شیر کنترلی پنوماتیک‬‎

شیر کنترلی پنوماتیک (Pneumatic Control Valve)

تجهیز صنعت وارد کننده انواع شیر کنترلی از برندهای فیشر fisher ، ماسونیلان masoneilan، سامسون samson دارای موجودی انبار  سایز “1 تا ” 16 از  کلاس 150 تا 1500 در مدل های  باترفلای ولو  ، گلاب ولو  ، بال ولو و …. با متریال کربن استیل و استنلس استیل 

کنترل ولو یا شیر کنترلی یکی از تجهیزات بسیار کلیدی و اساسی در سیستم های کنترلی محسوب میشود که با کنترل و تنظیم مقدار جریان عبوری سیالات، قادر به کنترل تمامی پارامترهای فیزیکی سیالات داخل یک فرآیند مانند فشار، دما، جریان و حتی سطح یک مخزن در یک لوپ کنترلی خواهد بود.

برای مثال در یک لوپ بسته کنترلی جهت کنترل سطح مایع داخل یک مخزن، لول ترانسمیتر هنگامیکه سطح سیال داخل مخزن کاهش پیدا میکند یک سیگنال کنترلی به کنترل ولو ارسال میکنند. کنترل ولو با دریافت این سیگنال الکتریکی باز شده و سیال فرآیندی از داخل شیر عبور کرده و وارد مخزن میشود و سطح مایع درون مخزن افزایش پیدا خواهد کرد.

بطور مشابه و در حالت برعکس هنگامیکه سطح سیال داخل مخزن بیش از اندازه افزایش پیدا کند، لول ترانسمیتر یک سیگنال کنترلی به کنترل ولو ارسال خواهد کرد. کنترل ولو نیز متعاقبآ و متناسب با سیگنال دریافتی از کنترلر بسته شده و اجازه عبور فلوی فرآیندی بیشتری را نخواهد داد. بدین ترتیب همانگونه که مشاهده میکنید یک کنترل ولو و یک لول ترانسمیتر در یک حلقه بسته کنترلی به راحتی میتوانند سطح یک مخزن را بصورت اتوماسیون و اتوماتیک کنترل کنند.

شیر کنترلی پنوماتیکی با دریافت یک سیگنال نیوماتیکی از جنس فشار هوا، قادر به تنظیم مقدار جریان سیالات فرآیندی بصورت اتوماتیک و بدون دخالت هرگونه نیروی انسانی یا اپراتور خواهد بود.

در این مقاله به معرفی عملکرد و مکانیزم کنترل ولو پنوماتیکی و انواع بدنه در آنها و اکچویتور یا عملگر در کنترل ولوهای نیوماتیکی و همچنین معرفی انواع متریال های مورد استفاده در آنها و استانداردها و الزامات طراحی یک شیر کنترلی خواهیم پرداخت. همچنین در آخر به معرفی برترین تولیدکنندگان کنترل ولو پنوماتیک در جهان خواهیم پرداخت.

شیرآلات صنعتی و پایپینگی عمدتآ در دسته بندی های شیرهای تنظیم جریان و کنترل (Throttling)، شیرهای قطع و وصل جریان (On/Off) وشیرهای یکطرفه (Check Valves) قرار میگیرند. از این بین بعضی از شیرهای قطع و وصل مانند شیر پروانه ای و شیر توپی را میتوان بصورت محدود در کاربردهای کنترلی نیز مورد استفاده قرار داد.

شیر کنترلی پنوماتیکی همانطور که از نام آن پیداست نوعی شیر محسوب میشود که میتوان از آن برای تنظیم و کنترل جریان استفاده نمود. به این معنی که میتوان با ارسال یک سیگنال پنوماتیک به شیر، بصورت درصدی آن را باز یا بسته کرد.

به عنوان مثال در یک شیر کنترلی پنوماتیکی میتوان با ارسال سیگنال 15 psi شیر را 100% باز و یا با ارسال سیگنال 9 psi شیر را دقیقآ 50% باز کرد.

انواع شیر کنترلی پنوماتیک بر اساس نوع اکچویتور (عملگر)

شیرآلات کنترلی بر حسب نوع عملگر یا اکچویتور در دسته بندی های مختلفی قرار میگیرند. از این بین اکچویتور های پنوماتیکی، الکتریکی یا برقی و همچنین اکچویتور های هیدرولیکی از متداول ترین انواع عملگرها یا اکچویتور ها در شیرآلات محسوب میشوند و با به کار گیری از این نوع عملگرها میتوان شیرآلات را بصورت اتوماتیک و غیردستی کنترل نمود.

شیر کنترلی پنوماتیکی همانطور که از نام آن پیداست دارای یک عملگر پنوماتیکی یا نیوماتیکی میباشد. به این معنی که عملگر آن تنها با دریافت سیگنال هایی از جنس فشار هوای فشرده (پنوماتیکی) یا هوای طبیعی (Natural Gas) قادر به حرکت و باز و بسته کردن ولو خواهد بود.

انواع مختلفی از اکچویتور های پنوماتیکی امروزه در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند که میتوان به اکچویتورهای پنوماتیکی – دیافراگمی (Pneumatic-Diaphragm)، اکچویتور های پنوماتیکی – پیستونی (Pneumatic-Piston) و اکچویتور های پنوماتیکی – دورانی یا چرخشی (Rack and Pinion) اشاره نمود که در عکس زیر شکل ظاهری هریک از این نوع عملگرها را مشاهده میکنید.

عملگرهای پنوماتیکی فوق از متداول ترین انواع اکچویتور های پنوماتیکی محسوب میشوند و میتوان آنها را با انواع شیر های گلوب، شیر توپی و شیر پروانه ای و سایر شیرآلات صنعتی کوپل نمود و حرکت شیرآلات را بصورت اتوماتیک کنترل کرد.

همانطور که مشاهده میکنید اولین عکس از سمت راست یک کنترل ولو از نوع گلوب را مشاهده میکنید که با یک اکچویتور دیافراگمی کنترل میگردد. در عکس بعدی یک شیر پروانه ای را مشاهده میکنید که با یک اکچویتور پنوماتیکی دورانی کنترل میشود. در عکس سوم یک شیر کنترلی از نوع سه طرفه را مشاهده میکنید که مجددآ یا یک عملگر دیافراگمی کوپل شده است و نهایتآ در آخرین شیر یک بال ولو را مشاهده میکنید که با عملگر پیستونی کوپل شده است. عملگر این شیر با یک مکانیزم خاص، حرکت خطی پیستون را به یک حرکت دورانی تبدیل کرده که قابلیت کنترل شیر توپی را مقدور خواهد کرد.

در ادامه به معرفی انواع عملگرهای پنوماتیکی اشاره خواهیم کرد:

اکچویتور پنوماتیکی – دیافراگمی

مکانیزم داخلی این نوع از عملگرها استفاده از یک سیستم دیافراگم – فنر میباشد. دیافراگم در این نوع اکچویتور ها توسط وارد شدن نیروی هوای فشرده (سیگنال نیوماتیکی) فشرده خواهد شد و حرکت خواهد کرد. با حرکت دیافراگم، میله متصل به آن که به استم شیر کوپل شده است نیز حرکت کرده و باعث باز یا بسته شدن شیر کنترلی خواهد شد.

همچنین هنگام قطع شدن نیروی فشار هوا، فنر فشرده شده به حالت آزاد قبل برگشته و دیافراگم نیز به وضعیت اولیه باز خواهد گشت. به این نوع عملکرد اکچویتور های فنر برگشتی (Spring-Return) نیز گفته میشود.

در نوع دیگری از اکچویتور های دیافراگمی که به دابل اکت (Double Acting) معروف هستند به جای استفاده از مکانیزم فنر متصل به دیافراگم، از دو خط هوا در بالا و پایین دیافراگم استفاده میگردد. بدین صورت که خط هوا بالایی باعث فشرده شدن دیافراگم و حرکت آن رو به پایین خواهد شد. هنگامی که خط هوای بالایی قطع شود، خط هوای پایین دیافراگم برقرار شده و دیافراگم را با سمت بالا حرکت داده و دیافراگم به وضعیت قبلی خود باز خواهد گشت.

بطور کلی مکانیزم اصلی عملکرد در این نوع اکچویتورها استفاده از یک دیافراگم میباشد. به همین جهت به آنها اکچویتورهای پنوماتیکی – دیافراگمی گفته میشود.

شکل زیر نحوه عملکرد یک اکچویتور دیافراگمی را نمایش میدهد.

اکچویتور پنوماتیکی – پیستونی

مکانیزم داخلی این نوع از عملگرها استفاده از یک مکانیزم سیلندر – پیستون و میباشد. پیستون در این نوع اکچویتور ها توسط وارد شدن نیروی هوای فشرده (سیگنال نیوماتیکی) داخل یک سیلندر کاملآ آب بندی شده فشرده شده و حرکت خواهد کرد. با حرکت پیستون، میله متصل به آن که به استم شیر کوپل شده است نیز حرکت کرده و باعث باز یا بسته شدن شیر کنترلی خواهد شد.

در اکچویتورهای پنوماتیکی پیستونی به دلیل بزرگ بودن اکچویتور و سنگین بودن پیستون معمولآ از مکانیزم فنری برای بازگشت پیستون به وضعیت اولیه استفاده نمیشود و از خطوط هوا در بالا و پایین پیستون برای حرکت پیستون اکچویتور استفاده میشود.

همچنین لاطم به ذکر است که استفاده از اکچویتور های پیستونی به جز در موارد خاص متدوال نبوده و بیشتر در این مورد از اکچویتور های دیافراگمی در کنترل ولو های پنوماتیکی استفاده میگردد.

شکل زیر نحوه عملکرد یک اکچویتور پیستونی را نمایش میدهد.

همچنین لازم به ذکر است که در هر دو نوع اکچویتور های دیافراگمی و پیستونی، حرکت اکچویتور از نوع حرکت خطی یا Linear میباشد. این موضوع برای نصب پوزیشنر های الکترو نیوماتیکی روی اکچویتورها باید در نظر گرفته شود.

اکچویتور پنوماتیکی – دورانی

اکچویتورهای پنوماتیکی چرخشی یا دورانی که به Rack and Pinion نیز در صنایع معروف هستند نوع دیگری از عملگرهای پنوماتیکی محسوب میشوند که با نیروی فشار هوا عمل میکنند. حرکت این اکچویتورها به صورت دورانی یا چرخشی (روتاری) می باشد و برای کنترل شیرآلاتی که حرکت مجرابند آنها بصورت دورانی یا روتاری (شیرهای توپی و شیر پروانه ای) میباشد مورد استفاده قرار میگیرند.

مکانیزم عملکرد این نوع از اکچویتور ها بدین صورت میباشد که یک شفت دندانه دار که به استم بدنه ولو کوپل شده است، در وسط اکچویتور قرار گرفته و دو پیستون در دو طرف آن قرار گرفته‌ اند که با دندانه‌ ای به شفت میانی اکچویتور متصل هستند. دو محفظه جدا از هم در یک اکچویتور وجود دارد که ناحیه درونی، بین دو پیستون و ناحیه خارجی، بین هر پیستون و دیواره قراردارد و کاملا از هم ایزوله هستند.

سیال محرک (هوای فشرده یا گاز طبیعی) با پر و خالی کردن در این دو ناحیه باعث به حرکت درآمدن پیستون می­‌شود و پیستون نیز با استفاده از دنده ‌هایی که آن را به شفت متصل کرده، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را تامین میکنند و شیر باز و بسته میشود. همانطور که پیشتر نیز اشاره شد بیشترین کاربرد اکچویتورهای پنوماتیکی در شیرهای قطع وصل مانند شیر توپی، شیر پروانه ای و شیر سماوری میباشند.

شکل زیر نحوه عملکرد و ساختار داخلی یک اکچویتور رک اند پینیون را نمایش میدهد.

لازم به ذکر است که در این نوع اکچویتور نیز مانند اکچویتور های دیافراگمی، هم مکانیزم فنر برگشتی یا (Spring Return) و هم مکانیزم دابل اکت (Double Acting) بسته به شرایط فرآیندی مورد استفاده قرار میگیرند.

انواع بدنه در کنترل ولو پنوماتیکی

کنترل ولو ها با انواع بدنه های گلوب (کروی)، توپی (بال ولو) و پروانه ای (باترفلای) امروزه در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند. هرچند که در این بین نوع گلوب آن یا کنترل ولو گلوب آن بیشترین کاربرد را دارد اما در بعضی از مدل های بال ولو یا باترفلای ولو نیز میتوان با نصب یک عملگر پنوماتیکی یا حتی یک رگولاتور هوا و پوزیشنر، از آنها در سرویس های کنترلی نیز بهره برد.

انواع جنس بدنه کنترل ولو پنوماتیکی

کنترل ولو های پنوماتیکی در انواع متریال های گوناگون مطابق نوع سیال، شرایط فرآیندی از نظر دما و فشار فرآیند، چگالی و ویسکوزیته سیال طراحی و انتخاب میشوند. انواع چدن و چدن داکتیل (JS 1049)، انواع آلیاژ های فولاد کربنی یا کربن استیل (A216)، انواع استیل ضد زنگ و استنلس استیل (CF8M) و … همگی برای کنترل ولو های پنوماتیکی موجود میباشند.

برای کنترل ولو ها با بدنه گلوب که بیشتر در فرآیند های کنترلی سیالات (Throttling) استفاده میگردد از انواع چدن داکتیل، آلیاژ های فولادی و کربن استیل، انواع استنلس استیل مورد ساخت قرار میگیرند. و همچنین  در صنایع شیمیایی برای سرویس های با دما و فشار های بالا و خاصیت خورندگی از فولادهای سخت کاری شده (Stelitted) و متریال های مطابق با استاندارد های ضد خوردگی NACE مانند مونل، اینکونل یا دیگر متریال های مناسب استفاده میگردد.

همچنین انواع آلیاژهای بدنه مناسب سیالات با خاصیت خوردگی و گازهای ترش H2S مطابق استاندارد های ضدخوردگی (NACE) برای کنترل ولو های پنوماتیکی مورد استفاده قرار میگیرند.

برندهای تولید کننده شیر کنترلی پنوماتیک

تولید کنندگان بی شماری در دنیا انواع کنترل ولو یا شیر کنترلی را تولید میکنند که از این بین فیشر FISHER، سامسون SAMSON، ماسونیلان MASONEILAN، و سایر برندهای مطرح اروپایی و امریکایی از محبوبیت بیشتری در صنایع فرآیندی در دنیا برخوردار هستند.

تجهیز صنعت تامین کننده و وارد کننده انواع شیرآلات صنعتی و پایپینگی، انواع کنترل ولو، بال ولو، باترفلای ولو و انواع شیرهای اطمینان و رگولاتور از بهترین برندهای روز دنیا در سایز های مختلف با انواع اتصالات فلنجی، رزوه ای و ویفری در انواع متریال های گوناگون میباشد.

شما میتوانید جهت مشاوره فنی و کسب اطلاعات بیشتر در خصوص قیمت ها و اطلاعات فنی بیشتر با کارشناسان فنی و فروش ما در تماس باشید.

لوله مانیسمان / ای تو پی پوزیشنر ای بی بی / لول ترانسمیتر فیشر / بوستر فیشر / آی توپی پوزیشنرماسونیلان