انواع کنترل ولو یا شیر کنترل

کنترل ولو (Control valve) دارای دو قسمت جداگانه‌‌ می‌‌باشد:

• عملگر

اکچویتور یا عملگر دستگاهی است که وظیفه اجرای دستور کنترلی را دارد. مثلا باز کردن یک ولو ، که در واقع این عمل ایجاد یک حرکت است برای همین به اکچویتورها عملگر یا محرک گفته می‌‌شود.

• ولو

شیر یا ولو (valve) تجهیزی است که جریان یک سیال گاز، مایع، جامدات با رفتار شبیه به مایع را تنظیم (regulate)، هدایت (Direct) و یا کنترل (Control) می‌‌کند. ولوها اصولا جزو اتصالات لوله‌ها (pipe) به شمار می‌‌آیند.

نمایش مقطعی یک شیر کنترل :

در شکل زیر نمایشی مقطی از کنترل ولو مشاهده می کنیم. همنا طور که توضیح داده شد کنترل ولو ها از دو قسمت اصلی تشکل شده اند. در بخش عملگر، اجزای فنر و دیافراگم را داریم و در بخش ولو، ساقه و سماور (plug) را داریم که با جا به جایی آنان وضعیت کنترل ولو تغییر میکند.

بدنه کنترل ولو:

بدنه ولوها بسته به شرایط سرویس ، طرح لوله کشی و کاربرد دلخواه ، انواع یا سبک‌های مختلفی دارند. شیر کنترل دارای دو کلاس Linear Motion و Rotary Motion می باشد.

• کلاس lienear motion : در این کلاس نحوه بسته شدن یا باز شدن ولو به صورت حرکت خطی انجام می‌‌شود
• کلاس Rotary motion : در این کلاس نحوه باز یا بسته شدن به صورت حرکت دورانی (روتاری) انجام می‌‌شود.

1. خطی: در شیر کنترل ‌های خطی ، حرکت ساقه به سمت بالا و پایین است. ازجمله انواع شیر ‌های کنترلی خطی، گیت ولو‌ها (شیرهای دروازه ای) هستند.
2. چرخشی: یک شیر کنترل چرخشی (دورانی) تقریبا در همه موارد برای تبدیل حالت باز به بسته ، 90 درجه می‌‌چرخد. رایج ترین نوع این دست از شیرهای کنترل کننده ، شیر های پروانه ای هستند.
3. دیافراگمی‌: شیر کنترل های دیافراگمی یا غشایی (Diaphragm valves or membrane valves) شامل یک بدنه دریچه با دو یا چند پورت ، یک دیافراگم الاستومری و یک “ماسک یا زین” است که دیافراگم شیر را روی آن می‌‌بندد.

یک کنترل ولو سیگنال کنترلی را از یک کنترلر مثلا PLC دریافت‌‌ می‌‌کند و به کمک آن جریان را کنترل‌‌ می‌‌کند. از آن جایی که سیگنال PLC الکتریکی است، معمولا شیرهای کنترل کننده به یک مدار واسط نیاز دارد تا سیگنال الکتریکی را به کار تبدیل کند. یک شیر کنترل به روش زیر‌‌ می‌‌تواند کار کند:

1. برقی : با کمک سیگنال‌های الکتریکی از جنس ولتاژ یا جریان
2. پنوماتیک: با کمک سیگنال‌های پنوماتیکی از جنس هوای فشرده
3. هیدرولیک: با کمک سیگنال‌های هیدرولیکی از جنس مایعات (روغن)

شیرهای کنترلی در کاربردهای مختلفی استفاده می‌‌شوند چراکه اهداف مختلفی برای استفاده از آنان وجود دارد و از عناصر مهم سیستم‌های کنترل صنعتی به شمار می‌‌روند. به طور کلی ، آنها با تغییر اندازه مقدار سیال عبوری که بر اساس سیگنال‌های کنترل کننده به آن‌ها می‌‌رسد، سرعت مایعات مانند مواد شیمیایی ، گازها یا بخار را کنترل می‌‌کنند. با تعیین سرعت عبور مواد می‌توان مشخصه‌هایی از فرآیند مانند فشار یا دما را کنترل کرد.

هر کارخانه تولیدی از صدها حلقه کنترلی مختلف برای تولید محصولات خود استفاده می‌کند. در همه حلقه‌ها با اندازه گیری پارامترهای فیزیکی به کمک سنسور و ارجاع آن به کنترل کننده و پردازش اطلاعات، سیگنال کنترلی آماده می‌‌شود. اما یکی از اجزای سیستم‌های کنترلی که غیرقابل انکار است، اغتشاش (Disturbance) می‌‌باشد که می‌تواند روند کنترلی سیستم ما را با مشکل رو به رو کند. اغتشاش شامل هر عامل بیرونی و یا محیطی است که بر عملکرد مطلوب سیستم کنترلی تاثیر می‌‌گذارد. اما هنگام مواجهه با اغتشاش چه باید کرد؟ یکی از استراتژی‌های مهم برگرداندن متغیر‌ها به مقداری است که آن‌ها قبل از ورود اغتشاش به سیستم و مختل کردن آن داشته اند می‌‌باشد. این استراتژی معمولا توسط شیرهای کنترل انجام می‌گردد. به عنوان مثال اگر فشار یک سیال زیاد شود ممکن است باعت انفجار شود یا اگر دما بیش از حد زیاد شود ممکن است باعث تولید محصول معیوب شود. در برخی از کاربرد‌ها، از انواع شیر کنترل در حالت‌های fail-close و fail-open در شرایط اضطراری استفاده می‌‌شود.

• دبی جریان
• اختلاف فشار بین جریان ورودی و خروجی شیر (Valve)
• سایز شیر (Valve)
• سایز مسیر جریان در خطوط انتقال
• غلظت و مختصات سیال
• ‌ میزان نشتی شیر MAL (Maximum Allowable Leakage)
• فشار کاری
• دمای سیال

کنترل ولو در چه صنایعی مورد استفاده قرار‌‌ می‌‌ گیرد؟

این شیر در خطوط انتقال صنایع مختلف به عنوان شیر کنترل نهایی مورد استفاده قرار‌‌ می‌‌ گیرد. از جمله این صنایع عبارتند از:

• پالایش نفت
• تولید کاغذ
• مواد شیمیایی و دارویی
• صنایع غذایی
• نیروگاه‌های برق

یک مثال از کاربرد کنترل ولو‌ها در سیستم کنترلی :

در طی یک فرآیند می خواهیم فشار بخار را تنظیم کنیم. با گرفتن فیدبک به کمک سنسور فشار و ارجاع آن به کنترلر و پوزیشنر ، سیگنال مورد نیاز جهت کنترل فشار به کنترل ولو ارسال می‌شود تا دستورات را اعمال کند.

• شیرهای کنترل کننده یک عنصر نهایی در سیستم کنترلی است که به اجرای دستورات کنترلی‌‌ می‌‌پردازد.
• متشکل از یک عملگر و یک ولو‌‌ یا شیر می‌‌باشد.
• انواع شیر کنترل (Control valve) عبارتند از :
  • خطی
  • چرخشی
  • دیافراگمی‌