مرکز دانش صنعت تاسیسات

در ارسال قبل ، مطالبي در رابطه با انواع شيرهاي كنترل باستحضار خوانندگان محترم رسيد . مقاله حاضر به نكاتي در رابطه با عوامل موثر در انتخاب قطر شيرهاي كنترل مي پردازد. ميزان گذر سيال (آب . روغن . بخار و ...) با استفاده از ميزان بار سرمائي و يا گرمائي تجهيزات و مصرف كننده ها و روابط موجود در تبديل انرژي مشخص شده و  شير كنترل مناسب جهت كنترل ميزان گذر جريان انتخاب مي گردد.

از آنجايي كه   شير به تنهايي، جزئي از سيستم كامل كنترل ميباشد، به منظور اندازه گذاري و انتخاب درست شير و ديگر اجزاء مربوطه بايد از عوامل موثر در اين امر اطلاع داشت. از پارامترهاي مورد استفاده درسيستم هاي كنترل جريان ، باختصار مي توان از موارد زير نام برد:

ضريب جريان Flow cofficient   : اين ضريب بيانگر رابطه بين ميزان گذر جريان و اختلاف فشار داخل شير ميباشد. براي آب، ميزان گذر جريان بر حسب گالن در دقيقه (در دماي 60°F)، با افت فشار 1psiدر حالت كاملاً باز شير معين كننده ميزان CVميباشد.
اختلاف فشار Differential Pressure: تفاوت فشار درقسمتهاي   ورودي و خروجي شير وقتي كه شيركاملاً بسته ميباشد. در مورد شيرهاي سه راهه اختلاف فشار بين  پورتهاي باز و بسته در نظر گرفته ميشود.
حداكثر اختلاف فشار Maximum Diff. Press.ماكزيمم اختلاف فشار مجاز   دو سر شير كه در صورت   افزايش آن ، شير كاملاً بسته نخواهد شد و امكان صدمه به قسمتهاي داخلي وجود خواهد داشت.
افت فشار Pressure Drop: تفاوت بين فشار ورودي و خروجي شير در حالت گذر جريان كه در مورد شيرهاي سه راهه جهت پورتهاي   باز تعريف  ميشود. يادآور مي گردد كه شيرهاي كنترل در هنگام كار ،   لزوماً در حالت كاملاً باز قرار نگرفته و با توجه به گذر جريان درخواستي، به ميزان مناسب باز و يا بسته مي شوند.
فشار كاريWorking pressure   : فشار ورودي به پورت ورودي شير در حالت كاري و طبيعي سيستم، كه در مورد سيستمهاي آبي برابر جمع جبري فشار استاتيك و فشار پمپ ميباشد.
نقطه تنظيم Set Point:‌ميزان مورد نظر   فشار و يا دما كه روي كنترل كننده تنظيم مي شود و تمامي عمليات كنترل براي رسيدن به اين نقطه و ثابت نگاه داشتن آن مي باشد.
تغيير و نوسانات سيستم  Hunting or cycling:‌اين پارامتر بيانگر تغييرات مداوم و متناوب در فشار و دماي مورد نظر و در نتيجه ميزان دبي جريان مي باشد.
خطا Deviation: تفاوت بين نقطه تنظيم و ميزان اندازه گيري شده متغير مورد نظر (دما، فشار و…) بعنوان مثال اگر نقطه تنظيم 70°Fو ميزان اندازه گيري شده 68°Fباشد، ميزان انحراف برابر 2°Fخواهد بود.
محدوده نسبي عملكرد Proportional Band:‌محدوده مقادير از متغير مورد نظر (دما، فشار و…) كه باعث حركت شير از حالت كاملاً باز تا حالت كاملاً بسته مي شود.
Turn down Retio:‌اين فاكتور نشان دهنده نسبت بين حداكثر جريان و حداقل جريان قابل عبور   از شير كنترل مي باشد.بزرگتر بودن اين پارامتر نشان دهنده توانائي و قابليت كنترل بيشتر جريان مي باشد.
قدرت شير (N) Valve Authority   :نسبت افت فشار شير در حالت كاملاً باز بهمجموع افت فشارهاي موجود در سيستم.
N= Authority =P1/(P1+P2)
افت فشار در شير كنترل : P1
افت فشار  بقيه سيستم : P2
محاسبه ضريب (Kv)  Cv:
همانطور كه ذكر شد اين ضريب بيانگر ميزان گذر جريان آب برحسب گالن دردقيقه   از شير كاملاً‌باز با افت فشار 1PSIمي باشد. ضريب CVدر واقع بعنوان پارامتر مقايسه كننده ميزان جريان عبوري از شير براي قطرهاي مختلف، مدلهاي مختلف و سازنده هاي مختلف مي باشد. در سيستمهاي اروپائي، از ضريب KVبجاي ضريب CVاستفاده مي شود كه بيانگر ميزان گذر آب بر حسب متر مكعب در ساعت از شير كاملاً باز مي باشد كه افت فشاري برابر   يك بار را  توليد نمايد.به منظور تبديل اين ضريبها با توجه به نوع CV    از فرمولهاي زير استفاده ميشود:
CV  اروپائي    = KV ×0.963
CV آمريكائي    = KV ×1.15
به منظور محاسبه KVجهت مايعات مختلف، مي توان از فرمول زير استفاده نمود:
KV : Q°  (G/ΔP) ½
Q° :  گذر مايع بر حسب متر مكعب در ساعت
G : وزن مخصوص مايع نسبت به وزن مخصوص آب (براي آب = 1)

خوانندگان محترم جهت دريافت اطلاعات بيشتر ميتوانند با دفتر نمايندگي شركت SpiraxSarcoدر ايران، شركت صنايع پايدار ايده، تماس حاصل نمايند.)شركت SpiraxSarcoبه منظور سهولت محاسبه   KVشير ،   نمودارهاي مختلفي را براي سيالهاي مختلف تهيه كرده است كه در شكل1و2  نمونه اي از آن     جهت استفاده در مدارهاي بخار وآبي     ارائه شده است
شكل شماره 1: نمودار محاسبه  KVشيرهاي                                                                                                        شكل شماره 2: نمودار محاسبه  KVشيرهاي            
كنترل در سيستمهاي  بخار(Spirax Sarco)                                                                                                        كنترل در سيستمهاي        آبي(Spirax Sarco)

 

اندازه گذاري شيرهاي   كنترل بخار:
كنترل صحيح ميزان بخار و در نتيجه دماي سيال ثانويه، مستقيماً به نحوه انتخاب شير كنترل و اندازه آن بستگي دارد. شير كنترل بخار با قطر بزرگتر از حد، باعث ايجاد   نوسان در پارامتر مورد نظر   (فشار و يا دما) شده  و درنتيجه منجربه كنترل ضعيف خواهدشد.همچنين بعلت كاركردشيردرحالت نزديك به بسته (فاصله كم بينSeat , Plug) خوردگي و فرسايش   قستهاي داخلي شير تشديد خواهد شد، چرا كه قطرات آب موجود در بخار با سرعت زياد به طرف ديسك حركت كرده و منجر به ايجاد صدمه خواهند شد.
شير كنترل با قطر كوچكتر از حد نيز، قادر به كنترل و عبور حداكثر بار نمي باشد و از طرفي‌ باعث طولاني شدن زمان راه اندازي   سيستم شده و راندمان كلي مجموعه را نيز كم خواهد نمود.
بايد توجه داشت كه اندازه شير كنترل نبايد به راحتي هم اندازه قطر لوله‏اي كه شير روي آن وصل مي شود   انتخاب گردد زيرا همانطور كه ذكر شد موجب كنترل ضعيف و نوسانات زياد خواهد شد. در اكثر مواقع، در صورت انتخاب صحيح قطرشير، شيركنترل كوچكتر از قطر لوله خواهد شد.  افت فشار داخل شير (حتي چند PSI)، بدين معني است كه سرعت   جريان در داخل شير زيادتر مي گردد. بنابراين قسمتهاي داخلي (Seat, Plug)بايد از مواد محكم و سختي كاري شده انتخاب گردد   تا بتوانند در شرايط سرعت زياد بخار، استقامت لازم را نشان دهند.بعد از محاسبه KVتوسط فرمول و يا نمودارهاي مربوط، با مراجعه به جدول مشخصات شير مورد نظر، شير با KVبالاتر انتخاب خواهد شد تا بتواند در حالت %85-90باز، عمل كنترل را انجام دهد. در صورت باز بودن صد در صد شير، كنترل مطلوب انجام نخواهد شد.شكل شماره 3 نشان دهنده نمودار نمونه انتخاب قطر شير با توجه به مقدار ضريب kvمي باشد.

شكل3 : انتخاب قطر شير مدل KE43     ساخت كارخانه   Spirax Sarcoبا استفاده از ضريب kv
به منظور محاسبه افت فشار مناسب در شير، در صورت مشخص بودن حداقل فشار كاري مصرف كننده با توجه به حداكثر عبور بخار، اين فشار برابر فشار خروجي شير در نظر گرفته شده و در نتيجه افت فشار لازم در داخل شير مشخص خواهد شد. در صورت مشخص نبودن فشار خروجي، ميتوان به طور تقريبي افت فشار داخل شير را برابر %20-25فشار مطلق بخار ورودي در نظر گرفت. افت فشار كمتر از 10% فشار بخار ورودي، باعث بزرگتر شدن قطر شير خواهد شد. حداكثر افت فشار بخار در داخل شيرهاي كنترل برابر %42فشار ورودي مي باشد كه به افت فشار بحراني معروف است. در اين حالت شيرباصداي زياد كار كرده و با افزايش افت فشار، تغييري در ميزان جريان حاصل نخواهد شد.

اندازه گذاري شيرهاي كنترل آب:
در سيستمهاي آبي، به منظور انتخاب شير كنترل مناسب هم از لحاظ اقتصادي و هم از نظر كنترل مطلوب، پارامتر ديگري نيز بنام Valve Authorityمورد توجه قرار مي گيرد .   در سيكلهاي آبي ،‌ نيروي   محركه جهت گردش   آب در كل سيستم توسط پمپ تامين مي شود. اين پمپ بايد قادر به جبران اتلافات   ناشي از عبور جريان   در لوله ها. اتصالات، ديگ، رادياتورها، شيرها، شيرهاي كنترل و ديگر عوامل ايجاد مقاومت در برابر   جريان بوده ، بايد رابطه مناسبي بين افت فشار در شير كنترل   و افت فشار مابقي سيستم موجود باشد.
همانطور   كه گفته شد Valve Authorityيا N، بيانگر نسبت افت فشار در شير به افت فشار كل سيستم مي باشد. شكل هاي شماره 4و 5 نشان دهنده افت فشارهاي مختلف لازم   در مسير جهت محاسبه Valve Authorityبراي شيرهاي سه راهه مي باشد. ميزان مناسب N، بايد بين 0.2تا 0.5باشد كه ترجيحاً عدد نزديكتر به 0.5مناسبتر است. رعايت اين مورد باعث قابليت     تغيير مناسب جريان با هر حركت كوچك شير خواهد شد.در بسياري از مواقع، تمام فاكتورهاي لازمجهت اندازه گذاري شيرها موجود نيستند. بطور مثال

ممكن است   افت فشار كلي سيستم معلوم نباشد. در اين مواقع مي توان از قوانين تجربي استفاده نمود. مثلا در سيستمهاي آبي، افت فشار شير كنترل بين 10 تا 15 كيلو پاسكال مي تواند بعنوان فرض اوليه با تقريب خوب   مورد استفاده قرار گيرد. با مشخص شدن KV   شير كنترل و مراجعه به كاتالوگ مشخصات فني شير مورد نظر ، قطر مناسب با توجه به حالت كاري شير در موقعيت %85 - %90   باز انتخاب مي گردد.

سه راهه از نوع مخلوط كننده(Mixing Type)    سه راهه از نوع جداكننده(Diverting Type)
در شماره بعد ،‌مطالب بيشتري در ارتباط با شيرهاي كنترل ( متعلقات مربوط ، پوزيشنر ،‌كنترلر ،‌سنسور و ...) و همچنين پاره اي از نكات اجرائي باستحضار خوانندگان محترم خواهد رسيد.

تهیه مطالب: پایدار ایده