Kontrol vanası - Control valve
Bir kontrol valfi , bir kontrolörden gelen bir sinyalin yönlendirdiği şekilde akış geçidinin boyutunu değiştirerek sıvı akışını kontrol etmek için kullanılan bir valftir . Bu, akış hızının doğrudan kontrolünü ve sonuç olarak basınç , sıcaklık ve sıvı seviyesi gibi proses miktarlarının kontrolünü sağlar .
In otomatik kontrol terminolojisi, bir kontrol vanası "nihai kontrol elemanı" olarak adlandırılır.
Operasyon
Otomatik kontrol vanalarının açılması veya kapanması genellikle elektrikli , hidrolik veya pnömatik aktüatörlerle yapılır . Normalde, tam açık ve tam kapalı arasında herhangi bir konuma ayarlanabilen modülasyonlu bir valf ile, valfin istenen açılma derecesine ulaşmasını sağlamak için valf konumlandırıcılar kullanılır.
Havayla çalıştırılan valfler, basitlikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılır, çünkü yalnızca basınçlı hava kaynağı gerektirirken, elektrikle çalıştırılan valfler ek kablolama ve anahtarlama tertibatı gerektirir ve hidrolik olarak çalıştırılan valfler, hidrolik sıvı için yüksek basınç besleme ve geri dönüş hatları gerektirir.
Pnömatik kontrol sinyalleri geleneksel olarak 3-15psi (0,2-1,0 bar) basınç aralığına veya şimdi daha yaygın olarak endüstri için 4-20mA veya HVAC sistemleri için 0-10V elektrik sinyaline dayanmaktadır . Elektrik kontrolü artık genellikle 4-20mA kontrol akımı üzerine bindirilmiş bir "Akıllı" iletişim sinyali içerir, böylece valf konumunun sağlığı ve doğrulaması kontrolöre geri bildirilebilir. HART , Fieldbus Foundation ve Profibus en yaygın protokoller vardır.
Bir otomatik kontrol valfi, her parçanın çeşitli tip ve tasarımlarda bulunduğu üç ana parçadan oluşur:
- Valf aktüatörü - valfin bilye veya kelebek gibi modülasyon elemanını hareket ettirir.
- Valf konumlandırıcı - Valfin istenen açılma derecesine ulaşmasını sağlar. Bu, sürtünme ve aşınma sorunlarının üstesinden gelir.
- Valf gövdesi - modülasyon elemanının, bir tapanın, kürenin, bilyenin veya kelebeğin bulunduğu yer.
Kontrol eylemi
Havayla çalışan bir valf örneğini ele alırsak, olası iki kontrol eylemi vardır:
- "Açılacak hava veya akım" - Artan kontrol sinyali değeri ile akış kısıtlaması azalır.
- "Kapanacak hava veya akım" - Artan kontrol sinyali değeri ile akış kısıtlaması artar.
- Hava veya kontrol sinyali kapanma hatası" - Aktüatöre giden basınçlı hava arızası durumunda, valf yay basıncı veya yedek güç ile kapanır.
- Hava veya kontrol sinyali açılmıyor" - Aktüatöre giden basınçlı hava arızası durumunda, valf yay basıncı altında veya yedek güçle açılır.
Arızalı çalışma modları , tesisin güvenlik arızası proses kontrol spesifikasyonunun gereklilikleridir . Soğutma suyu durumunda arıza açık olabilir ve bir kimyasalın verilmesi durumunda arıza kapalı olabilir.
Valf konumlandırıcılar
Bir konumlandırıcının temel işlevi, valf milinin veya şaftın konumu kontrol sisteminden gelen ayar noktasına karşılık gelecek şekilde valf aktüatörüne basınçlı hava vermektir. Konumlandırıcılar tipik olarak bir valf kısma işlemi gerektirdiğinde kullanılır. Bir konumlandırıcı, valf gövdesinden veya şafttan konum geri bildirimi gerektirir ve valfi açıp kapatmak için aktüatöre pnömatik basınç sağlar. Konumlandırıcı, kontrol valfi grubunun üzerine veya yanına monte edilmelidir. Kontrol sinyalinin tipine, teşhis kabiliyetine ve iletişim protokolüne bağlı olarak üç ana konumlandırıcı kategorisi vardır: pnömatik analog ve dijital.
İkinci konumlandırıcı türü, bir analog I/P konumlandırıcıdır. Çoğu modern işlem birimi, kontrol valflerini modüle etmek için 4 ila 20 mA DC sinyali kullanır. Bu, elektronikleri konumlandırıcı tasarımına dahil eder ve konumlandırıcının elektronik akım sinyalini bir pnömatik basınç sinyaline (akım-pnömatik veya I/P) dönüştürmesini gerektirir. Tipik bir analog I/P konumlandırıcıda, dönüştürücü bir DC giriş sinyali alır ve bir meme/kanat düzeneği aracılığıyla orantılı bir pnömatik çıkış sinyali sağlar. Pnömatik çıkış sinyali, pnömatik konumlandırıcıya giriş sinyali sağlar. Aksi takdirde tasarım pnömatik pozisyoner ile aynıdır.
Pnömatik konumlayıcılar ve analog I/P konumlayıcılar temel valf konum kontrolü sağlarken, dijital valf kontrolörleri konumlayıcı özelliklerine başka bir boyut katar. Bu tür konumlandırıcı, mikroişlemci tabanlı bir araçtır. Mikroişlemci, kurulum ve sorun gidermeyi basitleştirmek için tanılama ve iki yönlü iletişim sağlar.
Tipik bir dijital valf kontrol cihazında, kontrol sinyali mikroişlemci tarafından okunur, dijital bir algoritma tarafından işlenir ve I/P dönüştürücüye giden bir sürücü akımı sinyaline dönüştürülür. Mikroişlemci, mekanik bir kiriş, kam ve kanat takımı yerine konum kontrol algoritmasını gerçekleştirir. Kontrol sinyali arttıkça, I/P dönüştürücüye giden sürücü sinyali artar ve I/P dönüştürücüden gelen çıkış basıncını arttırır. Bu basınç, bir pnömatik amplifikatör rölesine yönlendirilir ve aktüatöre iki çıkış basıncı sağlar. Artan kontrol sinyali ile bir çıkış basıncı her zaman artar ve diğer çıkış basıncı azalır
Çift etkili aktüatörler her iki çıkışı da kullanırken tek etkili aktüatörler sadece bir çıkış kullanır. Değişen çıkış basıncı, aktüatör gövdesinin veya milinin hareket etmesine neden olur. Valf konumu mikroişlemciye geri beslenir. Sap, doğru pozisyona ulaşılana kadar hareket etmeye devam eder. Bu noktada, mikroişlemci, denge elde edilene kadar I/P dönüştürücüye giden sürücü sinyalini stabilize eder.
Valfin konumunu kontrol etme işlevine ek olarak, bir dijital valf denetleyicisinin iki ek özelliği vardır: tanılama ve iki yönlü dijital iletişim.
Bir kontrol vanasına akıllı konumlandırıcı yerleştirmenin avantajları:
1. Konumlandırıcının otomatik kalibrasyonu ve konfigürasyonu. 2. Gerçek zamanlı teşhis. 3. Kurulum ve kalibrasyon dahil olmak üzere döngü devreye alma maliyetinde azalma. 4. Döngü performans seviyelerini korumak için tanılamanın kullanılması . 5. Proses değişkenliğini azaltan geliştirilmiş proses kontrol doğruluğu.
Kontrol vanası türleri
Kontrol vanaları, niteliklere ve özelliklere göre sınıflandırılır.
Basınç düşüşü profiline göre
- Yüksek geri kazanım valfi: Bu valfler tipik olarak girişten çıkışta vena kontraktaya statik basınç düşüşünün çoğunu geri kazanır . Daha düşük bir geri kazanım katsayısı ile karakterize edilirler. Örnekler: kelebek vana, küresel vana, geçmeli vana, sürgülü vana
- Düşük geri kazanım valfi: Bu valfler tipik olarak girişten çıkışta vena kontraktaya statik basınç düşüşünün çok azını geri kazanır. Daha yüksek bir geri kazanım katsayısı ile karakterize edilirler. Örnekler: küresel vana, açılı vana
Kontrol elemanının hareket profiline göre
- Kayar gövde: Valf gövdesi/tapa doğrusal veya düz bir çizgide hareket eder. Örnekler: Küresel vana, açılı vana, kama tipi sürgülü vana
- Döner valf: Valf diski döner. Örnekler: Kelebek vana, küresel vana
İşlevselliğe dayalı
- Kontrol valfi: Merkezi kontrol sisteminden alınan bir giriş sinyaliyle orantılı akış parametrelerini kontrol eder. Örnekler: Küresel vana, açılı vana, küresel vana
- Kapatma/Açma vanası: Bu vanalar ya tamamen açık ya da kapalıdır. Örnekler: Sürgülü vana, küresel vana, küresel vana, açılı vana, esnek vana, diyafram vana
- Çek valf: Sadece tek yönde akışa izin verir
- Buhar koşullandırma valfi: Giriş ortamının basıncını ve sıcaklığını çıkışta gerekli parametrelere göre düzenler. Örnekler: Türbin baypas valfi, proses buhar boşaltma istasyonu
- Yaylı emniyet valfi: Giriş basıncı yay kuvvetine eşit olduğunda açılmak üzere geri çekilen bir yayın kuvvetiyle kapanır
Çalıştırma ortamına göre
- Manuel valf: El çarkı ile çalıştırılır
- Pnömatik valf: Yay diyaframı, piston silindiri veya piston yay tipi aktüatör ile hava, hidrokarbon veya nitrojen gibi sıkıştırılabilir bir ortam kullanılarak çalıştırılır
- Hidrolik valf: Su veya yağ gibi sıkıştırılamayan bir ortam tarafından çalıştırılır
- Elektrikli valf: Bir elektrik motoru tarafından çalıştırılır
Çok çeşitli valf tipleri ve kontrol işlemi mevcuttur. Bununla birlikte, iki ana hareket şekli vardır, kayar gövde ve döner.
En yaygın ve çok yönlü kontrol vanaları türleri kayar gövdeli küre, V-çentikli bilye, kelebek ve açılı tiplerdir. Popülerlikleri, sağlam yapılarından ve onları çeşitli proses uygulamaları için uygun hale getiren birçok seçenekten kaynaklanmaktadır. Kontrol vanası gövdeleri aşağıdaki gibi kategorize edilebilir:
Yaygın kontrol vanası türlerinin listesi
- Kayar gövde
- Döner
- Başka
Ayrıca bakınız
- Çek valf – Valf tipi
- Kontrol mühendisliği – Otomatik kontrol teorisini istenen davranışlara sahip tasarım sistemlerine uygulayan mühendislik disiplini
- Kontrol sistemi – Diğer sistemlerin davranışlarını yöneten sistem
- Dağıtılmış kontrol sistemi - Dağıtılmış karar verme ile bilgisayarlı kontrol sistemleri
- Fieldbus Vakfı
- Akış kontrol valfi - Bir akışkanın akışını veya basıncını düzenleyen valf
- HART Protokolü olarak da bilinen Otoyol Adreslenebilir Uzak Dönüştürücü Protokolü
- Enstrümantasyon
- PID kontrolörü – kontrol döngüsü geri besleme mekanizması
- Süreç kontrolü
- Profibüs
- SCADA , Süpervizör kontrol ve veri toplama sistemi olarak da bilinir