شیرآلات کنترلی
شير کنترل(Control valve) گونهاي از شيرهاي صنعتي هستند که در سيستمهاي کنترلي به کار ميروند. اين نوع از شيرها با فرمان گرفتن از کنترلر، باز يا بسته ميشوند در نتيجه دخالت مستقيم انسان در آن وجود ندارد. اين نوع شيرها براي کنترل فشار، دما، دبي و يا ارتفاع مايعات به کار ميرود. نيروي مورد نيار براي باز و بسته کردن شير در شيرهاي کنترل به صورت الکتريکي، هيدروليکي و يا پنوماتيکي است. تکنومینرال تامنن کننده شیرالات کنترلی از برند های معتبر اروپایی همچون ماوریک هلند و Weir Minerals می باشد.

شیرآلات کنترلی
به عبارت دیگر شير كنترل وسيله اي است که با اعمال نيرويي غير از نيروي دست عمل مينمايد و ميزان جريان سيال را در يك سيستم كنترل فرايندي تنظيم ميكند. شير كنترل شامل يك شير است كه به يك مكانيزم محركه (actuator)که توانائي تغيير عنصر کنترل کننده سيال را دارد متصل مي باشد.اين تغيير بر مبناي سيگنالي است كه از سيستم كنترل دريافت ميشود. شير كنترل نقش مهم و اساسي در يك صنعت فرايندي ايفا مينمايد و قسمت زيادي از هزينه هاي خريد قطعات و دستگاهها در صنايع مربوط به شير كنترل و سيستمهاي جانبي آن ميباشد.رشد شيرهاي Rotary از سال 1950 تا سال 1980 از 1% كل شيرهاي كنترل به 50% رسيده است و كاربرد آن بيشتر و بيشتر شده است. اولين نوع از شيرهاي Rotary نوع پروانه اي آن بود. شيرهاي Rotary از لحاظ هزينه و همچنين عملكرد مزايايي را نسبت به شيرهاي خطي از خودشان نشان دادند. شيرهاي معروف به Straightthrough داراي ظرفيت جرياني (Cv) بيشتر ميباشند ولي جزء شيرهاي High Recovery بوده و مستعد به ايجاد Chocking و Cavitation ميباشند. ولي از لحاظ وزن و ابعاد موقعيت مناسبي دارند. شيرهاي Rotary داراي دامنه محدودتر فشار و دما نسبت به شيرهاي Globe ميباشند. انتخاب شيرهاي كنترل قبلا بر مبناي پارامترهاي اوليه اي نظير Pressure rating دامنه جريان افت فشار و … بود ولي اکنون تاکيد بر هزينه ها مي باشد بنا بر اين شيرهاي كنترل بايد از لحاظ هزينه هاي اوليه و هزينه هاي تعميراتي مناسب باشند ضمن اينكه ميبايست خواص كنترلي خوبي داشته باشند. پارامترهاي ثانويه در انتخاب شير كنترل شامل نشتيهاي مجاز، خصوصيات جرياني،دما،لزجت و سايش ميباشد. همچنين بايد مساله Noise را در نظر گرفت و نيز بايد محرك مناسب انتخاب گردد و نياز به موقعيت دهنده شير (Positioner) مشخص گردد. مشخص كردن سايز شير كنترل كه به آنValve Sizing ميگويند بستگي به پارامتر متغيري به نام Cv دارد.پارامترهاي مورد نياز جهت انتخاب شير كنترل در استانداردISA مشخص شده است.
شیر هاي کنترلی از لحاظ ساختمان به دو نوع متداول طبقه بندي می شوند: 1) میله لغزشی، 2) محور چرخان.
1) شیر کنترلی میله لغزشی: ساختمان این نوع از شیرهاي کنترلی را می توان به چند بخش مهم طبقه بندي کرد: بدنه 7، درپوش 8 .( مجموعه جعبه بسته بندي 9، تریم 10 ،یوغ 11 و عملگر 12 ، (شکل زیر قسمت فوقانی شیر کنترلی (مجموعه عملگر) قسمت تحتانی شیر کنترلی (مجموعه بدنه ي شیر)
در قسمت تحتانی شیر که اصطلاحا مجموعه بدنه ي شیر گفته می شود، قسمتی از آن که به خط جریان سیال متصل می شود و سیال از داخل آن عبور می کند، بدنه (بدنه ي شیر) نامگذاري شده است. این قسمت اجزایی مانند محل قرار گیري تریم (جایگاه 13 )، اتصالات شیر و گذرگاه جریان را شامل می شود. در نتیجه قسمت بدنه باید طوري طراحی شود که در برابر تغییرات دما و فشار مقاوم باشد. درپوش یا کلاهک قسمتی از شیر کنترلی است که بر روي بدنه متصل می شود و ضمن نگه داشتن مجموعه عملگر و جعبه بسته بندي، امکان حرکت بالا و پایین تریم را نیز برقرار می سازد. تریم نیز به عبارتی مجموعهي متحرك شیر است که بالا و پایین رفتن آن موجب کنترل سیال عبوري میشود. اجزاي اصلی تریم عبارت اند از میله ي رابط 14 ، پلاگ 15 (وسیله اي که به انتهاي میله وصل شده و میزان دبی سیال را مشخص می کند)، حلقهي جایگاه و قفس 16 (قسمت انتهایی تریم). همچنین مجموعه اي که اطراف تریم قرار می گیرد و به جلوگیري از نشتی اطراف آن کمک می کند، مجموعهي جعبه بستهبندي نامیده میشود و این اجازه را به میلهي شیر میدهد تا با حداقل اصطکاك حرکت کند. حلقههاي بستهبندي معمولا از یک مادهي نرم و قابل فشرده شدن نظیر پنبه نسوز، تفلون یا غیره ساخته می شود. براي به حرکت در آوردن تریم نیاز به یک عملگر داریم که باید بر روي شیر سوار شود. در این نوع شیرها از عملگرهاي بسیار ساده اي استفاده میشود که در شکل بالا نمونه اي از عملگر فنري و دیفراگمی را مشاهده میکنند. تریم حرکت تولید شده توسط عملگر را منتقل میکند اما در اینجا نیاز به عضوي داریم تا در برابر نیروهاي ناشی از عکس العمل فنر و دیفراگم بتواند از خود مقاومت نشان دهد. یوغ عضوي از شیر است کهعملگر بر روي آن قرار میگیرد و ضمن انجام این کار، این امکان را فراهم میسازد تا با باز کردن قاب آن، به تنظیم کننده ي کشش فنر، میله ي شیر و اتصال دهندهي میله دسترسی پیدا کرد. عملگر و یوغ اعضاي قسمت فوقانی شیر کنترلی را تشکیل میدهند که اصطلاحا آن را مجموعه عملگر مینامند. هر کدام از اعضاي نامبرده داراي انواع متفاوتی می باشند که بسته به شرایط کارکرد شیر کنترلی، مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که در شکل زیر مشاهده میکنید، براي قسمت مجموعه بدنه اشکال متفاوتی متصور است.
همانطور که واضح است، در هر کدام از مجموعه بدنههاي نشان داده شده در شکل بالا، یک نوع خاص از بدنه، درپوش و تریم مورد استفاده قرار گرفته است. پس می توان به راحتی نتیجه گرفت که تنوع اجزاي یک شیر کنترلی بسیار زیاد است و بدون استفاده از هندبوك ها و کاتالوگهاي مربوط، انتخاب یک نوع آن دشوار خواهد بود.
2) شیر کنترلی محور چرخان: اجزاي تشکیل دهندهي این نوع از شیرهاي کنترلی نیز به مانند شیرهاي میله لغزشی می باشد با این تفاوت که پلاگ شیر در اینجا، دیسک و یا توپی چرخان می باشد که توسط عملگر به چرخش در می آید. در شکل زیر چند نمونه از شیرهاي کنترلی محور چرخان را مشاهده میکنید.
همانطور که مشخص است، هر یک از این شیرهاي کنترلی محور چرخان مزیت هاي خاص خود را دارد. مثلا شیر پروانه اي به حداقل فضاي لازم براي نصب نیاز دارد و حداکثر ظرفیت را با افت فشار کم ایجاد مینماید. اما اغلب چون گشتاور کاري آن زیاد است، به عملگري با دیافراگم بزرگتر نیاز دارد. همچنین از شیر توپی براي کنترل جریان سیالات چسبنده که شامل ذرات جامد یا فیبرها و غیره میباشند ایدهآل است و به طور رایج به عنوان شیر مسدود کننده بکار میرود و معمولا کاملا باز و کاملا بسته است. در شیرهاي کنترلی محور چرخان، نیاز به حرکت دورانی داریم، در صورتی که عملگر حرکت خطی تولید میکند. در نتیجه به عضوي نیاز داریم که بتواند حرکت خطی عملگر را به حرکت دورانی تبدیل کند. این عضو اهرم عملگر 25 نامیده میشود که در قسمت مجموعه عملگر جاسازي شده است.
عملکرد شیر کنترلی
عملکرد شیر کنترلی، نسبتا ساده است. اعمال فشار هوا به بالاي دیافراگم قابل ارتجاع، نیرویی در جهت پایین ایجاد می کند. این نیرو در شیر- هاي میله لغزشی، میلهي شیر را به طرف پایین حرکت میدهد و در شیرهاي محور چرخان، محور را می چرخاند. این حرکت تا آنجا ادامه مییابد که پلاگ به جایگاه برسد یا نیروي مخالف فنر (و فشار سیال عبوري) با نیروي عملگر برابر شود. میزان نیروي اعمالی توسط عملگر همان پارامتري است که با آن جریان سیال را کنترل میکنند که این کنترل میتواند به صورت دستی و یا اتوماتیک (فیدبک 26 ) باشد. در کنترل اتوماتیک، حسگرهایی جهت اندازهگیري فشار و دبی جریان تعبیه میشود و با استفاده از مدار فیدبک و یک کنترلر 27 ، میزان نیروي وارده از طرف عملگر را مشخص میکنند.
شیرهای کنترلی Oventrop آلمان در انواع Mixing و Diverting کاربردهای گوناگونی را پوشش می دهند. اصلی ترین کاربرد این شیرها در آمیزش و کنترل جریان سیال در سیستم های گرمایشی، سرمایشی، تهویه مطبوع، پایانه های حرارتی و برودتی و یا مخازن ذخیره آب گرم (برای مثال سیستم های گرمایش خورشیدی و تاسیسات پمپ گرمایش) می باشد.
کاربرد
نمونه هایی از کاربرد شیرآلات کنترلی در سیستم های گرمایشی سرمایشی و تهویه مطبوع مطابق موارد زیر شرح داده می شوند:
1- استفاده از شیر سه راهه (Diverting) در سیستم گرمایش از نوع Air Heater. در این نمونه، دمای هوای خروجی توسط شیر کنترل می گردد.
2- استفاده از شیر سه راهه (Diverting) در سیستم گرمایش از کف. در این سیستم میزان دمای جریان عبوری از مدارات موجود در کف از طریق شیر کنترلی تنظیم می گردد.
3- استفاده از شیر سه راهه (Mixing) برای افزایش دمای برگشت در بویلرهای سوخت جامد. دمای مورد نیاز توسط شیر کنترلی تنظیم می گردد، در صورت افزایش دمای برگشت، گذرگاه مابین ورودی و خروجی مسدود شده و با کاهش دمای برگشت این گذرگاه باز می شود.