شیرآلات کنترلی و تجهیزات

شیرآلات صنعتی در انواع مختلفی برای طیف گسترده ای از کاربردها تولید می‌ شوند. از انواع شیرآلات صنعتی میتوان به پنج دسته شیرآلات قطع و وصل (ON/OFF valve)، شیرآلات کنترلی (Control valve)، شیرآلات ایزوله (Isolating valve)، شیرهای خودکنترلی (Self control valve) و شیرهای اطمینان (Safety valve) اشاره کرد. در میان این شیرآلات، شیرهای کنترلی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، زیرا قادر به کنترل چندین پارامتر فیزیکی مانند جریان و فشار می باشند.

این شیرآلات می‌ توانند به صورت درصدی تنظیم شوند و قابلیت باز و بسته شدن در مقادیر دلخواه، مانند 50 یا 65 درصد را دارند و میزان مشخصی از سیالات را از خط لوله عبور می دهند. شیرآلات کنترلی به عنوان یکی از تجهیزات اصلی و بسیار مهم در فرآیندهای صنعتی و لوپ‌های کنترلی شناخته می‌ شوند. این شیرآلات با تنظیم و کنترل مقدار جریان عبوری سیال، نقش کلیدی در تنظیم پارامترهای فیزیکی یک فرآیند، از جمله فشار، دما، جریان و حتی سطح مایعات در مخازن ایفا می‌ کنند.

شیرآلات کنترلی یکی از اجزای حیاتی در فرآیندهای مختلف صنعتی محسوب می شوند که برای تنظیم جریان سیالات مایع، گاز و بخار در سیستم‌ های پایپینگ طراحی شده اند. این شیرها نرخ جریان و فشار سیال را بر اساس سیگنال‌ های کنترلی از یک کنترلر تنظیم می‌ کنند و از عملکرد مؤثر و ایمن فرآیند اطمینان حاصل می‌ نمایند.

سایز کنترل ولوها باید با استفاده از نرم‌ افزارهای مخصوص سایزینگ انجام شود و استفاده از آنها در سرویس‌ های کنترلی بر روی خطوط لوله مستلزم رعایت الزامات و استانداردهای خاص طراحی است. این استانداردها شامل مواردی مانند افت فشار مجاز، ظرفیت عبوری شیر، نویز و سایر موارد مشابه است که همگی باید در طراحی و سایزینگ کنترل ولو مد نظر قرار گیرند.

فروش شیرآلات کنترلی و تجهیزات

فروشگاه تخصصی پیکاتک به عنوان بزرگترین واردکننده و تأمین‌کننده انواع تجهیزات ابزار دقیق و شیرآلات صنعتی در ایران، با افتخار مجموعه‌ای کامل از محصولات با کیفیت را به مشتریان خود ارائه می‌ دهد. این فروشگاه به عنوان یک مرجع معتبر در زمینه فروش شیرآلات کنترلی و تجهیزات جانبی آن‌ها شناخته می‌ شود.

در پیکاتک انواع شیرآلات صنعتی و کنترلی از جمله شیر گلوب، شیر توپی، شیر پروانه‌ای، شیر دیافراگمی و بسیاری از انواع دیگر شیرآلات از برندهای معتبر جهانی با بهترین کیفیت و استانداردهای صنعتی به فروش می‌ رسد. علاوه بر شیرآلات کنترلی، فروشگاه پیکاتک انواع تجهیزات جانبی مورد نیاز آن‌ها از جمله اکچویتور، پوزیشنر، شیر برقی، رله بوستر و ... را نیز ارائه می‌دهد. این محصولات به بهبود عملکرد و کارایی سیستم‌های کنترلی کمک می‌ کنند و می‌ توانند به شما در دستیابی به نتایج بهتر در فرآیندهای صنعتی یاری رسانند.

بازدیدکنندگان محترم می‌ توانند با مراجعه به وب‌سایت پیکاتک، به راحتی شیرآلات کنترلی و تجهیزات جانبی آنها را بر اساس مشخصات فنی، بودجه مدنظر و قیمت مورد نظر خود انتخاب کنند. همچنین، کارشناسان فروش ما با دانش و تجربه کافی آماده‌اند تا شما را در انتخاب بهترین شیر کنترلی و تجهیزات جانبی راهنمایی کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید، فروش و استعلام قیمت شیرآلات کنترلی و تجهیزات جانبی آنها، با کارشناسان فنی ما تماس حاصل فرمایید.

شیرآلات کنترلی چگونه کار می کنند؟

یـک کنتـرل ولـو متشکل از مجموعـه ای کامـل از تجهیـزات مکانیکـی و الکترونیکـی شـامل بدنـه، سـیت و پـاگ، اسـتم، پکینـگ، اکچویتـور، پوزیشـنر و سـایر تجهیـزات کنترلـی اتوماسـیون می باشـد کـه همگـی در خدمـت یـک لـوپ کنترلـی بـرای کنتـرل یـک پارامتـر فرآینـدی عمل می کنند.

در صنایع فرآیندی، شیرآلات کنترلی به شیرهایی گفته می‌ شود که عملگر یا اکچویتور آنها به صورت خودکار کنترل می‌ شود و نیروی انسانی در تنظیم یا باز و بسته کردن شیر نقشی ندارد. این شیرها بسته به نوع عملکرد و انرژی مورد نیاز اکچویتور می‌ توانند به صورت پنوماتیکی، الکتریکی (موتوری) یا هیدرولیکی عمل کنند.

انواع شیرآلات کنترلی شامل شیر کروی (Globe valve)، شیر توپی (Ball valve)، شیر پروانه ای (Butterfly valve) و شیر دیافراگمی (Diaphragm valve) می شوند. شیرآلات کنترلی به منظور تنظیم و کنترل جریان سیالات در سیستم‌های صنعتی طراحی شده‌اند و  سیگنالی را از کنترلرهای صنعتی مانند PLC یا DCS دریافت می‌ کنند. این سیگنال نشان‌ دهنده میزان جریان یا فشار مورد نظر است و می‌ تواند به دو شکل الکتریکی یا پنوماتیکی ارائه شود.

اکچویتور یکی از مهم‌ترین اجزای شیرآلات کنترلی است که به استم (Stem) شیر متصل می‌ شود و نیروی لازم برای حرکت خطی یا دورانی شیر را تأمین می‌ کند. به عنوان مثال، در یک اکچویتور پنوماتیک، از هوای فشرده برای حرکت دیافراگم یا پیستون استفاده می‌ شود که این حرکت باعث باز یا بسته شدن شیر خواهد شد.

پوزیشنر به استم شیر متصل است و موقعیت استم را نسبت به سیگنال دریافتی از کنترلر مقایسه می‌ کند. اگر موقعیت استم با سیگنال دریافتی مطابقت نداشته باشد، پوزیشنر هوای ورودی به اکچویتور را کاهش یا افزایش می‌ دهد تا موقعیت استم به مقدار مطلوب برسد. همچنین رگلاتور برای کاهش فشار هوای فشرده استفاده می‌ شود و به کنترل دقیق عملکرد اکچویتور کمک می‌کند. این دستگاه فشار هوای ورودی به اکچویتور را تنظیم می‌ کند تا عملکرد بهینه‌ای داشته باشد.

شیر برقی (Solenoid Valve) به عنوان یک تجهیز ایمنی عمل می‌کند. در صورت قطع شدن خط هوا، این شیر به اکچویتور سیگنالی ارسال می‌ کند که به شیر اعلام می‌ کند که در حالت fail قرار گیرد. این ویژگی به ایمنی سیستم کمک می‌کند و از بروز خطرات ناشی از عدم کنترل جریان جلوگیری می‌ کند. در نهایت، با باز یا بسته شدن شیر، نرخ جریان سیال عبوری از آن تنظیم می‌ شود و موقعیت شیر به عنوان مثال، اگر 50٪ باز باشد، تعیین می‌ کند که چه مقدار سیال می‌ تواند از آن عبور کند.

انواع شیرآلات کنترلی

شیرآلات کنترلی در انواع مختلفی برای انواع خاصی از کاربردها طراحی شده اند همچنین دارای ساختمان (بدنه ظاهری و مجرابند) متفاوتی می باشند اما در نهایت برای کنترل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال کنترل ولوها با بدنه گلوب به دلیل ایجاد افت فشار در مسیر جریان لوله، بهترین گزینه برای سرویس‌های کنترلی و تنظیم به شمار می‌ آیند.

با این حال، با توجه به محبوبیت شیرهای توپی و شیرهای پروانه‌ای و همچنین ظرفیت عبوری بیشتر آنها نسبت به شیرهای گلوب، می‌توان از این نوع شیرها نیز در سرویس‌ های کنترلی استفاده کرد. انواع شیرآلات کنترلی با اکچویتور پنوماتیک دیافراگمی در شکل زیر مشاهده می شود.

شیر کروی یا بشقابی (Globe valve)

یکی از پرکاربردترین و متداول ترین نوع شیرآلات کنترلی است که با حرکت خطی مجرابند (Sliding Stem) جهت کنترل جریان سیالات به کار می رود. شیرهای گلوب به دلیل طراحی خاص داخلی خود، به گونه‌ای عمل می‌ کنند که سیال پس از ورود به شیر، با یک تغییر جهت و تغییر مسیر از آن خارج می‌ شود که این تغییر مسیر باعث ایجاد آشفتگی و افت فشار در دو سر شیر می‌ گردد. به همین دلیل، شیرهای گلوب به عنوان گزینه‌ای مناسب برای سرویس‌های کنترلی و تنظیم جریان به کار می‌ روند، زیرا قادر می باشند پارامترهای مهم فرآیندی مانند فشار، دما، جریان و سطح را به دقت کنترل کنند.

شیرهای گلوب دارای انواع مختلفی از بدنه هستند که شامل شکل‌های Y، Z و 90 درجه می‌ باشند. هر یک از این نوع شیرهای کروی با توجه به افت فشاری که در خط ایجاد می‌ کنند و شرایط فرآیندی خاص در صنایع، مورد استفاده قرار می‌ گیرند. به عنوان مثال، شیرهای گلوب با بدنه معمولی یا Z رایج‌ترین نوع شیرهای گلوب محسوب می‌ شوند و سیال پس از ورود به این نوع شیر، با یک چرخش 180 درجه‌ای از آن خارج می‌ شود.

در شیرهای گلوب، متریال مورد استفاده در قسمت‌های تریم (شامل نشیمنگاه، پلاگ و استم) باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی و سایش تولید شوند و توانایی تحمل دما و فشارهای بالا را داشته باشند. در نظر داشته باشید افت فشار ایجاد شده در شیرهای گلوب از شیرهای توپی و پروانه ای بیشتر است اما ظرفیت (Capacity) آن در مقایسه با شیر توپی و پروانه ای کمتر می باشد.

شیر دیافراگمی (Diaphragm valve)

شیر دیافراگمی یکی از  دیگر انواع شیرآلات صنعتی با حرکت خطی مجرابند است که برای قطع و وصل و کنترل جریان سیالات مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این شیرها به دلیل مکانیسم خاص و مواد آب‌بندی مناسب، به ویژه در برابر نشتی، برای سیالات سمی و خطرناک بسیار مناسب هستند و بیشترین کاربرد را در صنایع شیمیایی، دارویی و غذایی دارند.

شیرهای دیافراگمی برای کنترل جریان در سرویس‌های خورنده طراحی شده‌اند، جایی که محتوای خط می‌تواند بر اجزای شیر تأثیر منفی بگذارد. این شیرها از سایر شیرها متمایز هستند زیرا بدنه شیر و محتویات خط توسط یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر از قسمت‌های متحرک جدا شده است.

این آب‌بندی دیافراگمی از نشت پکینگ استم و آلودگی جریان توسط روان‌کننده‌های پکینگ جلوگیری می‌ کند. دیافراگم الاستیک این شیر به عنوان مهمترین قسمت آن که از جنس‌های مختلفی مانند استنلس استیل، تفلون و الاستیک تولید می‌ شود.

شیرهای دیافراگمی از 4 جزء اصلی شامل بدنه، دیافراگم، استم و یک عملگر تشکیل شده‌اند. دیافراگم الاستومری در این شیرها بر اساس خواص شیمیایی سیال و دمای آن انتخاب می‌ شود. بدنه شیرهای دیافراگمی در انواع اتصالات رزوه‌ای و فلنجی و همچنین متناسب با سیال و شرایط فرآیندی از مواد مختلفی مانند چدن، آهن، پلیمر و PVC ساخته می‌ شود.

این شیرها به دو نوع بدنه مستقیم (straightway-type) و بدنه برآمده (weir-type) تقسیم می‌شوند. شیر دیافراگمی با بدنه برآمده رایج ترین نوع شیر دیافراگمی و دارای یک برآمدگی یا انحنای زینی شکل در قسمت پایین نشیمنگاه است که به منظور جلوگیری از کشیدگی و فشار زیاد بر دیافراگم طراحی شده است.

عمر دیافراگم در این مدل از شیرها به دلیل حرکت کوتاه دیافراگم بیشتر است و تعمیر و نگهداری کلی را کاهش می دهد، اما به دلیل کاهش ناگهانی سطح مقطع، ممکن است در فشارهای بالا افت فشار ایجاد کند. این شیرها برای سیالات تمیز و همگن، همچنین سیالات گازی، مایع و بخار مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

شیرهای دیافراگمی با بدنه مستقیم هیچ مانعی در مسیر خود ندارند و کاملاً صاف هستند. این نوع شیرها انعطاف‌ پذیرتر بوده، اما طول عمر کمتری دارند و مناسب کنترل سیالات با ویسکوزیته بالا، چسبناک و دارای ناخالصی می باشند.  همچنین با توجه به این که حرکت دیافراگم در شیر نوع مستقیم نسبت به نوع برآمده نیاز به طول بیشتری دارد، انتخاب مواد برای شیر دیافراگمی نوع مستقیم محدودتر است.

شیر توپی  (Ball valve)

شیر توپی یا بال ولو یکی از انواع شیرآلات ربع گرد (Quarter turn) است که عمدتاً برای سرویس‌ های اضطراری (ESDV) و قطع و وصل (ON/OFF) استفاده می‌ شود. این شیر دارای مجرابند به شکل توپی است و با اعمال نیرو به عملگر، توپی به چرخش درمی‌ آید. با چرخش 90 درجه‌ای مجرابند، شیر می‌ تواند باز یا بسته شود. در حالت باز، سوراخ توپی در مسیر عبور جریان و در حالت بسته، توپی عمود بر مسیر جریان قرار می‌ گیرد.

شیر توپی از اجزای مختلفی شامل عملگر، شفت یا استم، توپی (مجرابند)، سیت و بدنه تشکیل شده است. بدنه، مجرابند و سیت از مهم‌ترین اجزای داخلی شیر هستند که در تماس مستقیم با سیال فرآیندی قرار دارند. انتخاب متریال نامناسب برای این اجزا می‌ تواند منجر به خوردگی، نشتی، شکنندگی و آسیب به شیر شود. در این نوع شیرها، به قسمت عبور جریان برخلاف شیر کروی که به آن پورت (port) گفته می‌ شد، اصطلاح (bore) گفته می‌ شود.

متریال‌های متنوعی برای ساخت بدنه و قسمت‌های داخلی شیر توپی استفاده می‌شود که معمولاً به صورت ریختگی یا فورج تولید می‌شوند. آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد و استیل از رایج‌ ترین مواد مورد استفاده در ساخت بال ولوها هستند. سیت (Seat) در شیر توپی می‌ تواند از مواد نرم الاستومری، تفلون، گرافیت، ویتون یا فلز به فلز باشد که هر یک بسته به شرایط فرآیندی و نوع سیال کاربردهای خاصی دارند.

همچنین شیرهای توپی از نظر نوع مکانیزم آب‌ بندی به دو مدل Floating و Trunion تقسیم می‌ شوند که برای فشارهای بالا و کاهش گشتاور در عملکرد شیر، معمولاً از شیر توپی ترونیون استفاده می‌ شود. هنگام خرید توجه نمایید که قیمت شیرهای کروی از شیرهای توپی بیشتر و قیمت شیرهای توپی از شیر پروانه ای بالاتر است.

شیر پروانه ای (Butterfly valve)

شیر پروانه‌ای یکی از انواع شیرهای ربع گرد روتاری است که با چرخش 90 درجه‌ای دیسک آن، مسیر سیال باز یا بسته می‌ شود. دیسک این شیر با اعمال نیروی عملگرهای پنوماتیکی یا الکتریکی حول یک محور ثابت دوران کرده و جریان سیال را کنترل می‌ کند. شیر پروانه‌ای معمولاً برای باز یا مسدود کردن کامل مسیر جریان استفاده می‌ شود، اما در سرویس‌های کنترلی نیز کاربرد دارد.

بدنه شیر پروانه‌ای با توجه به شرایط فرآیندی و نوع سیال، از متریال‌های مختلفی مانند چدن، انواع آلیاژهای فولادی و استیل، و حتی مواد پلیمری ساخته می‌ شود. این شیرها معمولاً در سایزهای 1 تا 24 اینچ و در انواع اتصالات فلنجی، ویفری و لاگ با انواع سیت‌های فلزی برای دما و فشارهای بسیار بالا و سیت‌های غیر فلزی یا نرم مانند EPDM، NBR، PTFE و الاستیکی عرضه می‌ شوند.

یکی از مهم‌ترین موارد در انتخاب شیرهای پروانه‌ای، انتخاب متریال مناسب برای دیسک و لاینر است. زیرا انتخاب متریال نامناسب می‌ تواند علاوه بر ایجاد نشتی، منجر به خوردگی و آسیب به اجزای داخلی شیر شود. دیسک شیر پروانه‌ای معمولاً از متریال‌هایی مانند 316SS و آلیاژهای کروم-نیکل مانند مونل یا اینکونل ساخته می‌ شود. برای سیالات اسیدی و سیالاتی که خاصیت خورندگی بالایی دارند، از دیسک‌های پلیمری و ضد اسیدی استفاده خواهد شد. نوع لاینر نیز یکی دیگر از عوامل مهم است که بر نشتی شیر تأثیرگذار خواهد بود.

شیر پروانه‌ای طراحی ساده‌ای دارد که آن را به ویژه در اندازه‌های بزرگتر سبک، فشرده و اقتصادی می‌ سازد. طراحی کارآمد آن به کاهش هزینه‌ های نصب و نگهداری کمک می‌ کند و در عین حال عملکرد مطلوبی را در کنترل جریان سیالات ارائه می‌ دهد.

جدول مقایسه انواع شیرآلات کنترلی

ویژگی های شیرآلات کنترلی

شیرآلات کنترلی نقش حیاتی در بهینه‌سازی و کنترل فرآیندهای صنعتی دارند. ویژگی‌های مختلف این شیرآلات به مهندسان و اپراتورها کمک می‌ کند تا به بهترین نحو ممکن فرآیندها را کنترل کنند و از کارایی و ایمنی سیستم اطمینان حاصل کنند. در ادامه به معرفی برخی از ویژگی های کنترل ولو می پردازیم:

انواع Fail در شیرها

عملکرد شیرآلات به دو صورت مستقیم (direct) و معکوس (reverse) تقسیم می‌ شود. در نوع مستقیم، با افزایش سیگنال دریافتی از 4 تا 20 میلی‌آمپر، شیر باز و بازتر خواهد شد. در حالی که در نوع معکوس، هرچه سیگنال از 4 میلی‌ آمپر به سمت 20 میلی‌آمپر افزایش یابد، شیر بسته و بسته‌ تر می‌ شود. 

در هر پروژه، با توجه به تعداد شیرهای کنترلی و شیرهای قطع و وصل، میزان هوای مورد نیاز توسط واحد ابزار دقیق به واحد فرآیند اعلام می‌ شود تا طراحی کمپرسور مورد نیاز به درستی انجام گیرد. به منظور شناساندن fail به شیرآلات کنترلی از شیر برقی استفاده می شود. انواع fail در شیرهای کنترلی عبارتنداز:

• Fail-Open یا FO: این شیرها در صورت قطع سیگنال هوای عملگر یا سیگنال الکتریکی در صد باز می شوند. در این حالت خط هوا از بالا بوده و شیر Air to Close یا ATC  (افزایش سیگنال بسته شدن ولو) است.
• Fail-Closed یا  FC: در صورت نبود سیگنال هوا شیر توسط فشار فنر بسته می شود. در این حالت خط هوا از پایین بوده و شیر Air to Open یا ATO (افزایش سیگنال باز شدن ولو) است.
• Fail to last position (lock up valve): در صورت نبود سیگنال هوا یا سیگنال الکتریکی شیر به آخرین وضعیتی که داشته بر می گردد.
• Fail safe: به مشخصه ای از شیر و اکچویتورآن اشاره دارد که در صورت از دست دادن منبع انرژی، به طور خودکار به یک حالت ایمن منتقل می ‌شود. این حالت می‌تواند شامل بسته شدن کامل شیر، باز شدن کامل آن، یا باقی ماندن در آخرین موقعیتی باشد که برای حفاظت از فرآیند و تجهیزات تعریف شده است. به این ترتیب، ویژگی‌ های Fail-Safe به افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان در سیستم‌های صنعتی کمک می‌کنند و از بروز خطرات احتمالی جلوگیری می‌ نمایند.

مشخصه جریان (Flow Characteristic)

مشخصه جریان به رابطه بین نرخ جریان سیال عبوری از شیر کنترلی و موقعیت شیر ​​که معمولاً به عنوان درصدی از باز شدن شیر بیان می شود اشاره دارد. درک ویژگی های جریان برای انتخاب شیر کنترل مناسب برای یک کاربرد خاص بسیار مهم است، زیرا مستقیماً بر عملکرد و کارایی سیستم کنترل تأثیر می گذارد. با توجه به شکل زیر انواع مشخصه جریان در کنترل ولو در ادامه بیان می شوند.

• جریان خطی (Linear): در یک مشخصه جریان خطی، نرخ جریان به صورت خطی با باز شدن شیر افزایش می یابد به این معنی که اگر شیر تا 50 درصد باز شود، دبی 5 درصد از شیر عبور می کند. این مشخصه اغلب در کاربردهایی استفاده می شود که در آن رابطه مستقیم بین سیگنال کنترل و نرخ جریان مورد نظر است.
•  جریان درصد برابر (Equal Percentage): شیرهایی با این مشخصه معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌ شوند که در آن به طیف وسیعی از کنترل جریان نیاز است، زیرا کنترل بهتری را در نرخ‌های جریان پایین‌تر فراهم می‌کنند. به عنوان مثال هنگامی که شیر 50 درصد باز شود میزان جریان عبوری تقریبا 20 درصد خواهد بود.
• جریان باز شدن سریع (Quick Opening): ویژگی باز شدن سریع امکان افزایش سریع دبی را تنها با باز شدن اندک شیر فراهم می کند. این بدان معنی است که یک تغییر کوچک در موقعیت شیر می تواند منجر به تغییر قابل توجهی در جریان شود. این نوع اغلب در کاربردهایی که نیاز به پاسخ سریع است مانند سیستم های قطع اضطراری (Emergency shutdown) استفاده می شود.

ضریب Cv شیر (Flow Coefficient)

ضریب جریان شیر (Cv) یک پارامتر مهم است که برای توصیف ظرفیت جریان یک شیر استفاده می شود. توانایی یک شیر برای عبور سیال بیان می کند و برای اندازه و انتخاب مناسب شیرها در سیستم های مختلف جابجایی سیال ضروری است.

ثابت مربوط به هندسه یک شیر، برای یک جریان معین، به گونه‌ای تعریف می‌ شود که می‌ تواند برای تعیین ظرفیت جریان استفاده شود. این مقدار نشان‌دهنده حجم آب (به میزان یک گالن آمریکایی) است که در مدت یک دقیقه از یک کنترل ولو عبور کرده و در دمای مرجع 16 درجه سانتی‌گراد (60 درجه فارنهایت) افت فشار 1 psi را ایجاد می‌ کند. ضریب Cv برای تعیین اندازه مناسب و سایزینگ یک شیر برای کاربردهای خاص استفاده می شود. با دانستن دبی مورد نیاز و افت فشار، مهندسان می توانند برای اطمینان از عملکرد کارآمد، شیری با مقدار Cv صحیح انتخاب کنند.

زمان باز و بسته شدن شیر (Stroking time)

به مدت زمانی که طول می کشد تا یک شیر کنترل از یک موقعیت کاملا بسته به یک موقعیت کاملا باز (یا برعکس) حرکت کند اشاره دارد. این زمان در تعیین اینکه یک سیستم کنترل با چه سرعتی می تواند به تغییرات در شرایط فرآیند واکنش نشان دهد بسیار مهم است. زمان شیر از حالت کاملا باز به کاملا بسته Half Strok و از کاملا بسته به کاملا بسته Full Strok می باشد. برای شیرهای تا سایز 4 اینچ زمان Stroking time کمتر از 5 ثانیه است و این زمان بیشتر برای شیرآلات قطع و وصل اضطراری اهمیت دارد.

شیر جایگرین کنترل ولو (by pass valve)

استفاده از شیر جایگزین بای‌پس در مواردی که شیر کنترلی به هر دلیلی باید از سرویس خارج شود، ضروری است. این شیر جایگزین باید هم از نظر سایز و هم از نظر نوع با شیر کنترلی اصلی مطابقت داشته باشد تا عملکرد سیستم بهینه باقی بماند.

به عبارت دیگر، در طول فعالیت‌های تعمیر و نگهداری، ممکن است تجهیزات یا بخش‌های خاصی از سیستم لوله‌کشی نیاز به جداسازی برای بازرسی، تعویض یا تعمیر داشته باشند. در چنین شرایطی، نصب یک شیر بای‌پس امکان‌پذیر می‌سازد که جریان سیال را به دور از ناحیه ایزوله شده هدایت کند. این اقدام نه تنها به حفظ جریان مداوم سیال کمک می‌ کند، بلکه از اختلال در عملکرد سایر قسمت‌های سیستم نیز جلوگیری می‌ کند.

استفاده از شیر بای‌پس به‌عنوان یک راه‌حل مؤثر، به مهندسان و تکنسین‌ها این امکان را می‌ دهد که بدون توقف کامل سیستم، تعمیرات و نگهداری لازم را انجام دهند. این امر به ویژه در سیستم‌های صنعتی و فرآیندی که نیاز به کارکرد مداوم دارند، اهمیت بالایی دارد. با انتخاب صحیح شیر جایگزین و اطمینان از هماهنگی آن با سایر اجزای سیستم، می‌توان از کارایی و ایمنی سیستم لوله‌کشی اطمینان حاصل کرد.

انواع تجهیزات جانبی شیرآلات کنترلی

 برای بهبود عملکرد و کارایی این شیرآلات، تجهیزات جانبی متنوعی وجود دارد که به آنها کمک می‌ کند تا به بهترین نحو ممکن عمل کنند. در زیر به معرفی انواع تجهیزات جانبی مورد استفاده با شیرآلات کنترلی می‌ پردازیم:

اکچویتور (Actuator)

اکچویتور یا عملگر یکی از مهمترین تجهیزات جانبی کنترل ولو است که  وظیفه کنترل موقعیت شیر را به عهده دارد و در پاسخ به سیگنال ورودی، نیروی لازم جهت باز و بسته کردن شیر را تامین می کند. در واقع محرک سیگنال کنترل را به حرکت مکانیکی مجرابند شیر تبدیل و در نتیجه جریان سیالات را در یک سیستم فرآیندی کنترل می کند.

اکچویتورهای خودکار یا اتوماتیک به دلیل کنترل بهتر و دقیق تر شیرآلات و کنترل از راه دور مورد استفاده قرار می گیرند. انواع رایج اکچویتورها بر اساس انرژی مورد نیاز برای عملکرد با شیرآلات کنترلی عبارتنداز:

• اکچویتور پنوماتیک: این نوع اکچویتورها که شامل دیافراگمی، پیستونی و رک پینیون می شوند از هوای فشرده برای ایجاد حرکت استفاده می‌کنند. عملگرهای پنوماتیک با استفاده از سیگنال فشار هوا (پنوماتیک) یا گاز طبیعی قادر به باز و بسته کردن شیرآلات می باشند. این عملگرها معمولاً سریع و قوی هستند و در بسیاری از صنایع به کار می‌روند. اکچویتورهای پنوماتیک معمولاً در سیستم‌های کنترل با فشار بالا و جریان زیاد استفاده می‌ شوند.
• اکچویتور برقی یا الکتریکی: در این اکچویتورها انرژی الکتریکی تبدیل به انرژی مکانیکی شده و باعث ایجاد حرکت خطی یا روتاری شیرآلات می شود. اکچویتورهای الکتریکی می‌توانند به راحتی به سیستم‌ های کنترل دیجیتال متصل شوند.
• اکچویتور هیدرولیک: این نوع اکچویتورها از سیال تحت فشار (روغن هیدرولیک) برای باز و بسته شدن شیر استفاده می‌کنند. آن‌ها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به نیروی بسیار بالا دارند مانند ماشین‌ آلات سنگین و غیره استفاده می‌ شوند.

پوزیشنر (Positioner)

پوزیشنر یا موقعیت دهنده از تجهیزات مهم کنترل پنوماتیکی در فرآیندهای صنعتی است که برای مقایسه موقعیت استم شیر (Stem) با سیگنال ارسالی از اتاق کنترل مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که موقعیت استم شیر با سیگنال کنترلر مطابقت نداشته باشد، فشار پنوماتیکی وارد بر دیافراگم یا پیستون اکچویتور تغییر می‌ کند تا شیر به موقعیت صحیح و متناسب با سیگنال ارسالی برسد.

پوزیشنرها سیگنال جریانی (4-20 میلی‌آمپر) را به سیگنال نیوماتیکی (3-15 psi) تبدیل می‌ کنند، که این سیگنال برای اکچویتورهای پنوماتیکی قابل فهم است. سیگنال ورودی پوزیشنرها از کنترلرهای صنعتی، فلومترها، ترانسمیترهای فشار یا PLC دریافت می‌شود.

پوزیشنرهای آی توپی به منظور تنظیم فشار هوای ابزار دقیق برای عملکرد اکچویتور شیر کنترلی به کار می‌ روند. این پوزیشنرها با اتصال اهرم خود به ساقه شیر، بازخوردی از موقعیت شیر به کنترلر ارائه می‌دهند. کنترلرهای فرآیند، مانند ترانسمیترهای فشار یا PLC، با دریافت گزارش موقعیت شیر، می‌ توانند سیگنال مناسب را برای تغییر موقعیت شیر ارسال کنند.

برای نصب پوزیشنر بر روی شیر، باید نوع عملکرد شیر (خطی، دورانی، سینگل اکت، دابل اکت) را در نظر گرفت. به عنوان مثال، در شیرهای گلوب و دیافراگمی از پوزیشنرهای خطی و در شیرهای پروانه‌ای و توپی از پوزیشنرهای روتاری استفاده می‌ شود. اتصال اهرم پوزیشنر به استم شیر، که به آن بازخورد مکانیکی (Feed Back Lever) گفته می‌شود، امکان ارائه بازخورد دقیق از موقعیت شیر به کنترلر را فراهم می‌ کند.

پوزیشنرها بر اساس نوع سیگنال ورودی در انواع مختلف الکتروپنوماتیکی، پنوماتیکی و دیجیتال (هوشمند) تولید می شوند. تصویر زیر پوزیشنر الکتروپنوماتیکی است که سیگنال ورودی 4 تا 20 میلی آمپر از اتاق کنترل را به سیگنال 3 تا 15 psi تبدیل کرده و به اکچویتور شیر ارسال می کند.

شیر برقی (Solenoid Valve)

شیر برقی (SOV) نوعی شیر الکترومکانیکی است که با اعمال نیروی الکتریکی عمل می‌ کند و در مسیر لوله پنوماتیک به اکچویتور نصب می‌شود. در برخی از کاربردها، شیر برقی هوا را از اکچویتور تخلیه می‌ کند تا به شیر اجازه دهد به حالت بدون هوا و از کار افتادگی حرکت کند. در کاربردهای دیگر، شیر برقی هوا را در اکچویتور به دام می‌ اندازد تا شیر در موقعیت فعلی خود قفل شود.

شیر برقی سه‌ راهه معمولاً برای کارکرد اکچویتورهای فنری برگشتی استفاده می‌ شود، در حالی که شیر برقی چهار راهه معمولاً برای اکچویتورهای دابل اکت به کار می‌ رود. این شیرها برای باز و بسته کردن و کنترل میزان جریان سیال مایع یا گاز عبوری از لوله‌ ها به کار می‌ روند.

از شیر برقی بعد از رگلاتور فشار (کاهنده فشار هوا از کمپرسور به اکچویتور) برای شناساندن FAIL به شیر کنترلی استفاده می شود. شیر برقی از اجزای مختلفی شامل بدنه (ورودی و خروجی)، بوبین یا سلونوئید (که دارای سیم‌پیچ الکتریکی است)، هسته، دیافراگم، فنر و یک پیستون تشکیل شده است. با برقرار شدن جریان الکتریکی در سیم‌ پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد می‌ شود که خاصیت آهنربایی به بوبین می‌ دهد و هنگامی که نیروی مغناطیسی بر نیروی فنر غلبه کند، پیستون درون شیر حرکت کرده و مسیر جریان باز یا بسته می‌ شود.

میزان نیروی مغناطیسی ایجاد شده با جریان عبوری متناسب است و میتوان با تنظیم جریان الکتریکی، آن را تغییر داد. بدنه شیر برقی از مواد مختلفی مانند برنج، استیل و پلی اتیلن برای مقاومت در برابر سیالات خورنده و اسیدی ساخته می‌ شود. سیم‌ پیچ‌ها معمولاً از مس ساخته شده و برای محافظت در برابر خوردگی و رطوبت، دارای یک لایه روکش الکتریکی هستند. هسته یا سلونوئید این تجهیزات از فولاد ساخته می‌شود و به گونه‌ای طراحی شده که در زمان اتصال جریان برق مانند یک آهنربا عمل کند. شیر برقی در انواع نرمال باز (O/N) و نرمال بسته (C/N)  با تعداد مسیرهای کنترل در انواع 2/2، 3/2 و 5/2 راهه به کار می روند به عنوان مثال، یک شیر 3/2 دارای 3 مجرا و 2 موقعیت است.

بوستر فشار هوا (Volume booster)

ولوم بوستر یکی از تجهیزات مهم و کاربردی است که  برای عملکرد بهتر شیرآلات بزرگتر از 4 اینچ با اکچویتورهای پنوماتیک مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات در کنار پوزیشنرها برای افزایش سرعت موقعیت‌یابی اکچویتورهای پنوماتیکی (دیافراگمی و پیستونی) به کار می ‌روند و با افزایش فشار هوای ورودی به اکچویتور باعث می ‌شوند که شیر کنترل سریع ‌تر باز یا بسته شود.

سیگنال خروجی ای توپی پوزیشنر وارد ولوم بوستر شده و پس از تقویت وارد اکچویتور می شود. با فراهم کردن حجم بیشتری از هوا (یا سیال) برای محرک، این تقویت‌ کننده‌ها می‌ توانند زمان تأخیر (Dead Time) مربوط به عملکرد شیر را به طور قابل توجهی کاهش دهند که در فرآیندهایی که نیاز به تنظیمات سریع دارند، بسیار حیاتی است.

همراه با اکچویتور پنوماتیک دیافراگمی یک بوستر فشار هوا و همراه با اکچویتور پنوماتیک پیستونی دو بوستر فشار هوا استفاده می شود. سیگنال ورودی به بوستر در واقع خروجی 3 تا 15  psi  پوزیشنر و یک ورودی از منبع فشار هوا است  که در نهایت سیگنال تقویت شده به محرک شیر کنترل هدایت می شود و به آن اجازه می دهد تا با سرعت و دقت بیشتری حرکت کند.

برندهای مطرح تولید کننده شیرآلات کنترلی و تجهیزات جانبی

• ای بی بی ABB
• آسکو Asco 
• بورکرت BURKERT 
• بیفولد BIFOLD
• دانفوس DANFOSS
• الوماتیک Elomatic 
•  فیشر FISHER
• فستو FESTO 
• فلوسرو FLOWSERVE 
• جورج فیشر GEORG FISCHER 
• جیواکس GEWAX
• هانیول HONEYWELL
• کینترول KINETROL 
• شرکت Keystone
• ماسونیلان Masoneilan 
•  نورگرن NORGREN
• نوجیکس NOGIX 
• پارکر PARKER 
• روتکس ROTEX 
• سامسون SAMSON 
• زیمنس SIEMENS 
• تورک TORK