اتوماسیون صنعتی

نگاهی فراتر از دریچه های کنترل کره زمین

در حالی که شیرهای کنترل کره زمین هنوز یک راه حل مناسب هستند ، شیرهای کنترل چرخشی مدرن مزایای زیادی را ارائه می دهند و به عنوان یک راه حل مناسب تر در برنامه های کاربردی خاص عمل می کنند.

پیتر جسی

28 دسامبر 2020

شیر پروانه ای سری Neles سری L6

با احترام والین

شیرهای کنترل Globe بیش از یک قرن پیش توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفت. آنها نه تنها اصلی هستند ، بلکه برای مدت زمان طولانی ، تنها نوع شیر کنترل موجود بودند. با این حال ، پیشرفتهای چشمگیری در زمینه شیرهای کنترل در 20 تا 50 سال گذشته انجام شده است. این پیشرفت ها منجر به طراحی مینی پی ال سی دلتا دریچه های کنترل چرخشی مدرن تری شده است که مزایای زیادی نسبت به اجداد شیر کنترل جهانی خود دارند.

این بدان معنا نیست که دریچه های کنترل کره کاملا منسوخ شده اند. هنوز جایی برای آنها در صنعت فرآیند وجود دارد. مهمتر از همه ، هنگامی که فرآیند حاوی افت فشار فوق العاده بالای دریچه است ، یک شیر کنترل کره زمین مناسب ترین است. با این حال ، به دلیل برچسب قیمت بالاتر (در میان سایر معایب) ، مطمئناً باید به این نکته توجه شود که آیا یک شیر کنترل جهانی برای کاربرد خاصی ضروری است یا خیر. از طرف دیگر ، یک شیر دوار ارزان تر می تواند راه حل مناسب تری باشد.

محدودیت های ذاتی طراحی

یکی از ویژگی های شیر کنترل کره ای که آن را برای تعدادی از کاربردهای مختلف مناسب نمی کند ، طراحی ساقه در حال افزایش آن است. این ساقه در حال افزایش در کنترل دوشاخه ، به طور حتم خطر کشیدن سیال فرایند را از طریق بسته بندی ساقه به محیط خارج می کند. برعکس ، این طرح همچنین می تواند آلودگی های محیط را به سیستم بازگرداند. حرکت رفت و برگشت ساقه از طریق بسته بندی باعث بسته شدن سریع بسته بندی شده و منجر به نشت مکرر بسته بندی می شود.

از طرف دیگر ، شیر دوار به گونه ای طراحی شده است که ساقه یا شافت در داخل مهره ساقه می چرخد. این باعث می شود فشار کمتری بر روی بسته بندی وارد شود و عمر آب بندی طولانی تری داشته باشد. این همچنین بدان معناست که اگر اپراتوری در حال پردازش چیزی سمی یا چیزی است که باعث آلودگی می شود ، شیر دوار آن را بهتر و طولانی تر در فرآیند مهر و موم می کند.

محدودیت دیگر ظرفیت جریان است که با CV اندازه گیری می شود. مسیر طولانی و پرپیچ و خم جریان از بدنه دریچه کره و محدودیت در پلاگین و نشیمنگاه ، میزان جریان مینی پی ال سی دلتا قابل عبور از آن را محدود می کند. بیشتر شیرهای چرخشی ، به ویژه انواع پروانه ای ، توپی و توپ قطعه قطعه شده (V-Ball) ، دو یا سه برابر ظرفیت جریان یک شیر کنترل کره ای با همان اندازه دارند.

شیر کنترل Fisher easy-e ES

با احترام والین

اندازه فیزیکی

طول استاندارد استاندارد ANSI/ASME دریچه های کره ای بیشتر از دریچه های دوار مانند شیرهای توپی ، توپ قطعه قطعه شده و به ویژه شیرهای پروانه ای با همان اندازه خط است. و شیرهای کره ای با اندازه و جنس یکسان معمولاً وزن بیشتری دارند و هزینه بیشتری نسبت به نمونه های دوار خود دارند.

در مورد بسته تحریک نیز همینطور است. هنگام مشاهده محرک روی شیر گلوب ، می توانید متوجه شوید که معمولاً بسیار بلند است و کمی بالای شیر سوار شده است. این می تواند در مکانهایی که نیاز به بسته بندی محکم دارند تا تجهیزات فرایند را در فضای موجود جا دهد ، مشکل ساز شود.

مشارکت در این مشکل ، با افزایش فشار دیفرانسیل در دریچه کره نامتعادل ، نیروی مورد نیاز - و در نتیجه اندازه محرک - همراه با آن به صورت خطی افزایش می یابد. این می تواند تا حدی با استفاده از شیر گوی متعادل گران تر جبران شود - در صورتی که ویژگی های فرآیند اجازه دهد.

با وجود یک سوپاپ دوار ، با افزایش فشار دیفرانسیل در دریچه ، اندازه عملگر بسیار کمتر می شود. به ویژه در برنامه های فشار قوی ، اگر سوپاپ دوار مناسب باشد ، بسته عملگر همراه با کوچکتر و سبک تر ، کمی ارزان تر خواهد بود.

علاوه بر این ، و همانطور که قبلاً ذکر شد ، CV (ظرفیت سوپاپ) یک سوپاپ دوار بیشتر از یک دریچه گلوب با همان اندازه اسمی است. این بدان معناست که می توان جریان بیشتری را از طریق یک سوپاپ دوار در همان افت فشار دریافت کرد. در نهایت ، این منجر به توانایی استفاده از شیر دوار کوچکتر در مقایسه با شیر بزرگتر برای کاربرد مشابه می شود. این باعث کاهش اندازه ، وزن و هزینه بسته شیر کنترل می شود.

ویژگیهای ذاتی و نصب شده

مطمئناً مزایایی وجود دارد که شیرهای گلوب نسبت به دریچه های دوار در کاربردهای خاص دارند. به عنوان مثال ، شیر گلوب دارای تریم قابل تعویض است که دو مزیت بالقوه را ارائه می دهد. ابتدا ، تریم های با اندازه های مختلف می توانند اجازه دهند فرایندی با ظرفیت اولیه کمتر ساخته شود و سپس با افزایش نیازها با تریم بزرگتری جایگزین شود. یا اگر در هنگام طراحی اصلی اشتباهی رخ داده است ، می توانید اندازه تریم متفاوتی را برای تصحیح اشتباه بدون نیاز به تعویض کل شیر نصب کنید. دومین مزیت این است که به یک اپراتور اجازه انتخاب دهیدe بین یک درصد مساوی یا یک ویژگی ذاتی خطی. این گزینه تریم خطی می تواند یک مزیت برای کاربردهای افت فشار بالا باشد.

با این حال ، اکثریت قریب به اتفاق کاربردهای سوپاپ کنترل نیاز به یک درصد ویژگی یکسان دارند که این ویژگی ذاتی اکثر شیرهای دوار است. این واقعیت آنها را اغلب مناسب ترین انتخاب برای اکثر برنامه های کنترل می کند.

دریچه سگمنت V-port Neles

دریچه سگمنت V-port Neles

با احترام والین

دینامیک سیالات محاسباتی

دینامیک سیالات محاسباتی به مهندسان این امکان را می دهد که حفره و تولید سر و صدا را در یک شیر پیش بینی کنند. هر کسی که تجربه کار با سوپاپ ها را داشته باشد ، اثرات منفی کاویتاسیون را در یک فرایند می داند. در صورت عدم رسیدگی ، کاویتاسیون یا سطوح بالای سر و صدا می تواند منجر به خرابی تجهیزات و در برخی موارد خاموش شدن کامل یک عملیات شود. با دینامیک سیالات محاسباتی ، مهندسان مجهز به تجزیه و تحلیل دریچه برای کاربرد خاصی قبل از ساخت آن هستند. این به مالک این اطمینان را می دهد که انتخاب سوپاپ دوار کم هزینه ، عملکرد یا ایمنی فرآیند آنها را به خطر نمی اندازد.

یکی از مزایای دریچه های کره ای نسبت به اکثر شیرهای چرخشی خود ، ضریب بازیابی بالای آنها است که به جلوگیری از ایجاد مینی پی ال سی دلتا کمک می کند. به همین دلیل ، برخی در صنعت فرآیند مردد هستند که از گزینه چرخشی ارزان تر استفاده کنند و در عوض از طراحی دریچه گلوب سنتی استفاده کنند. با دینامیک سیالات محاسباتی ، مهندسان می توانند حلقه را تجزیه و تحلیل کنند تا مطمئن شوند که شیر دوار کار می کند یا به آنها هشدار داده شود که در واقع یک شیر گلوب یا یک شیر دوار با تغییرات خاص مورد نیاز است.

همانطور که گفته شد ، شرایط خاصی وجود دارد که در آن گرانترین دریچه کره زمین هنوز یک راه حل مناسب برای برنامه است. این موقعیتها معمولاً در جایی رخ می دهد که افت فشار بالای دریچه وجود داشته باشد و زمانی که احتمال کاویتاسیون زیاد است. با این حال ، در اکثر سناریوهای دیگر ، مزیت قابل توجهی در تعیین شیر دوار به جای آن وجود دارد. اندازه آن معمولاً کوچکتر است ، به گونه ای مجهز شده است که بتواند درصد ویژگی مورد نیاز را برآورده کند و شاید مهمترین ، بسیار ارزان تر باشد.

پیتر جسی ، P.E. ، یک مهندس برنامه کنترل فرآیند برای Valin Corporation ، ارائه دهنده راه حل های فنی پیشرو در فن آوری ، انرژی ، علوم زیستی ، منابع طبیعی و صنایع حمل و نقل است. Valin مدیریت سفارشات شخصی ، پشتیبانی میدانی در محل ، آموزش جامع و خدمات مهندسی تخصصی کاربردی با استفاده از اتوماسیون ، مدیریت مایعات ، اندازه گیری دقیق ، گرمایش فرآیند و محصولات تصفیه را ارائه می دهد.

شرکت والین