برای مشاوره با کارشناسان ما و دریافت اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید
اهمیت سایزینگ کنترل ولو چیست؟
آنچه باید درباره سایزینگ کنترل ولو بدانید!
کنترل ولو چیست؟ تعریف و اجزا
کنترل ولو یا شیر کنترل، به تعریف ساده، یک شیر صنعتی خودکار است که همانند شیر گلوب ولو به منظور تنظیم و کنترل دقیق پارامترهای فیزیکی سیال مانند فشار، دما، جریان و سطح در سیستم های لوله‌کشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرها در دسته‌بندی شیرآلات کنترل جریان قرار می‌گیرند و از ویژگی اصلی آن‌ها، عملکرد اتوماتیک با استفاده از عملگرهای مختلف است.
عملگرهای کنترل ولو
- الکتریکی: کنترل شیر از طریق جریان الکتریکی انجام میشود.
- هیدرولیکی: کنترل شیر با استفاده از نیروی سیال مایع صورت می‌گیرد.
- پنوماتیک: کنترل شیر با بهره‌گیری از فشار هوای فشرده انجام میشود.
اجزای اصلی یک کنترل ولو
- پلاگ (Plug): قطعه‌ای که در مسیر جریان قرار گرفته و با حرکت خود، میزان عبور سیال را تنظیم می‌کند.
- ساقه (Stem): میله‌ای که پلاگ را به عملگر متصل کرده و نیروی آن را به پلاگ منتقل می‌نماید.
- کلاه (Bonnet): پوششی که بر روی بدنه شیر قرار گرفته و اجزای داخلی آن را محافظت می‌کند.
سایزینگ کنترل ولو، فرآیند انتخاب اندازه مناسب این شیرها هنگام خريد كنترل ولو است که با توجه به شرایط کاری سیستم است و از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
محاسبه ضریب جریان (Cv) در سایزینگ کنترل ولو چگونه است؟
محاسبه ضریب جریان کنترل ولو (Cv) به عنوان اولین گام اساسی در فرآیند “سایزینگ کنترل ولو” شناخته میشود. Cv در واقع معیاری از ظرفیت گذردهی جریان سیال از طریق شیر در شرایط معین است. برای تعیین Cv، از فرمول زیر استفاده میشود:
Cv = Q * √(S.G. / ΔP)
که در آن:
- Q: نشان‌دهنده دبی حجمی جریان سیال می‌باشد.
- S.G.: نمایانگر وزن مخصوص سیال است.
- ΔP: بیانگر اختلاف فشار در دو سر کنترل ولو می‌باشد.
بر اساس این رابطه، می‌توان دریافت که با افزایش مقدار Cv، ظرفیت عبور جریان از کنترل ولو نیز افزایش می‌یابد. در مقابل، مقادیر کمتر Cv حاکی از افت فشار بیشتر در طول شیر خواهند بود. همچنین پس از انجام محاسبه کنترل ولو و تعیین Cv در حداکثر دبی مورد نیاز، معمولاً مقدار به دست آمده را همانند شير پنوماتيكى بخار در یک فاکتور ایمنی (مانند 1.2) ضرب می‌کنند تا Cv نهایی برای انتخاب و طراحی کنترل ولو مشخص گردد. این ضریب اطمینان از عملکرد مناسب شیر در شرایط مختلف کاری اطمینان حاصل می‌کند.
نحوه انتخاب و طراحی کنترل ولو بر اساس ضریب جریان چگونه است؟
پس از محاسبه ضریب جریان (Cv) در مرحله سایزینگ کنترل ولو، فرآیند انتخاب و طراحی کنترل ولو آغاز میشود. به طور معمول، برای اطمینان از عملکرد مناسب و در نظر گرفتن حاشیه ایمنی، مقدار Cv محاسبه شده برای حداکثر دبی مورد نیاز در یک ضریب (معمولاً 1.2) ضرب می‌گردد. این مقدار نهایی، مبنای انتخاب کنترل ولو با Cv مناسب برای کاربرد مورد نظر قرار می‌گیرد.
در هنگام انتخاب، توصیه میشود که حداکثر دبی عبوری در سیستم از 80 درصد ظرفیت Cv کنترل ولو تجاوز نکند. این امر به منظور جلوگیری از ایجاد اختلال در کنترل دقیق جریان و اطمینان از عملکرد پایدار شیر انجام میشود. در فرآیند طراحی نیز، ممکن است اندازه کنترل ولو با اندازه خط لوله یکسان یا کمی کوچکتر در نظر گرفته شود و برای اتصال از اتصالات کاهنده یا منبسط کننده استفاده شود. هدف نهایی، انتخاب و طراحی کنترل ولویی است که بتواند نیازهای فرآیندی را به بهترین نحو برآورده سازد.
متغیرهای موثر بر جریان مایع در کنترل ولو کدامند؟
در عملکرد یک کنترل ولو که به تنظیم جریان مایع می‌پردازد، چندین متغیر نقش اساسی ایفا می‌کنند. یکی از مهم‌ترین این متغیرها، فشار سیال در ورودی و خروجی کنترل ولو است. تغییر در موقعیت ساقه شیر، که میزان باز یا بسته بودن مسیر عبور سیال را تعیین می‌کند، مستقیماً بر میزان فشار در دو طرف شیر تاثیر می‌گذارد.
متغیر مؤثر دیگر، چگالی سیال است. اگرچه در بسیاری از کاربردها، چگالی سیال در طول عبور از کنترل ولو نسبتاً ثابت باقی می‌ماند، اما نوع مایع و شرایط فرآیندی می‌توانند بر این پارامتر اثرگذار باشند. نحوه سایزینگ کنترل ولو، در نظر گرفتن این متغیرها برای انتخاب شیر مناسب و پیش‌بینی دقیق عملکرد آن ضروری است. به طور خلاصه، فشار و موقعیت ساقه به طور مستقیم بر میزان جریان مایع تاثیر می‌گذارند، در حالی که چگالی سیال نیز از جمله مشخصات مهم سیال است که باید در نظر گرفته شود.
روش‌های مرسوم اندازه گیری محدودیت جریان در کنترل ولو کدامند؟
روش مرسوم در مهندسی کنترل ولو برای اندازه‌گیری محدودیت جریان، بیان این مفهوم بر اساس میزان دبی جریان عبوری از شیر در شرایط خاصی از افت فشار و وزن مخصوص سیال است. به این معنا که میزان محدودیت جریان اعمال شده توسط یک کنترل ولو، با توجه به چه مقدار سیال می‌تواند از آن عبور کند، در حالی که یک مقدار مشخص افت فشار در دو طرف آن وجود داشته باشد و وزن مخصوص سیال نیز معین باشد، تعیین می‌گردد.
این اندازه‌گیری معمولاً به طور مستقیم انجام نمی‌شود، بلکه از طریق محاسبه ضریب جریان (Cv) صورت می‌پذیرد. با داشتن مقادیر دبی جریان مورد نیاز، افت فشار مجاز و وزن مخصوص سیال، می‌توان مقدار Cv لازم را تعیین کرده و سپس کنترل ولویی را انتخاب نمود که دارای این Cv یا نزدیک به آن باشد. به این ترتیب، میزان محدودیت جریان مورد نظر در سیستم با انتخاب کنترل ولو مناسب اعمال خواهد شد. این اساس و پایه فرآیند سایزینگ شیر کنترلی را تشکیل می‌دهد.
