انواع شیرهای کنترلی بر اساس مکانیزم عملکرد
این ابزارها از نظر مکانیزم عملکردی به انواع مختلفی تقسیم میشوند که هرکدام در کاربردهای خاص خود بهترین عملکرد را دارند. مکانیزم عملکرد ولوهای کنترلی بنحوه باز و بسته شدن و کنترل سیال درون سیستم بستگی دارد. در ادامه به بررسی جامعتری از این انواع میپردازیم:
شیر توپی (Ball Valve)
شیر توپی یا بال ولو (Ball Valve)
در این نوع، یک توپ کروی با یک سوراخ میانی بمنزله بخش متحرک عمل میکند. با چرخش ۹۰ درجهای توپ، حرکت سیال باز یا بسته میشود. این ولوها قابلیت باز و بسته شدن سریع و ساختار سادهای دارند و برای کاربردهایی که دارای گردش سیالی زیاد و فشار بالا مناسباند.
از شیرهای توپی در تامین آب صنعتی، آب خانگی و کشاورزی بوفور استفاده میشود. همچنین قابلیت کنترل مسیر سیال و عملکردی قابل اطمینان دارند که در خطوط انتقال گاز طبیعی و فرآیندهای پالایشگاهی بکرات استفاده میشوند.
شیر پروانهای (Butterfly Valve)
شیر پروانهای از یک دیسک گرد در قالب بخش کنترلی استفاده میکند که با چرخش دیسک به زاویه ۹۰ درجه، حرکت سیال را قطع یا وصل میکنند. چون ساختار ساده و وزن کمی دارند، برای خطوط با فشار متوسط و پایین مناسب هستند.
شیر پروانهای (Butterfly Valve)
این ابزارها هزینه خرید پایین و نصب آسانی داشته و بطور گسترده در سیستمهای تهویه، انتقال آب، سیستمهای فاضلاب، و فرآیندهای شیمیایی بکار میروند. یکی از مزایای این نوع، نیاز به فضای کم برای نصب و عملکرد سریع آن است.
شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)
این نوع شیر با استفاده از یک دیافراگم انعطافپذیر از جنس لاستیک یا مواد پلیمری کار میکند که با تغییر شکل دیافراگم، حرکت سیال باز یا بسته میشود. شیرهای دیافراگمی برای کنترل سیالات خورنده، ساینده، یا دارای ذرات معلق مناسباند و در صنایعی مانند داروسازی، غذایی و شیمیایی که نیاز به کنترل دقیق و بهداشتی سیالات دارند، استفاده میشوند.
شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)
این ولوها بدلیل نداشتن قطعات متحرک در تماس با سیال، برای فرآیندهایی که نیاز به پاکیزگی بالا دارند، گزینه مناسبی هستند.
شیر پلاگ (Plug Valve)
شیر پلاگ مشابه شیر توپی عمل میکند اما بجای توپ از یک پلاگ استوانهای یا مخروطی استفاده میشود که با چرخش آن، حرکت سیال باز یا بسته میشود. شیرهای پلاگ دارای طراحی ساده و قابلیت آببندی بالا هستند و معمولاً در خطوط با فشار متوسط تا بالا و برای قطع و وصل سریع سیالات استفاده میشوند. این نوع نیز بیشتر در صنایع نفت و گاز، پالایشگاهها، و صنایع شیمیایی که نیاز به کنترل سریع و مطمئن سیالات دارند، استفاده میشوند.
شیر دروازهای (Gate Valve)
شیر دروازهای با حرکت عمودی صفحه مسطح یا گوهای، حرکت سیال را بشکل کامل قطع یا باز میکند. ولوهای دروازهای برای کاربردهایی که نیاز به قطع و وصل کامل سیالات دارند و شرایطی که مقاومت حداقلی در برابر روند سیالات مورد نظر است، بسیار مناسباند.
شیر دروازهای (Gate Valve) یا گیت ولو | راهنمای ۰ تا ۱۰۰ شیرهای کنترلی صنعتی: آشنایی با انواع و نحوه عملکرد
این شیرها بعلت مقاومت پایین در حالت باز، معمولا در خطوط انتقال اصلی که نیاز به شدت روند سیالی بالا دارند، مانند خطوط انتقال نفت و گاز استفاده میشوند. از معایب این دسته میتوان بزمان طولانیتر برای باز و بسته شدن و نیاز به فضای بیشتر برای نصب اشاره کرد.
شیر سوزنی (Needle Valve)
شیر سوزنی برای کنترل دقیق سیالات طراحی شده است و از یک سوزن مخروطی برای تنظیم تدریجی حرکت استفاده میکند. طراحی خاص سوزنی این شیر امکان تنظیم دقیق سیالات را فراهم میآورد و بهمین دلیل در کاربردهایی پر دقت مانند سیستمهای آزمایشگاهی، ابزار دقیق، و کنترل فشار گازها، استفاده میشود.
شیر سوزنی (Needle Valve)
شیرهای سوزنی در سیستمهای کنترل جریان با فشار بالا و در فرآیندهایی که نیاز به تنظیم جزئی و پیوسته حرکت سیالات است، استفاده میشوند.
شیر کروی (Globe Valve)
شیرهای کروی برای تنظیم عبور سیال با دقت بالا طراحی شده است و از یک دیسک کروی برای کنترل حرکت سیال استفاده میکند. گذر سیال در این دسته از مسیری منحنی عبور میکند که باعث کاهش سرعت و فشار سیال میشود، بنابراین این ابزارها برای کنترل دقیق مسیر در شرایطی که نوسانات حرکت سیال باید بحداقل برسد، بسیار مناسباند.
شیر کروی (Globe Valve)
ولوهای کروی در صنایع تولید شیشه، نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهها کاربرد دارند و چون ساختار خاصی دارند، میتوانند برای کاربردهایی با نیاز بکاهش ضربات هیدرولیکی و تنظیم دقیق سیالات مورد استفاده قرار گیرند.
نحوه عملکرد شیرهای کنترلی و تنظیمات مختلف
عملکرد شیرهای کنترلی بدین صورت است که این دستگاهها با دریافت سیگنالهای کنترلی از یک سیستم کنترل مرکزی، میزان باز و بسته بودن شیر را بطور خودکار تنظیم میکنند. این سیگنالها میتوانند از انواع مختلفی از سیستمهای کنترلی شامل پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی ارسال شوند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
سیستم پنوماتیکی (بادی)
این سیستمها از هوای فشرده برای فعالسازی مکانیزم باز و بسته کردن شیر استفاده میکنند. ویژگیهای بارز این نوع شیرها، سرعت بالا و امنیت عملکرد آنها است. چرا که استفاده از هوا بمنزله سیال کنترلی، خطرات ناشی از نشتی مواد قابل اشتعال یا خورنده را کاهش میدهد.
انواع سیستم پنوماتیکی (بادی) یا نیوماتیکی | راهنمای ۰ تا ۱۰۰ شیرهای کنترلی صنعتی: آشنایی با انواع و نحوه عملکرد
ولوهای پنوماتیکی عمدتاً در صنایعی که نیاز به پاسخ سریع و ایمنی بالا دارند مانند پتروشیمی، پالایشگاهها، صنایع سیمان و صنایع دارویی استفاده میگردند.
سیستم هیدرولیکی
در این سیستمها، از مایعات (معمولاً روغن هیدرولیک) بعنوان عامل نیرویی برای جابجایی مکانیزم کنترلی شیر استفاده میشود. سیستمهای هیدرولیکی توانایی ایجاد نیروی زیاد دارند و برای کاربردهایی که به گشتاور و فشار بالایی نیاز دارند، مناسب هستند. این سیستمها در صنایع فلزی، نیروگاهی و ماشینآلات سنگین استفاده میشوند. از ویژگیهای مثبت این سیستمها میتوان به حساسیت بالا و توانایی کنترل سیال در فشارهای بسیار بالا اشاره کرد. با این حال، احتمال نشتی مایعات و نیاز به نگهداری منظم از معایب آنها است.
سیستم عملگر الکتریکی
استفاده از عملگرهای الکتریکی، یکی از مدرنترین روشهای کنترل شیرها شناخته میشوند. در این سیستمها، از موتورهای الکتریکی یا سلونوئیدها برای تنظیم موقعیت ولو استفاده میشود. دقت بالا، قابلیت برنامهریزی و کنترل از راه دور از مزایای اصلی این سیستمها بشمار میروند. این نوع سیستمها در صنایع پیشرفتهای مانند صنایع خودروسازی، هوافضا و صنایع الکترونیکی کاربرد دارند. علاوه بر این، امکان اتصال این سیستمها به شبکههای هوشمند صنعتی (مانند سیستمهای SCADA) به افزایش اتوماسیون و کاهش دخالت انسانی کمک میکند.
این مکانیزمها باعث میشوند که شیرهای کنترلی بتوانند دقیقا و در لحظه وضعیت حرکت سیال را تنظیم کنند. نقش حسگرها و سیستمهای بازخورد نیز در این میان بسیار حائز اهمیت است. این حسگرها پارامترهای مختلفی مانند فشار، دما، یا حرکت سیالات را اندازهگیری کرده و دادهها را به سیستم کنترل مرکزی ارسال میکنند. سیستم کنترل با تحلیل این دادهها، تصمیمات لازم برای تنظیم باز و بسته بودن شیر را اتخاذ میکند.
بعنوان مثال، در سیستمهای کنترل دمایی، سنسورهای دما بطور مداوم دمای سیال را اندازهگیری میکنند و دادههای مربوطه را به کنترلر ارسال میکنند. کنترلر با توجه به دمای هدف، سیگنالهای مناسب برای تنظیم موقعیت ولو ارسال میکند تا شریان سیال بگونهای تنظیم شود که دما در محدوده مطلوب باقی بماند. در سیستمهای فشار نیز، حسگرهای فشار وضعیت فعلی را اندازهگیری کرده و بر اساس آن، کنترلر به شیر دستور میدهد تا باز یا بسته شود تا فشار سیستم در محدوده ایمن باقی بماند.
سیستم عملگر الکتریکی (پوزیشنر برقی)
تنظیمات مختلف شیرهای کنترلی شامل پارامترهایی مانند محدوده حرکت (Stroke Range)، زمان پاسخ (Response Time)، و محدوده کنترل (Control Range) است که بسته به نوع کاربرد و شرایط عملیاتی، تنظیم میشوند. در فرآیندهای حساس صنعتی، انتخاب صحیح این پارامترها برای جلوگیری از نوسانات غیرقابل قبول در فشار یا حرکت سیال بسیار حائز اهمیت است. استفاده از نرمافزارهای پیشرفته برای تنظیم و کالیبراسیون شیرهای کنترلی نیز از جمله روشهای مدرن برای مناسب سازی عملکرد این تجهیزات محسوب میشود.
استانداردها و معیارهای انتخاب شیرهای کنترلی
برای انتخاب صحیح و نصب شیرهای کنترلی در سیستمهای صنعتی، رعایت استانداردهای بینالمللی بسیار حائز اهمیت است. استانداردهایی مانند ANSI، API، و ASME معیارهایی برای طراحی، جنس و عملکرد شیرها ارائه میدهند که تضمینکننده کارایی و ایمنی در شرایط مختلف هستند. در هنگام انتخاب دریچههای کنترلی باید معیارهای زیر مدنظر قرار گیرند:
نوع سیال
فشار و دمای کاری
نیاز به دقت حداکثری
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی سیال (مانند خورندگی و گرانروی) در انتخاب جنس و نوع ولو بسیار تاثیرگذار است.
بسته به فشار و دمای کاری سیستم، باید از شیرهایی استفاده شود که قابلیت تحمل شرایط مختلف را داشته باشند.
در فرآیندهایی که دقت بالا در کنترل حرکت سیال یا فشار نیاز است، باید ولوهایی با دقت تنظیم بالا انتخاب شود.

منبع
این ابزارها از نظر مکانیزم عملکردی به انواع مختلفی تقسیم میشوند که هرکدام در کاربردهای خاص خود بهترین عملکرد را دارند. مکانیزم عملکرد ولوهای کنترلی بنحوه باز و بسته شدن و کنترل سیال درون سیستم بستگی دارد. در ادامه به بررسی جامعتری از این انواع میپردازیم:
شیر توپی (Ball Valve)
شیر توپی یا بال ولو (Ball Valve)
در این نوع، یک توپ کروی با یک سوراخ میانی بمنزله بخش متحرک عمل میکند. با چرخش ۹۰ درجهای توپ، حرکت سیال باز یا بسته میشود. این ولوها قابلیت باز و بسته شدن سریع و ساختار سادهای دارند و برای کاربردهایی که دارای گردش سیالی زیاد و فشار بالا مناسباند.
از شیرهای توپی در تامین آب صنعتی، آب خانگی و کشاورزی بوفور استفاده میشود. همچنین قابلیت کنترل مسیر سیال و عملکردی قابل اطمینان دارند که در خطوط انتقال گاز طبیعی و فرآیندهای پالایشگاهی بکرات استفاده میشوند.
شیر پروانهای (Butterfly Valve)
شیر پروانهای از یک دیسک گرد در قالب بخش کنترلی استفاده میکند که با چرخش دیسک به زاویه ۹۰ درجه، حرکت سیال را قطع یا وصل میکنند. چون ساختار ساده و وزن کمی دارند، برای خطوط با فشار متوسط و پایین مناسب هستند.
شیر پروانهای (Butterfly Valve)
این ابزارها هزینه خرید پایین و نصب آسانی داشته و بطور گسترده در سیستمهای تهویه، انتقال آب، سیستمهای فاضلاب، و فرآیندهای شیمیایی بکار میروند. یکی از مزایای این نوع، نیاز به فضای کم برای نصب و عملکرد سریع آن است.
شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)
این نوع شیر با استفاده از یک دیافراگم انعطافپذیر از جنس لاستیک یا مواد پلیمری کار میکند که با تغییر شکل دیافراگم، حرکت سیال باز یا بسته میشود. شیرهای دیافراگمی برای کنترل سیالات خورنده، ساینده، یا دارای ذرات معلق مناسباند و در صنایعی مانند داروسازی، غذایی و شیمیایی که نیاز به کنترل دقیق و بهداشتی سیالات دارند، استفاده میشوند.
شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)
این ولوها بدلیل نداشتن قطعات متحرک در تماس با سیال، برای فرآیندهایی که نیاز به پاکیزگی بالا دارند، گزینه مناسبی هستند.
شیر پلاگ (Plug Valve)
شیر پلاگ مشابه شیر توپی عمل میکند اما بجای توپ از یک پلاگ استوانهای یا مخروطی استفاده میشود که با چرخش آن، حرکت سیال باز یا بسته میشود. شیرهای پلاگ دارای طراحی ساده و قابلیت آببندی بالا هستند و معمولاً در خطوط با فشار متوسط تا بالا و برای قطع و وصل سریع سیالات استفاده میشوند. این نوع نیز بیشتر در صنایع نفت و گاز، پالایشگاهها، و صنایع شیمیایی که نیاز به کنترل سریع و مطمئن سیالات دارند، استفاده میشوند.
شیر دروازهای (Gate Valve)
شیر دروازهای با حرکت عمودی صفحه مسطح یا گوهای، حرکت سیال را بشکل کامل قطع یا باز میکند. ولوهای دروازهای برای کاربردهایی که نیاز به قطع و وصل کامل سیالات دارند و شرایطی که مقاومت حداقلی در برابر روند سیالات مورد نظر است، بسیار مناسباند.
شیر دروازهای (Gate Valve) یا گیت ولو | راهنمای ۰ تا ۱۰۰ شیرهای کنترلی صنعتی: آشنایی با انواع و نحوه عملکرد
این شیرها بعلت مقاومت پایین در حالت باز، معمولا در خطوط انتقال اصلی که نیاز به شدت روند سیالی بالا دارند، مانند خطوط انتقال نفت و گاز استفاده میشوند. از معایب این دسته میتوان بزمان طولانیتر برای باز و بسته شدن و نیاز به فضای بیشتر برای نصب اشاره کرد.
شیر سوزنی (Needle Valve)
شیر سوزنی برای کنترل دقیق سیالات طراحی شده است و از یک سوزن مخروطی برای تنظیم تدریجی حرکت استفاده میکند. طراحی خاص سوزنی این شیر امکان تنظیم دقیق سیالات را فراهم میآورد و بهمین دلیل در کاربردهایی پر دقت مانند سیستمهای آزمایشگاهی، ابزار دقیق، و کنترل فشار گازها، استفاده میشود.
شیر سوزنی (Needle Valve)
شیرهای سوزنی در سیستمهای کنترل جریان با فشار بالا و در فرآیندهایی که نیاز به تنظیم جزئی و پیوسته حرکت سیالات است، استفاده میشوند.
شیر کروی (Globe Valve)
شیرهای کروی برای تنظیم عبور سیال با دقت بالا طراحی شده است و از یک دیسک کروی برای کنترل حرکت سیال استفاده میکند. گذر سیال در این دسته از مسیری منحنی عبور میکند که باعث کاهش سرعت و فشار سیال میشود، بنابراین این ابزارها برای کنترل دقیق مسیر در شرایطی که نوسانات حرکت سیال باید بحداقل برسد، بسیار مناسباند.
شیر کروی (Globe Valve)
ولوهای کروی در صنایع تولید شیشه، نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهها کاربرد دارند و چون ساختار خاصی دارند، میتوانند برای کاربردهایی با نیاز بکاهش ضربات هیدرولیکی و تنظیم دقیق سیالات مورد استفاده قرار گیرند.
نحوه عملکرد شیرهای کنترلی و تنظیمات مختلف
عملکرد شیرهای کنترلی بدین صورت است که این دستگاهها با دریافت سیگنالهای کنترلی از یک سیستم کنترل مرکزی، میزان باز و بسته بودن شیر را بطور خودکار تنظیم میکنند. این سیگنالها میتوانند از انواع مختلفی از سیستمهای کنترلی شامل پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی ارسال شوند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
سیستم پنوماتیکی (بادی)
این سیستمها از هوای فشرده برای فعالسازی مکانیزم باز و بسته کردن شیر استفاده میکنند. ویژگیهای بارز این نوع شیرها، سرعت بالا و امنیت عملکرد آنها است. چرا که استفاده از هوا بمنزله سیال کنترلی، خطرات ناشی از نشتی مواد قابل اشتعال یا خورنده را کاهش میدهد.
انواع سیستم پنوماتیکی (بادی) یا نیوماتیکی | راهنمای ۰ تا ۱۰۰ شیرهای کنترلی صنعتی: آشنایی با انواع و نحوه عملکرد
ولوهای پنوماتیکی عمدتاً در صنایعی که نیاز به پاسخ سریع و ایمنی بالا دارند مانند پتروشیمی، پالایشگاهها، صنایع سیمان و صنایع دارویی استفاده میگردند.
سیستم هیدرولیکی
در این سیستمها، از مایعات (معمولاً روغن هیدرولیک) بعنوان عامل نیرویی برای جابجایی مکانیزم کنترلی شیر استفاده میشود. سیستمهای هیدرولیکی توانایی ایجاد نیروی زیاد دارند و برای کاربردهایی که به گشتاور و فشار بالایی نیاز دارند، مناسب هستند. این سیستمها در صنایع فلزی، نیروگاهی و ماشینآلات سنگین استفاده میشوند. از ویژگیهای مثبت این سیستمها میتوان به حساسیت بالا و توانایی کنترل سیال در فشارهای بسیار بالا اشاره کرد. با این حال، احتمال نشتی مایعات و نیاز به نگهداری منظم از معایب آنها است.
سیستم عملگر الکتریکی
استفاده از عملگرهای الکتریکی، یکی از مدرنترین روشهای کنترل شیرها شناخته میشوند. در این سیستمها، از موتورهای الکتریکی یا سلونوئیدها برای تنظیم موقعیت ولو استفاده میشود. دقت بالا، قابلیت برنامهریزی و کنترل از راه دور از مزایای اصلی این سیستمها بشمار میروند. این نوع سیستمها در صنایع پیشرفتهای مانند صنایع خودروسازی، هوافضا و صنایع الکترونیکی کاربرد دارند. علاوه بر این، امکان اتصال این سیستمها به شبکههای هوشمند صنعتی (مانند سیستمهای SCADA) به افزایش اتوماسیون و کاهش دخالت انسانی کمک میکند.
این مکانیزمها باعث میشوند که شیرهای کنترلی بتوانند دقیقا و در لحظه وضعیت حرکت سیال را تنظیم کنند. نقش حسگرها و سیستمهای بازخورد نیز در این میان بسیار حائز اهمیت است. این حسگرها پارامترهای مختلفی مانند فشار، دما، یا حرکت سیالات را اندازهگیری کرده و دادهها را به سیستم کنترل مرکزی ارسال میکنند. سیستم کنترل با تحلیل این دادهها، تصمیمات لازم برای تنظیم باز و بسته بودن شیر را اتخاذ میکند.
بعنوان مثال، در سیستمهای کنترل دمایی، سنسورهای دما بطور مداوم دمای سیال را اندازهگیری میکنند و دادههای مربوطه را به کنترلر ارسال میکنند. کنترلر با توجه به دمای هدف، سیگنالهای مناسب برای تنظیم موقعیت ولو ارسال میکند تا شریان سیال بگونهای تنظیم شود که دما در محدوده مطلوب باقی بماند. در سیستمهای فشار نیز، حسگرهای فشار وضعیت فعلی را اندازهگیری کرده و بر اساس آن، کنترلر به شیر دستور میدهد تا باز یا بسته شود تا فشار سیستم در محدوده ایمن باقی بماند.
سیستم عملگر الکتریکی (پوزیشنر برقی)
تنظیمات مختلف شیرهای کنترلی شامل پارامترهایی مانند محدوده حرکت (Stroke Range)، زمان پاسخ (Response Time)، و محدوده کنترل (Control Range) است که بسته به نوع کاربرد و شرایط عملیاتی، تنظیم میشوند. در فرآیندهای حساس صنعتی، انتخاب صحیح این پارامترها برای جلوگیری از نوسانات غیرقابل قبول در فشار یا حرکت سیال بسیار حائز اهمیت است. استفاده از نرمافزارهای پیشرفته برای تنظیم و کالیبراسیون شیرهای کنترلی نیز از جمله روشهای مدرن برای مناسب سازی عملکرد این تجهیزات محسوب میشود.
استانداردها و معیارهای انتخاب شیرهای کنترلی
برای انتخاب صحیح و نصب شیرهای کنترلی در سیستمهای صنعتی، رعایت استانداردهای بینالمللی بسیار حائز اهمیت است. استانداردهایی مانند ANSI، API، و ASME معیارهایی برای طراحی، جنس و عملکرد شیرها ارائه میدهند که تضمینکننده کارایی و ایمنی در شرایط مختلف هستند. در هنگام انتخاب دریچههای کنترلی باید معیارهای زیر مدنظر قرار گیرند:
نوع سیال
فشار و دمای کاری
نیاز به دقت حداکثری
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی سیال (مانند خورندگی و گرانروی) در انتخاب جنس و نوع ولو بسیار تاثیرگذار است.
بسته به فشار و دمای کاری سیستم، باید از شیرهایی استفاده شود که قابلیت تحمل شرایط مختلف را داشته باشند.
در فرآیندهایی که دقت بالا در کنترل حرکت سیال یا فشار نیاز است، باید ولوهایی با دقت تنظیم بالا انتخاب شود.

منبع
- پنجشنبه ۲۹ آذر ۰۳ ۱۷:۱۶
- ۱۶ بازديد
- ۰ نظر