاربردهای کنترل فشار استفاده می شوند و بیشتر هستند مناسب برای کاربردهایی که انتظار می رود تغییرات زیادی در افت فشار وجود داشته باشد.

ویژگی های شیر باز شدن سریع

یک پلاگ شیر بازکن سریع برای یک تغییر اولیه کوچک افزایش زیادی در جریان ایجاد می کند سفر ساقه نزدیک به حداکثر جریان در درصد نسبتاً پایین حداکثر ساقه حاصل می شود بلند کردن. دوشاخه های باز کردن سریع معمولاً در دو حالت «روشن-خاموش» استفاده می شوند اما ممکن است در برخی از کاربردهای شیر خطی استفاده می شود. این به دلیل خطی اولیه آن امکان پذیر است مشخصه در درصد پایینی از سفر ساقه. شیب این منطقه خطی بسیار تند است که بهره اولیه بالاتری نسبت به دوشاخه خطی ایجاد می کند اما پتانسیل را نیز افزایش می دهد ناپایداری شیر کنترل

  ویژگی های ذاتی شیر

یک مشخصه جریان ذاتی، رابطه بین باز شدن شیر و جریان تحت ثابت است شرایط فشار مشخصه ذاتی یک شیر زمانی به دست می آید که a فت فشار ثابت در سراسر شیر برای تمام موقعیت های شیر؛ سیال فرآیند نیست چشمک زدن، حفره شدن یا نزدیک شدن به سرعت صوتی (جریان خفه شده)؛ و محرک خطی است (مسیر میل سوپاپ متناسب با خروجی کنترلر است). برخی از شیرها دارای ویژگی های ذاتی هستند که نمی توان آنها را تغییر داد، مانند توپ کامل پورت دریچه ها و شیرهای پروانه ای. برای انواع شیرهای دیگر، مانند نوع کره ای، ذاتی است ویژگی ها را می توان متناسب با برنامه تغییر داد.

تفاوت بین ویژگی های نصب شده و ذاتی

مشخصات جریان ذاتی عملکرد واقعی شیر را منعکس نمی کند صب شده است. شرایط ایده آل افت فشار ثابت شیر (∆P) بعید است که درست باشد و ویژگی های «عملیاتی» از ویژگی های ذاتی انحراف دارند و هستند "ویژگی های جریان نصب شده" نامیده می شود. انحراف در مشخصات به تغییر افت فشار در سراسر آن بستگی دارد شیر کنترل، به عنوان شیر کنترل از حداقل جریان در موقعیت حرکت اولیه خود به کار می کندحداکثر جریان آن در موقعیت کاملاً باز است. تغییرات افت فشار در سراسر دریچه را می توان به دو دلیل اصلی نسبت داد:

1. مشخصه پمپ که منجر به افزایش هد پمپ با جریان می شود کاهش؛ و

2. کاهش تلفات خط به عنوان جریان کاهش می یابد، باعث بیشتر و بیشتر از سر پمپ در سراسر شیر ظاهر شود

در یک خط لوله، فشار سیستم دینامیکی (Ps) از دو جزء تشکیل شده است

1) افت فشار در سراسر شیر کنترل (Pv) و 2) افت فشار در طول شیر خط لوله (PL)، به استثنای هر جزء ثابت فشار استاتیک یا ارتفاعی. توسط:

PS = Pv + PL در منحنی پمپ بالا، نقطه "A" نقطه ای است که در آن منحنی مقاومت سیستم وجود دارد از منحنی مشخصه پمپ عبور کرده و شرایط عملیاتی (جریان و سر). همانطور که دریچه به حالت بسته تعدیل می شود. مقاومت در برابر جریان سیستم که شیر فراهم می کند (افت فشار شیر) با جابجایی از نقطه "A" به نقطه افزایش می یابد "ب". این افزایش مقاومت باعث استفاده بیشتر از هد در سیستم و همچنین کاهش می شود جریان سیستم

• افت فشار در سراسر شیر کنترل افزایش می یابد (∆Pv - ↑). تغییر فشار افت در سراسر شیر را می توان به دو دلیل اصلی نسبت داد: 1) پمپ مشخصه ای که منجر به افزایش هد پمپ با کاهش جریان می شود و

2) کاهش تلفات خط به عنوان جریان کاهش می یابد، باعث بیشتر و بیشتر از سر پمپ در سراسر شیر ظاهر شود. مقداری که هد پمپ افزایش می یابد با کاهش در جریان سیستم به ویژگی های عملیاتی بستگی دارد پمپ. یک پمپ با ویژگی شیب دار افزایش قابل توجهی در ایجاد خواهد کرد سر فشار با افزایش مقاومت سیستم. با این حال، یک ویژگی مسطح پمپ یک هد فشار نسبتاً ثابت و بالا برای هر جریان سیستم تولید می کند. در فشار نسبتا ثابت از نقطه نظر کنترل ترجیح داده می شود.

• افت فشار در خط لوله کاهش می یابد (∆PL - ↓). این به این دلیل است که کاهش در جریان سیستم منجر به کاهش افت فشار در طول خط لوله می شود و می باشد متناسب با جذر سرعت جریان. این نشان می دهد که افت فشار در سراسر شیر در سیستم ثابت نیست و آن را دارد با جریان و سایر تغییرات در سیستم تغییر می کند. این تاثیر قابل توجهی بر روی واقعی دارد

مشخصه جریان شیر نصب شده انحراف از مشخصه جریان ذاتی الف است تابع خاصیتی به نام Valve Authority. به عنوان نسبت شیر جریان کامل تعریف می شود افت فشار به افت فشار سیستم (از جمله شیر)

جایی که:

• N = Valve Authority

• ∆Pv = افت فشار در سراسر شیر کنترل

• ∆PL = افت فشار ناشی از تلفات اصطکاک خط لوله

• ∆PS = افت فشار سیستم = ∆Pv + ∆PL

وقتی "N" به 1.0 نزدیک شد، ∆PLتقریباً صفر است و ∆Pv به ∆P ها نزدیک می شود. این راضی می کند الزام برای تعریف ویژگی های ذاتی شیر. اعوجاج زمانی رخ می دهد که "N" از 1.0 بیفتد. این وضعیت زمانی است که سیستم خط لوله افت فشار (∆Ps) به تنهایی در شیر کنترل متمرکز نیست، بلکه به خوبی در امتداد توزیع می شود خط لوله یک شیر کنترلی ذاتاً برابر با ٪ ویژگی ها که تحت چنین عملکردی کار می کند شرایط مانند یک شیر خطی و یک دریچه کنترل خصوصیات ذاتاً خطی رفتار خواهد کرد مانند یک شیر کنترلی با باز شدن سریع رفتار خواهد کرد. تأثیر این متغیرهای سیستم را می توان با حفظ تغییر نسبی در آن به حداقل رساند افت فشار شیر تا حد امکان هنگامی که جریان کل کم است، افت فشار شیر کنترل کسر بزرگی از کل است کاهش فشار سیستم؛ اما در جریان های بالا ممکن است این درست نباشد. یک طراحی خوب به خوبی پاسخ می دهد در طیف کاملی از شرایط، از این رو مهم است که ویژگی مناسب را برای خود انتخاب کنید سیستم و اندازه شیر برای مقدار مناسب افت فشار. برای کنترل خوب، خوب است یک افت فشار نسبتاً زیادی را در یک شیر کنترل ایجاد کنید. به این ترتیب تاثیر زیادی خواهد داشت در کل سیستم، اپراتورها و مهندسان کنترل را خوشحال می کند. با این حال، طراحی مهندسان نگران خواهند بود که افزایش افت فشار منجر به افزایش پمپاژ و غیره شود هزینه های عملیاتی. سازش لازم است. به عنوان یک قانون سرانگشتی، سیستم و اندازه را طراحی کنید شیر به طوری که 25 تا 33 درصد (1/3) کل افت فشار سیستم (شامل شیر) باشد.

در سراسر شیر کنترل، با حداقل 10-15 psig. در این مرحله، بیایید دو اصطلاح اضافی را تعریف کنیم: 1) Rangeability، و 2) Turndownو رابطه آنها را با توجه به اقتدار سوپاپ تعریف کنید. دامنه برد سوپاپ - بردپذیری میزان جریانی را که شیر می تواند نشان دهدبه طور قابل اعتمادی تنظیم می شود و اغلب به عنوان نسبتی از بزرگترین به کوچکترین جریانی که می تواند گزارش شود قابل قبول کنترل شود یک شیر کنترلی با برد بالاتر، جریان را نسبت به دبی های وسیع تر کنترل می کند. به عنوان مثال، یک شیری با برد 50 و ظرفیت کل جریان 100 GPM، جریان را کنترل می کند. با دقت تا 2 GPM که کاملاً باز است. دامنه پذیری تحت تأثیر سه قرار می گیرد

عوامل:

1. هندسه سوپاپ - قابلیت برد ذاتی به دلیل طراحی بدنه و

عنصر تنظیم کننده

2. نشت صندلی - نشت بیش از حد صندلی می تواند باعث بی ثباتی شود زیرا دریچه خارج می شود صندلی.

3. محرک - عملگرهای دیافراگمی به ندرت در کمتر از 5 درصد شیر دقیق هستند. باز شدن، در حالی که محرک های سیلندر پیستونی می توانند ادامه دهند سوپاپ 68 GPMاست. از آنجایی که حداقل جریان قابل کنترل 2 GPM است، برای این کار کاهش می یابد دریچه 34 به 1 است. در مقایسه بردپذیری و کاهش سرعت، ممکن است بگوییم که بردپذیری یک

اندازه گیری ثبات پیش بینی شده دریچه کنترل، و چرخش اندازه گیری است پایداری واقعی دریچه،

توجه داشته باشید:

اصطلاح محدوده پذیری در مورد شیر به کار می رود در حالی که عبارت turndownبرای شیر اعمال می شود کاربرد. بردپذیری دریچه انتخاب شده باید بیشتر از چرخش باشد الزامات برنامه

از نظر ریاضی می توانیم محدوده پذیری را به صورت زیر تعریف کنیم:

R = (Qmax / Qmin) x β½

جایی که:

• R = قابلیت برد سوپاپ

• Qmax = سرعت جریان طراحی

• Qmin = نرخ جریان قابل کنترل

• β = اتوریته شیر نصب شده حداقل نرخ جریان قابل کنترل از طریق یک شیر تابعی از طراحی شیر است. این است

مستقیماً تحت تأثیر همه منابع اصطکاک در مجموعه شیر قرار می گیرد. در یک شیر ایده آل، هر تغییر در سیگنال اعمال شده به محرک، حتی یک تغییر بی نهایت کوچک، باعث می شود ساقه دریچه برای حرکت، حتی اگر این حرکت بی نهایت کوچک باشد. با این حال، اصطکاک نشان دهنده a نیرویی که باید توسط محرک غلبه کند. هنگامی که محرک نیروی کافی به با غلبه بر اصطکاک، ساقه سوپاپ مقدار محدودی حرکت می کند. زمانی که این اتفاق می افتد زمانی که دریچه کاملا بسته است، این حرکت محدود منجر به حداقل نرخ جریان معینی می شود.

مثال:

یک شیر دارای قدرت نصب شده 35٪ است. سرعت جریان طراحی 350 gpmاست. برای جریان کم خوب کنترل، ما آرزو می کنیم که حداقل سرعت جریان بیش از 2 gpmنباشد. ما می توانیم مورد نیاز را محاسبه کنیم محدوده پذیری به عنوان:

R = (350/2) x 0.35½ = 12 این بدان معناست که شیر باید دارای رتبه بردپذیری سازنده 123:1 یا بیشتر باشد. آ دریچه تجاری معمولی به طور کلی دارای برد پذیری حدود 50:1 است. شیرآلات صنعتی می توانند بردپذیری تا 200:1 دارند. این بخشی از دلیل این است که شیرآلات صنعتی چنین است بسیار پرهزینه تر از شیر تجاری

جمع بندی…. مشخصه نصب شده یک شیر کنترل با ویژگی ذاتی یک کنترل مطابقت دارد

شیر فلکه:

• زمانی که تلفات اصطکاک در خط لوله ناچیز باشد و افت عمده ناشی از آن باشد شیر کنترل

• وقتی اتوریته شیر به 1 نزدیک می شود.

• هنگامی که افت فشار شیر در حداکثر دبی تقریباً 1/3 کل باشد افت فشار سیستم (شیر + خط).

قوانین عمومی:

چگونه تصمیم می گیرید که از کدام کنترل سوپاپ استفاده کنید؟ در اینجا برخی از قوانین سرانگشتی وجود دارد:

ویژگی های خطی:

• در سطح مایع یا حلقه های جریان استفاده می شود.

• در سیستم هایی استفاده می شود که انتظار می رود افت فشار در سراسر شیر باقی بماند نسبتاً ثابت (یعنی سیستم های حالت پایدار).

• زمانی استفاده می شود که افت فشار در سراسر شیر نسبت زیادی از کل باشد افت فشار.

ویژگی های درصد برابر:

• در فرآیندهایی که تغییرات زیادی در افت فشار انتظار می رود استفاده می شود.

• در فرآیندهایی که درصد کمی از افت فشار کل مجاز است استفاده می شود توسط دریچه

• در حلقه های کنترل دما و فشار استفاده می شود

ویژگی های باز شدن سریع:

• برای سرویس خاموش و روشن مکرر استفاده می شود.

• برای فرآیندهایی استفاده می شود که در آن جریان بزرگ "فوری" مورد نیاز است (به عنوان مثال سیستم های ایمنی یا

سیستم های آب خنک کننده).

دو قانون سرانگشتی برای انتخاب مشخصه جریان مناسب:

1. اگر بیشتر افت فشار از طریق شیر گرفته شود و فشار بالادست باشد

ثابت، یک مشخصه خطی کنترل بهتری را فراهم می کند.

2. اگر لوله کشی و تجهیزات پایین دست باعث مقاومت قابل توجهی در سیستم شوند،

درصد مساوی کنترل بهتری را فراهم می کند.

************

بخش - 3: پارامترهای اندازه گیری شیر کنترل

شیر جزء بسیار مهم هر سیستم فرآیندی است. مهم است که aرا انتخاب نکنید شیری که خیلی کوچک یا خیلی بزرگ است.

• اگر شیر کنترل کمتر از اندازه باشد (Cv - خیلی کوچک)، دبی مورد نیاز نخواهد بود حتی زمانی که دریچه به طور کامل باز می شود به دست می آید. اگر فشار بیشتری به نیرو وارد شود نرخ جریان بالاتر در سراسر شیر کم اندازه. نه تنها انرژی پمپ خواهد بود بیش از حد، اما دریچه ممکن است حفره ایجاد کند یا چشمک بزند.

• اگر یک شیر کنترل انتخاب شده خیلی بزرگ باشد (Cv – خیلی بزرگ)، آن مورد نظر را ارائه نخواهد کرد کنترل کند و ممکن است باعث شکار یا چرخش سیستم شود. هنگامی که یک شیر در زیر 10٪ از Cv آن برای مدت زمان طولانی، صندلی سوپاپ و بسته شدن ممکن است عضو آسیب ببیند اندازه و انتخاب دریچه کنترل بر اساس ترکیبی از تئوری و داده های تجربی است. پارامترهای معمولی که برای انتخاب شیر استفاده می شوند عبارتند از:

• محیط جریان

• الزامات خدمات (تنظیم جریان یا نوع خاموش)

• درجه بندی فشار-دما

• مصالح ساختمانی

• عملکرد سوپاپ (به طور معمول باز در مقابل معمولاً بسته)

• اندازه سوپاپ یا ضریب سوپاپ (Cv)

• کنترل دقیق

• نشتی یا بسته شدن محکم

محیط جریان:

شناسایی سیالی که از شیر عبور می کند اولین و مهمترین مورد است

توجه.

• سیالات بسیار فرساینده، مانند آنهایی که مواد جامد معلق یا دوغاب را حمل می کنند، ممکن است نیاز داشته باشند شیرهای پر پورت که هیچ مانعی برای جریان در موقعیت باز کامل ایجاد نمی کنند. هرگز برای چنین خدماتی شیرهای پروانه ای را مشخص نکنید.

• اگر جریان جریان حاوی ذرات فیبری باشد، ممکن است دهانه شیر را مسدود یا مسدود کند. دریچه های پلاگین پورت الماس، شیرهای V-plug و V-ballدارای اشکال پورت هستند که به حداقل می رسد وصل کردن

• سیالات بسیار چسبناک یا صمغی افت فشار زیادی را از طریق دریچه ها ایجاد می کنند و لوله کشی شیرهای توپی، شیرهای دیافراگمی و شیرهای پروانه ای برای این خدمات ایده آل هستند.

الزامات خدمات:

سوالات زیر را بپرسید:

• آیا شیر فقط باید جریان را شروع و متوقف کند؟

• آیا باید جریان (دریچه گاز) را در محدوده محدوده جریان از پیش تعیین شده تنظیم کند؟

• آیا باید ترکیبی از دو عملکرد فوق را ارائه دهد؟

• سیستم چقدر نشتی از طریق شیر را می تواند تحمل کند؟

دریچه‌های دروازه‌ای را قطع می‌کنند اما نباید برای تنظیم جریان استفاده شوند. زیاد دریچه‌های کنترلی ارزان قیمت گاز را ایجاد می‌کنند، اما ممکن است به‌عنوان مثال، پروانه‌ای را مسدود نکنند. دریچه ها می توانند کنترل جریان عالی را ارائه دهند، اما ممکن است حباب بند نباشند. اغلب امکان پذیر نیست برای دستیابی به نیازهای عملیاتی با یک شیر واحد استاندارد و خارج از قفسه. یک شیر سفارشی، یا دو شیر استاندارد به صورت سری، اغلب ممکن است برای به دست آوردن نتایج مطلوب مورد نیاز باشد. رتبه بندی فشار – دما (رتبه بندی P-T):

سوالات زیر را بپرسید:

• حداکثر فشاری که شیر باید به چه میزان است؟

• فشارهای بالادست و پایین دست برای هر یک از حداکثرها، نرمال چقدر است و حداقل نرخ جریان؟

• آیا شیر به طور مداوم در نزدیکی حداکثر فشار طراحی سیستم کار می کند و درجه حرارت؟

• آیا پیک فشار و دمای سیستم به طور همزمان اتفاق می افتد؟ اینها را انجام دهید شرایط فقط زمانی به اوج می رسد که دریچه باز باشد؟

این سوالات نوع شیر و مواد نشستن آن را تعیین می کند. در اینجا، ما نیاز داریم

بین "افت فشار خط v/s افت فشار شیر" تمایز قائل شوید. اغلب این اشتباه درک می شود. پوشش فشار سوپاپ (بدنه سوپاپ) در معرض کامل قرار می گیرد فشار خط (فشار بالادست شیر)، در حالی که افت فشار (∆P) تفاوت است

بین فشار بالادست شیر و فشاری که درست در پایین دست وجود دارد درجه بندی بدنه شیر (و فلنج لوله) را تعیین می کند، در حالی که افت فشار را تعیین می کند تریم سوپاپ یا رتبه بندی صندلی. درجه بندی فشار-دمای یک شیر به سادگی حداکثر فشاری است که شیر می باشد طراحی شده است تا در دمای خاصی کار کند و با مواد ساخت متفاوت است. هرچه دمای فرآیند بالاتر باشد، فشار کمتری می تواند توسط زیر مجموعه بدنه اداره شود. درجه فشار سوپاپ محدوده فشارهایی را که یک شیر می تواند تحمل کند را توصیف می کند - هر چه این فشار بیشتر باشد برای جلوگیری از پارگی، دیواره های مخزن شیر ضخیم تر است. رتبه بندی استاندارد ANSI عبارتند از: 150، 300، 600، 900 و غیره. شیر درجه بندی ANSI 150 به این معنی نیست که حداکثرامتیاز فشار این شیر فقط 150 psi است. یک شیر فولادی که دارای درجه بندی ANSI کلاس 150 می باشد تحمل فشار تا 285 psi در 100 درجه فارنهایت (به نمودار زیر مراجعه کنید)

مصالح ساختمانی:

شیرهای سرویس عمومی با موادی که معمولاً یافت می شوند برای مطابقت با لوله مشخص می شوند

مواد مواد استاندارد عبارتند از:

• فولاد کربن

• فولاد ضد زنگ

• Chrome-moly

برای خدمات ویژه، ساخت و ساز اغلب بر اساس نوع سیال، سرویس هدایت می شود دما، و غیره. در اینجا چند نمونه وجود دارد:

• غلظت مواد در سیال بسیار مهم است. اکثر مواد شیمیایی آسان تر هستند برای رسیدگی در غلظت های رقیق. با این حال، اسیدها - مانند اسید سولفوریک - تبدیل می شوند تهاجمی تر هستند زیرا با آب رقیق می شوند. برخی از مواد آلی که نیستند در مجاورت آب به خودی خود خورنده می شوند.

• دما عامل مهمی در انتخاب مواد است زیرا دمای بالا می باشد خوردگی را افزایش می دهد. علاوه بر این، در دماهای بسیار بالا، درجه بندی فشار از دریچه می تواند به شدت به دلیل زوال خواص فلزی یا غیرفلزی پایین بیاید.

• مواد مورد استفاده در شیرها در سرویس هیدروکربنی دچار ترک خوردگی تنش سولفیدی می شوند. استاندارد NACE MR-01-75 دستورالعمل های خاصی را برای معیارهای انتخاب آنها ارائه می دهد.

• فولاد کربن ریخته گری (ASTM A216 – Grade WCB) محبوب ترین فولاد برای شیر است. بدنه‌هایی در حالت متوسط مانند هوا، بخار فوق‌گرم یا بخار اشباع، غیرخورنده

مایعات

• فولاد کروم-مولی ریخته گری (ASTM A217 – گرید WCB-C9) دارای افزودن کروم/مولیبدن که مقاومت در برابر خوردگی و همچنین مناسب برای دما تا 1050 درجه فارنهایت

• ریخته گری نوع 304 SST (ASTM A351 – درجه CF8) برای اکسید شدن و بسیار خورنده است. مایعات

• نوع ریخته گری 316 SST (ASTM A351 – درجه CF8M) همانند 304 SSTاست اما فزودن مولیبدن در برابر خوردگی مقاومت بهتری دارد.

• چدن (ASTM A126) برای بخار، آب، گاز و سیالات غیر خورنده استفاده می شود و ارزان.

• برنز ریخته گری (ASTM B61 و B62) برای بخار، هوا، آب، روغن و غیر خورنده استفاده می شود. مایعات

همچنین این سوال را بپرسید: آیا دریچه در بیشتر مواقع بسته (یا باز) می ماند؟ زیاد مواد ویژگی های خوردگی متفاوتی را در شرایط راکد در مقابل جریان نشان می دهند. آ مورد مورد نظر مونل است - آلیاژ نیکل-مس. Monel برای جابجایی آب نمک بسیار مناسب است در شرایط جریان، اما در شرایط راکد انتخاب ضعیفی است (اینکونل بهتر است

انتخاب).

عملکرد سوپاپ:

عملکرد سوپاپ مشخص می کند که آیا دریچه به طور کامل باز می شود یا در صورت وجود، کاملاً بسته می شود شکست فرآیند مهندس باید تعیین کند که آیا ایمن ترین شرایط برای هر شیر کاملاً است یا خیر باز یا کاملا بسته این موقعیت شکست، و ترکیبی از محرک و بدنه سوپاپ باید در صورت از دست دادن قدرت به این موقعیت برسد. ما باید کل را تحلیل کنیم فرآیند، از جمله واحدهای یکپارچه برای شناسایی ایمن ترین شرایط. در چند مورد، شکست شرایط "بدون تغییر" است. اگر نیروی هوا از بین برود، نشت هوا منجر به رانش آهسته به هر یک می شود باز یا بسته

بیایید مثالی بزنیم:

اگر از شیر برای کنترل جریان بخار یا سوخت استفاده می شود، شیر باید کاملاً بسته شود. بر ز طرف دیگر، اگر شیر آب خنک کننده را به یک راکتور منتقل می کند، جریان باید باشد حداکثر در مواقع اضطراری شیرهای کنترلی که از طریق محرک های پنوماتیکی کار می کنند می توانند یا (i) هوا برای باز شدن یا (ii) هوا برای بسته شدن باشد. اگر تمام برق قطع شود یا اضطراری دیگر اتفاق می افتد، تصمیم گیری در مورد حالت ایمن خرابی دریچه عامل بزرگی در نجات جان افراد است. اندازه سوپاپ (ظرفیت): اندازه سوپاپ ها بر اساس مقدار Cv آنها تعیین می شود. برای سرویس مایع، معادله Cv به صورت زیر است: اطلاعات مورد نیاز جریان و افت فشار مورد استفاده برای اندازه گیری یک شیر بر اساس آن است عملیات و تجهیزات فرآیندی هنگامی که مقدار Cv شناخته شد، Cv دارای رتبه* می تواند باشد از دفترچه اطلاعات سازنده تعیین می شود. یک دستورالعمل کلی این است که شیرها باید باشند اندازه آن به گونه ای است که حداکثر جریان در حدود 90 درصد باز بودن دریچه حاصل شود. سوپاپ ها باید بتوانند شرایط جریان طبیعی را در حدود 60 تا 70 درصد سفر فراهم کنید. شیر باید ارائه دهد حداقل جریان زمانی که حدود 10٪ باز است. شیر کنترل نباید هم اندازه باشد لوله بهتر است در زیر سایز کردن یک شیر کنترلی اشتباه کنید تا بزرگ کردن آن. به عنوان یک عمل مهندسی خوب، Cv نامی شیر باید مطابق با

معیارهای زیر:

اگر جریان نرمال مشخص شده باشد:

• Cv محاسبه شده – بر اساس جریان نرمال

• Cv انتخاب شده - بر اساس 1.4 xجریان نرمال اگر حداکثر جریان مشخص شده باشد اما برابر یا کمتر از 1.4 xجریان نرمال باشد

• Cv محاسبه شده – بر اساس جریان نرمال

• Cv انتخاب شده – بر اساس 1.5 xجریان نرمالهنگامی که حداکثر جریان مشخص شده است اما بیشتر از 1.4 x جریان عادی است

• Cv محاسبه شده – بر اساس جریان نرمال

• Cv انتخاب شده - بر اساس حداکثر جریان 1.1 x

کنترل دقیق سیستم:

برخی از حلقه های کنترل سیستم در مواجهه با اختلالات شدید به کنترل بسیار دقیق نیاز دارند. در حالت ایده آل، شیر کنترل باید دارای اصطکاک کم، بدون واکنش و الگوی جریان پایدار باشد.

• شیرهای دوار، مانند شیرهای پروانه ای و پلاگین با کارایی بالا که از یاتاقان ها و پکینگ های اصطکاک کم استفاده می کنند، کنترل خوبی را ارائه می دهند.

• دریچه های توپی دارای پس زدگی بزرگی هستند و توصیه نمی شود.

• دریچه های حرکت خطی، مانند شیرهای گلوب، نمی توانند با اصطکاک کم چرخشی مطابقت داشته باشند. دریچه ها و باید به طور انتقادی ارزیابی شوند.

نشتی یا بسته شدن محکم:

دریچه ای که بسته محکم دارد عملاً هیچ جریان یا نشتی در موقعیت بسته خود نخواهد داشت. به طور کلی، فقط دریچه های تک سرنشین دارای خاموشی محکم هستند. شیرهای دوتایی ممکن است انتظار می رود در حالت بسته نشتی 2 تا 5 درصد داشته باشد. نشیمن سوپاپ کنترل شتی باید مطابق با الزامات ANSI B طراحی و ساخته شود

16-104.

• کلاس I – N/A

• کلاس II - 0.5% حداکثر ظرفیت شیر

• کلاس III - 0.1% حداکثر ظرفیت شیر

• کلاس IV - 0.01% حداکثر ظرفیت شیر

• کلاس V – دیفرانسیل 0.0005 میلی‌لیتر/دقیقه/اینچ قطر پورت/psiفشار بسته یک پارامتر مهم است که فشار دیفرانسیل مورد نیاز را تعیین می کند دریچه را ثابت کرده و جریان را کاملاً متوقف کنید و تابعی از طراحی هیدرولیک است سیستم و معیارهای تصمیم گیری در مورد نوع محرک شیر. به طور معمول، محرک ها یا هستند الکترونیکی یا پنوماتیکی تفاوت عملکرد قابل توجه بین این دو سرعت است عملیات در حالی که محرک های الکتریکی بیشتر به دلیل دقت بالای خود شناخته می شوند. محرک های پنوماتیکی به دلیل هزینه نسبتا کم و توان خروجی بالا بسیار محبوب هستند. و قابلیت اطمینان انتخاب محرک های پنوماتیکی یا الکتریکی مستلزم ارزیابی است عملکرد، هزینه های اجزاء، هزینه های سیستم و دستاوردهای بهره وری. هر کدام ذاتی دارند مزایا و معایب. برای مقایسه دقیق به بخش 1 مراجعه کنید.

نکته- شیرهای کنترل خودکار برای ایجاد "خاموش محکم" طراحی نشده اند و احتمالاً چنین خواهند بود

در هنگام بسته شدن مستعد نشتی کمی است. در نتیجه، اکثر شیر کنترل

تأسیسات شامل شیرهای بلوک یا شیرهای دستی است که می توانند پس از تکمیل چرخانده شوند خاموش شدن لازم است

باشد در نظر گرفته شده. مهمترین عامل پارامتر ظرفیت، Cvیا ضریب جریان است. برای تعیین اندازه شیر مورد نیاز برای سیستم خود، می توانید Cvرا با موارد زیر تخمین بزنید معادلات: مایعات (آب، روغن و ...):

از آنجایی که مایعات سیالات تراکم ناپذیری هستند، سرعت جریان آنها فقط به تفاوت بستگی دارد بین فشار ورودی و خروجی (∆P، افت فشار). جریان یکسان است که آیا فشار سیستم کم یا زیاد است، تا زمانی که اختلاف بین ورودی و خروجی وجود داشته باشد

فشار یکسان است معادله زیر رابطه را نشان می دهد:

جایی که،

 • Cv = ضریب جریان شیر، GPM ایالات متحده با P = 1 psi

• Q = جریان سیال، GPM ایالات متحده

• S = وزن مخصوص سیال نسبت به آب @60F

• ∆P = افت فشار (P1 – P2) در حداکثر جریان، psi

اصلاح وزن مخصوص برای آب زیر 200 درجه فارنهایت ناچیز است (استفاده از S = 1.0). واقعی استفاده کنید

وزن مخصوص S سایر مایعات در دمای جریان واقعی. از معادله زیر استفاده کنید

سیالات با ضریب تصحیح ویسکوزیته از وزن مخصوص واقعی Sبرای سیالات در جریان واقعی استفاده کنید

درجه حرارت.

جایی که،

• K = ضریب تصحیح ویسکوزیته برای سیالات

تخمین قطر لوله:

یکی دیگر از اطلاعات مهم در مورد اندازه و مشخصات، قطر لوله است

ممکن است با یک جریان خاص استفاده شود، که در معادله زیر مشاهده می شود:

جایی که:

• d = قطر لوله (فوت)

• Q max = حداکثر جریان از طریق شیر (ft3

/s)

• v = سرعت جریان (ft/s)

جریان هوا و گاز (گاز طبیعی، پروپان و غیره): محاسبات جریان گاز کمی پیچیده تر است زیرا گازها سیالات قابل تراکم هستند

که چگالی آن با فشار تغییر می کند. علاوه بر این، دو شرط وجود دارد که باید وجود داشته باشد در نظر گرفته شده: جریان افت فشار کم و جریان افت فشار بالا. وقتی فشار خروجی (P2) بیشتر از نصف فشار ورودی است، از معادله زیر استفاده کنید

(P1). هنگامی که فشار خروجی (P2) کمتر یا مساوی ½ ورودی است از معادله زیر استفاده کنید

فشار (P1).

جایی که،

• Cv = ضریب جریان شیر، GPM ایالات متحده با P = 1 psi

• Qa = جریان هوا یا گاز، فوت مکعب استاندارد در ساعت (SCFH) در 14.7 psigو 60F

• T = دمای جریان هوا یا گاز (F)

• ∆P = افت فشار (P1 – P2) در حداکثر جریان، psi

• P2 = فشار خروجی در حداکثر جریان، psia (abs.)

• P1 = فشار ورودی در حداکثر جریان، psia (abs.) همانطور که در بالا مشاهده شد، رابطه بین فشار ورودی و خروجی مهم است تعیین معادله برای جریان گاز. وقتی فشار خروجی کمتر از ½ باشد فشار ورودی، گفته می شود که این یک افت فشار بحرانی است. گاز رفتار متفاوتی خواهد داشت زمانی که افت فشار بحرانی است؛ بنابراین لازم است از معادله صحیح استفاده شود بسته به میزان افت فشار هنگامی که مقدار مورد نظر Cvرا محاسبه کردید، شما می توانید دریچه را انتخاب کنید. شیر انتخابی باید دارای ضریب سوپاپ بیشتر از یا باشد برابر با مقدار محاسبه شده

برای بخار (اشباع یا فوق گرم):

وقتی P2 بزرگتر از ½ P1است از معادله زیر استفاده کنید

وقتی P2 کمتر یا مساوی ½ P1است از معادله زیر استفاده کنید جایی که،

• Cv = ضریب جریان شیر، GPM ایالات متحده با P = 1 psi

• W = جریان بخار، پوند در ساعت (پوند در ساعت)

• K = 1 + (0.0007 x F superheat) برای بخار

• T = دمای جریان هوا یا گاز (F)

• ∆P = افت فشار (P1 – P2) در حداکثر جریان، psi

• P1 = فشار ورودی در حداکثر جریان، psia (abs.)

• P2 = فشار خروجی در حداکثر جریان، psia (abs.)

اندازه گیری دریچه کنترل - مثال ساده

تعریف سیستم:

آب از یک مخزن به مخزن دیگر از طریق یک سیستم لوله کشی با افت فشار کل پمپ می شود

از 150 psi یک شیر کنترل در حلقه لوله‌کشی برای تعدیل نرخ جریان در نظر گرفته شده است. فرض

متغیرهای کلیدی زیر:

• دمای سیال - 70 درجه فارنهایت

• طراحی (حداکثر) سرعت جریان - 150 gpm

• نرخ جریان عملیاتی - 110 gpm

• حداقل سرعت جریان - 25 gpm

• قطر لوله - 3 اینچ

• وزن مخصوص – 1.0

• مشخصه شیر – شیر گلوب، درصد مساوی

مرحله شماره 1:

حداکثر افت فشار مجاز را برای شیر تعریف کنید هنگام تعیین افت فشار مجاز در شیر، ابتدا باید آن را بررسی کنید

پمپ. حداکثر هد موجود آن چقدر است؟ به یاد داشته باشید که افت فشار سیستم است توسط پمپ محدود شده است. اساساً سر مکش مثبت خالص موجود (NPSHA) منهای سر مکش مثبت خالص مورد نیاز (NPSHR) حداکثر افت فشار موجود برای آن است شیر مورد استفاده قرار گیرد و نباید از آن تجاوز کرد وگرنه به پمپ دیگری نیاز خواهد بود. این است مهم است که به خاطر بسپارید، افت فشار بیشتر هزینه پمپاژ را افزایش می دهد (عملکرد) و افت فشار کوچکتر باعث افزایش هزینه شیر می شود زیرا شیر بزرگتر است

مورد نیاز (هزینه سرمایه).

قانون معمول این است که یک شیر باید طوری طراحی شود که از 10 تا 15 درصد کل استفاده کند. افت فشار یا 10 psi هر کدام بیشتر باشد. برای مثال ما، 10٪ از کل فشار افت 15 psi است که وقتی شیر باز است به عنوان افت فشار مجاز استفاده می کنیم باز (پمپ در این سیستم به راحتی قادر به افت فشار اضافی است).

گام 2: محاسبه ضریب شیر (Cv)

گام بعدی این است که بفهمید شیر باید چه اندازه باشد. عناصر کلیدی برای در نظر گرفتن اندازه سوپاپ رابطه فشار- نرخ جریان و ویژگی های جریان برای اطمینان از یک است اندازه مناسب برای شیر مورد نظر برای سیستم ما،

Cv = 150 (1/15) ½ = 38.7 = 39 مرحله شماره 3: انتخاب اولیه دریچه مقدار Cv باید به عنوان راهنما در انتخاب شیر استفاده شود، اما قبل از تلاش برای مطابقت با a دریچه ای با مقدار Cv محاسبه شده، برخی ملاحظات دیگر عبارتند از:

• تصمیم بگیرید که چه نوع شیری برای یک مشخصه فرآیند معین استفاده می شود.

• هرگز از شیری که کمتر از نصف اندازه لوله است استفاده نکنید.

• از استفاده از 10% پایینی و 20% بالای سکته سوپاپ خودداری کنید. دریچه بسیار است در محدوده سکته مغزی 10 تا 80 درصد قابل کنترل است. در مثال ما از یک دریچه گلوب با درصد مساوی استفاده می کنیم. نمودار سوپاپ را برای این کار دریافت کنید نوع از سازنده؛

 نمونه زیر نشان داده شده است:

در مورد ما، به نظر می رسد که شیر 2½ اینچی برای مقدار Cvما در حدود 80 به خوبی کار می کند. 85 درصد از محدوده سکته مغزی. توجه داشته باشید که ما سعی نمی کنیم Cv خود را در شیر 2 اینچی فشار دهیم که برای کنترل حداکثر جریان ما باید در 100٪ ضربه باشد. اگر از این شیر استفاده می شد، دو پیامد را تجربه خواهیم کرد: افت فشار کمی بیشتر از 15 خواهد بود

psiدر طراحی (حداکثر) جریان ما، و کنترل شیر در حداکثر جریان دشوار است.همچنین، هیچ جایی برای خطا در این سوپاپ وجود نخواهد داشت، اما دریچه ای که ما انتخاب کرده ایم اجازه می دهد برای افزایش جریان بیش از محدوده 150 gpm با سردرد شدید! بنابراین به نظر می رسد که یک شیر 2½ اینچی کافی است، اما قبل از تصمیم گیری، هنوز مقداری وجود دارد

ویژگی هایی که در مرحله 4 نشان داده شده است باید در نظر گرفته شوند.

مرحله شماره 4:

Cvو درصد ضربه را در حداقل جریان بررسی کنید

اگر درصد ضربه در حداقل دبی ما به کمتر از 10 درصد برسد، یک شیر کوچکتر ممکن است مجبور باشد در برخی موارد استفاده شود. قضاوت در بسیاری از موارد نقش دارد. به عنوان مثال، آیا سیستم شما بیشتر به حداکثر نرخ جریان نزدیک تر عمل می کند؟ اغلب از حداقل نرخ جریان؟ یا اینکه احتمال دارد نزدیک به حداقل دبی کار کند برای مدت زمان طولانی پیدا کردن دریچه کامل دشوار است، اما باید آن را پیدا کنید بیشتر اوقات به خوبی عمل می کند بیایید دریچه ای را که برای سیستم خود انتخاب کرده ایم بررسی کنیم:

Cv = 25 (1 / 15) ½ = 6.5

با مراجعه به نمودار سوپاپ ما، می بینیم که Cv 6.5با یک ضربه مطابقت دارد. درصدی در حدود 30 تا 35 درصد که قطعا قابل قبول است. توجه کنید که ما از حداکثر افت فشار 15 psi یک بار دیگر در محاسبه ما. اگر چه کاهش فشار در سرتاسر شیر در دبی های کوچکتر کمتر خواهد بود، استفاده از حداکثر مقداری که به ما می دهد a "بدترین شکل قضیه. اگر Cv ما درحداقل جریان حدود 1.5 بود، وجود دارد واقعاً مشکلی نخواهد بود زیرا دریچه دارای Cv 2.1 در 10 درصد است و از آنجایی که ما از حداکثر افت فشار استفاده کنید، برآورد ما محافظه کارانه است. اساساً در فشار کمتر کاهش می یابد، Cv فقط افزایش می یابد که در این مورد سودمند خواهد بود.مرحله شماره 5: بهره را در نرخ های جریان قابل اجرا بررسی کنید:

سود به این صورت تعریف می شود:

سود = ∆ جریان / ∆ سفر

اکنون، در سه نرخ جریان ما:

• Qmin = 25 GPM

• Qop = 110 GPM

• Qdes = 150 GPM

ما مقادیر Cv متناظر 6.5، 28، و 39 را داریم. درصد ضربه متناظر

به ترتیب 30%، 68% و 82% می باشند. حال جدول زیر را می سازیم

سود #1 = 85/38 = 2.2

سود #2 = 40/14 = 2.86

تفاوت بین این مقادیر باید کمتر از 50 درصد مقدار بالاتر باشد.

0.5 x (2.85) = 1.43 و 2.86 - 2.2 = 0.66. از آنجایی که 0.66 کمتر از 1.43 است، در کنترل شیر مشکلی وجود ندارد. همچنین توجه داشته باشید که سود هرگز نباید کمتر از 0.50 باشد. بنابراین برای مثال ما، اندازه شیر 2½ اینچی خوب کار خواهد کرد.

نکات دیگر:

در بیشتر شرایط، اندازه یک شیر کنترل برای مایعات را می توان بر اساس شیر Cv با استفاده از یک معادله جریان ساده با این حال، در بسیاری از شرایط، عوامل دیگر، مانند جریان های تراکم پذیر، جریان خفه‌شده، جریان‌های چسبناک، اندازه لوله، زانویی، کاهنده‌ها/بسط دهنده‌های لوله و غیره باید باشند. مشخص. فرمول برای این موقعیت ها می تواند بسیار پیچیده باشد، و دریچه باید با تولید کنندگان مشورت شود. برای جزئیات بیشتر به کاتالوگ های سازنده مراجعه کنید:

بخش - 4: شیرهای کنترل در نقشه های فرآیند مهندسان کار خود را با استفاده از روش های مکمل بسیاری مستند می کنند. یک لوله کشی و نمودار ابزار دقیق (P&ID) رایج ترین روش برای نشان دادن عملکرد است ارتباط لوله کشی، شیرها (اتوماتیک و دستی)، اندازه لوله، نقاط نمونه و ابزار دقیق سطح متوسطی از جزئیات مکانیکی برای تجهیزات فرآیند ارائه شده است، بنابراین

که لوله کشی و ابزار دقیق را می توان به طور دقیق مستند کرد. نماد بین المللی برای لوله کشی، تجهیزات و ابزار مورد استفاده قرار می گیرند (ISA، 1992). یک آرایش معمولی که برای نشان دادن شیرهای کنترل در P&ID استفاده می شود در زیر نشان داده شده است.

همچنین ممکن است با یک فلش مشخص شود. یک فلش رو به بالا نشان دهنده باز نشدن شیر و یک فلش است

پایین شکست نزدیک است. خط عبور نامشخص است. دو خط تقاطع نشان می دهد که شکست قفل شده است

یا آخرین موقعیت نمایش حلقه کنترل در P&ID:مهندسان طراحی ابزار دقیق و کنترل همه حلقه ها و ابزارهای محلی را به آن اضافه می کنند

P&ID، برای تعریف ابزار دقیق و طرح کنترل. بیایید یک بیانیه مشکل از کنترل نرخ جریان در خط لوله شکل زیر یک حلقه الکترونیکی متشکل از یک عنصر کنترل جریان (صفحه روزنه)، جریان را نشان می دهد فرستنده، کنترل کننده، مبدل و شیر کنترل باز خراب

• FT (فرستنده جریان) فشار دیفرانسیل متناسب با دبی در داخل را حس می کند خطی که توسط یک عنصر جریان یا صفحه روزنه ایجاد می شود و یک dc 4-20میلی آمپر (مستقیم) را ارسال می کند. جریان) سیگنال مربوط به فشار دیفرانسیل متغیر.

• FIC (کنترل کننده جریان الکترونیکی) یک سیگنال 4-20 میلی آمپر DC را به مبدل یا

مبدل، FY.

• FY (ترنسدیوسر) سیگنال DC 4-20 میلی آمپر را به سیگنال پنوماتیک تبدیل می کند. این سیگنال موقعیت محرک شیر را تغییر می دهد که به نوبه خود موقعیت سوپاپ را تغییر می دهد برش شیر کنترل که باعث تغییر در جریان از طریق شیر کنترل می شود. خط نقطه نشان می دهد که اطلاعات به صورت الکترونیکی از جریان منتقل می شودفرستنده، FT، به کنترلر، FIC، و از کنترل کننده به مبدل پنوماتیکی (I/P)، مالی ابزارهای ساده اجازه خواندن مستقیم یک متغیر فرآیند را در میدان می دهند. این دستگاه ها شامل فشار سنج، دماسنج، سطح سنج و روتامتر می باشد. حلقه های دیگر هستند کمی پیچیده تر، انتقال سیگنال به اتاق کنترل از راه دور، جایی که اندازه گیری ها را می توان خواند یا ثبت کرد.

کنترل کننده ها:

سه نوع اصلی از کنترلرها وجود دارد: 1) دیجیتال (به عنوان مثال مبتنی بر ریزپردازنده یا کامپیوتر)،

2) آنالوگ و 3) پنوماتیک. دستورالعمل های زیر ممکن است در انتخاب استفاده شود

کنترل کننده مناسب:

• برای گیاهان با حلقه های کنترلی زیاد از کنترل کننده های نوع دیجیتال استفاده کنید.

• برای گسترش کنترل های موجود در یک کارخانه از تکنولوژی موجود استفاده کنید. این ممکن است کنترل کننده دیجیتال، الکترونیکی آنالوگ یا پنوماتیک باشد.

• از کنترلرهای پنوماتیکی در مناطق خطرناک استفاده کنید.

• از استفاده از کنترلرهای پنوماتیک در اتاق کنترل خودداری کنید.

• هنگام استفاده از کنترل دیجیتال از وابستگی به یک یا چند دستگاه کنترل برای خودداری کنید کل کارخانه بدون داشتن پشتیبان. ممکن است به یک کنترل کننده اضافی نیاز نباشد گر فقط یک کنترلر یک حلقه را کنترل کند. با این حال، اگر یک کنترل کننده واحد a را کنترل کندتعداد زیادی حلقه سپس افزونگی را فراهم می کند تا اگر کنترلر دیگری از کار بیفتد کنترلر به طور خودکار کنترل را در دست خواهد گرفت.

• از نوع کنترلی استفاده کنید که اقتصادی ترین و قابل اطمینان ترین باشد. کنترل کننده های فرآیند:

کنترل کننده های فرآیند از یک یا چند حالت کنترلی زیر استفاده می کنند:

1. روشن و خاموش

2. متناسب

3. انتگرال (بازنشانی نیز نامیده می شود)

4. مشتق (همچنین به نام نرخ)

اکثر کنترلرهای دیجیتال دارای تمام حالت های کنترلی فوق هستند. آنها نیز معمولا هستند مجهز به بادگیر ضد تنظیم مجدد کنترل کننده های آنالوگ و پنوماتیک اغلب شامل همه نمی شوند سه حالت کنترل یا بازنشانی ضد ریست حالت های کنترل: به طور کلی، از حالت های کنترل زیر برای حلقه کنترل نشان داده شده استفاده کنید.

• جریان -- از تناسب بعلاوه انتگرال استفاده کنید.

• سطح -- از تناسب بعلاوه انتگرال استفاده کنید.

• فشار و دما -- از انتگرال به علاوه متناسب استفاده کنید.

توجه - زمانی که برنامه به سرعت سریع نیاز دارد، از نرخ بعلاوه انتگرال متناسب به اضافه استفاده کنید

زمان پاسخ

دستورالعمل های مهندسی خوب عمومی

1. اندازه شیر کنترل به طور کلی کوچکتر از اندازه خط مربوطه است. این تغییر قطر باید به وضوح در P&IDبا کاهنده نشان داده شود و گسترش دهنده

2. دریچه های بلوک و بای پس دستی را در اطراف شیرهای کنترلی در صورت امکان فراهم کنید در حین کارکرد سیستم، امکان حذف و سرویس شیر کنترل را فراهم کنید. اگر یک بای پس دستی ارائه نشده است، سپس شیر را با چرخ دستی تجهیز کنید.

3. یک شیر تخلیه معمولاً همیشه بین شیر کنترل و بالادست ارائه می شود دریچه ایزوله اگر شیر کنترل از نوع Fail Open باشد، این شیر تخلیه کافی است تخلیه بخش لوله کشی اگر شیر کنترل از نوع Fail Close یا Fail in Position باشد، سپس شیر تخلیه اضافی بین شیر کنترل و پایین دست مورد نیاز است دریچه ایزوله

4. جزئیات اضافی مانند موقعیت شکست، کلاس تنگی، # رتبه و غیره نیز هستند بر اساس استانداردهای پروژه در P&ID برای شیرهای کنترل نشان داده شده است.

5. اتصالات را پایان دهید

• انتهای رزوه ای ارزان است اما می توان آن را جدا کرد و نشت کرد. از اینها در جایی که این نیست استفاده کنید یک نگرانی

• انتهای جوش داده شده هیچ نشتی ایجاد نمی کند و در ابتدا ارزان است، اما در صورت وجود مشکل شیر باید قطع شود

• انتهای فلنج دار گران ترین هستند اما از یک نصب و راه اندازی بهترین هستند دیدگاه حذف

6. دریچه های کنترل را در درجه ای که عملی است قرار دهید. شیر کنترل را در نزدیکی نصب کنیدتجهیزات عملیاتی که باید هنگام کنترل دستی محلی رعایت شوند. تجهیزات باید طوری قرار بگیرند که با هم تداخل نداشته باشند و فضا باشد

در دسترس افراد برای سفر در طول فرآیند و انجام وظایف، مانند نگهداری.

سوالات متداول

1. کاربردهای رایج شیر کنترل چیست؟

شیرهای کنترل در کاربردهای زیر استفاده می شوند:

• کاهش فشار

• کاهش/تداوم فشار

• کنترل پمپ

• کنترل نرخ جریان

• کنترل سطح

• کنترل کاویتاسیون

• پیش بینی موج

• کنترل الکترونیکی

• اندازه گیری

2. شیر کاهنده فشار چیست؟

شیر کاهنده فشار فشار ورودی بالاتر را به پایین دست ثابت کاهش می دهد فشار بدون توجه به نوسانات فشار عرضه و تقاضا. تحویل را ممکن می کند آب در فشارهای ایمن و سطوح کافی در کاربردهای مختلف از جمله اصلی سیستم های خوراک، آتش نشانی و آبیاری.

3. شیر فشار شکن چیست؟

شیر کاهش فشار فشار اضافی را کاهش می دهد در حالی که حداقل در بالادست را حفظ می کند فشار. از قربانی کردن تقاضای پایین دستی در بالادست جلوگیری می کند منطقه معمولاً برای محافظت از لوله های توزیع در خط در بوستر پمپ نصب می شود ایستگاه ها

4. نرخ شیر کنترل جریان چقدر است؟

 نرخ شیر کنترل جریان حداکثر تنظیم نرخ جریان را در پایین دست حفظ می کند بدون توجه به تغییرات فشار معمولاً در سیستم های توزیع نصب می شود

5. آیا می توان از دو شیر کنترل به صورت سری در کاربردهای افت فشار بالا استفاده کرد؟ 

کاهش فشار در دو سوپاپ به جای یکی از نظر تئوری بهتر است. با این حال، در عمل، دو دریچه معمولاً به خوبی با هم کنترل نمی شوند، مگر اینکه

فرآیند می تواند با یک باند متناسب بسیار کم با زمان پاسخ آهسته عمل کند. یک روش بهتر و معمولا کم هزینه تر، استفاده از شیری است که با آن طراحی شده است محدودیت های متعدد افت فشار در داخل تریم.

6. آیا می توان از دو دریچه کنترل به طور موازی برای رسیدگی به چرخش بالا استفاده کرد برنامه های کاربردی؟ 

دو سوپاپ که به طور موازی بر روی سیگنال های محدوده تقسیم کار می کنند می توانند بسیار بالا باشند

قابلیت دور زدن وضعیتی که در صورت امکان باید از آن اجتناب کرد این است که دریچه بزرگتر در موقعیت "ترک باز" کار می کند - یکی از راه های جلوگیری از این امر است برای برنامه ریزی PLC یا DCSبه گونه ای که شیر کوچک را ببندد و فقط از شیر بزرگتر استفاده کند هنگامی که ظرفیت شیر کوچک فراتر رود.جایگزینی برای دو شیر به صورت موازی، انتخاب یک شیر با بالا است قابلیت برد مانند شیر توپی پورت V.

7. جریان از طریق شیر کنترل - آشفته یا آرام است؟

جریان از طریق شیرهای کنترل تقریباً همیشه متلاطم اس

جریان آرام با مایعاتی که با اعداد رینولدز پایین کار می کنند صورت می گیرد. این اتفاق می افتد با مایعاتی که چسبناک هستند؛ کار با سرعت کم جریان آرام در گازها و 

8. اندازه شیر کنترل اساساً همیشه با اندازه خط برابر است. آیا این است درست؟

نه نیازی نیست که شیر کنترل هم اندازه لوله باشد. تصور نکنید که یک شیر 4 اینچی جریان را در یک خط 4 اینچی کنترل می کند. مسیر جریان حیاتی استعامل و شکل گذر جریان در شیر می تواند مشکل ساز باشد. نگاه کن به فشار از طریق شیر و اگر شیر افت فشار ایجاد می کند، آنگاه کم ممکن است دریچه بزرگتر مورد نیاز باشد. همیشه ضریب جریان را محاسبه کنید. حتی برای یک معین اندازه شیر، هیچ فشار استاندارد در صنعت برای اندازه‌های شیر وجود ندارد. نه دو

تولید کنندگان یک شیر 4 اینچی را به همین ترتیب طراحی می کنند و طرح های مختلف متفاوت است خطا در کم کردن اندازه یک شیر کنترل نسبت به بزرگ کردن آن.

9. آیا سرعت سیال در شیر کنترل حیاتی است؟

سرعت یکی از مهم ترین ملاحظات در اندازه گیری یک شیر کنترل است. برای عمر طولانی در کاربردهای مایع، سرعت در خروجی بدنه شیر باید کمتر باشد بیش از 10 متر بر ثانیه این در مقایسه با سرعت خط معمولاً پذیرفته شده در حدود 3 متر بر ثانیه است. که توضیح می دهد که چرا شیرهای کنترل اغلب کوچکتر از اندازه خط هستند. روی گازها و بخارات سرعت در خروجی بدنه شیر باید کمتر از

0.33 ماخ (1/3 سونیک) برای دریچه های کنترل نویز و کمتر از 0.5 ماخ در جایی که سر و صدا مورد توجه نیست

10. شیر کنترل "مستقل از فشار تعدیل کننده" چیست؟ 

یک شیر کنترل مستقل از فشار تعدیل کننده اجازه تغییر در سرعت جریان را نمی دهد هنگامی که اختلاف فشار در شیر تغییر می کند. جریان فقط با a تغییر می کند تغییر در موقعیت سوپاپ

11. چه فشار و دمایی باید در نظر گرفته شود ؟

انتخاب شیرهای کنترل انتخاب یک شیر کنترل باید مطابق با مواد تعیین شده باشد خواص استاندارد ANSI B16.34دما و فشار مجاز را فهرست می کند ترکیبی برای انواع مواد بدنه کلاس های فشار استاندارد شامل ANSI است کلاس های 150، 300، 600، 900، 1500، 2500 و 4500. برای یک ماده بدنه معین، هر کدام

کلاس نشان دهنده حداکثر فشار کاری برای دمای کاری معین است. ناشی ازبرای از دست دادن استحکام مواد، فشار کاری مجاز کاهش می یابد دمای عملیاتی افزایش می یابد محدودیت دمای پایین تر نیز به دلیل از دست دادن مشخص شده است شکل پذیری در برخی مواد اگر چه یک کلاس فشار معمولا برای یک نشان داده می شود کاربرد، توجه مناسب به انتخاب کلاس فشار برای ایمن بسیار مهم است عملکرد شیر کنترل

12. تفاوت شیرهای متعادل و نامتعادل چیست؟ 

تعادل خروجی برای عملکرد مناسب شیر در آن دسته از برنامه هایی که در آن مورد نیاز است فشار خروجی بیش از 25 درصد فشار ورودی است. هنگامی که فشار خروجی در مقایسه با فشار ورودی نسبتاً زیاد است، معمولاً پاپت بسته خواهد شد گاهی اوقات توسط فشار برگشتی روی دریچه از دهانه داخلی خارج می شود. بالانس خروجی مانع از عمل فشار برگشتی بر روی پاپت می شود.

13. ویژگی های محرک چگونه بر شیر کنترل تأثیر می گذارد

عمل؟ شیر و محرک طوری طراحی شده اند که با هم کار کنند. اکثر تولید کنندگان ارائه می دهنداز تحمل شیر فراتر می رود. از محرک های دیافراگمی فنری استفاده کنی جایی که عملی است اپراتورهای بدون فنر و اپراتورهای سیلندر فقط قابل قبول هستند هنگامی که محرک های نوع دیافراگم فنری نمی توانند مورد نظر را ارائه دهند کارایی. محرک را طوری انتخاب کنید که شیر یا دمپری که کنترل می کند از کار بیفتد

بی خطر. Fail safe به عنوان قفل در موقعیت یا گرفتن یک موقعیت (باز یا بسته) تعریف می شود. که کمترین ناراحتی را در پی خواهد داشت.

14. چه نوع اتصالات انتهایی برای شیرهای کنترل مشخص شده است؟

اکثر مشخصات شیر کنترل، اتصالات فلنج صورت برجسته مناسب را درخواست می کنند پیچ و مهره به لوله های فرآیند در لوله کشی برق و کاربردهای هسته ای، انتهای جوش لب به لب مناسب برای جوشکاری به لوله های فرآیند معمولی هستند. برای کاربردهای محدود، پیچ اتصالات انتهایی (NPT) و انتهای جوش سوکت برای شیرهای گلوب در اندازه مشخص شده است.

2 اینچ و کوچکتر. برخی از کاربردهای فشار بالا ممکن است نیاز به استفاده از RTJ داشته باشندفلنج (از نوع حلقه) اتصالات بدون فلنج و به سبک ویفر در مشخص شده است کاربردهایی که دریچه های دوار برای شرایط فرآیند مناسب هستند. اینها

اتصالات معمولاً صورت برجسته هستند. 

15. انواع متداول مشخصات جریان برای شیرهای کنترل کدامند؟

سه نوع اصلی از ویژگی های شیر کنترل وجود دارد. اینها سریع باز می شوند، خطی و درصد برابر دریچه باز شدن سریع تقریباً 70 درصد جریان دارد جریان کامل آن در دهانه شیر تقریباً 30٪؛ یک دریچه خطی جریان می یابد تقریباً 50٪ جریان کامل آن در یک باز شدن شیر تقریباً 50٪. و دریچه با درصد مساوی (لگاریتمی) 30 درصد تقریباً در 70 درصد پر جریان دارد.افتتاح. بنابراین سؤال این است - در کجا از یک سبک شیر نسبت به دیگری استفاده می کنید؟

• مشخصه باز شدن سریع فقط برای سرویس خاموش توصیه می شود. نه

کاربرد زیادی برای تعدیل کنترل فرآیند به جز در برنامه ON-OFF.

• اگر لوله کشی و تجهیزات پایین دستی مقاومت قابل توجهی در برابر سیستم، درصد مساوی کنترل بهتری را فراهم می کند. این یک شرط است، زمانی که افت فشار شیر در حداکثر دبی کمتر از حدود یک سوم است افت فشار کلی سیستم (شیر + خط).

• اگر بیشتر افت فشار از طریق شیر و فشار بالادست گرفته شود ثابت است، یک مشخصه خطی کنترل بهتری را فراهم می کند. از خطی هم استفاده کنید مشخصه زمانی که یک PLC برای کنترل شیرها در یک سیستم استفاده می شود. از خطی پرهیز کنید ویژگی های جریان در شرایط جریان کم شیرهای کنترل با مشخصات جریان درصد برابر معمولاً برای آنها مشخص می شود اکثر برنامه ها هر دو نوع بهترین کنترل دریچه گاز را ارائه می دهند. در صورت شک استفاده کنید درصد مساوی

16. شیرهای سه طرفه چیست و چه تفاوتی با شیرهای کنترل دو طرفه دارد؟

 در کاربردهای HVAC از شیرهای کنترلی برای حفظ دمای فضا استفاده می شود شرایط با تغییر جریان آب به کویل خنک کننده. سوپاپ ها می توانند دو حالته یا پیکربندی 3 پورت تعدیل کننده باشند. تفاوت بین این دو کاربردها در طرح لوله کشی و طراحی داخلی شیر است.

دریچه های دو طرفه جریان گاز را متوقف می کنند در حالی که سه طرفه جریان را منحرف یا مخلوط می کنند. شیرهای دو طرفه دارای دو پورت هستند و برای کنترل جریان در سیستم های جریان متغیر استفاده می شوند. شیرهای سه راهی دارای سه پورت هستند و می توان آنها را برای کاربرد بای پس در داخل لوله کرد سرویس اختلاط یا تغییر مسیر شیرهای اختلاط - یک شیر سه پورت با دو جریان ورودی و یک جریان خروجی مشترک به عنوان یک شیر اختلاط تعریف می شود و یک خروجی دمای متغیر در a را فراهم می کند سرعت جریان ثابت یک شیر موتوری سه پورت می تواند برای مخلوط کردن استفاده شود نسبت، دو جریان با دماهای مختلف در حالی که نرخ ثابتی را حفظ می کند جریان در پورت خروجی مشترک مثال: آب سرد و گرم (2 ورودی) را با هم مخلوط کنیدآب گرم درست کنید (1 خروجی). این مانند یک شیر ظرفشویی تک دسته است که در آن حرکت می کنید اهرم برای بدست آوردن دمای آب مورد نظر شما معمولاً از شیر مخلوط کردن استفاده می شود

مدارهای رادیاتور شیرهای انحرافی - یک شیر سه درگاهی نیز ممکن است برای منحرف کردن یک جریان معمول به داخل استفاده شود نسبت های مختلف شیر دارای یک ورودی و دو خروجی خواهد بود و یکدمای ثابت و دبی متغیر مثال: 100 GPMجریان (1 ورودی) است به یک جریان 70 GPM و یک جریان 30 GPM (2 خروجی) تقسیم می شود. یک شیر انحرافی است به طور معمول برای مدارهای با انتقال حرارت همرفتی مانند; مبدل های حرارتی، سیم پیچ اولیه در سیلندر غیر مستقیم، باتری بخاری، کویل خنک کننده. شیر دو طرفه یا شیر سه طرفه بهترین استفاده از شیر دو طرفه زمانی است که با پمپ های سرعت متغیر اعمال شود. در حقیقت، سیستم های پمپاژ متغیر فقط باید از شیرهای دو طرفه برای صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده کنند

فواید. سیستم های حجم ثابت ممکن است از یک شیر دو طرفه یا سه طرفه استفاده کنند. در حین پمپاژ هزینه ها با یک شیر دو طرفه به مقدار کمی کاهش می یابد، مشکلات دیگری رخ می دهد. شیرهای دو طرفه با سیستم حجم ثابت ممکن است مدتی منجر به بالانس شوند مشکلات در یک شبکه بزرگ و ممکن است منجر به کمبود آب در برخی از پایانه ها شود مکان ها پمپ ها باید حداقل سیستم محاسبه مجدد را داشته باشند سوپاپ 2 طرفه نزدیک به 100٪ موقعیت بسته است. سیستم های دارای 3- شیر راه گردش مداوم را تضمین می کن

نکته - شیرهای اختلاط در سمت برگشت مدار و انحراف قرار می گیرند

دریچه ها در سمت عرضه قرار می گیرند.

17. مسائل رایج مربوط به انتخاب شیرهای کنترل چیست؟

 مسائل عمده در انتخاب سوپاپ در زیر خلاصه شده است. اهمیت نسبی هر موضوع به کاربرد خاص بستگی دارد. به عنوان مثال، یک برنامه ممکن است به یک افت فشار کم نیاز دارند، در حالی که دیگری ممکن است به محدوده بزرگی نیاز داشته باشد. به طور کلی، ما دریابید که هر چه الزامات برای عملکرد خوب بیشتر باشد، هزینه آن نیز بالاتر خواهد بود خرید و نگهداری بنابراین، ما باید تعادل مناسب را پیدا کنیم عملکرد و هزینه، به جای اینکه همیشه بهترین عملکرد را مشخص کنید. دقت، درستی در حالت ایده‌آل، شیر دقیقاً به موقعیتی حرکت می‌کند که توسط سیگنال به شیر نشان داده شده است شیر، که معمولا یک خروجی کنترلر است. با این حال، دریچه یک فیزیکی واقعی است دستگاهی که عملکرد ایده آلی ندارد. عوامل زیر از عملکرد ایده آل جلوگیری می کند.

• باند مرده - یک دریچه با باند مرده طوری عمل می کند که گویی واکنشی بین آنها وجود دارد خروجی کنترلر و موقعیت واقعی سوپاپ هر بار خروجی کنترلر تغییر جهت می دهد، نوار مرده باید از نظر فیزیکی از دریچه عبور کند شروع به حرکت می کند اگرچه نوار مرده ممکن است در اثر واکنش مکانیکی ایجاد شود (لقی یا بازی در پیوندهای مکانیکی)؛ همچنین می تواند ناشی از بیش از حد باشد اصطکاک در سوپاپ، یک محرک کم اندازه، یا یک پوزیشنر معیوب. زیاد مردم از اصطلاح Hysteresis به جای باند مرده استفاده می کنند، اما ISA به وضوح آن را می نامد پدیده برگشت مکانیکی در شیرهای کنترل به عنوان باند مرده

• وضوح - کمترین مقداری که سیگنال به شیر را می توان تغییر داد بدون تغییر در باز شدن سوپاپ (موقعیت ساقه). این تغییر بعد از الف است تغییری که بر مرده باند غلبه کرده و در همین راستا است. دو دلیل اصلی رفتار غیر ایده آل دریچه، واکنش و چسبندگی است. • واکنش متقابل - یک حرکت نسبی بین بخش های متقابل، ناشی از

شل بودن، زمانی که حرکت معکوس می شود. • چسبندگی - مقاومت در برابر شروع حرکت معمولاً برای غلبه بر استاتیک لازم است اصطکاک اگر یک دریچه با چسبندگی از حرکت باز بماند، تمایل دارد در آن موقعیت بچسبد. سپس

نیروی اضافی برای غلبه بر چسبندگی مورد نیاز است. کنترلر به کار خود ادامه می دهد خروجی آن را تغییر دهید در حالی کشیر همچنان در موقعیت خود قرار دارد. فشار اضافی در محرک نصب می شود. اگر فشار کافی برای غلبه بر استاتیک ایجاد شود

اصطکاک، سوپاپ آزاد می شود. حرکت دریچه به سرعت مازاد را جذب می کند فشار، و اغلب سوپاپ از موقعیت هدف خود فراتر می رود. پس از این، دریچه حرکت متوقف می شود و دریچه در موقعیت جدید می چسبد. استیکشن ممکن است باشد ناشی از یک مهر و موم بیش از حد سفت ساقه سوپاپ، توسط چسبنده داخلی سوپاپ، توسط یک محرک کم اندازه یا یک پوزیشنر چسبنده. دقت سوپاپ را می توان با افزودن یک موقعیت دهنده سوپاپ بهبود بخشید. سر و صدا اجزای سوپاپ هر زمان که دمعرض سرعت بالا قرار گیرند تمایل به ارتعاش دارند جریان متلاطم بنابراین، شیرهای کنترل استاندارد در فشار بالا دارای نویز هستند برنامه های کاربردی را به ویژه در جاهایی که نرخ جریان بالا هستند، از فشار کم رها کنید با تجربه پایین دست حلقه صندلی (در ورید انقباض) همراه است سرعت های بسیار بالا که به اندازه سرعت صوت می رسد. اگر سطح نویز کمتر از 100 dBA باشد، مقرون به صرفه ترین راه برای کاهش نویز خواهد بود استفاده از نوعی درمان مسیر مانند عایق، لوله با دیواره سنگین تر، یا الف صدا خفه کن سطح سر و صدای بیشتر از 100 دسی‌بل ممکن است لرزش خطرناک لوله ایجاد کند.مسیر درمان به تنهایی احتمالاً مؤثر نیست، بنابراین نوعی درمان منبع (مانند به عنوان شاخه های هزارتویی یا دریچه هایزاویه چند مرحله ای یا استفاده از برخی محدود کننده های جریان به صورت سری با شیر) مورد نیاز است.

افزایش فشار بالادست گر اندازه شیر کنترل نادرست است و خیلی کوچک است، سرعت سیال در بالادست شیر کنترل می شود شیر کند خواهد بود و باعث افزایش فشار می شود (مثل زمانی که انتهای a شلنگ باغ تا حدی مسدود شده است). این افزایش فشار بالادست می تواند باشد برای برخی فرآیندها مضر است، به عنوان مثال، فرآیندهای فیلتراسیون غشایی، که در آن مقدار زیاد اختلاف فشار در سراسر غشا مورد نظر است. اگر شیر افزایش می دهدفشار در سمت نفوذ غشاء، نیروی محرکه برای جداسازی خواهد بود کاهش یابد. هیسترزیس

هیسترزیس، در مورد شیرهای کنترل، این اصل است که یک شیر کنترلی وابسته است در موقعیت سوپاپ قبلی یک باز شدن دریچه مشترک ممکن است با جریان های مختلف مرتبط باشدنرخ بسته به باز یا بسته بودن دریچه برای رسیدن به آن موقعیت. این نشان می دهد که جهت تغییر سوپاپ ممکن است لازم باشد در a حساب شود سیستم کنترل برای به دست آوردن دبی مطلوب اگر هیسترزیس خیلی بزرگ شود، می تواند  ایمن یا نه در بسیاری از فرآیندها، ممکن است لازم باشد نشت محصول خطرناک به حداقل برسد و خاموشی موثر یک دریچه را حفظ کنید. دریچه هایی که این شرایط را برآورده می کنند به عنوان شناخته می شوند ضد حریق این اصطلاح ضد حریق یکی از کمترین مشخصات شیرآلات است. به تاریخ، هیچ پروتکل آزمایشی برای تعیین ایمن بودن یک شیر وجود ندارد. مشترک تعریفی که برای شیر ایمن در برابر حریق استفاده می شود این است که زمانی که یک شیر در معرض شرایط آتش سوزی قرار می گیرد، چنین خواهد شد اجازه حداقل نشتی را از طریق نشیمنگاه و ساقه بدهید و بهکارآمد بودن ادامه دهید خاموش شدن در حین یا پس از آتش سوزی یا قرار گرفتن در معرض دمای بیش از حد شیرهای دروازه و گلوب ساخته شده از فلزات که در هنگام آتش سوزی فاجعه بار ذوب نمی شوند به عنوان ایمن در برابر آتش نیز طبقه بندی شده اند. طراحی و ساخت آن‌ها باعث می‌شود تا قبل، حین و بعد از آتش‌سوزی، نشیمن‌گاه فلزی-فلزی را تضمین کند. شیرهای پروانه ای معمولا هستند ساخته شده با یک صندلی نرم "پشت سرهم" روی فلز برای دستیابی به کاربرد ایمن در برابر آتش.

هزینه

مهندسان باید همیشه هنگام تصمیم گیری در مورد طراحی و عملیات، هزینه را در نظر بگیرند. سوپاپ ها شامل هزینه هایی هستند، اما زمانی که به درستی انتخاب شوند، مزایایی را ارائه می دهند. اینها باید اندازه گیری شود و تجزیه و تحلیل سودآوری انجام شود. در برخی موارد، یک دریچه می تواند تأثیر بگذارد هزینه های عملیاتی فرآیند، جایی که هزینه های پمپاژ (یا فشرده سازی) می تواند باشد بالا، و افت فشار ناشی از شیر می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد هزینه های پمپاژ در چنین شرایطی، یک شیر با فشار کم (غیر قابل بازیابی).

Dro  انتخاب شده است. به یاد داشته باشید که هزینه کل شامل هزینه های انتقال (سیم کشی در اطراف نیروگاه) است.

نصب، مستندسازی، عملیات کارخانه و نگهداری در طول عمر شیر فلکه. نکات و ترفندها هنگام انتخاب شیر به نکات زیر توجه کنید.

1. دریچه ای را انتخاب کنید که حداکثر جریان را با باز شدن حدود 90 درصد عبور دهد.

2. دریچه ای را انتخاب کنید که با باز شدن حدود 10 درصد حداقل جریان را عبور دهد.

3. دریچه ای را انتخاب کنید که با باز شدن حدود 60-70 درصد جریان عادی را عبور دهد.

4. اندازه شیرهای کنترلی برای جذب حدود 1/3 کل افت فشار سیستم.

5. شیرهای کنترل نباید از نصف اندازه لوله کمتر باشد. به طور معمول دریچه ها

به طور انحصاری برای سرویس خاموش در نظر گرفته شده باید اندازه خط باشد. در غیر این صورت، آنها می توانند اندازه دریچه های کنترل باشد.

6. در مورد خطوط با قطر حداکثر 1 اینچ، اندازه شیر معمولاً باید برابر باشد که از خط در مورد خطوط با قطر بزرگتر از 1 اینچ اندازه شیر نباید کمتر از 1 اینچ باشد

7. شیرها معمولاً باید دارای اتصالات فلنجی مطابق با درجه بندی پیش بینی شده در خط باشند مشخصات به استثنای شیرهایی با قطر اسمی کوچکتر از یابرابر با 1½ اینچ که باید دارای حداقل رتبه 300 ANSI باشد.

8. اگر با یک مایع خورنده سر و کار دارید، بدنه شیر و مواد تزئینی را انتخاب کنید با بدنه پمپ و پروانه مطابقت داشته باشد.

9. سرعت کلید کار با مواد ساینده است. سرعت خط را حدود 10 فوت بر ثانیه نگه دارید برای مایع تمیز اگر مایعی دارید که ساینده است، سرعت آن را تا حد پایین نگه دارید ممکن است، بدون اینکه ذرات از حالت تعلیق خارج شوند. هنگام برخورد با بالا در موقعیت های افت فشار سعی کنید همیشه سرعت ها را زیر 0.3 ماخ در ورودی نگه دارید لوله، بدنه شیر و لوله خروجی.

10. همیشه فشار را در جایی که می خواهید کنترل کنید احساس کنید. بسیاری از شیرهای کنترل و تنظیم کننده های فشار صرفاً به این دلیل که حس می کنند به درستی کار نمی کنند

فشار در یک نقطه و از شما خواسته می شود آن را در جای دیگری کنترل کنید.

11. اگر از مبدل در یک حلقه کنترل استفاده می کنید، یک موقعیت دهنده روی شیر مشخص کنید. در غیر این صورت مبدل نیروی محرک موجود را از بین می برد و هنگامی که سوپاپ نشت کند قرار است خاموش شود

12. در سیالات حفره دار، مطمئن شوید که اجازه دهید لوله های پایین دست پس از دریچه مستقیماً عبور کند. حتی زمانی که شیر کنترل دارای تریم کاویتاسیون باشد. اگر لوله "T" یا زانویی وجود دارد بلافاصله در پایین دست، جریان خفه می شود و به دریچه باز می گردد.

13. به یاد داشته باشید که شیرهای کنترل فقط کاری را انجام می دهند که شما به آنها می گویید. بسیاری از شیر کنترل مشکلات در جای دیگری مشکل ساز می شوند

خلاصه شیر کنترلی

شیر کنترل آخرین عنصر کنترل در کنترل فرآیند است. بنابراین اثربخشی هر طرح کنترل به شدت به عملکرد شیر کنترل بستگی دارد. طراحی مناسب و ساخت شیر برای دستیابی به عملکرد مطلوب بسیار مهم است مرحله. علاوه بر این شیرهای کنترل دارای اندازه و شکل های متفاوتی هستند. دستورالعمل های متمایز وجود دارد برای انتخاب اندازه و شکل شیر بسته به تغییر بار، قطر خط لوله و غیره به اگر یک شیر کنترل را به درستی انتخاب کنید، ویژگی های سیال و سیستم زیر باید شناخته شود:

1. متوسط - چه چیزی از دریچه عبور می کند؟ – اگر مایع خاصی است، مشخص کنید گرانش (در جریان معتدل)، فشار بحرانی، فشار بخار و ویسکوزیته.

2. فشارها - حداکثر فشاری که شیر باید برای آن تعیین شود چقدر است؟

3. فشارهای بالادست و پایین دست برای هر یک از حداکثرها، نرمال چقدر است و حداقل نرخ جریان؟

4. نرخ جریان - حداکثر، نرمال و حداقل. حداکثر برای انتخاب استفاده می شود اندازه سوپاپ، حداقل برای بررسی نیاز چرخش و معمولی برای دیدن جایی که شیر کنترل خواهد کرد.

5. دما - حداکثر دما برای طراحی به علاوه دما در حداکثر،  شرایط جریان نرمال و حداقل میباشد