آشنایی با کاربرد و مزایای شیر کنترل دبی

شیر کنترل دبی که تحت عنوان شیر کنترل جریان هم شناخته می شود بدون در نظر گرفتن تغییرات فشار ورودی ، مقدار جریان خروجی را محدود کرده و آن را ثابت نگه می دارد .شیرهای کنترل جریان برای حفظ حداکثر جریان از پیش تنظیم شده بدون توجه به نوسان تقاضا یا فشار سیستم (نمودارهای زیر) طراحی شده اند تا از سیستم تامین در برابر مصرف بیش از حد محافظت کنند. روش های مختلفی برای اعمال کنترل جریان وجود دارد: مکانیکی، الکترونیکی و همچنین هیدرولیک.

به طورمثال نیروهای انسانی قادر به کنترل میزان مصرف آب کاربران نیستند، از همین روی از شیرهای کنترل جریان استفاده می کنند تا اطمینان حاصل کنند که جریان مصرفی از میزان جریان مدنظر در سیستم تجاوز نمی کند. آنها با محدود کردن جریان، سیستم عرضه را از تقاضای مازاد محافظت می‌کنند و زمانی که سعی می‌کنند بیشتر از میزان مورد نیاز سیستم مصرف کنند، از این کار جلوگیری بعمل می آورد .

شیرهای کنترل جریان چگونه کار می کنند؟

شیر کنترل جریان هیدرولیک مجهز به پایلوت کنترل جریان است که برای کنترل و مدیریت فشار هیدرولیکی دیفرانسیل مرتبط با جریان متغیر طراحی شده است. پایلوت کنترل جریان به شیر دستور می دهد که در صورت افزایش تقاضا بیش از میزان تنظیم شده ، شیر مربوطه را بسته و هنگامی که تقاضا به زیر حجم تنظیم شده کاهش می یابد، شیر را به طور کامل باز کند. دریچه های کنترل جریان به افزایش پارامترهایی که کنترل می کنند با دریچه گاز بسته واکنش نشان می دهند. این یک فرآیند “پیشرو” است = افزایش تقاضا منجر به کاهش تدریجی جریان توسط شیر می شود. هرچه شیر بیشتر بسته شود، فشار پایین دست بیشتر کاهش می یابد. هنگامی که تقاضا کمتر از پارامترهای طراحی باشد، دریچه کاملاً باز می شود.

شیرهای کنترل دبی  علاوه بر بدنه ی اصلی و مدار فرمان به یک لوله دو سر فلنج رابط و یک اوریفیس در قسمت خروجی شیر تجهیز شده است.قطر اوریفیس بر اساس حجم دبی مورد نظر محاسبه می شود . همانطور که قبلا اشاره شد مبنای عملکرد پایلوت ها تغییرات فشار است ، پایلوت این شیر بر اساس تغییرات فشار قبل و بعد از اوریفیس خروجی عمل کرده و مقدار حجم سیال کنترل می شود. به زبان ساده تر این شیر به عنوان شیر تنظیم و کنترل جریان و فشار به کار می رود ، طراحی بدنه شیر کنترل دبی مایل و یا افقی بوده و شکل داخلی آن مناسب برای گذر جریان سیال طراحی گردیده است ، نیروی لازم جهت کنترل این شیرها از نیروی هیدرولیک سیال عبوری از درون شیر تامین می شود.

شکل زیر نمونه ی یک شیر کنترل دبی را نشان می دهد :

انواع رایج شیرهای کنترل جریان چیست؟

بسته به نوع  مصارف خاصی که استفاده می‌شوند، می‌توانند عملکردهای مختلفی را در سیستم جریان هیدرولیکی داشته باشند. یکی از متداول‌ترین کاربردهای شیر کنترل دبی، تنظیم سرعت موتورها یا سیلندرهای داخل سیستم است. این عملکرد به دلیل توانایی شیر کنترل دبی برای تأثیرگذاری بر سرعت انتقال انرژی در هر نقطه از سیستم با تأثیر بر میزان جریان امکان‌پذیر است. یعنی از انواع شیر های کنترل دبی برای تنظیم فشار و میزان جریان در ابتدایی‌ترین شکل خود استفاده می‌شود. همچنین این شیرها علاوه بر کنترل فشار، گزینه‌های بسیاری را برای سیستم‌های ساده و پیچیده (مانند دما و سایر متغیرهای جریان) به تولیدکنندگان ارائه می‌دهند. یک شیر کنترل دبی اصلی شامل یک روزنه است که سایز آن می‌تواند برای افزایش یا کاهش سرعت جریان تغییر کند. شیر کنترل دبی ممکن است از مواد مختلفی ساخته شده باشد. از جمله برنج، فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و روی.

هنگامی که نیاز به محدود کردن جریان با استفاده از روش های هیدرولیکی داریم (برخلاف روش های الکترونیکی)، جریان به طور مداوم اندازه گیری و نمونه برداری نمی شود (فقط در هنگام تنظیم). بنابراین، پایلوت ها به گونه ای طراحی شده اند که به صورت هیدرولیکی اختلاف فشار یا نیرو/سرعت مرتبط با جریان متغیر را حس کنند.

در بیشتر موارد، فشار پایین دست به دلیل استفاده از روش‌های مختلف آبیاری، تغییر تقاضا، جابجایی‌های آبیاری نابرابر و غیره متفاوت است. در این موارد، پایلوت ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که به طور مداوم فشار یا نیرو/سرعت دیفرانسیل را با استفاده از Orifice Assy بالادست اندازه‌گیری کنند. سنسور جریان و پایلوت فشار دیفرانسیل که به طور مداوم جریان واقعی را در مقادیر ΔP (که توسط دو لوله حسگر متصل می شوند) حس می کنند. پایلوت به طور مداوم جریان در مقادیر ΔF (ایجاد شده توسط ΔV) را در قسمت جلویی پارویی در مقابل قسمت عقبی را بررسی می کنند.

گاهی اوقات فشار پایین دست ثابت است، به عنوان مثال، در هنگام پر کردن مخزن که سطح مخزن در واقع فشار پایین دست است. در این موارد می توان از روش “PRV to Orifice” استفاده کرد زیرا فشار ثابت پایین دست ما را قادر می سازد تا فشار بالادست اوریفیس را با استفاده از یک پایلوت استاندارد کاهنده فشار و یک روزنه پایین دست بررسی کرده و کنترل کنیم.