شیرها

شیرها (Valves) جریان سیال را از طرق مختلف سیستم ها را کنترل می کنند و هر کدام این کار را به روش های منحصر به فرد انجام می دهند. توانایی استفاده از محرک های مکانیکی یا الکترومکانیکی برای تنظیم جریان سیال امکان پیشرفت هایی مانند لوله کشی مدرن، گرمایش/سرمایش، تبرید، تولید برق و موارد دیگر را فراهم می کنند.

همه این کاربردها انواع شیرهای موجود در دسترس خریداران را متنوع کرده است و دامنه گسترده آنها را می توان در مقاله ما در مورد درک شیرها خواند. این مقاله بر روی شیر متعادل کننده تمرکز خواهد کرد، یک دستگاه نظارتی که برای متعادل کردن فشار بین ورودی و خروجی استفاده می شود. این مقاله با بررسی فرم، عملکرد و مشخصات شیرهای متعادل کننده، به طراحان کمک می کند تا شیرهای مناسب را برای کاربردهای خود انتخاب کنند.

شیرهای متعادل کننده

شیرهای تعادل (Balancing Valves)، تنظیم‌کننده‌های ویژه‌ای هستند که تعادل هیدرولیکی ایجاد می‌کنند – به عبارت دیگر، آنها نرخ جریان صحیحی را تضمین می‌کنند تا سیستم در پارامترهای کاری خود باقی بماند. این شیرها با محدود کردن فشار خروجی، به ویژه از یک ناحیه با فشار نامنظم به ناحیه دیگر، ثبات سیستم را ایجاد می‌کنند و بدین ترتیب نرخ جریان را از طریق شیر متعادل می‌کنند.

این عملکرد ممکن است هیجان انگیز به نظر برسد، به همین دلیل به عنوان یک ابزار قدرتمند برای طراحان عمل می کند. سرعت جریان صحیح از مشکلات مربوط به فشار و دما جلوگیری می کند و همچنین حداکثر کارایی را تضمین می کند. این بدان معناست که در هر کاربردی – که نیاز به فشار پایدار و جریان جرمی وجود دارد – اعم از مبدل های حرارتی، نیروگاه تولید برق، سیستم های بسته تهویه مطبوع و غیره، بدون شیرهای متعادل کننده امکان پذیر نیست.

شیرهای تعادل به صورت شیرهای متعادل کننده استاتیک و دینامیکی عرضه می شوند و در اندازه ها، رتبه بندی ها و سطوح پیچیدگی متعددی در دسترس هستند. همانطور که قبلا گفته شد، آنها در گرمایش/سرمایش، تولید برق، لوله کشی و بسیاری از کاربردهای هیدرولیکی دیگر کاربردهایی پیدا می کنند.

نحوه عمل شیرهای متعادل کننده

روش های زیادی برای تنظیم جریان از طریق یک سیستم وجود دارد، بنابراین توضیح نحوه عملکرد هر شیر متعادل کننده و همچنین مختصر نگه داشتن این مقاله دشوار است. با این حال، در یک گفتار جامع، همه شیرهای متعادل کننده از نوعی تنظیم برای ایجاد خروجی ثابت از یک ورودی متغیر استفاده می کنند. یک طراح می تواند مطمئن باشد که حتی اگر تلاطم یا افت فشار باعث تغییر گسترده نرخ جریان از طریق یک سیستم شود، سرعت جریان پس از یک شیر متعادل کننده ثابت و قابل پیش بینی خواهد بود. این شیرها مشابه مقاومت های مدار الکتریکی هستند، جایی که این اجزا جریان الکتریسیته را محدود می کنند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ صحیح به خروجی می رسد. در این بخش نحوه عملکرد برخی از شیرهای متعادل کننده رایج و نحوه استفاده از خواص مکانیکی برای ارائه نرخ جریان ثابت توضیح داده می شود.

شیرهای متعادل کننده استاتیک

شیرهای متعادل کننده استاتیک که گاهی اوقات به عنوان شیرهای دستی، رگولاتورهای دو موقعیت، شیرهای نوع ونتوری و یا شیرهای متعادل کننده قفل دیجیتال شناخته می شوند، یکی از ساده ترین راه ها برای تنظیم جریان از طریق یک خط هستند. معمولا در آنها از یک اهرم دوار استفاده می شود که هنگام چرخاندن ، اندازه ورودی سیال را افزایش یا کاهش می دهد.

با انجام این کار، شیر به صورت مکانیکی میزان جریانی را که از شیر خارج می شود محدود می کند و به طراحان اجازه می دهد جریان را محدود کنند. دو نقطه دسترسی (دو پورت سمت چپ) وجود دارد که به کاربران اجازه می دهد فشار را قبل و بعد از شیر اندازه گیری کنند و به عنوان پورت بازرسی برای تست دستی یا دستگاه های تنظیم کننده جریان خودکار عمل می کنند.

شیرهای متعادل کننده دینامیکی

شیرهای متعادل کننده دینامیکی به اشکال مختلف وجود دارند، زیرا راه های زیادی برای تغییر فعال جریان وجود دارد. این شیرها باعناوین مختلفی مانند  شیرهای کنترل جریان خودکار، شیرهای جریان ثابت، شیرهای تعادل اتوماتیک، شیرهای کنترل دیفرانسیل و غیره عرضه می شوند. شیر تعادل دینامیکی با تغییر ضریب کشش جریان یا با استفاده از فشار دیفرانسیل برای تغییر دهانه شیر به تعادل فشار دست می یابد.

این شیرها اغلب دارای نشانگرهایی هستند که فشار مداوم را در سراسر شیر نشان می دهند، به طوری که هر نوساناتی را می توان با تغییر سرعت جریان و یا پارامترهای کاری شیر جبران کرد. این تجهیزات معمولا دارای محدوده کاری از فشار و سرعت جریان هستند و باید در محدوده کاری مشخص شده نگهداری شوند در غیر این صورت خطر آسیب دیده و یا خطا را به همراه دارند. شیر متعادل کننده دینامیکی زمانی بهترین عملکرد را دارد که در یک سیستم اختلاف دما یا فشار زیادی را تجربه می کند.

مشخصات + معیارهای انتخاب

تعیین شیر متعادل کننده مناسب ابتدا به معنای شناسایی محدودیت های کاربرد موجود (نرخ جریان جرمی، محدوده فشار، نوع سیال و غیره) است. در این بخش این مشخصات به تفصیل شرح داده می شود تا بتوانید جستجوی خود را برای یک شیر متعادل کننده متناسب با نیاز خود آغاز کنید. این بخش به منظور ارائه معیارهای کلی است اما بدانید که مشخصات دیگری بر اساس نوع شیر و سازنده وجود دارد. با تامین کننده خود صحبت کنید تا بهترین گزینه موجود در انبار را برای طرح های خود پیدا کنید و این مشخصات را برای آنها بیاورید تا ایده ای در مورد بهترین عملکرد ارائه دهند.

نوع شیر 

چه نوع تعادل برای پروژه شما مناسب تر است؟ اگر مقاومت اساسی مورد نیاز است، یک شیر متعادل کننده استاتیک ساده را در نظر بگیرید. اگر کنترل فعال مورد نظر است، به شیرهای تعادل تفاضلی (دیفرانسیلی) و یا سایر طرح های دینامیکی نگاه کنید. در بسیاری از موارد، هر دو نوع شیرهای متعادل کننده پشت سر هم برای اطمینان از جریان پایدار از طریق یک سیستم استفاده می شوند. بنابراین فشار، دبی و دمای هر قسمت از سیستم را تجزیه و تحلیل کنید و تعیین کنید که در هر مرحله چه نوع تعادل مورد نیاز است.

فشار نامی + محدوده فشار 

محدوده فشار سیستم خود را درک کنید و اینکه کدام یک از این فشارها توسط شیر اعمال می شود. همچنین، تعیین کنید که سرعت جریان قبل از شیر چگونه متفاوت خواهد بود تا هر گونه اثرات مرتبط با جریان مشکلی ایجاد نکند. این مقادیر تعیین می کند که به چه درجه ای (Grade) از شیر نیاز دارید. بدین ترتیب گزینه های نامناسب حذف می شوند. همچنین، درک کنید که آیا محدوده فشار گسترده خواهد بود یا در یک محدوده باریک، زیرا این می تواند تعیین کند که آیا یک شیر متعادل کننده استاتیک یا دینامیکی برای سیستم مورد نظر مناسب تر است. 

سایز لوله 

قطر لوله ای که به شیر متعادل کننده متصل می شود چقدر است؟ این یک اندازه گیری ضروری است، زیرا قطر لوله پیامدهایی برای سرعت جریان، فشار و بسیاری از پارامترهای کاری دیگر دارد. شیرهای متعادل کننده خاص را فقط می توان با طیف خاصی از اندازه لوله ها استفاده کرد، بنابراین مطمئن شوید که این مقدار هنگام مشخص کردن شیرهای شما در دسترس است. 

تجهیزات کنترل و پورت های تست 

از آنجایی که این شیرها برای کنترل جریان هستند، بسیاری از آنها دارای دستگاه های ابزار دقیق و اندازه گیری هستند که اطمینان حاصل می کنند که شیر به درستی کار می کند. استفاده از این امکانات عالی هستند اما همیشه ضروری نیستند، بنابراین تعیین کنید که آیا تجهیزات کنترلی مانند شماره گیری، نشانگرهای مغناطیسی و یا سایر دستگاه های اندازه گیری برای پروژه مورد نیاز است یا خیر.

اعضای نشانگر در شیرها می توانند اطمینان حاصل کنند که یک شیر با گذشت زمان از یک نقطه تعیین شده منحرف نمی شود، اما اینها مواردی هستند که باید قبل از خرید مشخص شوند. همچنین، اگر آزمایش تضمین کیفیت سیستم شما انجام می شود (همانطور که در اکثر سیستم های پیچیده برای حفظ کارایی باید انجام شود)، دریچه ای با پورت های تست را در نظر بگیرید (بیشتر آنها بایداز این پورت ها استفاده کنند، اما نه همیشه).

سر و صدا، انتخاب مواد و ویژگی های ایمنی 

این شیرها بی صدا نیستند. هنگامی که جریان آب ممانعت می شود، محدود یا تنظیم می شود، این اغلب به معنای افزایش سر و صدای شیر است. اگر از نرخ جریان زیاد یا سرعت بالا استفاده می کنید، به دنبال سطح سر و صدای مشخص شده در مشخصات شیرها باشید. همچنین، انتخاب مواد مهم است، زیرا می خواهید شیری بخرید که از نظر شیمیایی با مایع شما برهمکنش نداشته باشد یا باعث رسوب بی مورد نشود. مواد مناسب نیز ویژگی های استحکام خود را در طول زمان حفظ می کنند و عمر مفید پروژه را افزایش می دهند، بنابراین عاقلانه انتخاب کنید. در نهایت، هر ویژگی ایمنی را که می خواهید در آن گنجانده شود، در نظر بگیرید. این ویژگی ها می توانند خاموش شدن خودکار، نشانگرهای هشدار دهنده و یا هر ویژگی دیگری باشند که از اتلاف زمان و کارایی غیرضروری جلوگیری می کند.

ترجمه و گردآوری: مسعود خانی بختیاری

منبع: کاتالوگ شرکت های سازنده