مرکز دانش صنعت تاسیسات

اكچوايتور ها :

اكچوايتورهاي نئوماتيكي :

بمنظور غلبه بر نيروي مقاوم در شيرهاي بزرگتر و يا اختلاف فشارهاي بيشتر،اكچوايتورهاي مقاومتري مورد نياز است كه     اين امر مستلزم استفاده از ديافراگمهاي با سطح بيشتر و فنرهاي مستحكمتر مي باشد.. به همين  علت اكچوايتورهاي متنوعي باسايزهاي مختلف  براي يك شير خاص     طراحي و توليد مي گردد. نحوه آرايش ديافراگم و فنر نسبت به يكديگر تعيين كننده نحوه عملكرد اكچوايتور Direct acfing   و يا Reverse acting     مي باشد كه مي تواند شيررا براي حالت عادي Mormally openيا Normally closeمورد استفاده قرار دهد. واضح است ك قطع سيگنال هوا ( از طرف كنترلر و پوزيشنر)،منجر به كاملاً باز و يا بسته شدن شير با توجه به اكچوايتورانتخابي خواهد شد.ميزان سيگنال هوايي كه غالباجهت كنترل اكچوايتورها استفاده مي شود،0.2 –1 barمي باشد. هنگام كاليبره كردن مجموعه شير و اكچوايتور در زمان شروع كار سيستم, ، عمل تنظيم طوري صورت ميگيرد كه در صورت ارسال   سيگنال 0.2 barبه اكچوايتور, شير در وضعيت طبيعي خود و دقيقا در آستانه حركت قرارمي گيرد.درصورت افزايش اين سيگنال، شيرحركت كرده تا درسيگنال 1barبه ماكزيمم وضعيت كاري خود برسد اختلاف فشار ناشي از گذر جريان از شير نيز باعث اعمال نيرو به ساقه شير مي گردد كه با توجه به نوع چيدمان فنر و ديافراگم در اكچوايتور، ممكن است با نيروي هوا جمع شده و يا در برابر آن قرار گيرد. بنابراين به طور مثال اگر سيگنال ارسالي برابر 0.6barباشد، انتظار اوليه اين است كه شير درحالت %50قرار گيرد، در صورتي كه عملاً اين ميزان كمتر و يا بيشتر خواهد بود. به همين جهت كاليبره كردن شير در هنگام راه اندازي ضروري مي باشد.البته با تنظيماتي كه روي كنترلر انجام مي شود , مي توان حداقل و حداكثر بازوبسته شدن شير و يا سرعت حركت و محل قرارگيري شير نسبت به سيگنال ارسالي و ... را تعيين نمود.

پوزيشنرنئوماتيكي:
همانطور كه ذكر شد، در بسياري از كابردها ممكن است به اكچويتورهاي مقاومتري نياز باشد كه احتياج به سيگنال هواي قويتري دارند. بعلت محدوديت سيگنال قابل ارسال از طرف كنترلرها (حدود (1 bar، از وسيله رابطي بنام پوزيشنر استفاده مي شود. پوزيشنر به قسمت ساقه شير وصل شده و در نقش  رابط بين سيگنال ارسالي از طرف كنترلر و موقعيت     دقيق شير عمل مي نمايد. با توجه به سيگنال ورودي به پوزيشنر (از طرف كنترلر) ، ميزان متناسبي از هوا  به اكچوايتور ارسال مي گردد تا شير دقيقاً د محل خود قرار گيرد. در واقع پوزيشنر دو ورودي جهت هوا (از طرف كنترلر با سيگنال هواي ضعيف، و از طرف منبع هواي فشرده با فشار هواي زياد) داشته و سيگنال خروجي هواي لازم جهت ارسال به اكچوايتور را فراهم مي كند. پوزيشنر در سيستمهاي نئوماتيك مشابه  آمپلي فاير در سيستمهاي الكترونيك مي باشد.

شكل2 : پوزيشنر الكترونئوماتيك مدل SP2كارخانه Spirax Sarco

به طور خلاصه ميتوان گفت پوزيشنر امكانات زير را فراهم مي نمايد.

انواع اكچوايتورهاي الكتريكي :
اكچوايتورهاي الكتريكي به دو گروه عمده On/off(باز و بسته) و Modulating  (تدريجي),با توجه به نياز سيستم  و نوع كنترل فرايند تقسيم مي شوند.

الف - كنترل قطع و وصليOn/Off  Control :
دراين نوع ازاكچويتورها،شيردرحالت   فقط بازويابسته قرار گرفته وبه اكچوايتورهاي VMDيا (Valve Motor drive)معروف هستند. از اكچوايتورهايVMD  در حالت تدريجي نيز مي توان   استفاده نمود به شرطي كه سرعت پايين حركت شير سيستم كنترل را دچار اخلال ننمايد.
اين اكچوايتورها توسط سوئيچهاي قطع و وصل كه به منبع ولتاژ وصل مي باشند هدايت مي شوند. تجهيزات محدودكننده حركت جهت جلوگيري از حركت بيش از حد موتور و شير در اين نوع از اكچويتورها فراهم شده و همچنين سوئيچهاي قطع جريان در صورت اعمال گشتاور بيش از حد به شير نيز قابل تعبيه مي باشد. (بطور مثال در صورت خرابي و گيركردن قطعات داخل شير!)

ب-كنترل تدريجي      Modulating Contol:
به منظور استفاده از شير در حالت تدريجي و متناسب با درخواست سيستم، از اكچويتورهاي تدريجي استفاده مي شود. اين اكچوايتورها سيگنالهاي كنترل آنالوگ (بين 0-10Vيا 4-20ma) را از طرف كنترلر دريافت كرده و با در نظر گرفتن فيدبك يك پتانسيومتر كه تعيين كننده محل قرار گيري شير مي باشد، شير را به ميزان لازم باز و يا بسته مي نمايند. پتانسيومتر مذكور به پوزيشنركارت (Positioner card)معروف   مي باشد. سوئيچهاي محدودكننده حركت شير (كورس) نيزدر اين نوع از         اكچوايتورها قابل نصب و استفاده مي باشند. شيرهاي نئوماتيكي داراي خاصيت ذاتي بسته يا بازشدن در حالت قطع جريان هواي هستند ، در شيرهاي الكتريكي نيز ميتوان از اكچوايتورهاي با فنر برگشت استفاده كرد تا در موقع قطع جريان برق، شير را به وضعيت نرمال خود (باز و يا بسته) برگردانند. شركتSpirax Sarcoمحدوده وسيعي از اكچوايتورها را با توجه به نوع ولتاژ (24,110,220, …)و يا قدرت لازم جهت تامين اختلاف فشار طراحي شده شير و…تهيه و تامين كرده است.
  كنترل كننده ها Controllers:
كنترلرها كه در واقع مغز متفكر شير كنترل مي باشند، رابط بين سيگنال ارسالي از طرف سنسور (كه مشخص كننده وضعيت كاري سيستم هستند) و ميزان باز و يا بسته بودن شير مي باشند. نحوه كار به سادگي توسط تنظيم مقدار پارامتر كنترل شونده (دما، فشار و جريان و…) روي عدد مطلوب و مقايسه اين سيگنال با سيگنال ارسالي از طرف سنسور و سپس تصميم گيري جهت ارسال سيگنال مناسب به طرف اكچوايتور يا پوزيشنر مي باشد. كنترلرهانيزباتوجه به نحوه كاركردوساختارداخلي((… PT100, Multi loop, Single loop     و همچنين   اتصالات ورودي و خروجي (الكتريك به نئوماتيك،‌نئوماتيك به نئوماتيك،‌ الكتريك به الكتريك، و…) داراي انوع مختلف هستند. در شكل شماره 3 , اجزا مختلف شيرهاي كنترل بصورت شماتيك نشان داده شده است.

 

سنسورها :

      انواع مختلفي از سنسوها و انتقال دهنده ها (Transducers)جهت اندازه گيري فشار، دما، جريان رطوبت، سطح و…مورد استفاده قرار ميگيرند.وظيفه سنسور اندازه گيري متغير مورد نظر در سيستم كنترل و ارسال سيگنال به كنترلر ميباشدخروجي سنسورها نيز ميتواند داراي انواع مختلف جريان,ولتاژ, … باشد.اين سيگنال دربسياري از موارد بسيار كوچك وضعيف مي باشدودرنتيجه نيازبه استفاده ازتقويت كننده سيگنال جهت انتقال به كنترلرمي باشد.سيستم انتقال سيگنال بين سنسوروكنترلربايدبدرستي درنظر گرفته واجرا شودتاخطارابه حداقل برساند.سنسورهاي دماغالباازنوعRTD)     يا (Resistance Temperature Detector   مي باشند كه      در صنعت به المانهاي PT100معروف هستند (داراي مقاومت 100 اهم در دماي صفر درجه سانتيگراد) .اين سنسورها مي توانند در مدلها و طول هاي مختلف بين محدودهائي متفاوت ( تا 200 to 800 c)كار نمايند. سنسورها داراي      انواع ديگري مانند: ترموكوپل , ترميستور , سنسورهاي فشار , سنسور مخصوص شيرهاي ترموستاتيك و ... هستند..

شكل 3 : سيستم كنترل دما بصورت شماتيك
پاره اي از نكات لازم  جهت استفاده از شيرهاي كنترل:
انتخاب سايز شيرهاي كنترل (آب و يا بخار) بايد با دقت انجام شده و  مطالب عنوان شده در شماره هاي پيشين  رعايت گردد. قطر       بزرگتر از حد لازم براي شيرها، علاوه بر افزايش هزينه خريد شير، باعث فرسودگي سريعتر آن خواهد شد, زيرا  در بارهاي كم شير ناچاراً  در حالت نزديك به بسته كار كرده  و به علت ايجاد فاصله كوچك بين قسمت پلاگ شير و نشيمنگاه آن، سرعت سيال در اين قسمت زياد گشته  باعث خورده شدن و ايجاد صدمه به  قسمتهاي داخلي خواهد گرديد. بعلاوه كوچكترين حركتدر شير باعث تغييرات زياد در ميزان گذر سيال گشته      و عدم كنترل دقيق را بهمراه خواهد داشت.
از آنجايي كه اكثر مشكلات شيرهاي كنترل بخار  بر اثر ورود بخار مرطوب و يا اجسام خارجي بوجود مي‏آيد، حتماً بايد از سپريتور وصافي  قبل از اين شيرها        (خصوصا شيرهاي كنترل الكتريكي و نئوماتيكي ) استفاده نمود. صافيها بايد بصورت افقي نصب شوند تا از جمع شدن آب داخل آنها جلوگيري بعمل آيد ( در هنگام راه اندازي سيستم ,  آب باقيمانده در صافي با سرعت به طرف شير حركت كرده و ايجاد ضربه و صدمه خواهد نمود.)صافي ها ‌ بايد بصورت دوره‏اي و با برنامه زماني تميز و سرويس گردند. لوله هاي خروجي و ورودي  شيرهاي كنترل بايستي طوري اندازه گذاري شوند كه سرعت بخار در حد قابل قبول  (بين چهار تا   شش هزار فوت در دقيقه) باقي بماند . ضمناً هنگام استفاده از تبديل براي كاهش قطر لوله‏ها بايستي از تبديلهاي Eccentricاستفاده نمود كه قسمت تحتاني صافي دارند (بمنظور جلوگيري از جمع شدن آب در پشت تبديل).

 با  رعايت موارد زير ميزان صداي ناشي از گذر جريان از شيرهاي كنترل حداقل خواهد بود:
-اجتناب ازتغييرمسيرناگهاني درجهت جريان، استفاده از خمهاي  با شعاع زياد ونيز اتصالات Yشكل بجاي اتصالات Tشكل.
-رعايت سرعت مناسب بين 4000fpmتا 6000fpmجهت شيرهاي كنترل بخار .
-تغيير تدريجي قطر لوله قبل و بعد از شير(در صورت نياز).
-نصب لوله هاي مستقيم و با طول كافي قبل و بعد از شير .
-بيشترينصداي توليد شده در شيرهاي كنترل بعلت استفاده شير در نقطه بحراني مخصوصاً در  جريانهاي زياد مي باشد. نصب يك ديفيوزر صدا در خروجي شير منجر به كاهش سطح صدا تا حدود 15dbخواهد شد.

سنسور دما يا فشار اين شيرها بايد بطور كامل در سيال فرو رفته و جريان كامل و  مناسبي  دور آن برقرار باشد تا كمترين خطا را ايجاد نمايند.  Capillary یا لوله مخصوص شيرهاي ترموستاتيك بايد در مجاورت  محيطهاي خيلي گرم و يا سرد قرار نگرفته و در صورت لزوم بنحو مناسب محصور گردند. ضمنا توجه گردد تا از خم شدن زياد و يا پيچيده شدن Capillary   جلوگيري شود تا مانع انقباض و انبساط بموقع مايع داخل آن نشده و عمل كنترل و صدور فرمان به شير بدرستي انجام گيرد.
دقت گردد تا اتصالات و سيم كشي بين اجزا مختلف شير كنترل (سنسور , كنترلر , پوزيشنر و اكچوايتور ) بدرستي و طبق دفترچه راهنما كه همراه اين اجزا ارائهمي گردد , انجام شده ونكات ايمني در مورد حفاظت كامل آنها در نظر گرفته شود.

منبع: پایدار ایده