Kontrol vanaları nedir? Kontrol vanaları nasıl çalışır?

Kontrol valfleri nasıl çalışır?

Modern endüstriyel üretimde, üretim verimliliğini sağlamak için sıvı akışının (gaz, buhar, su veya kimyasal karışımlar gibi), basıncın, sıcaklığın ve sıvı seviyesinin kesin bir şekilde kontrol edilmesi çok önemlidir,endüstriyel otomasyon sistemlerinde “son kontrol unsuru” olarak,Kontrol valfleri bu karmaşık ve hassas kontrol zincirinde merkezi bir rol oynarSadece basit açma / kapatma cihazları değil, daha ziyade akış yolunun boyutunu değiştirerek denetleyicilerden gelen sinyallere yanıt verirler ve böylece süreç değişkenlerinin doğrudan ve hassas bir düzenlenmesine ulaşırlar.Kontrol valflerinin performansı ekonomik verimliliği doğrudan etkiler.Endüstriyel süreçlerin, güvenlik ve çevresel etkisi, onları basit bir ekipman alımı yerine stratejik bir yatırım haline getiriyor.

Xiangjing, Çin'in en büyük kontrol valfleri ve valf konumlandırıcı tedarikçilerinden biri olarak, endüstrilerin verimli, güvenli,ve akıllı sıvı kontrolüDaha fazla bilgi için lütfen resmi web sitemizi ziyaret edin:www.shgongboshi.com.

Bir Kontrol Valfının Temel Bileşenleri

Bir kontrol valfi tek bir bileşen değil, aynı anda çalışan birden fazla hassas bileşenden oluşan entegre bir sistemdir. Temel bileşenleri valf gövdesi, valf iç kısımları, aktüatör,ve valf konumlandırıcı, dönüştürücüler, hava kaynağı basınç düzenleyicileri, manuel operatörler, amortisörler veya limit anahtarları gibi çeşitli aksesuarlarla birlikte.

Valf vücudu: sıvı yolu ve basınç taşıyan bileşen

Valf gövdesi, kontrol valfinin ana yapısal bileşenidir ve tasarımı, valf içindeki sıvının akış yolunu belirler.,Kapak gövdesi içindeki portlar ve açıklıklar veya delikler üzerinden sıvının aktığı yer.Valf gövdesinin temel işlevleri sıvı basıncına dayanmak ve valf iç kısımları için destek ve mühürlü bir ortam sağlamaktırEk olarak, valf gövdesinin yapısı akış düzenleme özelliklerini dolaylı olarak etkiler.sıvı akış direnci ve basınç düşüşü özellikleri, valf gövdesindeki iç geçitlerin tasarımı ile yakından ilişkilidir..

Valf iç kısımları: Sıvıyla doğrudan temas eden bileşenler, akış düzenlemesi için temel bileşenler

Valf iç kısımları, kontrol edilen sıvıyla doğrudan temas eden kontrol valfinin parçalarıdır ve akış düzenlemesini elde etmek için temel bileşenlerdir.Genellikle bir valf koltuğundan oluşurlar., valf diski (veya valf fiş) ve valf sapı. Valf iç kısımları, göreceli konumlarını ve açıklıklarını valf koltuğuyla değiştirerek akışkan miktarını hassas bir şekilde kontrol eder.Valf diski veya fiş kaldırıldığında veya döndürüldüğünde, akış kanalı alanı buna göre değişir ve böylece sıvı akışını düzenler.giyim direnci, korozyon direnci ve mühürleme performansı.

Etkinleştirici: Valf çalışması için itici kuvvet sağlar

Etkinleştirici, kontrol valfinin kasıdır ve kontrol sisteminden soyut sinyalleri fiziksel hareket için valf içini tahrik etmek için mekanik güce çevirmekten sorumludur.Kontrol sinyali alındığında, tamamen açık, tamamen kapalı veya herhangi bir ara pozisyonu elde etmek için valfi buna göre yönlendirir ve böylece sıvı akışının hassas boğma kontrolünü gerçekleştirir.

Aktüatörler güç kaynağına ve hareket moduna göre çeşitli tiplere sınıflandırılabilir:

Hareket moduna göre sınıflandırma:

• Doğrusal aktüatörler:Küresel valfler, kapı valfleri ve diyafram valfleri gibi, valf sapının yukarı ve aşağı hareket etmesini gerektiren valfler için uygun doğrusal itme-çekim hareketi üretir.
• Döner aktüatörler:Valf diskinin veya topun döndürülmesini gerektiren valfler için uygun olan, top valfleri, kelebek valfleri ve fiş valfleri gibi dönüş hareketini üretir.

Fisher Pnömatik Kontrol Valfi

Güç kaynağına göre sınıflandırılmış:

• Pnömatik aktüatör:

• Çalışma prensibi:Sıkıştırılmış hava veya gazı güç kaynağı olarak kullanır, doğrusal veya döner hareket üretmek için bir diyafram veya piston'a hava basıncı uyguluyor.Hava basıncı iki yönlü hareket elde etmek için pistonun her iki tarafında da alternatif olarak hareket edebilir (iki yönlü hareket)Dönüş kuvvetini sağlayan bir yayla (tek hareketli) sadece bir tarafta hareket edebilir.
• Avantajları:

1. Hızlı tepki hızı: Tipik olarak hidrolik veya elektrik sistemlerinden daha hızlı olan 50 ∼ 500 mm/s'ye ulaşır.
2. İçsel olarak güvenlidir: Elektrikle bağlantılı değildir ve kıvılcım üretmez, bu nedenle yanıcı ve patlayıcı tehlikeli ortamlar için son derece uygundur.
3. Basit yapı, hafif, kurulması ve bakımı kolay: Tipik olarak daha düşük maliyet.
4. Çıkış gücünün ve çalışma hızının kolay ayarlanması.
5. Yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü.
6. Enerji depolayabilir, merkezi hava kaynağını sağlayabilir ve yüksek hızlı tepki elde etmek için enerjiyi hızlı bir şekilde serbest bırakabilir.
7. Çarpışma yüklerine ve aşırı yüklere karşı güçlü uyumluluk.
8. Yüksek sıcaklık ortamlarında kullanılabilir.

• Dezavantajları:

1. Sınırlı çıkış gücü: Hidrolik aktüatörlere kıyasla, çıkış güçleri genellikle daha küçüktür.
2. Nispeten düşük hassasiyet: Havanın sıkıştırılabilirliği nedeniyle, silindirlerin çalışma hızı yük değişiklikleri tarafından kolayca etkilenir ve düşük hızdaki istikrarı hidrolik silindirlerinkinden daha düşüktür.
3. Basınçlı hava tedarik sistemi gerektirir: Bu, kompresörler ve borulama için ek maliyetleri içerir.
4. Kompresör arızası, tüm pnevmatik aktüatörlerin arızalı çalışmasına neden olabilir: Bununla birlikte, bu risk yedek kompresör sistemi ile hafifletilebilir.
5. Hızlı bisiklet sürmek su çekici etkisine neden olabilir.
6. Performans su ve aşırı sıcaklıklara karşı duyarlıdır.

• Tipik uygulamalar: Süreç kontrolü, kimyasal, gıda ve içecek, atık su arıtma, güç, madencilik,Hızlı hareket ve patlamaya karşı performans gerektiren nükleer enerji endüstrileri.

• Elektrikli Aktüatörler:

• Çalışma prensibi:Bir elektrik motoru tarafından tahrik edilen motorun dönme hareketi, valfleri tahrik etmek için vidalar, dişliler veya kemerler gibi aktarım mekanizmaları aracılığıyla doğrusal veya dönme harekete dönüştürülür.Yüksek hassasiyetli kontrol elde etmek için step motorları veya servo motorlar yaygın olarak kullanılır.
• Avantajları:

1. Yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir konumlandırma: Otomatik görevler için ideal hale getiren son derece doğru ve tekrarlanabilir valf konumlandırma sağlar.
2. Programlanması ve entegre edilmesi kolay: Dijital kontrol sistemleriyle sorunsuz bir şekilde bağlantı kurar ve karmaşık hareket kalıpları elde etmek için programlanabilir.
3. Yüksek enerji verimliliği: Genellikle statik yük uygulamalarında hidrolik veya pnevmatik aktüatörlerden daha az enerji tüketir.
4. Düşük bakım gereksinimleri: Daha az parça ve sıvı sistemleri olmadığı için bakım gereksinimleri son derece düşüktür.
5. Sessiz operasyon.
6. Güçlendirme voltajı ve frekansındaki dalgalanmalardan etkilenmez.
7. Düzenlenebilir dönme hızı.

• Dezavantajları:

1. Daha yüksek maliyet: Tipik olarak pnevmatik aktüatörlerden daha pahalıdır.
2. Nispeten yavaş hız: Özellikle yüksek itiş gerektiren uygulamalarda.
3. Güç kaynağına bağlı: Güvenliği sağlamak için elektrik kesintileri sırasında yedek bir güç kaynağı veya yay geri dönüş mekanizması gerektirir.
4. Patlayıcı ortamlar için uygun değil: Patlama koruması için özel olarak tasarlanmadığı sürece.
5. Montaj ve bakım için özel bilgi gerektiren karmaşık tasarım.

• Tipik uygulamalar:Elektrik üretimi, su arıtma, ilaç, robot kolları, taşıyıcı kemerleri, otomatik montaj hatları, tarım makineleri, havalandırma ve aydınlatma sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.ve malzeme işleme ve temizlik ekipmanları, tam kontrol ve yüksek düzeyde otomasyon entegrasyonu gerektirir.

• Hidrolik aktüatörler:

• Çalışma prensibi:Sıvı basıncını mekanik harekete dönüştürmek için basınçlı sıvıyı (tipik olarak hidrolik yağ) güç kaynağı olarak kullanır.Hidrolik yağın sıkıştırılmazlığı, sabit ve güvenilir valf konumlandırmasını sağlar, tipik olarak güçlü itiş üretmek için kullanılan diafragma yerine pistonlarla.
• Avantajları:

1. Yüksek çıkış kuvveti/döngü: Büyük, ağır işleme veya yüksek basınçlı valfleri çalıştırmak için uygun, önemli mekanik kuvvet üretebilen,Pnömatik aktüatörlerden çok daha fazla çıkış gücü olan.
2. Yüksek hassasiyetli konumlandırma: Hidrolik yağın sıkıştırılamazlığı nedeniyle, çok hassas ve istikrarlı valf konumlandırmasını sağlar.
3. Hızlı tepki hızı: Hızlı hareket gerektiren acil kapatma (ESD) ve valf uygulamaları için uygundur.
4. Dayanıklı ve sağlam, nispeten düşük bakım gereksinimleri ve uzun bir hizmet ömrü.
5. Hata koruma mekanizmaları uygulayabilir.

• Dezavantajları:

1. Daha yüksek maliyetlere sahip karmaşık sistem: Özel bir hidrolik pompa sistemi gerektirir, bu da kurulum ve sistem tasarımını daha karmaşık hale getirir.
2. Sıvı sızıntısı riski: Hidrolik yağ sızıntısının önlenmesi için düzenli bakım gereklidir.
3. Tüm ortamlar için uygun değildir: Bazı tasarımların sınırlamaları olabilir.

• Tipik uygulamalar:Temel olarak petrol ve gaz boru hatlarında, elektrik santrallerinde, petrol ve doğal gaz endüstrisinde, barajlarda ve hidroelektrik santrallerinde kullanılır. Yüksek güç, yüksek tork gerektiren ağır endüstriyel uygulamalar,ve hızlı tepki.

• Elektro-hidrolik aktüatörler:Bu aktüatörler, elektrikli motorların ve hidrolik güç ünitelerinin avantajlarını birleştirerek hidrolik sistemlerin yüksek çıkış kuvvetini sunarken elektrikli kontrolün hassasiyetini elde eder.Özellikle hassas valf pozisyon kontrolü gerektiren uzak yerler için uygundurlar.

Aşağıdaki tabloda farklı türdeki aktüatörler karşılaştırılıyor:

Valf konumlandırıcısı: Valf konumlandırmasının kesinliğini sağlamak

Valf konumlandırıcısı, kontrol valflerinin yüksek hassasiyet, tepki ve istikrar elde etmelerini sağlayan kritik beyin rolünü oynar.Özellikle de valfler sıkıştırma kontrolü gerektirdiğinde..

Emerson Fisher Valve Positioner

Valf Yerleştiricilerinin Fonksiyonu ve Önemi

Bir valf konumlandırıcısının temel işlevi, valf sapının veya valf şaftının gerçek konumunun kontrol sistemi tarafından verilen komut sinyaliyle tam olarak eşleşmesini sağlamaktır.Valfın gerçek konumunu sürekli izleyerek ve düzeltmeler yaparak, valf sapı paketlemesinden kaynaklanan sürtünme, aktüatör gecikmesi ve valf fişindeki sıvının uyguladığı dengesiz kuvvetler gibi valf içindeki doğal mekanik kısıtlamaları etkili bir şekilde aşar.

Konumlandırıcı, çalıştırıcıya uygulanan basıncı sürekli ayarlamak için iç kapalı döngü geri bildirim kontrol mekanizmasını kullanır, böylece “valf sapına etki eden diğer kuvvetlere karşı “Valfın düzgün davranmasını ve kontrol sinyaline uymasını sağlamakBu hassas kontrol yeteneği, kontrol sisteminin genel performansını önemli ölçüde iyileştirir.

Daha iyi kontrol doğruluğu: Gerçek akış hızının kontrol sinyaliyle tam olarak eşleşmesini sağlamak, küçük sapmalara bile duyarlı süreçler için kritik önem taşır.

• Daha hızlı yanıt süresi:Hızlı yükleme ve havalandırma ile, valf tepkisi sürecinin değişmesi için gereken zaman azaltılır.
• Geliştirilmiş süreç istikrarı:Süreç koşullarındaki değişikliklerin telafi edilmesi (basınç dalgalanmaları ve akış hızı değişiklikleri gibi) ürün kalitesi ve sistem güvenliği için kritik olan tutarlı bir kontrolü korur.
• Atıkların azaltılması ve güvenliğin artırılması:Kaynak kullanımını optimize eder ve hasar riskini hassas kontrol yoluyla azaltır.
• Kapak ömrünün uzatılması ve bakım maliyetlerinin azaltılması:Zamanla valf performansındaki değişiklikleri telafi ederek aşınmayı en aza indirir ve öngörüsel bakımı sağlar.
• Sinyal güçlendirme:Pozisyoner, daha yüksek hava akışı hızlarını idare edebilir ve böylece daha hızlı valf sap hızları ve daha kısa zaman gecikmeleri sağlayarak hacim artırıcı olarak da işlev görür.
• Sıkı bir kapama sağlayın:Sinyal 0'da çıkışı asgari seviyeye kadar doyurarak, valf fiş koltuğa sıkıca basılır ve güvenilir sıfır sızıntılı kapatma sağlanır.
• Baharsız çift eylemli piston aktüatörleri ve doğal konum algılama yeteneği olmayan elektrikli aktüatörler için kritik.

Bir valf konumlandırıcısının çalışma prensibi: kapalı döngü geri bildirim kontrolü

Bir valf pozisyonerinin işlevinin çekirdeği kapalı döngü geri bildirim kontrol sistemidir.Mekanik veya elektronik yollarla valf sapının veya valf çubuğunun gerçek konumunu ölçerken kontrol sisteminden giriş sinyalleri (setpoint) alır (geri bildirim sinyali)Konumlandırıcının içindeki denetleyici, ayar noktası ile gerçek konum arasındaki farkı karşılaştırır, hata sinyalini hesaplar,ve bu hataya göre aktüatöre gönderilen çıkış sinyalini (tipik olarak pnevmatik basınç) ayarlar, bu sayede, hata ortadan kaldırılıncaya kadar, valfi istenen konuma doğru hareket ettirir.

• Pnömatik konumlandırıcıların çalışma prensibi:
  Pnömatik konumlandırıcılar tipik olarak güç dengesi ilkesine dayanarak çalışır.sinyal diyafram ve bağlı plakaya bağlı valf sapı sağ hareket etmek için sürüşBu, besleme hava plakasını açar ve egzoz plakası kapalı kalırken, besleme hava basıncının aktüatör diyafragmasına bağlı çıkış ucuna girmesine izin verir.Etkinleştirici içindeki iç basıncın artması, vana sapını aşağıya itiyor, konumlandırma kolu saat yönünde dönmesine neden olur ve cam aracılığıyla aralık yayını sıkıştırır. Valf sapı, denetleyici tarafından belirtilen konuma ulaşıncaya kadar hareket etmeye devam eder,Bu noktada aralığın yayının basınç kuvveti sinyal diyaframı tarafından üretilen kuvveti dengeler.Tersine, kontrol sinyali azalırken, sinyal diyaframı tarafından uygulanan kuvvet azalır.ve aralığı yay gücü sol damper bağlı valf sapı itmek, egzoz damperini açarak, aktüatör basıncını düşürerek, yeni bir güç dengesi kurulana kadar valf sapının yukarı doğru hareket etmesine neden olur.

• Dijital konumlandırıcının çalışma prensibi:
  Dijital konumlandırıcı, mekanik denge kirişleri, kamlar ve amortisör montajları yerine konum kontrolü algoritmaları çalıştırmak için bir mikroprosesör kullanır.Dijital algoritmalar aracılığıyla işliyor., ve I/P dönüştürücüye gönderilen bir sürücü akım sinyaline dönüştürür.daha sonra pnevmatik bir amplifier rele aracılığıyla aktüatöre iletilmektedir. Valf pozisyonu ile ilgili geri bildirim (genellikle Hall etkisi sensörleri gibi temas dışı sensörler aracılığıyla) mikroprosesöre geri gönderilir.Valf sapı doğru konuma ulaşana kadar hareket etmeye devam, bu noktada mikroprosesör, sürücü sinyalini I / P dönüştürücüsüne sabitler ve doğru dengeyi elde eder.

Valf konumlandırıcı sınıflandırması ve özellikleri

Çalışma ilkelerine ve aldıkları sinyalleri türüne dayanarak, valf konumlandırıcıları aşağıdaki kategorilere sınıflandırılabilir:

• Pnömatik konumlandırıcılar:

• Çalışma prensibi:Receives pneumatic signals (typically 3-15 psi or 6-30 psi) and provides corresponding air pressure to the pneumatic actuator to ensure that the valve stem or valve shaft position is proportional to the pneumatic input signal.
• Avantajları:

1. Basit tasarım ve yapı:Üretimi ve bakımı kolaydır.
2. Daha düşük maliyet:Genellikle diğer türlerden daha ekonomik.
3. Güvenilir çalışma:Güvenilir performansıyla bilinir.
4. İçsel olarak güvenli:Elektrik gerektirmez, kıvılcım üretmez, patlayıcı ortamlar için uygundur.
5. Kapalı valfler için yüksek itiş sağlayabilir.

• Dezavantajları:

1. Sınırlı doğruluk ve çözünürlük: Daha gelişmiş türlere kıyasla daha düşük doğruluk.

• Tipik Uygulamalar:Hem kontrol sinyali hem de valf aktüatörünün pnevmatik olduğu basit, sağlam uygulamalar için uygun, ayrıca elektrik kullanılamayan veya patlama riskleri bulunan ortamlarda,Kimyasal tesisler veya rafineriler gibi.

• Elektropneumatik konumlandırıcılar:

• Çalışma prensibi:Elektrikli kontrol sinyallerini (genellikle 4-20 mA veya 0-10 VDC) daha sonra valf aktüatörünü kontrol eden pnevmatik çıkış sinyallerine dönüştürür.Birçok işlem kontrol ünitesi kontrol valflerini düzenlemek için 4-20 mA DC sinyalleri kullanır.Elektropneumatik konumlandırıcılar (ayrıca I/P konumlandırıcılar veya sensörler olarak da bilinir) elektronik akım sinyallerini pnevmatik basınç sinyallerine dönüştürmekten sorumludur.
• Avantajları:

1. Daha yüksek hassasiyet ve çözünürlük: Saf pnevmatik konumlandırıcılardan daha yüksek hassasiyet sağlar.
2. Elektrikli kontrol sinyalleri işleyebilir: Kontrol için elektrik sinyalleri kullanan sistemler için uygundur.
3. Çok yönlülük: Elektronik kontrolün hassasiyetini, pnömatik operasyonun sağlamlığı ve güvenliği ile birleştirir.
4. Kontrol doğruluğu ve yanıt süresi iyileştirildi.

• Dezavantajları:

1. Daha karmaşık tasarım ve yapı:Pnömatik konumlandırıcılardan daha karmaşık.
2. Daha yüksek maliyet:Pnömatik konumlandırıcılardan daha pahalı.

• Tipik uygulamalar:Hem elektrik hem de pnevmatik altyapısı olan endüstriyel ortamlarda, ayrıca daha yüksek hassasiyet ve karmaşık kontrol stratejileri gerektiren süreçlerde yaygın olarak kullanılır.

• Dijital konumlandırıcılar:

• Çalışma prensibi:Gelişmiş dijital teknolojiyi kullanan bu cihazlar, valf aktüatörlerini konumlandırmak ve verileri izlemek ve kaydetmek için mikroprosesörler kullanır.veya HART gibi dijital iletişim protokolleri, Foundation Fieldbus, Profibus vb.).
• Avantajları:

1. Yüksek doğruluk ve çözünürlük:Olağanüstü bir doğruluk ve kontrol yeteneği sağlar.
2. Gelişmiş teşhis fonksiyonları:Valf anormalliklerini ve bozulma belirtilerini tespit etmek, kendi kendini teşhis etmek ve bakım maliyetlerini azaltmak için öngörüsel bakımı desteklemek.
3. Kendini kalibre etme ve uzaktan izleme yetenekleri:Kurulum ve işleyişi basitleştirin, kullanıcıların her zaman ve her yerde ayarları ayarlamalarını ve yapılandırmalarını sağlayın.
4. Düşük hava tüketimi:Analog konumlandırıcılardan daha verimli.
5. Mekanik aşınma yok ve minimal histerez:Özellikle temas dışı geri bildirim teknolojisi kullanıldığında, mekanik aşınma, gevşeme, korozyon ve titreşim hasarı gibi sorunları ortadan kaldırır, güvenilirliği ve ömrü önemli ölçüde artırır.
6. Basit ve güvenilir yapısı ve uzun kullanım ömrü.
7. Maliyet etkinliği:Başlangıç maliyeti daha yüksek olsa da, uzun vadede, optimize edilmiş operasyon ve azaltılmış duraklama süresi sayesinde önemli maliyetlerde tasarruf sağlayabilir.

• Dezavantajları:

1. Daha yüksek maliyet:Tipik olarak pnevmatik ve elektrikli aktüatörlerden daha pahalı.
2. Dokunmasız geri bildirim teknolojisi kullanılmadığı takdirde mekanik aşınma sorunları hala olabilir.

• Tipik uygulamalar:Yüksek hassasiyetli, yüksek otomatik, karmaşık ve veri edinimi ve IoT entegrasyonu gerektiren, petrol ve gaz, rafiner, güç, kimyasallar, morluk ve kağıt gibi kritik uygulamalar için uygundur.yaşam bilimleri, gıda ve içecek endüstrileri ve madencilik endüstrileri.

Aşağıdaki tabloda farklı tipten valf konumlandırıcılar karşılaştırılıyor:

Seçim Dikkatleri ve Bakım Noktaları

Uygun valf konumlandırıcısını seçmek, belirli uygulamalarda optimum performans sağlamak için çoklu faktörlerin kapsamlı bir şekilde dikkate alınmasını gerektirir:

1. Bölünmüş kontrol desteği:Bazı konumlandırıcılar, belirli giriş sinyalleri aralığına yanıt verebilir ve tek bir denetleyiciyi daha hassas bir kontrol için iki veya daha fazla valfi kontrol etmeye izin verir.
2. Sıfır ve uzatma ayarının kolaylığı:Bazı konumlandırıcılar kapağı