در دنیای سیستم های کنترل سیال، دقت و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است. چه در اتوماسیون صنعتی، چه سیستم های هیدرولیک یا پنوماتیک کار می کنید، توانایی کنترل نرخ جریان با دقت استثنایی می تواند بین عملکرد بهینه و خرابی سیستم تفاوت ایجاد کند. اینجاست که دریچه های جریان متناسب وارد عمل می شوند و به عنوان دستگاه های کنترل پیچیده ای عمل می کنند که نحوه رویکرد مهندسان به مدیریت سیالات را متحول کرده اند.
درک اصول
A شیر جریان متناسب (هنر ازشیر تناسبیخانواده) یک نوع پیشرفته از شیر کنترل است که نرخ جریان سیال را در نسبت مستقیم با سیگنال ورودی، معمولاً یک جریان یا ولتاژ الکتریکی، تنظیم می کند. برخلاف دریچه‌های روشن/خاموش سنتی که به سادگی باز یا بسته می‌شوند، دریچه‌های جریان متناسب کنترل بی‌نهایت متغیری را در محدوده عملیاتی خود ارائه می‌دهند. این بدان معناست که آنها می توانند هر نرخ جریان مطلوبی را بین صفر و حداکثر ظرفیت خود حفظ کنند و به طور پویا به تقاضاهای در حال تغییر سیستم پاسخ دهند.
جنبه "متناسب" به رابطه خطی بین سیگنال ورودی و موقعیت باز شدن شیر اشاره دارد. به عنوان مثال، اگر یک شیر یک سیگنال ورودی 50٪ دریافت کند، تا 50٪ از حداکثر ظرفیت خود باز می شود و تقریبا 50٪ از حداکثر سرعت جریان خود را ارائه می دهد. این رفتار قابل پیش بینی باعث می شود که این شیرها در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق جریان دارند، ارزشمند باشند.
نحوه عملکرد شیرهای جریان متناسب
عملکرد یک شیر جریان متناسب در اطراف سیستم کنترل الکترونیکی و محرک مکانیکی آن متمرکز است. شیر یک سیگنال ورودی آنالوگ را دریافت می کند که معمولاً a4-20 میلی آمپرحلقه جاری یا0-10 ولتسیگنال ولتاژ، از یک سیستم کنترل مانند PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) یا کنترل کننده جریان اختصاصی. [درکشیرهای تناسبی چگونه کار می کنندبه صورت مکانیکی]
این سیگنال الکتریکی توسط الکترونیک داخلی سوپاپ پردازش می شود که آن را از طریق فناوری های مختلف محرک به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. متداول ترین محرک ها شامل شیر برقی، موتورهای سروو یا محرک های سیم پیچ صوتی می باشند. این عملگرها به طور دقیق عنصر کنترل جریان شیر - معمولاً یک قرقره، پاپت یا سوزن - را برای رسیدن به باز شدن جریان مورد نظر قرار می دهند.
بسیاری از شیرهای جریان متناسب مدرن را در خود جای داده اندسیستم های بازخورد حلقه بستهبا استفاده از سنسورهای موقعیت یا سنسورهای جریان. این بازخورد به شیر اجازه می دهد تا به طور مداوم موقعیت واقعی خود یا نرخ جریان حاصل را کنترل کند و تنظیمات را در زمان واقعی برای حفظ دقت انجام دهد، حتی زمانی که شرایط سیستم به دلیل تغییرات فشار یا نوسانات دما تغییر می کند.
انواع و تنظیمات
دریچه های جریان متناسب در چندین پیکربندی برای مطابقت با کاربردهای مختلف وجود دارند. دریچه‌های مستقیم، جریان را از طریق یک پورت کنترل می‌کنند، که آنها را برای کارهای ساده تنظیم جریان ایده‌آل می‌کند. شیرهای پایلوت از یک مرحله پایلوت کوچک برای کنترل یک مرحله اصلی بزرگتر استفاده می کنند که ظرفیت جریان بالایی را در عین حفظ حساسیت کنترل دقیق ممکن می کند.
شیرهای جریان متناسب دو طرفهجریان را در یک جهت کنترل می کند و معمولاً برای برنامه های تنظیم جریان استفاده می شود.شیرهای سه طرفهمی‌تواند جریان را بین دو خروجی هدایت کند یا جریان‌ها را از دو ورودی ترکیب کند و آنها را برای کاربردهای انحراف یا مخلوط کردن مناسب کند.
طراحی داخلی بر اساس الزامات برنامه متفاوت است. دریچه های نوع قرقره ای ویژگی های جریان بسیار خوبی را ارائه می دهند و در سیستم های هیدرولیک رایج هستند. شیرهای نوع Poppet قابلیت قطع و وصل را فراهم می کنند و اغلب در کاربردهای پنوماتیک استفاده می شوند. دریچه های سوزنی در کاربردهایی که نیاز به تنظیم جریان بسیار دقیق دارند عالی هستند و در سیستم های دوز دقیق رایج هستند.
برنامه های کاربردی در سراسر صنایع
دریچه های جریان متناسب در صنایع متعددی که کنترل دقیق جریان ضروری است کاربرد پیدا می کنند. درتولید و اتوماسیونآنها سرعت سیلندرهای هیدرولیک و محرک های پنوماتیکی را کنترل می کنند و امکان کنترل حرکت صاف و دقیق را در خطوط مونتاژ، تجهیزات بسته بندی و سیستم های جابجایی مواد فراهم می کنند.
راصنعت خودروسازیبه طور گسترده از این شیرها در تجهیزات تست، سیستم های پاشش رنگ و عملیات پرس هیدرولیک استفاده می کند. درهوافضاآن‌ها برای کنترل جریان سوخت، سیستم‌های فشار کابین و محرک‌های کنترل پرواز هیدرولیک که در آن دقت و قابلیت اطمینان غیرقابل مذاکره است، ضروری هستند.
تاسیسات تصفیه آباز دریچه های جریان متناسب برای دوز شیمیایی استفاده کنید، که در آن مقادیر دقیقی از مواد شیمیایی تصفیه باید به جریان آب اضافه شود. راصنعت داروسازیبرای دوز دقیق مواد در فرآیندهای تولید دارو، که در آن دقت به طور مستقیم بر کیفیت محصول و انطباق با مقررات تأثیر می گذارد، به این دریچه ها متکی است.
[ببینیدکاربردهای شیرهای تناسبی هیدرولیک]
مزایا و مزایا
مزیت اصلی شیرهای جریان متناسب در آنها نهفته استدقت کنترل استثنایی. آنها معمولاً می توانند دقت جریان را در ± 2-5٪ از نقطه تنظیم حفظ کنند، که بسیار برتر از شیرهای دستی یا کنترل های ساده روشن / خاموش است. این دقت به بهبود کیفیت محصول، کاهش ضایعات و کارایی بهتر فرآیند ترجمه می شود.
بهره وری انرژییکی دیگر از مزایای قابل توجه است. دریچه های جریان متناسب با ارائه تنها جریان دقیق مورد نیاز در هر لحظه، اتلاف انرژی مرتبط با سیستم های با جریان بالا ثابت را که از شیرهای کاهش فشار یا مدارهای بای پس برای مدیریت جریان اضافی استفاده می کنند، حذف می کنند.
قابلیت‌های یکپارچه‌سازی این شیرها با سیستم‌های کنترل مدرن، استراتژی‌های اتوماسیون پیچیده را ممکن می‌سازد. آنها می‌توانند به سیگنال‌های ورودی متعدد پاسخ دهند، در الگوریتم‌های کنترل پیچیده شرکت کنند و بازخورد تشخیصی را به سیستم‌های تعمیر و نگهداری ارائه دهند و از استراتژی‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده پشتیبانی کنند.
ملاحظات انتخاب
هنگام انتخاب یک شیر جریان متناسب، فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شود.محدوده جریاناساسی است - شیر باید حداقل و حداکثر جریان مورد نیاز برنامه را برآورده کند. درجه بندی فشار باید از حداکثر فشار سیستم، از جمله هرگونه افزایش فشار، بیشتر باشد.
زمان پاسخگویی در برنامه های پویا حیاتی است. برخی از سیستم ها به تغییرات سریع جریان نیاز دارند، در حالی که برخی دیگر ثبات را بر سرعت اولویت دارند. سازگاری سیگنال کنترل باید با خروجی های سیستم کنترل موجود مطابقت داشته باشد و نیازهای برق باید با منبع برق موجود مطابقت داشته باشد.
شرایط محیطی مانند دمای افراطی، ارتعاش و سطوح آلودگی بر انتخاب دریچه تأثیر می گذارد. سازگاری رسانه تضمین می کند که مواد دریچه می توانند سیال خاص را بدون تخریب یا آلودگی اداره کنند.
نتیجه گیری
دریچه های جریان متناسب نشان دهنده یک فناوری سنگ بنای سیستم های کنترل سیال مدرن است که دقت و انعطاف پذیری مورد نیاز در برنامه های کاربردی امروزی را ارائه می دهد. توانایی آنها در ارائه کنترل دقیق و قابل تکرار جریان و در عین حال ادغام یکپارچه با سیستم های کنترل الکترونیکی، آنها را در صنایع مختلف از تولید تا هوافضا ضروری می کند.
همانطور که اتوماسیون به پیشرفت خود ادامه می دهد و الزامات دقت به طور فزاینده سخت گیرانه می شوند، بدون شک دریچه های جریان متناسب نقش مهم تری در ایجاد سیستم های کنترل سیال کارآمد، قابل اعتماد و دقیق ایفا خواهند کرد. برای مهندسان و طراحان سیستم، درک قابلیت‌های این شیرها و کاربرد مناسب برای توسعه راه‌حل‌های بهینه کنترل سیال که هم نیازهای فعلی و هم چالش‌های آینده را برآورده می‌کند، ضروری است.
