Transcript Control Valve

‫اهداف‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اصطالحات فني)‪ (Terminology‬شير کنترل‬
‫خطا ـ ايمن )‪(Fail Safe‬‬
‫انواع شير‬
‫شيرهاي با محور چرخان )‪(Rotary Shaft‬‬
‫مشخصات جريان عبوري از شير کنترل‬
‫اکچويتورها يا محرک ها )‪(Actuators‬‬
‫پوزيشنرهاي شير (‪)Positioner‬‬
‫متعلقات شير کنترل‬
‫مقدمه‬
‫• رايجترين عنصر کنترل نهايي‪ ،‬شير کنترل است‬
‫• شير کنترل‪ ،‬همانند يک مقاومت متغير عمل مي کند و افت فشاري در خط لوله ايجاد مي‬
‫کند که به آن گلوگاه يا کنترل دريچه)‪ (Throttling‬گفته مي شود‪.‬‬
‫• شير کنترل از دو جزء عمده تشکيل مي شود‪:‬‬
‫– بدنه شير)‪(Valve Body‬‬
‫– اکچويتور )‪(Actuator‬‬
‫نمونه اي از شيرهاي کنترل‬
‫عملکرد شير کنترل‬
‫• اعمال فشار هوا به بالي ديافراگم قابل ارتجاع‪ ،‬نيرويي در جهت پايين ايجاد‬
‫مي کند‪.‬‬
‫• اين نيرو‪ ،‬ميله)‪ (Stem‬شير را به طرف پايين‪ ،‬خالف جهت عمل فنر مهارکننده‬
‫حرکت مي دهد‪.‬‬
‫• اين حرکت تا آنجا ادامه مي يابد که پالگ)‪ (Plug‬به جايگاه)‪ (Seat‬برسد يا‬
‫نيروي در جهت بالي فنر (و فشار سيال عبوري‪ ،‬اگر شير در سرويس است) با‬
‫نيروي در جهت پايين اکچويتور)‪ (Actuator‬برابر شود‪.‬‬
‫• در اين نقطه‪ ،‬جايگاه شير حرکت را متوقف مي کند‪.‬‬
‫اصطالحات فني)‪ (Terminology‬شير کنترل‬
‫• بدنه )‪(Body‬‬
‫• درپوش )‪(Bonnet‬‬
‫• مجموعه جعبه بسته بندي )‪(Packing Box Assembly‬‬
‫• تريم )‪(Trim‬‬
‫• يــوغ )‪(Yoke‬‬
‫• اکچويتور)‪ (Actuator‬يا محرک‬
(Actuator)‫اکچويتور‬
(Bonnet) ‫درپوش‬
(Yoke) ‫يــوغ‬
(Body)‫بدنه‬
‫مجموعه جعبه بسته بندي‬
(Packing Box Assembly)
(Trim) ‫تريم‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫از درون آن سيال عبور مي کند‬
‫بايد همانند لوله عبور سيال‪ ،‬در مقابل‬
‫دماها و فشارها و ‪ ...‬مقاوم باشد‬
‫اتصال شيرهاي کوچک به لوله از طريق پيچ‬
‫هاي رزوه اي)‪(Screwed threads‬‬
‫اتصال شيرهاي بزرگ به لوله از طريق فلنج‬
‫انتهايي‬
‫و اتصالت‬
‫ها)‪(Flanges‬‬
‫جوش ي)‪(Welded end‬‬
‫اتصال بايد بدون نشت باشد‬
‫شير طوري قرار گيرد که هنگام تعميرات‪،‬‬
‫دسترس ي به آن آسان باشد‬
‫بدنه)‪(Body‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مجموعه درپوش يا کالهک شير‪ ،‬يک پوشش‬
‫فلزي است که به بالي بدنه شير رزوه يا پيچ‬
‫شده است‬
‫ميله پالگ را هدايت مي کند‬
‫قسمت درزبند ميله را در خود جاي مي دهد‬
‫مجموعه اکچويتور را نگه مي دارد‬
‫استفاده از کالهک هاي بزرگتر در سرويسهاي با‬
‫دماي زياد به منظور جلوگيري از آسيب به مواد‬
‫درزبندي‬
‫پره‬
‫در سرويس هاي با دماي زياد‪ ،‬شيرها‬
‫هاي سردکننده اي دارند که به کالهک شير‬
‫متصل مي شوند‪.‬‬
‫درپوش )‪(Bonnet‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫قسمتي از مجموعه کالهک شير است‬
‫براي کمک به جلوگيري از نشتي اطراف ميله پالگ بکار‬
‫مي رود و به ميله شير اجازه مي دهد با حداقل نشتي‬
‫جريان پروسه‪ ،‬بال و پايين برود‬
‫حلقه هاي بسته بندي درون جعبه بسته بندي‪،‬‬
‫سيال پروسه را درزبندي مي کنند و به ميله شير‬
‫اجازه مي دهند با حداقل اصطکاک حرکت کند‬
‫ا‬
‫حلقه هاي بسته بندي‪ ،‬معمول از يک ماده نرم و قابل‬
‫فشرده شدن نظير پنبه نسوز‪ ،‬تفلون و غيره ساخته‬
‫مي شوند‬
‫عمل بسته بندي‪ ،‬گلند فشاري يا فلنج و فشردن‬
‫حلقه هاي بسته بندي بطور محکم اطراف ميله شير‪،‬‬
‫جهت ايجاد يک درزبندي ضدنشتي است‬
‫با تعميرات منظم‪ ،‬پيچ هاي بسته بندي بايد جهت‬
‫تصحيح فشار آنقدر محکم شوند که نشتي را حداقل‬
‫کنند نه آنقدر که سبب خم شدن ميله شير گردند‬
‫مجموعه جعبه بسته بندي‬
‫)‪(Packing Box Assembly‬‬
‫نمونه اي از جعبه بسته بندي‬
‫نمونه اي از جعبه بسته بندي فاقد روغن کاري‬
‫• تريم شير به تنظيم سيت پالگ برمي گردد‬
‫• بطور کلي‪ ،‬تريم به همه قسمتهاي داخلي‬
‫شير که با سيال پروسه در تماس است‪،‬‬
‫مربوط مي شود که عبارتند از‪:‬‬
‫– ميله شير‬
‫– پالگ شير‬
‫– حلقه درزبندي‬
‫– گايدهاي شير‬
‫– بوش ها‬
‫– اما شامل بدنه شير و مجموعه‬
‫‪ bonnet‬نمي شود‬
‫• سازندگان شير‪ ،‬اغلب مجموعه تريم هاي‬
‫مختلفي را فراهم مي کنند بطوريکه مي‬
‫توانند در يک بدنه شير مشخص جاي‬
‫گيرند‪ .‬بر اين اساس‪ ،‬ميتوان بدون تغيير‬
‫کل شير‪ ،‬مشخصات شير را تغيير داد‬
‫تريم )‪(Trim‬‬
‫يــوغ )‪(Yoke‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ساختار باليي شير است که مجموعه قاب‬
‫اکچويتور را حمايت مي کند‪.‬‬
‫ا‬
‫معمول توسط يک مهره قفل بزرگ به بونت‬
‫شير محکم مي شود‪.‬‬
‫با بازکردن فريم آن‪ ،‬دسترس ي به تنظيم کننده‬
‫کشش فنر‪ ،‬ميله شير و اتصال دهنده ميله‬
‫امکان پذير است‪.‬‬
‫يوغ بايد آنقدر قوي باشد که در برابر هر نيرويي‬
‫که توسط اکچويتور‪ ،‬هنگاميکه سعي مي کند‬
‫ميله شير را در جاي مناسب قرار دهد‪ ،‬به اندازه‬
‫کافي مقاومت کند‪.‬‬
‫در ساحل دريا‪ ،‬آب نمک باعث خوردگي آن مي‬
‫شود بطوريکه تحت فشار کار عادي‪ ،‬خم شده‬
‫يا مي شکند‪.‬‬
‫اکچويتور)‪(Actuator‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نوع اکچويتور استفاده شده‪ ،‬به فاکتورهاي مختلفي‬
‫بستگي دارد که عبارتند از‪:‬‬
‫– پروسه اي که بايد کنترل شود‬
‫– عملي که بايد انجام شود‬
‫– سرعتي که عمل بايد رخ دهد‬
‫هر چند امروزه اکچويتورهاي هيدروليکي و الکتريکي‬
‫وجود دارند اما از ديرباز اکچويتورهاي فنري و‬
‫ديافراگمي بعنوان شايع ترين نوع اکچويتور در‬
‫سيستمهاي کنترل اتوماتيک استفاده شده اند‬
‫اکچويتورهاي نيوماتيکي از هوا يا گاز براي توليد‬
‫حرکت مکانيکي استفاده مي کنند‬
‫حرکت ايجاد شده توسط اکچويتور‪ ،‬در صورتيکه‬
‫در محدوده حرکت)‪ (Limits of Travel‬اکچويتور‬
‫باشد‪ ،‬براي قراردادن عنصر کنترلي در هر مکان‬
‫موردنظر‪ ،‬استفاده مي شود‬
‫خطا ـ ايمن )‪(Fail Safe‬‬
‫•‬
‫•‬
‫اولين مهم در هر کارخانه اي‪ ،‬ايمني است‬
‫اغلب شيرهاي کنترل نيوماتيکي و شيرهاي توقف)‪ (Shut down‬اتوماتيک‪ ،‬اکچويتورهاي با فنر‬
‫‪ (Spring‬دارند‪ .‬اهرگاه فشار بار رها شود‪ ،‬فنر‪ ،‬عنصر کنترل نهايي (شير) را به يکي از‬
‫بارشده)‪Loaded‬‬
‫ا‬
‫موقعيت هاي منتهي اليه کامال باز يا کامال بسته حرکت مي دهد‬
‫موقعيت انتهايي‪ ،‬براساس ساختار شير کنترل تعيين مي شود‬
‫•‬
‫•‬
‫شير نرمال بسته‪ ،‬يک شير خطا بسته)‪ (Fail Close‬يا هوا به بازشدن)‪ (Air to Open‬است‬
‫يک شير نرمال باز‪ ،‬يک شير خطا باز)‪ (Fail Open‬يا هوا به بسته شدن)‪ (Air to Close‬است‬
‫•‬
‫•‬
‫معيار انتخاب موقعيت انتهايي‪ ،‬به اين بستگي دارد که کدام عمل باعث مي شود پروسه ايمن باشد‬
‫اگر شرايطي نظير افت هواي تغذيه‪ ،‬آسيب به اکچويتور مانند پارگي ديافراگم و غيره رخ دهد‪ ،‬شير بايد به‬
‫ا‬
‫ا‬
‫موقعيت نرمال يا خطا ايمن کامال باز يا کامال بسته برگردد‬
‫•‬
‫شير کنترل ”نرمال بسته)‪ ،“ (Normally Close‬وقتي بسته است که فشار ديافراگم به فشار اتمسفر کاهش‬
‫يابد‬
‫شير کنترل ”نرمال ـ باز )‪ ،“(Normally Open‬وقتي باز است که فشار ديافراگم به فشار اتمسفر کاهش يابد‬
‫•‬
‫•‬
‫شير کنترل نرمال ـ بسته‬
‫شير کنترل نرمال ـ باز‬
‫انواع شير‬
‫• شيرهاي تک مسيره )‪(Single ported‬‬
‫– براي عبور سيال از درون شير‪ ،‬يک مسير وجود دارد‬
‫• شيرهاي دو مسيره )‪(Double- Ported‬‬
‫– براي عبور سيال از درون شير‪ ،‬دو مسير وجود دارد‬
‫• شير با پالگ متعادل شده و بدنه هاي قفسه اي شکل‬
‫شيرهاي تک مسيره )‪(Single ported‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫براي عبور سيال از درون شير‪ ،‬يک مسير وجود دارد‬
‫بطور کلي شيرهاي تک ورودي در مقايسه با شيرهاي دو ورودي‪ ،‬از نظر قيمت‪ ،‬ارزانتر و به‬
‫ا‬
‫علت ناحيه تک پالگ و درزبند‪ ،‬در مقابل نشتي (هنگاميکه نوع کامال بسته موردنياز باشد)‬
‫مقاومت بيشتري دارند‬
‫اشکال عمده شيرهاي تک ورودي در زماني است که با فشارهاي بالي سيال سر و کار‬
‫داشته باشند‪ .‬در اين حالت‪ ،‬نيروهاي نامتعادل)‪ (Unbalanced Forces‬در عرض پالگ‪،‬‬
‫موقعي ايجاد مي شوند که شير در موقعيت بسته شدن است‪ .‬براي غلبه بر اين نيروها‪ ،‬از‬
‫اکچويتورهاي بزرگتر استفاده مي گردد‪.‬‬
‫ا‬
‫شيرهاي تک ورودي‪ ،‬معمول طوري نصب مي شوند که فشار سيال تمايل دارد نيرويي به‬
‫پالگ وارد کند و آنرا از درزبند دور نمايد‪ .‬اين نتايج‪ ،‬موجب يک عملکرد آرام شير و کاهش‬
‫تمايل پالگ به بسته شدن محکم و با صدا )‪ (Slam Shut‬در مقابل درزبند مي شود‪.‬‬
‫عملکرد شير‬
‫• عملکرد مستقيم)‪(Direct acting‬‬
‫– شيري که حرکت رو به پايين براي بسته شدن دارد‬
‫• عملکرد معکوس )‪(Reverse acting‬‬
‫– شيري که حرکت رو به پايين براي بازشدن دارد‬
‫شير تک مسيره با عملکرد مستقيم‬
‫شير تک مسيره با عملکرد معکوس‬
‫شيرهاي دو مسيره )‪(Double Ported‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫به اين منظور توسعه ي اافته اند که ا شيري با نيروي کمتر‪ ،‬براي قراردادن پالگ‬
‫در هر موقعيتي بين کامال باز و کامال بسته‪ ،‬نسبت به آنچه در طرح تک مسيره‬
‫موردنياز بود‪ ،‬ايجاد کنند‬
‫نيروهاي ديناميکي‪ ،‬تمايل زيادي به ايجاد تعادل دارند‪ ،‬زيرا جريان عبوري از‬
‫مي بندد‪ .‬اين‬
‫شير دو مسيره‪ ،‬يک مسير را باز مي کند و مسير ديگر را‬
‫خاصيت باعث مي شود نيروهاي ديناميکي کاهش داده شده‪ ،‬اجازه کنترل‬
‫بهتري به شير دهند‬
‫اکچويتور کوچکتري نسبت به آنچه در شير تک مسيره با همان ظرفيت وجود‬
‫دارد‪ ،‬انتخاب گردد‪.‬‬
‫خيلي از شيرهاي دو مسيره‪ ،‬معکوس پذيرند (مانند حرکت رو به پايين پالگ‬
‫براي بستن يا حرکت رو به پايين پالگ براي بازکردن)‬
‫ا‬
‫• اشکال عمده‪ :‬نمي تواند همانند شير تک مسيره‪ ،‬کامال ببندد‪ .‬علت اين اشکال‬
‫تنظيم يکسان و فرسودگي دو مجموعه پالگ ها و درزبندها است‪.‬‬
‫شير دو مسيره نيمه متعادل‬
‫شير با پالگ متعادل شده و بدنه قفسه اي شکل‬
‫•‬
‫يک شير تک مسيره است که در آن تنها از يک حلقه درزبندي استفاده شده اما مزاياي مربوط به شيرهاي دو‬
‫مسيره را فراهم مي کند‪.‬‬
‫تريم نوع قفسه اي به اين دليل استفاده مي شود که راهنمايي براي پالگ شير باشد و حلقه درزبندي را در جايش‬
‫نگه دارد و بتواند مشخصه جريان سيال را فراهم کند‬
‫توسعه مهم ديگر‪ ،‬اضافه نمودن درزبند نوع حلقه پيستوني لغزش ي بين بخش باليي پالگ شير و ديواره سيلندر‬
‫قفسه اي شکل است‪ .‬اين درزبند‪ ،‬امکان نشتي را کاهش مي دهد‪.‬‬
‫پالگ به واسطه اينکه فشار پايين دستي اجازه مي دهد که بر هر دو طرف بال و پايين پالگ‪ ،‬نيرو اعمال شود‬
‫متعال مي گردد‬
‫نيروي نامتعادل استاتيکي را کاهش داده‪ ،‬اجازه مي دهد که اکچويتور کوچکتري نسبت به آنچه در شير تک مسيره‬
‫عادي موردنياز است‪ ،‬انتخاب شود‬
‫•‬
‫•‬
‫جهت استاندارد جريان سيال از داخل منافذ ‪ cage‬و سپس از درون حلقه درزبند)‪ (seat ring‬است‪.‬‬
‫منافذ ‪ cage‬يا وروديها‪ ،‬مي توانند طوري شکل داده شوند که مشخصات معين شير‪ ،‬نظير‬
‫خطي)‪ ،(Linear‬بازنمودن سريع)‪ ،(Quick Opening‬درصد مساوي)‪ (Equal Percentage‬و‬
‫غيره را ايجاد نمايند‪.‬‬
‫بدنه بعضي از شيرها‪ ،‬مي تواند معکوس گردد تا اجازه دهد عملکرد شير از جهت پايين براي‬
‫بسته شدن‪ ،‬به جهت پايين براي بازشدن اصالح گردد‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شير تک مسيره با پيستون‬
‫‪Cage-trim‬‬
‫شيرهاي با محور چرخان )‪(Rotary Shaft‬‬
‫• شير پروانه اي )‪(Butterfly Valve‬‬
‫• شير توپي )‪(Ball Valve‬‬
‫• شيرهاي با پالگ مرکزي چرخان)‪(Rotary Eccentric Plug‬‬
‫شير پروانه اي )‪(Butterfly Valve‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يک ديسک فلزي دايره اي است که در يک لوله بدون فلنج کوتاه نصب مي شود‬
‫ديسک با محوري که بعنوان يک اکچويتور به آن متصل شده‪ ،‬چرخانده مي شود‪.‬‬
‫شيرهاي پروانه اي‪ ،‬به حداقل فضاي الزم براي نصب نياز دارند و حداکثر‬
‫ظرفيت را با افت فشار کم ايجاد مي نمايند‬
‫اغلب چون گشتاور کاري آنها زياد است‪ ،‬به اکچويتورهاي با ديافراگم بزرگتر‬
‫نياز دارند‬
‫استفاده از مواد درزبند نرم نظير تفلون )‪ (T.F.E‬يا ‪ ،Nitrile‬سرويس بسته شدن‬
‫خوبي را براي شير فراهم مي کند‬
‫ديسک هاي عادي‪ ،‬کنترل گلوگاهي )‪ (Throttling‬را تا ‪ 60°‬چرخش فراهم مي‬
‫کنند و مشخصه درصد مساوي را براي جريان سيال نشان مي دهند‪.‬‬
‫شير پروانه اي در‬
‫اتصال بدون فلنج‬
‫شير توپي )‪(Ball Valve‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شير توپي‪ ،‬يک کره يا توپ را نگه مي دارد و شامل يک ورودي دايره اي است که‬
‫ا‬
‫معمول از نظر اندازه با سوراخ)‪ (Bore‬لوله پروسس يکسان است‪.‬‬
‫ا‬
‫ا‬
‫توپ مي تواند ‪ 90°‬از موقعيت کامال باز تا موقعيت کامال بسته توسط محور‬
‫ا‬
‫درايو متصل شده به يک اکچويتور بچرخد‪ .‬توپ‪ ،‬براي تأمين حالت کامال بسته‪،‬‬
‫بطور پيوسته در تماس با يک حلقه درزبندي است‪.‬‬
‫شيرهاي توپي بطور رايج بعنوان شيرهاي مسدودکننده)‪ (Shut down‬بکار مي‬
‫ا‬
‫ا‬
‫روند و کامال باز يا کامال بسته هستند‪ .‬اما يک شير توپي اصالح شده با برش ‪Vee‬‬
‫شکل به داخل ورودي دايره اي‪ ،‬مشخصه جريان سيال درصد مساوي را فراهم‬
‫مي کند و براي کنترل جريان سيالت چسبنده که شامل ذرات جامد يا فيبرها‬
‫و ‪ ...‬مي باشند ايده ال است‪.‬‬
‫جريان سيال‪ ،‬تمايل دارد که توپ را به موقعيت بسته بچرخاند‪ ،‬بنابراين‬
‫اکچويتور بايد در جهت کاهش)‪ (Counteract‬اين اثر عمل کند‪.‬‬
‫شير توپي و ساختار اکچويتور ديافراگمي‬
‫شير توپي‬
‫شيرهاي با پالگ مرکزي چرخان‬
‫)‪(Rotary Eccentric Plug‬‬
‫• عملکرد اين شير براساس چرخش مرکزي پالگ کروي درون بدنه شير است‪ .‬پالگ به محور‬
‫درايو‪ ،‬طوري متصل شده که تا ‪ 50°‬توسط يک اهرم متصل به اکچويتور‪ ،‬چرخانده مي شود‪.‬‬
‫• هنگام عبور از موقعيت باز به موقعيت بسته‪ ،‬لبه پيشين پالگ با فاصله خيلي نزديک به درزبند‬
‫کند‪ .‬با ادامه چرخش‪ ،‬لبه خزنده با درزبند تماس پيدا مي کند‪ .‬در اين نقطه‪ ،‬لبه‬
‫عبور مي ا‬
‫پيشين تقريبا در تماس با درزبند است اما نه بطور کامل‪ .‬چرخش بيشتر و عملکرد گشتاور ميله‬
‫توسط اکچويتور باعث مي شود بازوهاي پالگ‪ ،‬لبه پيشرونده ديسک را خم کنند و براي تماس‬
‫با درزبند‪ ،‬به آن نيرو وارد کنند‪.‬‬
‫• عبور جريان سيال از شير مي تواند در هر جتهي باشد اما بايد توجه شود که با توجه به جهت‬
‫بنابراين‪ ،‬جهت‬
‫جريان سيال‪ ،‬نيروهاي ديناميکي تمايل به بازکردن يا بستن شير خواهند داشت‪ .‬ا‬
‫عبور جريان سيال از شير با توجه به نيازهاي خطا ـ ايمن آن تعيين مي شود مثال اگر مناسب‬
‫است که خطا ـ باز باشد‪ ،‬جريان سيال در جتهي است که تمايل دارد شير باز شود‪.‬‬
‫شير با پالگ چرخش ي خارج از مرکز‬
‫شير با پالگ چرخشي خارج از مرکز و اکچويتور‬
‫مشخصات جريان عبوري از شير کنترل‬
‫• مشخصه جريان عبوري از يک شير به ارتباط بين جريان سيال عبوري از شير‬
‫و جابجايي‪ Plug Stem‬شير مربوط مي شود‪.‬‬
‫• پالگ شيرها مي توانند طوري طراحي شوند که همه اشکال مشخصات جريان‬
‫سيال را ايجاد نمايند که انتخاب هر نوع‪ ،‬به پروسه اي که بايد کنترل شود‬
‫بستگي دارد‪.‬‬
‫انواع مشخصات جريان عبوري از شير کنترل‬
‫• بازکردن سريع)‪(Quick Opening‬‬
‫• خطي)‪(Linear‬‬
‫• خطي اصالح شده)‪(Modified Linear‬‬
‫• درصد مساوي)‪(Equal Percentage‬‬
‫• سهمي اصالح شده)‪(Modified Parabolic‬‬
‫مشخصات جريان عبوري براي شيرهاي کنترل‬
‫بازکردن سريع)‪(Quick Opening‬‬
‫ا‬
‫• با حرکت نسبتا کوچک ‪ Stem‬تا حدود ‪ %36‬کل جابجايي ممکن‪ ،‬حداکثر تغيير‬
‫نرخ جريان سيال رخ مي دهد و بعد از آن با ادامه حرکت ميله شير تا موقعيت‬
‫ا‬
‫کامال باز‪ ،‬افزايش نرخ جريان سيال‪ ،‬کم مي شود‪.‬‬
‫• کاربرد اين مشخصه ‪:‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫شيرهاي قطع ـ وصل يا دو موقعيتي‬
‫شيرهاي خودتحريک)‪(Self- Actuated‬‬
‫شيرهاي تنظيم کننده)‪(Regulators‬‬
‫شيرهاي تخليه)‪(relief valves‬‬
‫پالگ هاي مشخصه بازکردن سريع‬
‫خطي)‪(Linear‬‬
‫ا‬
‫• نرخ جريان عبوري‪ ،‬مستقيما متناسب با ميزان جابجايي ميله شير در محدوده جابجايي‬
‫آن است‪.‬‬
‫ا‬
‫• بطور مثال در ‪ %70‬جابجايي‪ ،‬جريان عبوري تقريبا ‪ %70‬ماکزيمم جريان عبوري از شير‬
‫است‪.‬‬
‫• اين مشخصه در شيرهاي کنترل سطح مايع و در سيستمهاي کنترلي که نياز به يک بهره‬
‫ثابت دارند‪ ،‬استفاده مي شود‪.‬‬
‫• بهره براي يک خروجي کنترل کننده داده شده‪ ،‬بطور متناسب افزايش يا کاهش مي يابد‪.‬‬
‫پالگ هاي مشخصه خطي‬
‫خطي اصالح شده)‪(Modified Linear‬‬
‫• حد وسطي بين منحني هاي خطي واقعي و بازشدن سريع است‬
‫• در ناحيه با جريان بال و بخصوص در ناحيه با جريان کم‪ ،‬جابجايي زياد شير‪،‬‬
‫تنها تغيير کوچکي در نرخ جريان ايجاد مي کند‬
‫پالگ هاي خطي اصالح شده يا گلوگاهي‬
‫درصد مساوي)‪(Equal Percentage‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫افزايش مساوي حرکت ميله شير‪ ،‬تغييرات با درصد يکسان در نرخ جريان سيال ايجاد مي کند‬
‫ا‬
‫نرخ جريان نسبت به جابجايي‬
‫در‬
‫ر‬
‫يي‬
‫تغ‬
‫است‪،‬‬
‫بسته‬
‫با‬
‫تقري‬
‫ا‬
‫منحني نشان مي دهد موقعيکه شير ا‬
‫شير‪ ،‬کوچک است اما وقتيکه شير تقريبا بطور کامل باز است‪ ،‬نسبتا زياد است‬
‫ا‬
‫شير در محدوده جابجايي کم‪ ،‬کنترل گلوگاهي دقيقي دارد و در محدوده کامال باز شير‪ ،‬ظرفيت به‬
‫سرعت افزايش مي يابد‬
‫براي هر درصدي از حرکت ميله شير‪ ،‬نرخ جريان عبوري از شير با افزايش درصد مشخص ي‪،‬‬
‫افزايش مي يابد‪ .‬براي مثال‪ ،‬براي هر ‪ %10‬تغيير در موقعيت ميله شير‪ ،‬نرخ جريان عبوري از‬
‫شير‪ %50 ،‬تغيير مي کند‬
‫مثال ‪ :‬اگر ميله شير در ‪ %31‬جابجايي اش باشد‪ ،‬نرخ جريان عبوري‪ %90 ،‬حداکثر جريان شير‬
‫خواهد شد‪ .‬اگر جابجايي ميله ‪ %10‬ديگر اضافه شود‪ ،‬نرخ جريان ‪ %50‬افزايش مي يابد‪( .‬در‬
‫اين مثال‪ ،‬به ‪ %13‬حداکثر جريان مي رسد)‪ .‬هرگاه ميله شير ‪ %10‬دي اگر تغيير کند‪ ،‬به نرخ‬
‫ماکزيمم نرخ جريان‪ %50 ،‬اضافه خواهد شد‪ (.‬اين دفعه نرخ جريان تقريبا ‪ %18‬حداکثر جريان‬
‫خواهد بود)‪ .‬به همين ترتيب‪ %10 ،‬تغيير در موقعيت ميله شير‪ ،‬منجر به تغيير در نرخ جريان با‬
‫‪ %50‬بيشتر مي شود‬
‫پالگ هاي درصد مساوي‬
‫سهمي اصالح شده)‪(Modified Parabolic‬‬
‫• بين منحني مشخصه هاي خطي و درصد مساوي قرار مي گيرد‬
‫• يک مشخصه خطي براي مقادير بالي جريان و جابجايي شير نشان مي دهد‬
‫پالگ هاي ‪ Vee‬يا سهمي اصالح شده‬
‫شيرهاي با تنظيم قفسه‬
‫)‪(Cage Trim Valves‬‬
‫• مشخصه با شکل دادن به وروديهاي قفسه يا پنجره ها تعيين مي شود تا منحني‬
‫هاي بازکردن سريع‪ ،‬خطي يا درصد مساوي ايجاد نمايد‪.‬‬
‫• براي هر شير انتخابي‪ ،‬مشخصه‪ ،‬با نصب يک قفسه متفاوت تغيير داده‬
‫شود‪ ،‬بدون آنکه نيازي به تعويض پالگ براي تغيير مشخصه جريان باشد‬
‫مي‬
‫تنظيم قفسه)‪(Cage Trim‬‬
‫اکچويتورها‬
‫تعريف اکچويتور ‪ :‬عنصري براي حرکت پالگ شير کنترل‬
‫انواع اکچويتور‪:‬‬
‫• اکچويتورهاي ديافراگمي تک کاره )‪(Single Acting‬‬
‫• اکچويتورهاي پيستوني‬
‫• اکچويتورهاي با چرخ دستي )‪(Hand Wheel‬‬
‫اکچويتورهاي ديافراگمي تک کاره‬
‫)‪(Single Acting‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سيگنال فشار نيوماتيکي به يکطرف ديافراگم قابل انعطاف اعمال مي شود‬
‫نيروي ايجادشده از اين فشار‪ ،‬ديافراگم‪ ،‬صفحه ديافراگم و ميله اکچويتور را در يک‬
‫جهت هل مي دهد‬
‫همزمان توسط فنر اکچويتور نيرويي در جهت عکس با آن مقابله مي کند‬
‫فشار بيشتر اعمالي‪ ،‬باعث حرکت بيشتر ميله و فشرده شدن فنر مقابله کننده مي شود‬
‫وقتيکه نيروي ديافراگم از يک طرف با نيروي فنر در طرف مقابل برابر شد‪ ،‬حرکت‬
‫اکچويتور متوقف مي گردد‬
‫اگر فشار نيوماتيکي برداشته شود‪ ،‬نيروي فنر بيشتر مي شود‪ .‬بنابراين ديافراگم‪ ،‬صفحه‬
‫ديافراگم و ميله اکچويتور را به طرف عقب به موقعيت نرمال آن هل مي دهد‬
‫ا‬
‫• فشارهاي کاري اکچويتورهاي ديافراگمي معمول به صورت زير است‪:‬‬
‫– ‪(3-15 Psi) 0.2-1 bar‬‬
‫– ‪(6-31 Psi) 0.4-2 bar‬‬
‫انواع عملکرد اکچويتورها‬
‫• عملکرد مستقيم‬
‫– اگر نيروي فشار بار بر ديافراگم به سمت پايين اعمال شود‪ ،‬به آن عمل مستقيم گفته مي شود‬
‫• عملکرد معکوس‬
‫– اگر نيروي فشار بار بر ديافراگم به سمت بال اعمال شود‪ ،‬عمل معکوس به حساب مي آيد‬
‫نکته ‪ :‬شير کنترل شامل هم شير و هم اکچويتور مي باشد‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫افزايش فشار به يک شير کنترل‪ ،‬اگر باعث شود آن ببندد‪ ،‬عملکردش مستقيم است و اگر‬
‫موجب بازشدن آن گردد‪ ،‬عملکردش معکوس است‪.‬‬
‫بنابراين يک شير با عملکرد مستقيم با يک اکچويتور با عملکرد مستقيم‪ ،‬يک شير کنترل با‬
‫عملکرد مستقيم است‬
‫يک شير با عملکرد معکوس با يک اکچويتور با عملکرد معکوس‪ ،‬بعنوان يک شير کنترل با‬
‫عملکرد مستقيم به حساب مي آيد‬
‫هر ترکيب ديگري موجب ايجاد يک شير کنترل با عملکرد معکوس خواهد شد‪.‬‬
‫اکچويتور با عملکرد‬
‫مستقيم‬
‫اکچويتور با عملکرد‬
‫معکوس‬
‫اکچويتورهاي پيستوني‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اکچويتورهاي پيستوني ساختار خيلي قوي تري نسبت به اکچويتورهاي ديافراگمي دارند‬
‫در فشارهاي خيلي بالتري عمل مي کنند‬
‫به نيروي بيشتري براي غلبه بر افت فشار زياد در عرض شيرهاي کنترل نياز دارند‬
‫فشار کاري اين اکچويتورها در حدود ‪ (100-150 Psi) 7-10 bar‬مي باشد‬
‫مي توانند طوري ساخته شوند که ضربه بزرگتر و به اندازه کافي وسيعتري نسبت به‬
‫اکچويتورهاي ديافراگمي ايجاد نمايند‬
‫ا‬
‫شيرهاي توقف پروسه)‪ ،(Shut Down‬معمول داراي فنر مقابله)‪ (Spring Opposed‬هستند‪.‬‬
‫فشار هوا‪ ،‬پيستون را در خالف فنر مقابله حرکت مي دهد‪ .‬هرگاه فشار برداشته شود‪ ،‬فنر‪،‬‬
‫اکچويتور را به موقعيت نرمالش برمي گرداند‬
‫بعض ي از سيستمهاي ‪ ،S/D‬از پيستونهاي دوکاره استفاده مي کنند‪ ،‬که حرکت در هر کدام از‬
‫جهت ها توسط فشار نيوماتيکي است‪ .‬از يک مخزن هوا )‪(Reservoir‬يا جمع‬
‫کننده)‪ (Accumulator‬براي حرکت اکچويتور در زمانيکه در اثر حادثه اي‪ ،‬هواي تغذيه با خطا‬
‫مواجه شود‪ ،‬استفاده مي شود‬
‫بدون استفاده از فنر مقابله‪ ،‬موقعيت خطا ـ ايمن نمي تواند ايجاد شود مگر از بعض ي شکل هاي‬
‫جمع آوري هواي ذخيره نيوماتيکي براي اين منظور استفاده گردد‬
‫اکچويتور پيستوني‬
‫نيوماتيکي‬
‫اکچويتورهاي با چرخ دستي)‪(Hand Wheel‬‬
‫• با بعض ي از شيرهاي کنترل‪ ،‬چرخ هاي دستي وجود دارند که به اکچويتورها‬
‫متصل شده اند و هدف از آنها‪ ،‬تنظيم دستي موقعيت عنصر کنترل نهايي مي‬
‫باشد‬
‫• چندين موقعيت وجود دارد که در آنها بايد از چرخ دستي استفاده کرد‪،‬‬
‫براي مثال‪:‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫در هنگام راه اندازي واحد‬
‫در مواقع اضطراري‬
‫هنگاميکه هواي تغذيه نيوماتيکي براي اکچويتور با خطا مواجه شود‬
‫هنگاميکه براي شير کنترل‪ ،‬شير کنارگذري)‪ (By-pass valve‬در نظر گرفته نشده باشد‬
‫اکچويتورهاي با چرخ دستي)‪(Hand Wheel‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫چرخ هاي دستي مي توانند در بال )‪(Top mounted‬يا در پهلو نصب‬
‫شوند)‪(Side mounted‬‬
‫چرخ هاي دستي نصب شده در بالي شير‪ ،‬در اکچويتورهاي ديافراگمي با عملکرد‬
‫مستقيم مي توانند به عنوان توقف هاي قابل تنظيم استفاده شوند تا حرکت‬
‫روبه بال را محدود نمايند يا بطور دستي با فشار بطرف پايين دگمه ‪، Close‬‬
‫شيرها را ببندند‬
‫در اکچويتورهاي ديافراگمي با عملکرد معکوس‪ ،‬چرخ هاي دستي مي توانند براي‬
‫تنظيم توقف جابجايي در حرکت روبه پايين يا فشار بطرف پايين دگمه ‪Close‬‬
‫براي بازکردن شيرها استفاده شوند‬
‫چرخ هاي دستي نصب شده بطور جانبي‪ ،‬مي توانند با اکچويتورهاي با عملکرد‬
‫مستقيم يا معکوس بکار روند‬
‫چرخ هاي دستي مي توانند جهت محدودکردن جابجايي اکچويتور در هر جتهي بکار‬
‫روند يا موقعيت شير را بطور دستي تنظيم کنند‬
‫براي سرويس هاي نرمال در کنترل اتوماتيک‪ ،‬بايد شيردستي در موقعيت خنثي‬
‫قرار داده شود تا کنترلگر بتواند بطور مؤثر سيستم را کنترل نمايد‬
‫اکچويتور با چرخ دستي‬
‫نصب شده از پهلو‬
‫اکچويتور با چرخ دستي نصب شده از باال‬
‫شير کنترل و پوزيشنر‬
‫پوزيشنر در شير کنترل‬
‫• شير کنترل بايد قادر باشد با سرعت و به طور هموار به تغييرات سيگنال کنترلي‬
‫پاسخ بدهد‪.‬‬
‫• در خيلي از حالت ها‪ ،‬يک شير با اندازه مناسب و يک اکچويتور با اندازه مناسب‪،‬‬
‫نيازي به استفاده از پوزيشنر شيرندارد‪.‬‬
‫• حالت هاي معيني وجود دارند که پوزيشنر شير بايد لحاظ گردد که عبارتند از‪:‬‬
‫– جائيکه فشار ديافراگم موردنياز‪ ،‬بيشتر از فشار سيگنال کنترلگر است‬
‫– براي شکستن محدوده )‪(Split Range‬که خروجي کنترلگر به بيش از يک شير بايد‬
‫برود‬
‫– جاييکه فاصله بين خروجي کنترلگر و اکچويتور شير خيلي زياد است که بايد يک تأخير بين‬
‫زمان تغيير خروجي کنترلگر و در نتيجه عکس العمل اکچويتور ايجاد نمود‪.‬‬
‫پوزيشنر در شير کنترل‬
‫• اگر از پوزيشنر استفاده نشود‪:‬‬
‫ا‬
‫– خروجي کنترلر مستقيما به اکچويتور متصل مي شود‬
‫– چون هر تغييري در فشار خروجي کنترلر‪ ،‬بر ناحيه سطح ديافراگم مؤثر است‪ ،‬اگر حجم اکچويتور زياد‬
‫باشد‪ ،‬ممکن است براي عکس العمل‪ ،‬زمان زيادي طول بکشد‪.‬‬
‫• اگر از پوزيشنر استفاده گردد‪:‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫خروجي کنترلگر از طريق پوزيشنر به يک بيلوز مي رود‬
‫حجم بيلوز در مقايسه با اکچويتور‪ ،‬کم است‪ .‬بنابراين‪ ،‬تغيير خيلي کم در خروجي کنترلگر‪ ،‬بطور مشهودي‬
‫توسط بيلوز آشکار مي گردد‬
‫از حرکت ايجادشده توسط بيلوز براي به حرکت درآوردن شير پايلوت يا فالپر (اگر از سيستم فالپر ـ نازل‬
‫استفاده گردد) استفاده مي شود که به نوبه باعث مي شود حجم زيادي از هوا به سرعت وارد اکچويتور‬
‫گردد‬
‫بنابراين استفاده از پوزيشنر‪ ،‬تضمين مي کند که به سرعت به تغييرات سيگنال کنترل پاسخ داده شود‪.‬‬
‫پوزيشنر در شير کنترل‬
‫• پوزيشنر قادر است تغييرات کم سيگنال را به نيروي خيلي قدرتمندي براي موقعيت‬
‫دهي عنصر کنترل نهايي تبديل کند‬
‫• پوزيشنر کجا استفاده نگردد؟‬
‫– در بعضي ازحلقه هاي کنترل‪ ،‬استفاده از پوزيشنر شير‪ ،‬يقينا ً منجر به ناپايداري حلقه کنترل‬
‫مي گردد‪ .‬اين سيستمها‪ ،‬آنهايي هستند که پاسخ زماني سريعي دارند نظير‪:‬‬
‫• حلقه هاي کنترل جريان سيال‬
‫• حلقه هاي کنترل فشار مايعات‬
‫• بعضي از حلقه هاي کنترل فشار گاز‬
‫– در اين موقعيت ها‪ ،‬يکي از راه حل ها استفاده از تقويت کننده يا بوستر است‬
‫• پوزيشنر کجا استفاده گردد؟‬
‫ا‬
‫– اگر سيستم نسبتا کند است مثل‪:‬‬
‫• حلقه کنترل سطح مايع‬
‫• حلقه کنترل درجه حرارت‬
‫عملکرد پوزيشنر در شير کنترل‬
‫• خروجي کنترلگر از طريق پوزيشنر به يک بيلوز مي رود‬
‫• حجم بيلوز در مقايسه با اکچويتور‪ ،‬کم است‪ .‬بنابراين‪ ،‬تغيير خيلي کم در‬
‫خروجي کنترلگر‪ ،‬بطور مشهودي توسط بيلوز آشکار مي گردد‬
‫• از حرکت ايجادشده توسط بيلوز براي به حرکت درآوردن شير پايلوت يا فالپر‬
‫(اگر از سيستم فالپر ـ نازل استفاده گردد) استفاده مي شود که به نوبه باعث‬
‫مي شود حجم زيادي از هوا به سرعت وارد اکچويتور گردد‬
‫• بنابراين استفاده از پوزيشنر‪ ،‬تضمين مي کند که به سرعت به تغييرات سيگنال‬
‫کنترل پاسخ داده شود‪.‬‬
‫نماي ساده شده پوزيشنر‬
‫شير کنترل کارخانه فيشر‬
‫بخش هاي مختلف پوزيشنر در شير کنترل‬
‫• ورودي‬
‫• خروجي‬
‫• فيدبک‬
‫بخش ورودي پوزيشنر‬
‫ا‬
‫• معمول اشامل يک بيلوز است که سيگنال خروجي کنترلگر به آن وارد‬
‫(معمول ‪0.2-1 bar‬يا ‪)3-15 psi‬‬
‫مي شود‬
‫• با تغيير سيگنال‪ ،‬بيلوز منبسط يا منقبض مي شود‪ .‬بنابراين حرکت مکانيکي ايجاد‬
‫مي کند‪ .‬با اتصالت مکانيکي‪ ،‬اين حرکت به بخش خروجي منتقل مي شود‪.‬‬
‫• بيلوز در بخش ورودي است‬
‫بخش خروجي پوزيشنر‬
‫• بخش خروجي‪ ،‬ممکن است شامل ساختار شير پايلوت‪ ،‬فالپر ـ نازل يا ساختار رله باشد‪ .‬در هر‬
‫حالت هر کدام يک تغذيه نيوماتيکي مستقل دارند‪.‬‬
‫• حرکت ايجادشده در قسمت ورودي‪ ،‬باعث مي شود فشار در قسمت خروجي تغيير کند‪.‬‬
‫بنابراين اکچويتور شروع به حرکت خواهد کرد‪.‬‬
‫• ساختار رله در بخش خروجي است‬
‫بخش فيدبک پوزيشنر‬
‫• بخش فيدبک تعيين مي کند که چه موقع مقدار درست فشار به اکچويتور رسيده است‪.‬‬
‫• براي هر اندازه اي از فشار سيگنال کنترل‪ ،‬موقعيتي مرتبط با آن از اتصال فيدبک وجود دارد‬
‫که سبب مي شود سيگنال خروجي به اکچويتور‪ ،‬تغييرات را متوقف کند‪.‬‬
‫• اگر پوزيشنر به درستي تنظيم شده باشد‪ ،‬اتصال فيدبک‪ ،‬مطمئن مي کند که فشار نيوماتيکي‬
‫ا‬
‫به اکچويتور‪ ،‬مستقيما متناسب است با سيگنال کنترل از کنترلگر‪.‬‬
‫• بادامک)‪ (Cam‬و اتصال فيدبک در بخش فيدبک است‬
‫انواع عملکرد پوزيشنرها‬
‫• عملکرد مستقيم‬
‫– افزايش سيگنال ورودي موجب افزايش سيگنال خروجي مي شود‪.‬‬
‫• عملکرد معکوس‬
‫– افزايش سيگنال ورودي سبب کاهش سيگنال خروجي مي گردد‬
‫فرض کنيد سيگنال نيوماتيکي از‬
‫کنترلگر به بيلوز افزايش يابد‪.‬‬
‫بيلوز منبسط شده و فالپر را به‬
‫طرف نازل حرکت مي دهد‬
‫اين سبب مي شود فشار پشت‬
‫نازل افزايش يابد که به نوبه باعث‬
‫مي شود ساختمان ديافراگم رله‪،‬‬
‫شير تغذيه را باز نمايد‪.‬‬
‫سپس فشار خروجي به اکچويتور‬
‫افزايش يافته‬
‫سبب حرکت ميله اکچويتور به‬
‫سمت پايين مي گردد‬
‫ماداميکه ميله اکچويتور به سمت‬
‫پايين حرکت مي کند‪ ،‬اتصال‬
‫فيدبک را حرکت مي دهد‬
‫اتصال فيدبک بادامک را در جتهي‬
‫مي چرخاند که باعث مي شود‬
‫فالپر از نازل دور گردد‬
‫در اين حالت‪ ،‬فشار پشت نازل‬
‫کاهش يافته و بنابراين شير تغذيه‬
‫رله بسته مي شود و حرکت‬
‫مي گردد‪.‬‬
‫اکچويتور متوقف‬
‫با کاهش سيگنال کنترلگر‬
‫بيلوز منقبض شده (به کمک رنج‬
‫فنر)‬
‫فالپر شروع به دورشدن از نازل مي‬
‫کند‪.‬‬
‫فشار پشت نازل کاهش مي يابد‬
‫بنابراين فشارهاي اکچويتور در‬
‫داخل رله بر نيروهاي فشار نازل‬
‫غلبه مي کنند‬
‫ديافراگم رله را حرکت مي دهند‬
‫بطوريکه پورت تخليه‬
‫)‪ (Exhaust port‬باز مي شود‬
‫همانطوريکه فشار اکچويتور به‬
‫هوا تخليه مي گردد‪ ،‬فنر‬
‫اکچويتور‪ ،‬اکچويتور را به سمت‬
‫بال حرکت مي دهد‬
‫اتصال فيدبک‪ ،‬بادامک را مي چرخاند‬
‫بادامک فالپر را به عقب به سمت‬
‫نازل حرکت مي دهد‬
‫بنابراين فشار پشت نازل بال مي‬
‫رود و سبب بستن شير تخليه مي‬
‫گردد‪.‬‬
‫مشخصات بادامک‬
‫• اغلب پوزيشنرها‪ ،‬موقعيت ميله شير را بصورت خطي متناسب با خروجي‬
‫سيگنال کنترلگر تغيير مي دهند‪.‬‬
‫ا‬
‫• اما بعض ي از سازندگان‪ ،‬واسطه اي (معمول يک بادامک) براي تغيير اين رابطه‬
‫ايجاد مي کنند‪.‬‬
‫منحني مشخصه بادامک)‪(Cam‬‬
‫مشخصه هاي بازکردن سريع‬
‫(بادامک‪)2‬‬
‫خطي (بادامک‪)1‬‬
‫فرم هاي مختلفي از مشخصه هاي‬
‫گلوگاهي (بادامک ‪)3‬‬
‫متعلقات شير کنترل‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پوزيشنر‬
‫سوئيچ هاي محدودکننده)‪(Limit Switches‬‬
‫شيرهاي سولونوئيد)‪(Solenoid Valves‬‬
‫رله هاي معکوس‬
‫مبدل ها)‪(Transducers‬‬
‫شيرهاي قفل)‪(Lock up Valves‬‬
‫رله هاي بوستر‬
‫مخازن ظرفيت)‪(Capacity Tanks‬‬
‫چرخ دستي هاي قابل نصب از بال و پهلو‬
‫مبدل ها)‪(Transducers‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫حلقه هاي کنترل الکترونيکي‪ ،‬به مبدل الکتريکي به نيوماتيکي در‬
‫هنگامي که شير کنترل به صورت نيوماتيکي عمل مي کند‪ ،‬نياز دارند‬
‫مبدل ممکن است روي اکچويتور نصب شود‬
‫اگر شير کنترل در معرض لرزه قرار دارد‪ ،‬بايد پوزيشنر روي يک‬
‫پايه محکم نزديک‪ ،‬به جاي روي شير نصب شود‪.‬‬
‫معموال مبدل به شکل ‪ I/P‬نمايش داده مي شود‬
‫شيرهاي سولونوئيدي‬
‫• وظيفه‪ :‬فراهم کردن سوئيچينگ قطع و وصل در سيستم‬
‫• اين شيرها‪ ،‬در يک سيستم نيوماتيکي يا هيدروليکي همان کاري را انجام مي دهد‬
‫که يک رله برقي در سيستم برقي انجام مي دهد‬
‫• از اين شيرها‪ ،‬هميشه در ارتباط با کنترل شير‪ ،‬براي بازکردن يا بستن شير در‬
‫شرايط از قبل تعيين شده يا محدوديت ها‪ ،‬استفاده مي شود‪.‬‬
‫• ترکيبي از دو بخش با عملکرد پايه اي است ‪:‬‬
‫– شير‬
‫– سولونوئيد‬
‫شيرهاي سولونوئيدي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شير سولونوئيدي‪ ،‬براي به حرکت درآوردن آرميچر يا ميله شير در يک ميدان‬
‫مغناطيس ي که جريان سيال را کنترل نمايد‪ ،‬از يک سيم پيچ مغناطيس ي استفاده‬
‫مي کند‬
‫ا‬
‫ا‬
‫شيرهاي سولونوئيدي يا کامال باز هستند و يا کامال بسته و بوسيله سيگنالهاي‬
‫الکتريکي از مکان هاي دور فعال مي شوند‬
‫با اتصال جريان الکتريسيته به آهنرباي الکتريکي‪ ،‬يک ميدان مغناطيس ي در سيم‬
‫پيچ شير ايجاد شده که موجب جابجايي هسته آن مي گردد‬
‫پيستوني)‪ (Plunger‬به ديسک شير متصل شده است که اوريفيس را باز مي‬
‫کند يا مي بندد‪ .‬اين باز يا بسته شدن اوريفيس به اين بستگي دارد که شير فعال‬
‫شده تا باز کند يا فعال شده که ببندد‪.‬‬
‫شير سولونوئيدي در موقعيت ‪De-energized‬‬
‫شير سولونوئيدي در موقعيت ‪Energized‬‬
Double acting cylinder ‫سولونوئيد با‬
De-energized ‫ و‬Energized ‫سولونوئيد در حالت‬
‫سولونوئيدهاي با کارکرد پايلوت)‪(Pilot Operated‬‬
‫• از فشار خط براي فراهم کردن قدرت بازکردن شير بوسيله بازکردن‬
‫يک اوريفيس پايلوت هنگاميکه سيم پيچ فعال شده است‪ ،‬استفاده مي‬
‫کنند‪.‬‬
‫سولونوئيدهاي با کارکرد پايلوت)‪(Pilot Operated‬‬
‫استفاده از دو سولونوئيد‪ ،‬هنگاميکه در اثر فقدان برق‪ ،‬عمل شير معکوس‪،‬‬
‫نامطلوب است‬
‫شيرهاي حبس ي )‪(Lockup‬‬
‫• در کاربردهاي خاص ي‪ ،‬ممکن است نياز باشد که‬
‫يک شير کنترل ديافراگمي‪ ،‬در آخرين موقعيت‬
‫کنترل شده‪ ،‬زمانيکه اشکالي در هواي تغذيه آن‬
‫بوجود آمده‪ ،‬باقي بماند‬
‫شماتيک نصب يک نمونه شير حبس ي نيوماتيک‬
‫مخزن ذخيره)‪(Capacity Tank‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اکچويتورهاي نيوماتيکي بدون فنر در هنگام ايجاد اشکال در هواي‬
‫تغذيه‪ ،‬ممکن است در آخرين موقعيت باقي بمانند‬
‫باتوجه به نيروهاي اعمالي به پالگ شير‪ ،‬در اثر نشتي‪ ،‬به آرامي به‬
‫موقعيت باز يا بسته مي روند‬
‫براي رفع اين مشکل و زمانيکه الزم است که يک شير در مقابل فشار‬
‫خط‪ ،‬باز يا بسته شود‪ ،‬از يک مخزن ذخيره با حبس هوا استفاده مي‬
‫کنيم‬
‫اين فشار هواي ذخيره شده‪ ،‬بدون توجه به اندازه و جهت نيروهاي‬
‫درگير‪ ،‬هنگاميکه اشکالي براي هواي تغذيه رخ دهد‪ ،‬بازکردن يا بستن‬
‫مثبتي را براي شير فراهم مي کند‪.‬‬
‫سيستم حبس هوا با يک مخزن ذخيره براي عملکرد شير هنگام از دست دادن‬
‫هواي تغذيه‬
‫سوئيچهاي محدودکننده )‪(Limit Switches‬‬
‫سوئيچهاي محدودکننده )‪(Limit Switches‬‬
‫• سوئيچهاي محدودکننده‪ ،‬ممکن است روي شيرها نصب شوند تا موقعيت شير‬
‫را نشان دهند‪.‬‬
‫• سيگنال آن براي فعال کردن شير سولونوئيدي‪ ،‬آلرم ها يا رله ها بکار رود‬
‫رله هاي تقويت کننده (بوستر)‬
‫• براي کاهش زمان عقب افتادن(تأخير)‪ ،‬که ناش ي از فاصله طولني خطوط‬
‫انتقال است‪.‬‬
‫• زمانيکه ظرفيت خروجي کنترلگر براي تجهيزات با تقاضاي زياد (مانند‬
‫اکچويتورهاي با ديافراگم بزرگ) مناسب نيست‬
‫رله هاي تقويت کننده نيوماتيکي‬
‫رگولتورهاي تغذيه فشار با فيلتر و تله رطوبت)‪(Moisture Trap‬‬
‫• براي کاهش فشار هواي تغذيه موردنياز سايت شامل پوزيشنرهاي شيرها و ساير‬
‫تجهيزات کنترل بکار مي روند‬
‫• فشارهاي هواي تغذيه کاهش داده شده متداول‪ 20 Psi ،‬و ‪ 31 Psi‬است‬
‫• رگولتور مي تواند به صورت نيپل يا با پيچ به اکچويتور وصل شود‬
‫پايان‬
Thank you!