کنترل ولو

کنترل ولو یا شیر کنترلی (control valve) که بعنوان یکی از انواع شیرآلات صنعتی بکار می رود، جزء تجهیزات ابزار دقیق محسوب می گردد و در بیشتر موارد کنترل جریان، فشار و دمای سیالات به عنوان المنت نهائی یک لوپ کنترل نقش ایفا می کند.

معمولا برای کنترل دقیق جریان سیالات به صورت اتوماتیک از گلاب ولو که همان نام دیگر شیر سوپاپی است و یا شیر پروانه ای و یا توپی استفاده می گردد. صرف نظر از نوع شیر که بسته به شرایط می‌تواند از انواع مختلف و مکانیزم‌های متفاوت استفاده کرد برای داشتن یک کنترل ولو یا شیر کنترلی نیاز به یک اکچوئیتور یا عملگر داریم. متداول ترین عملگر های مورد استفاده برای شیر های خود کار و کنترل عبارتند از عملگر های بادی (PNEUMATIC) یا دیافراگمی، موتوری از نوع الکتریکی، هیدرولیکی یا پنوماتیکی، ترموستاتیکی و یا حتی مغناطیسی (SOLENOID) نظیر شیر برقی می باشند. همچنین شیرهای کنترلی با نصب ابزاری به نام پوزیشنر که تجهیزی جهت فیدبک موقعیت ولو و تسریع در فرمان کنترلی است می‌تواند مقدار سیال عبوری از شیر را به صورت دقیق‌تر و سریع‌تر کنترل نماید.

ابزار دیگر مورد استفاده در ولوهای کنترل مبدل I/P است . از آنجا که سیگنال کنترلی که به ولو فرمان می دهند میتواند از نوع جریان 4 تا 20 میلی آمپر باشد ، با اضافه نمودن این ابزار در ولوهای پنوماتیک میتوان سیگنال جریان الکتریکی را به سیگنال پنوماتیکی تبدیل نمود .در این بخش ضمن اشاره به انواع شیرها و شیرهای کنترل و مکانیزم های کنترل آنها، به معرفی ابزار الحاقی نظیر آی تو پی ، پوزیشنر و انواع اکچوئیتور های می پردازیم .

با توجه به گستردگی و تنوع استفاده از والوهای صنعتی در زیر به انواع پر مصرف شیرها اشاره می گردد .

شیر کروی یا گلاب ولو

شیر کروی یا Globe Valve ، نام این شیر از ظاهر کروی شکل بیرونی آن گرفته شده . برای کنترل فلو ، فشار و دما در سیالات یکی از بهترین گزینه ها ، گلوب ولو می باشند و معمولا به صورت کنترل ولو یا شیر خودکار در خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد . شیر کروی یا گلاب ولو در ساده ترین حالت از یک قسمت متحرک دیسک مانند که با قرار گرفتن در حفره ای به نام سیت باعث کنترل فلو می گردد تشکیل شده است . شیرهای کروی یا گلوب ولو در اثر نیمه باز بودن فرسوده نمی شوند و این نکته ترجیح این شیر نسبت به شیرهای دیگر نظیر کشوئی و پروانه ای می باشد.

همچنین تعمیر و نگه داری این شیر ها به سهولت انجام میگیرد و معمولا از جنس فولاد ضد زنگ و کربن استیل ساخته می شوند .در آخر در مورد شیرهای کروی باید گفت که این نوع شیر برای کنترل سیال طراحی شده است و بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال، باز کردن و بستن شیر، خیلی سریعتر انجام می شود و با توجه به کاربرد وسیع از مواد مختلف در دسترس می باشند .

شیر سوزنی یا نیدل ولو

شیرهای سوزنی یا Needle Valves یا نیدل ولو، همان گونه که از نام آن می توان حدس زد به منظور کنترل فلو های کم با دقت زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. شکل سیت و پلاگ این شیرها شبیه به شیرهای کروی یا گلاب ولو به صورتی است که یک استوانه مخروطی شکل هنگام بسته شدن شیر و فرورفتن این مخروط در حفره تعبیه شده مسیر عبور سیال را به صورت تدریجی تنگ تر می کند و حجم سیال عبوری را به صورت دقیق کنترل می نماید.

شیرهای سوزنی به خاطر مکانیزم ظریف و قابل اطمینان در موارد آزمایشگاهی و برای کنترل مقادیر کم سیال بدون نیاز با سرعت بالا مورد استفاده قرار می گیرد .

شیر توپی یا بال ولو

شیرهای توپی یا Ball Valve بال ولو از دریچه ای به شکل نیم کره که در یک قسمت کروی شکل تعبیه شده است تشکیل شده که با گردش 90 درجه ای یا ربع گرد خود باعث باز یا بسته شدن مسیر سیال می گردد.

این شیرها برای مثال در سایزهای کوچک و فشار های ضعیف در لوله کشی گاز منازل و یا آب گرم و سرد برای حالتهای باز یا بسته مورد استفاده قرار می گیرد . آب بندی مناسب، عمر مفید و سرعت در باز و بست و افت فشار کم در مسیر عبور سیال پاره ای از مزایای استفاده از این نوع شیر می باشند .

شیر کشوئی یا گیت ولو

شیر کشوئی یا ( Gate valve) گیت ولو که بعنوان یکی از انواع شیرآلات صنعتی بکار می رود، از ساده ترین وقدیمی ترین مکانیزم برای کنترل جریان سیال استفاده می کند. از دیرباز برای کنترل جریان آب در جویبار از یک دریچه مستطیل شکل که از دو طرف در یک قاب شیاردار جای گرفته بود استفاده می کردند. در این شیرها با قرار گرفتن دریچه کشوئی شیر که میتواند شکلهای مستطیلی یا گرد داشته باشد در شیار سیت عبور سیال متوقف می گردد و بالعکس زمانی که این دریچه کشوئی به بالاترین موقعیت خود می رسد سیال بدون وجود هیچ مقاومت و افت فشاری به مسیر خود ادامه می دهد.

این شیرهای در صنعت معمولا به صورت فلنچی بوده و برای جلو گیری از نشتی از گسکت (Gasket) یا واشرهای مربوطه استفاده می گردد. به جهت اینکه عبور سیال رابطه خطی و مشخصی با باز شدن کشوی شیر ندارد از شیر کشوئی معمول بجز مواردی که به شکل خاصی طراحی گردیده اند نمی توان برای کنترل کامل عبور سیال استفاده نمود و بیشتر از گیت والوهای در حالت کامل بسته یا باز استفاده می گردد.

شیر دیافراگمی یا پرده ای

شیر دیافراگمی یا پرده ای (Diaphragm Valve) که بعنوان یکی از انواع شیرآلات صنعتی بکار می رود، از یک بدنه با پورتهای ورودی و خروجی ساخته شده است که به وسیله فشار بر دیافراگم تعبیه شده در آن می توان مانع عبور سیال در پورتها شد. دیافراگم ها معمولا از جنس قابل انعطاف لاستیکی ساخته می شوند که بسته به طراحی و مورد استفاده می تواند در مقابل خوردگی و فرسایش بسیار مقاوم باشد. در ولوهای دیافراگمی از آنجا که مکانیزم بازو بسته کردن از قسمت دیافراگم و پورتها جدا می باشند آب بندی کاملی برقرار است بجز مواردی که دیافراگم سوراخ گردد.

در ابتدا ولوهای دیافراگمی برای استفاده در صنایع غذایی و بهداشتی طراحی گردید و در مواردی که سیال خوردنده باشد نظیر اسیدها و یا حتی مواد ساینده نظیر سیمان می توان از ولوهای لاستیکی یا رابری دیافراگمی استفاده کرد. ولوهای دیافراگمی به طور کلی به دو دسته weir و Straight-Way تقسیم می گردد . نمونه Weir برآمدگی در درون ولو تعبیه شده که دیافراگم با فشار و چسبیدن به این برآمدگی مانع عبور سیال میگردد و در مدل Straight-Way یا Seat type دو دریچه ورودی و خروجی با زاویه 90 درجه نسبت به همدیگر قرار گرفته و دیافراگم بصورت یک شکل گوه ای در می آید .

شیر یکطرفه یا چک ولو

شیرهای یکطرفه non return or check valves چک ولو همانگونه که از نام آن بر می آید شیری است که از فقط از یک جهت اجازه جریان سیال را میدهد و در بسیاری موارد نظیر مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد برای مثال در وی ورودی آب را به طرف ساختمان قرار می دهند که در صورت قطع آب مقدار آبی که در وسائل خانگی و داخل لوله ها ذخیره شده به لوله اصلی باز نگردد یا وی لوله ورودی آب گرمکن ها قرار می دهند که بر اثر قطع آب و یاشکستن لوله در داخل ساختمان آب ذخیره شده در مخزن آب گرمکن خالی نشود . زیرا ممکن است کوره به کار ادامه دهد و باعث سوختن آب گرمکن گردد و همچنین در پالایشگاه ها شیر یکطرفه را روی لوله خروجی تلمبه قرار می دهند که پس از انتقال مقدار لازم مواد نفتی ، و بستن تلمبه یا خاموش شدن اضطراری تلمبه مواد ارسال شده نتواند برگردد.

چک ولو شامل پورت ورودی و خروجی برای ورود و خروجی سیال به صورت یک طرفه و بدون نیاز به کنترل خارجی میباشد . یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب چک ولو حداقل فشار برای کار کردن چک ولو میباشد . از نظر مکانیزم چک ولوهای مدلهای مختلفی نظیر ball check valve یا توپی و diaphragm check valve یا چک ولو دیافراگمی swing check valve or tilting disc check valve یا دیسکی و stop-check valve ، lift-check valve ، duckbill valve .

شیر اطمینان یا سیفتی ولو

شیرهای اطمینان یا Safety Valves ولوهائی با مکانیزم فشاری می باشند به صورتی که افزایش فشار از مقدار مشخصی باعث باز شدن دریچه و تخلیه مواد برای رسید به فشار نرمال می گردد. برای نمونه در آبگرمکن های مخزنی با بویلرهای و مخازن فشار در بالای مخزن برای جلوگیری از انفجار مخزن در اثر بالارفتن دما و فشار مخزن از شیر اطمینان استفاده می کنند.

شیرهای اطمینان طوری انتخاب می گردند که نه فقط در فشار معینی باید باز شوند بلکه ظرفیت آنها طوری است که مقادیر زیادی مایع یا گاز محتوی را که در اثر حرارت (تبخیر مایعات یا انبساط گازها ) تغییر حالت داده است باید خارج کنند. شیرهای اطمینان یا ریلیف ولو بسته به گاز یا مایع بودن سیال و نوع کاربرد در انواع و مکانیزم های متفاوتی تولید می شوند. معمولا موادی که سیال مایع باشد به نام ریلیف ولو (Relief Valves) یا شیر تخلیه شناخته می شوند.

ترموستاتیک ولو یا شیر دمائی

شیرهای دمائی یا ترموستاتیک ولو یک نمونه از شیرهای خودکار یا کنترل ولو هستند که با کمک اکچوئیتور دمائی خود قادر به کنترل فلو و در نتیجه دمای مورد نظر می باشند.

در حقیقت در این ولوها از یک اکچوئیتور ترموستاتیک استفاده شده و با گرم شدن و بیشتر شدن دمای پروسه در محل سنسور این اکچوئیتور و افزار فشار مایع درون آن به قسمت متحرک شیر برای بسته شدن مسیر فرمان داده میشود

رگولاتور یا شیر فشار شکن

شیر فشار شکن PRESSURE REDUCING VALVE یا شیر رگولاتور به منظور تنظیم و کاهش فشار خطوط معمولا بعد از مخازن پر فشار طراحی گردیده است و با طراحی های متفاوت بسیار پرکاربرد می باشند. برای مثال در کپسول های گاز خانگی بدون داشتن چنین شیری امکان استفاده ایمن و ساده از گاز وجود نداشت. رگولاتورهای در صنعت نیز کاربرد وسیعی داشته و به اشکال و مکانیزم های متفاوت تولید می شوند. در بیشتر مکانیزم ها از وجود یک فنر یا وزنه و دریچه قابل تنظیم به صورتی استفاده می گردد با هدایت فشار مخزن پر فشار به محفظه ای و فشار بر روی المنت یاد شده و جابجائی قسمت متحرک در جهت عکس یا بسته شدن شیر برای کم کردن فشار استفاده می شود.

شیر فشار شکن یا شیر تنظیم کننده فشار می تواند نزدیک کنتور آب ساختمان بعد از انشعاب از لوله اصلی آب شهر نصب شود تا فشار های زیاد و تغییرات فشار آب شهر را تقلیل دهد . این شیر را می توان یک وسیله تمام خودکار خواند، زیرا برای انجام تغییرات و تقلیل فشار دارای ساختمانی مخصوص است که این عمل را بدون انتقال انرژی انجام می دهد. این شیرها یک پیچ مخصوص تنظیم فشار دارد که به وسیله آن فشار خروجی شیر تنظیم می شود.