شیر کنترلی

شیرهای کنترلی

مقدمه ای برای کنترل شیر

عکس 1

یک شیر کنترل در صنعت نفت و گاز برای تنظیم نرخ جریان سیال در خط لوله یا فرآیند (و پارامترهای فرآیند مربوطه مانند فشار، دما و سطح) با توجه به سیگنال های مدیریت شده توسط یک کنترل کننده استفاده می شود. نقش شیر کنترل جریان در فرآیند پیچیده پتروشیمی کلیدی است، زیرا حلقه های متعدد درگیر در این فرآیند باید تحت کنترل دقیق و پویا نگه داشته شوند تا اطمینان حاصل شود که فرآیند، به عنوان یک کل، مطابق مورد نظر عمل می کند و خروجی مورد نظر را تولید می کند. از نظر کمیت، کیفیت و زمان.

استفاده از شیرهای کنترل جریان در سال‌های اخیر به دلیل رشد اتوماسیون فرآیند در بیشتر صنایع رو به افزایش است.

این نوع شیرها در سیستم‌های آبیاری، تصفیه خانه‌های آب، نیروگاه‌های نفت و گاز، تولید برق، سیستم‌های پیشگیری از آتش‌سوزی، صنایع تبدیلی مواد غذایی با ساده‌سازی واکنش به تغییرات فرآیندها و ایجاد ایمنی بیشتر برای پرسنل و تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیر کنترل جریان مورد استفاده در صنعت نفت و گاز می تواند به شکل کره، پروانه یا توپ باشد و در انواع مواد و اندازه های مختلف موجود است. پرکاربردترین نوع محرک، هواکش است، زیرا در مقایسه با سایر انواع محرک ها، تجهیزات جانبی کمتری (مانند کابل کشی، تابلو برق) را شامل می شود.

باز و بسته شدن شیر و تنظیم آن با اثر ترکیبی کنترل کننده الکترونیکی، پوزیشنر و محرک شیر (که می تواند برقی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی باشد) انجام می شود.

محرک شیر کنترل را در پاسخ به تغییرات پارامترهای کلیدی فرآیند مانند تغییرات فشار، سطح، دما و جریان باز و بسته می‌کند.

با چنین اقدامی، پارامترهای فرآیند در محدوده هدف مورد نیاز حفظ می شوند تا اطمینان حاصل شود که فرآیند، به عنوان یک کل، مطابق با هدف کار می کند و محصول نهایی را با کمیت و کیفیت مطلوب تولید می کند.

اجزای شیر کنترل جریان

اجزای اصلی یک شیر کنترل عبارتند از:

بدنه شیر: جایی که عنصر تعدیل کننده در آن قرار دارد و عمل می کند

پوزیشنر: که عنصری برای کنترل درجه باز شدن سوپاپ است و بر روی بدنه شیر نصب می شود.

محرک: وسیله ای است که برای حرکت دادن عنصر تعدیل کننده شیر، مثلاً توپ (شیرهای توپی)، دیسک (پروانه) یا ساقه (شیرهای گلوب) استفاده می شود.

کنترل کننده

عکس 2

محرک های شیر کنترل جریان

انتخاب محرک ها بر اساس رانش مورد نیاز میله و حرکت سوپاپ است.

مهندسان باید تعیین کنند که آیا دیاگرام یا محرک پیستونی مناسب ترین نوع است یا خیر. عملگرها منبع انرژی اولیه هستند که برای حرکت و قرار دادن عنصر کنترل جریان در بدنه شیر استفاده می شود.

انواع مختلفی از جمله پنوماتیک، برقی، هیدرولیک، الکترو هیدرولیک و دستی موجود است. عملگرهای پنوماتیکی بیشترین استفاده را برای کاربردهای دریچه گاز دارند.

به عنوان استاندارد برای کنترل خودکار برای بیش از یک قرن، سه نوع محرک پنوماتیک موجود است: پیستونی، فنری و دیافراگمی، و پره دوار. دو مورد اول را می توان برای استفاده در شیرهای دوار یا کشویی تنظیم کرد. دومی فقط در شیرهای دوار استفاده می شود.

لوازم جانبی شیر کنترل جریان

به طور معمول، انتخاب لوازم جانبی مانند مبدل های موقعیت دهنده، تقویت کننده ها، شیرهای برقی، سوئیچ های محدود، چرخ دستی و توقف حرکت، اسنابر، رگولاتور، خطوط انتقال بر اساس مشخصات مهندسی است.

هزینه یک عامل اصلی در انتخاب مواد است.

نه تنها هزینه مواد به دلار در هر پوند، بلکه هزینه ساخت و بازرسی نیز به هزینه نصب نشده شیر کمک می کند. هزینه نصب نه تنها شامل هزینه نصب می شود بلکه هزینه هر گونه آسیب ناشی از نصب نامناسب و هزینه بازرسی را نیز شامل می شود.

دومی شامل مواردی مانند تجزیه و تحلیل شیمی مواد، رادیوگرافی و بررسی سطحی ریخته‌گری‌ها و جوش‌ها و بررسی صحیح بودن شیر نصب‌شده و جهت‌گیری صحیح آن است.

انتخاب نوع شیر کنترل مناسب یا بهینه بستگی به مطالعه خاص سیستم لوله و شرایط سیال آن دارد، اما اندازه شیر کنترل باید به گونه ای باشد که فشار از آن افت کند نه افت فشار لوله. این است که جریان را کنترل می کند.

تمام شیرها، از جمله شیرهای کنترل بخار، به گونه ای طراحی شده اند که استاندارد نشت داخلی مجاز (FCI / ANSI) را رعایت کنند. هر چه تعداد نشتی ها بیشتر باشد، میزان نشتی داخلی مجاز کمتر است.

یک شیر کلاس I بالاترین نرخ نشت داخلی و معمولاً کمترین هزینه را دارد. در حالی که یک شیر کلاس VI کمترین میزان نشتی داخلی مجاز را خواهد داشت. دریچه های بخار باید به گونه ای مشخص شوند که میزان نشتی کمتر از کلاس IVنداشته باشند. یک شیر کنترل بخار کلاس IV عمر طولانی را حفظ می کند.

انواع دریچه های کنترل جریان

شیرهای کنترل را می توان بر اساس حرکت ساقه به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد:

حرکت خطی/ رفت و برگشتی: گلوب (مستقیم، زاویه، 3 طرفه)، دیافراگم و شیرهای کنترلی پینچ

ساقه دوار: انواع شیرهای کنترل توپی، پروانه ای و پلاگین

شیرهای کنترل گلوب می توانند تک سرنشین یا دو نفره باشند.

عکس 3

انتخاب دریچه کنترل

مهندسان فرآیند باید فاکتورهای زیادی را برای انتخاب شیر کنترل صحیح در نظر بگیرند. معیارهای کلی که برای انتخاب در نظر گرفته می شود به طور خلاصه در زیر آمده است:

نوع کنترل؛ درجه کنترل؛ درجه خاموشی

دمای طراحی؛ فشار طراحی؛ افت فشار مجاز

خورندگی سیال؛ خواص فرسایش سیال؛ سایر خصوصیات، مانند رسوب یا کک شدن.

ویژگی های ذاتی، مانند سوپاپ Cv: درجه خطر از نشت. حفظ گرما یا سرما؛ هزینه.

همانطور که معیارهای طراحی مشخص است، مهندسان فرآیند می توانند اقدام به انتخاب نوع صحیح شیر کنترل و تجهیزات مربوطه و همچنین مواد خود شیر کنند.

گام بعدی ایجاد مشخصات دقیق (که عموماً توسط یک مهندس لوله‌کشی متخصص تهیه می‌شود) و ایجاد مشخصات خرید است که شیر را برای تامین‌کنندگان توصیف می‌کند.

مشخصات باید حداقل شامل موارد زیر باشد: شرحی از نوع شیر کنترل (دوار، کشویی). اندازه سوراخ و درجه فشار اتصالات انتهایی؛ نوع مفاصل بدن؛ مشخصات مواد برای اجزای بدنه، تریم، واشر و پیچ و مهره؛ الزامات موقعیت گیر و کنترلر؛ یک مرجع به یک استاندارد طراحی صنعتی برای نوع شیر.

به طور کلی، یک سیستم کامپیوتری به مهندسان کمک می کند تا مناسب ترین شیر کنترل و ویژگی های آن را بر اساس پارامترهای فرآیند تعیین کنند.

نصب دریچه های کنترلی

همیشه خط لوله تخلیه بخار را حداقل یک قطر لوله باز کنید. گسترش لوله تخلیه حداقل دو یا سه قطر لوله غیر معمول نیست. لازم به ذکر است که انبساط لوله سرعت خروجی سوپاپ را کاهش می دهد و در نتیجه عمر شیر را افزایش می دهد. سازنده شیر اندازه لوله مناسب را بعد از شیر کنترل ارائه می دهد. اندازه لوله را با اتصال ورودی انتقال حرارت مطابقت دهید.

فاصله بعد از شیر کنترل بخار باید حداقل ده قطر لوله قبل از اتصال ورودی هر انتقال حرارت باشد. در برنامه های کاهش فشار حداقل 20 قطر لوله افقی باید قبل از تغییر جهت جریان باقی بماند.

شیر کنترل همیشه باید در یک خط بخار افقی نصب شود، هرگز به صورت عمودی.

انتخاب صحیح شیر در شرایط عملیاتی با جریان کم نسبت به شرایط عملیاتی جریان بالا در نظر گرفته شده اهمیت بیشتری دارد.

در نصب شیر کنترل باید از شیرهای بای پس استفاده شود. دریچه بای پس برای این امکان استفاده می شود که پرسنل تاسیسات صنعتی در صورت خرابی شیر یا تعمیر و نگهداری واکنشی، پیشگیرانه و پیش بینی کننده، فرآیند را بدون شیر کنترل به کار گیرند.

نصب گیج های فشار قبل و بعد از شیر کنترل بخار امکان تشخیص خط را در زمان واقعی فراهم می کند. اهمیت نصب صحیح را نمی توان نادیده گرفت. در بسیاری از موارد، منبع یک راه اندازی مشکل ساز را می توان در یک شیر کنترلی که به درستی نصب نشده است، ردیابی کرد. اکیداً توصیه می شود که از پرسنل با سابقه ابزار دقیق حداقل برای نظارت بر نصب و راه اندازی شیرهای کنترل استفاده شود.