شیرهای خاموش و کنترل. انواع شیرهای کنترل و ویژگی های آنها جهت جریان سیال

شیرهای کنترل (قطع و کنترل).

سوپاپ ها برای کنترل جریان مایعات و گازهای انتقال یافته از طریق خطوط لوله طراحی شده اند.

شیرهای کنترل و خاموش کننده به طور مداوم میزان جریان جریان تنظیم شده را از حداقل زمانی که شیر کاملاً بسته است تا حداکثر زمانی که شیر کاملاً باز است تغییر می دهد.

شیرهای قطع یا قطع جریان تنظیم شده را به طور مداوم کنترل نمی کنند، بلکه به صورت گسسته (شیر کاملا باز یا کاملا بسته است). هر دو دریچه کنترل و ایزوله دارای نشت های کوچکی از سیال کنترل شده هنگامی که شیر در موقعیت بسته است.

لازم به ذکر است که تقسیم بندی شیرها به شیرهای کنترل، خاموش و کنترل فقط در کشور ما وجود دارد و همچنین استانداردهای نشتی مجزا برای شیرهای کنترل و خاموش کننده وجود دارد. بقیه دنیا به سادگی شیرهای کنترلی تولید می کنند که نشتی آنها به شش کلاس تقسیم می شود، هر چه تعداد کلاس بالاتر باشد، نشتی کمتر است. سه کلاس آخر به شیرها اشاره دارد که به آنها شیرهای خاموش و خاموش و کنترل می گوییم.

قطر سوراخ اسمی شیر (DN) باید به عنوان قطر داخلی اسمی لوله های ورودی و خروجی شیر در نظر گرفته شود (در برخی موارد، قطر لوله خروجی ممکن است از قطر لوله ورودی بیشتر شود). هر مقدار قطر اسمی گذرگاه شیر مربوط به حداکثر سرعت جریان ممکن ماده تنظیم شده است که به طور کلی به تعدادی پارامتر (افت فشار، چگالی و غیره) بستگی دارد. برای سهولت در مقایسه شیرها و انتخاب اندازه شیر مورد نیاز بر اساس نتایج محاسبات هیدرولیک، مفهوم شرطی پهنای باند.

ظرفیت مشروط شیر (Kvy) نشان می‌دهد که شیر در دمای 20 درجه سانتی‌گراد چه مقدار آب می‌تواند عبور دهد، زمانی که افت فشار در آن 0.1 مگاپاسکال (1 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع) با شیر کاملاً باز باشد.

شیر کنترل از سه بلوک اصلی تشکیل شده است: بدنه، مجموعه دریچه گاز و محرک سوپاپ. طراحی معمولی عبور از طریق

یک شیر خاموش و کنترل بدون محرک نصب شده در شکل 1 نشان داده شده است.

یک مجموعه دریچه گاز در داخل بدنه سوپاپ 1، متشکل از یک نشیمنگاه 2 و یک پیستون 3 متصل به میله 4، نصب شده است. نشیمنگاه را می توان در طرح های مختلف ساخت: همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، در بدنه سوپاپ پیچ شده، روی بدنه فشار داده می شود. با بوش مخصوص یا یکپارچه با بدنه.

پیستون در امتداد راهنمای ساخته شده در پوشش 5 می لغزد. یک واشر آب بندی 6 بین بدنه 1 و روکش 5 نصب شده است. میله 4 از طریق جعبه پرکن 7 که مجموعه ای از حلقه های شورون با فنر ساخته شده است خارج می شود. از fluoroplastic-4 یا تغییرات آن. روی کاور 5 یک محرک تعبیه شده است که ساقه آن به میل سوپاپ متصل است. درایو می تواند پنوماتیک، دستی، الکتریکی یا الکترومغناطیسی باشد.

مجموعه دریچه گاز عنصر تنظیم کننده و بسته کننده شیر است. در این واحد است که وظیفه تغییر ناحیه جریان شیر و در نتیجه تغییر مشخصات جریان آن انجام می شود.

ترکیبات خاص بوش-صندلی-پیستون بر اساس شرایط عملیاتی دریچه انتخاب می شوند: افت فشار، نوع قابل تنظیم

محیط و دمای آن، وجود ناخالصی های مکانیکی، توان عملیاتی، ویسکوزیته متوسط ​​و غیره.

در بیشتر موارد، جهت صحیح تامین سیال عامل برای عملکرد شیر مهم است. روی سطح بیرونی هوزینگ ها با فلش مشخص شده است. اگر رسانه از طریق کانال سمت چپ در محفظه نشان داده شده در شکل 1 تامین شود، آنگاه این جهت تامین "زیر دریچه" نامیده می شود (واسطه از پایین به پیستون نزدیک می شود) و اگر رسانه از طریق کانال سمت راست تامین شود، سپس این جهت تغذیه "به دریچه" نامیده می شود (متوسط ​​پیستون را روی صندلی در حالت بسته فشار می دهد). پارامترها و ویژگی های اصلی شیرهای کنترل معمولی تولید شده توسط شرکت های داخلی در جداول 1 و 2 ارائه شده است.

میز 1.

پارامترهای اصلی شیرهای خاموش و کنترل

جدول 2.

ظرفیت مشروط شیرهای خاموش و کنترل

عملگرها

درایوها و محرک های شیرهای خاموش و کنترل، کنترل و خاموش کننده خط لوله طراحی شده اند

برای تبدیل سیگنال کنترل (پنوماتیک، الکتریکی یا مکانیکی) به حرکت مکانیکی (خطی یا چرخشی) میله محرک و یک عنصر خاموش کننده که به طور محکم به میله متصل است (شیر، شیر توپ، شیر پروانه ای، شیر دروازه و غیره) .

عملگرهای مورد استفاده برای کنترل شیرهای خاموش و کنترل با توجه به اصل عملکرد و نوع انرژی مصرفی برای ایجاد نیروی مکانیکی لازم بر روی شیر عامل به دو دسته تقسیم می شوند:

پنوماتیک

برقی

هیدرولیک

ترکیب شده

محرک های پنوماتیکی

محرک‌های پنوماتیکی، به دلیل سنت تثبیت شده، جایگاه نسبتاً زیادی را در میان درایوهای شیرهای کنترل انواع مختلف اشغال می‌کنند. این در درجه اول به این دلیل است که اتوماسیون صنعتی انبوه تا دهه 50 و 60 قرن گذشته عمدتاً بر اساس پنوماتیک بود. سیستم های پنوماتیک کنترل خودکارامروزه در عصر ریزپردازنده ها و استفاده گسترده از الکترونیک دیجیتال، تا حدودی قدیمی به نظر می رسند و علاوه بر این، کاملاً حجیم هستند و نیاز به سازماندهی شبکه های آماده سازی و توزیع دارند. هوای فشرده، که در حین کار سیستم های پنوماتیک نیز مصرف می شود.

در عین حال، سادگی طراحی درایوهای پنوماتیک، و در نتیجه، قابلیت اطمینان و نگهداری نسبتاً بالای آنها، امکان استفاده موفقیت آمیز از این درایوها را در سیستم های مدرنکنترل خودکار فرآیندهای تکنولوژیکی

عملگرهای پنوماتیکی برای تبدیل تغییرات فشار هوا P در خروجی رگولاتور به حرکت بدنه تنظیم کننده - شیر، دمپر، دروازه، شیر و غیره طراحی شده اند. بدنه تنظیم کننده سرعت جریان مایع، گاز، بخار و غیره را تغییر می دهد. در شیء کنترل، و در نتیجه باعث تغییر در پارامتر فرآیند کنترل شده می شود.

بر اساس نوع درایو، محرک های پنوماتیکی به موتورهای غشایی، پیستونی، دوار و بادی دوار تقسیم می شوند.

محرک دیافراگم (MIM)

نمودار محرک غشایی (MIM) در شکل 2 نشان داده شده است. حرکت میله خروجی 2، متصل به بدنه تنظیم کننده، در یک جهت توسط نیروی ایجاد شده توسط فشار P انجام می شود، در سمت دیگر - با نیروی فنر 3. سیگنال P وارد غشای مهر و موم شده "سر" می شود که حاوی غشایی ساخته شده از پارچه لاستیکی به ضخامت 2-4 میلی متر با مرکز سفت و سخت است. فنر 3 از زیر به غشاء فشار می دهد. در محرک های غشایی (شکل 2) فشار هوای کنترلی روی غشاء 4 عمل می کند که در امتداد محیط بین پوشش های محرک بسته می شود و نیرویی ایجاد می کند که توسط فنر 3 برابر می شود. بنابراین، حرکت میله محرک 2 متناسب با مقدار فشار کنترل است. سفتی و پیش فشرده سازی فنر محدوده نیروی محرک و ضربه اسمی را تعیین می کند.

محرک های غشایی با توجه به اندازه "سر" غشاء طبقه بندی می شوند. MIMS معمولا با هم عرضه می شود

با نهادهای نظارتی - دریچه ها. از آنجایی که وقتی فشار P حذف می شود، غشاء همیشه به سمت بالا حرکت می کند، بسته به طراحی بدنه تنظیم کننده، بین شیرهای NO معمولاً باز و دریچه های NC معمولاً بسته تمایز قائل می شود.

شکل 2. محرک دیافراگم نصب شده بر روی یک شیر کنترل:

1 - نهاد نظارتی؛ 2 - میله; 3 - بهار; 4 - غشاء؛ 5 - مهر و موم روغن

ویژگی های استاتیکی اکثر MIM ها نزدیک به خطی هستند، اما دارای ناحیه پسماند 2-15٪ هستند. بالاترین ارزش R. این مقدار به نیروهای اصطکاک در مهر و موم روغن 5، به افت فشار در سراسر بدنه تنظیم کننده، به ویژگی های فنر و منطقه موثر غشاء بستگی دارد.

برای کاهش ناحیه هیسترزیس و بهبود خصوصیات دینامیکی MIM ها، تقویت کننده های توان اضافی به نام پوزیشنر روی محرک نصب می شوند. پوزیشنرهایی وجود دارند که بر اساس طرح جبران جابجایی و طرح جبران نیرو عمل می کنند. در پوزیشنرهای هر دو نوع، MIM با منفی پوشانده می شود بازخوردبا توجه به موقعیت میله، که تأثیر بر ویژگی های استاتیکی نیروهای اصطکاک در جعبه پر کردن، افت فشار روی بدنه تنظیم کننده و غیره را از بین می برد.

در همان زمان، نرخ جریان هوای عرضه شده به MIM افزایش می یابد و ویژگی های پویاآخرین

برای ارتباط با سیگنال‌های الکتریکی سیستم‌های کنترل، از پوزیشنرهای الکتروپنوماتیکی استفاده می‌شود که علاوه بر بهبود ویژگی‌های استاتیکی محرک‌های غشایی، تبدیل سیگنال الکتریکی را به پالس هوای کنترلی عرضه‌شده به MIM تضمین می‌کند.

مشخصات فنی اصلی MIM ها در جدول 3 ارائه شده است.

جدول 3.

ظاهر MIMهای معمولی نصب شده روی شیرهای کنترل در شکل 3 نشان داده شده است.

محرک های پنوماتیک پیستونی

عملگرهای پنوماتیک پیستونی (PPA) در مواردی که حرکت خطی میله محرک مورد نیاز است استفاده می شود.

– این یک نوع اتصالات خط لوله است که وظیفه اصلی آن تغییر فشار در قسمت خط لوله است. تغییر وضعیت محیط کار با تغییر سطح مقطع سوراخ عبور در بدنه شیر انجام می شود. شیرهای کنترل به دو نوع دو طرفه و سه طرفه تقسیم می شوند.

شیرهای کنترل دو طرفه بسته به جهت جریان محیط کار. گذرگاه ها به ترتیب بر روی بخش های مستقیم خط لوله، زاویه ای، در مکان هایی که خط لوله نیاز به چرخش دارد، نصب می شود.

شیرهای کنترل سه طرفه، همزمان با عملکرد کنترل، وظیفه اختلاط یا جداسازی جریان محیط کار را انجام می دهند؛ به عنوان یک قاعده، این نوع شیر کنترل بسته به هدف دارای سه لوله ورودی-خروجی است.

طراحی و اصل عملکرد شیر گلوب دو طرفه

دستگاه اصلی یک محفظه با یک سوراخ عبوری است که در داخل آن قرار دارد؛ روی محفظه یک سیستم تثبیت روی خط لوله و یک مکانیسم کنترل، معمولاً یک پیستون یا شیر قرقره وجود دارد. دریچه به دلیل تغییر موقعیت خود نسبت به دهانه گذر، مساحت خود را تغییر می دهد و در نتیجه حجم محیط کاری عبوری از آن را تنظیم می کند.

اتصالات بر اساس روش تنظیم تقسیم می شوند. بسته به نوع دستگاه شاتر:

• زین اسب؛
• زولوتنیکوا؛
• غشاء؛
• شطرنجی.

این مکانیسم را می توان به صورت دستی، با عمل بر روی میله یا از طریق یک سیستم کنترل خارجی تنظیم کرد.

یک شیر کنترل سه طرفه وظیفه تقسیم یا مخلوط کردن جریان سیال کار را دارد. بیشتر در سیستم های گرمایشی استفاده می شود.

از نظر ساختاری، دستگاهی از این نوع از یک بدنه فلزی با سه لوله تشکیل شده است. پارتیشن داخلی با دو سوراخ عبور کواکسیال، یکی برای هر لوله. یک مکانیسم قفل نصب شده بر روی یک میله کنترل شده می تواند فشار جریان سیال کاری را که از هر سوراخ عبور می کند، تنظیم کند و در نتیجه فشار را در یک یا دو لوله خروجی تنظیم کند.

بسته به وضعیت سیستم، شیر کنترل را می توان به صورت دستی یا خودکار کنترل کرد. در این مورد، تجهیزات درایو برای کنترل شیر کنترل نصب می شود: یک درایو ترموستاتیک، که ویژگی های وضعیت محیط کار را تغییر می دهد، دما و فشار را کنترل می کند. علاوه بر این، انواع دیگری از درایو، به عنوان مثال الکترومغناطیسی، استفاده می شود.

مزایای اصلی

شیرهای کنترل عمدتاً بر روی سیستم های گرمایشی نصب می شوند. جنس بدنه فلزی است که مقاومت و استحکام بالایی دارد. اینها فولاد، چدن و ​​آلیاژهای فلزات غیر آهنی هستند. این امر امکان دستیابی به قابلیت اطمینان بالای این نوع اتصالات را ممکن می سازد.

اما وظیفه اصلی شیر کنترل تنظیم جریان محیط کار، یکسان کردن فشار و دما در سیستم است. سه طرفه، علاوه بر این، در مصرف انرژی نیز صرفه جویی می کند.

مشخصات فنی

اصلی مشخصات فنیشیرهای کنترلی که برای انتخاب و اتصال آنها به سیستم لوله کشی مورد نیاز است عبارتند از:

• قطر اسمی؛
• نوع قفل؛
• نوع تثبیت روی خط لوله: فلنج یا رزوه ای. دستگاه های جوش داده شده کمتر رایج هستند.
• دامنه تغییرات در وضعیت محیط کار. حداکثر و حداقل دما و فشاری که شیر کنترل در آن کار می کند.
• مواد بدنه شیر و سطوح آب بندی؛
• نوع کنترل: دستی، پنوماتیک، هیدرولیک و غیره.

نصب شیرهای کنترل عمدتاً بر روی سیستم هایی انجام می شود که نیاز به توزیع دقیق جریان سیال کار دارند، اغلب اینها سیستم های گرمایش هستند. دریچه های کنترل نیز به طور گسترده ای در صنعت، هنگام حمل و نقل محیط های کاری مایع و گاز استفاده می شود.

شیرهای کنترل برای کنترل فشار مواد مایع و گازی که از طریق خطوط لوله منتقل می شوند استفاده می شود. شیر کنترل به شما این امکان را می دهد که به طور مداوم یا به طور مجزا جریان سیال کار را به خط لوله تنظیم کنید.

برای سیستم هایی که در آنها توزیع دقیق جریان محیط کار از اهمیت ویژه ای برخوردار است، یک واحد کنترل فشار مورد نیاز است.

این امر به ویژه برای شبکه های گرمایش صادق است، زیرا آب و هوای داخل ساختمان به حجم مایع خنک کننده وارد شده به لوله ها و رادیاتورها بستگی دارد. با کاهش یا افزایش سطح مقطع سوراخ داخل شیر، توان عملیاتی خط لوله به ترتیب کاهش یا افزایش می یابد.

مشکل با تغییر مداوم ظرفیت لوله ای که مایع یا گاز از طریق آن با استفاده از یک شیر کنترل حرکت می کند، حل می شود.

با توجه به هدف آنها، سه نوع اصلی شیر کنترل وجود دارد:

• دو طرفه - فقط برای کنترل جریان مایع یا گاز استفاده می شود که در بخش های مستقیم خط لوله استفاده می شود.
• گوشه دو طرفه - فشار را تنظیم می کند و جهت آن را تغییر می دهد که در نقاط عطف خط لوله استفاده می شود.
• سه پاس - دو نوع سیال کار را به یک جریان مشترک مخلوط می کند یا یک جریان را به دو تقسیم می کند.

ساده ترین شیر کنترلی یک شیر مستقیم است که از قسمت های زیر تشکیل شده است:

• بدنه ای به شکل سه راهی با سوراخ عبور در داخل؛
• فلنج یا نخ در انتهای لوله ها؛
• مونتاژ آب بندی که سفتی شیر را حفظ می کند.
• بدنه تنظیم کننده دریچه؛
• میله - بخشی که برای تغییر موقعیت سوپاپ استفاده می شود.

جریان محیط کار با تغییر اندازه دهانه گذر هنگام جابجایی موقعیت دروازه نسبت به دهانه گذر تنظیم می شود.

بسته به هدف شیر کنترل، طراحی تا حدی تغییر یافته و با عناصر جدید تکمیل شده است.

توجه داشته باشید! دریچه های قطع و کنترل وجود دارد که به گونه ای اصلاح شده اند که جریان محیط کار کاملاً متوقف شود. در این حالت شیر ​​به گونه ای ساخته می شود که در حالت بسته قطعات آن به صورت هرمتیک آب بندی می شود.

مزایای شیرهای کنترل

این نوع رگلاتور در سیستم های تامین آب و گاز خانگی و صنعتی، شبکه های گرمایشی و خطوط لوله نفت کاربرد دارد.

شیر کنترل صندلی (خطی)- ساخته شده بر اساس یک شیر صندلی. تنظیم با تغییر ناحیه جریان بین شیر و صندلی انجام می شود. این نوع شیر کنترل خطی نامیده می شود زیرا توسط محرک های الکتریکی با حرکت پیش رونده ساقه کنترل می شود. طراحی جهانی شیر کنترل به شما امکان می دهد تقریباً هر مشخصه جریان را به دلیل تغییرات در شیر و نشیمنگاه ایجاد کنید و ویژگی های کنترل عالی و طراحی ساده شیر کنترل با شیر صندلی به استفاده گسترده از آن در سیستم های مهندسی ساختمان کمک کرده است. تنها اشکال شیرهای خطی شکل پیچیده قسمت جریان است که برای استفاده با محیط های چسبناک نامناسب است.

شیر کنترل توپ (دوار)- ساخته شده بر اساس یک شیر توپی. تنظیم با تغییر ناحیه جریان با چرخش توپ حول محوری عمود بر جهت جریان آب انجام می شود. قسمت جریان توپ می تواند گرد یا شکل دیگری باشد. شیرهای کنترل دوار از این نوع نامیده می شوند زیرا توسط محرک هایی با چرخش شعاعی ساقه کنترل می شوند. شیرهای کنترل توپی همراه با محرک های چرخشی با نیروی بسته شدن بالا استفاده می شوند و با حرکت شعاعی ساقه کنترل می شوند. معایب شیرهای کنترل توپی نیاز به استفاده از درایوهای الکتریکی گران قیمت با نیروی بسته شدن زیاد و دشواری ایجاد مشخصه جریان خطی یا درصد برابر است - در نتیجه دقت کنترل پایین. از مزایا می توان به شکل ساده قسمت جریان، مناسب برای استفاده با محیط های کاری چسبناک اشاره کرد.

با توجه به وجود یک عملکرد محافظ، شیرهای کنترل به دو دسته تقسیم می شوند:

• به طور معمول باز - هنگامی که برق خاموش می شود، منطقه جریان باز می شود.
• به طور معمول بسته - هنگامی که برق خاموش می شود، جریان را مسدود می کنند.
• بدون عملکرد محافظ - هنگامی که برق خاموش می شود، درایو الکتریکی متوقف می شود.