انواع و ویژگی‌های دستگاه‌های کنترل دریچه‌ها (دریچه‌های برد)

Thread Content

دستگاه محرک دریچه، وسیله‌ای است که برای کنترل دریچه و اتصال به آن استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند توسط منابع انرژی دستی، الکتریکی، پنوماتیکی، هیدرولیکی یا ترکیبی از آن‌ها به حرکت درآید و فرآیند حرکت آن را می‌توان با توجه به میزان مسافت حرکت، گشتاور یا نیروی محوری کنترل کرد. انتخاب دستگاه محرک دریچه، باید بر اساس درک کامل انواع و ویژگی‌های دستگاه‌های محرک دریچه، و با توجه به نوع دریچه، استانداردهای کاری دستگاه و موقعیت دریچه در لوله‌کشی یا دستگاه، انجام شود. در حال حاضر، کشور ما دارای دو استاندارد اصلی برای اتصال دستگاه‌های محرک دروازه‌ها است؛ یعنی GB/T 12222 «اتصال دستگاه‌های محرک دروازه‌های چندچرخشی» و GB/T 12223 «اتصال دستگاه‌های محرک دروازه‌های تک‌چرخشی». این دو استاندارد به ترتیب معادل استانداردهای ISO 5210 و ISO 5211 هستند. «اتصال دستگاه‌های محرک دروازه‌ای چنددور» عمدتاً برای ابعاد اتصال دستگاه‌های محرک مورد استفاده در دروازه‌ها، شیرهای بسته، شیرهای تنظیم جریان و شیرهای دیافراگمی با خود دروازه‌ها مناسب است. «اتصال دستگاه‌های محرک دروازه‌های چرخشی جزئی» عمدتاً بر ابعاد اتصال دستگاه‌های محرک مورد استفاده در دروازه‌های گلوله‌ای، بالبی و شیرهای سوپاپی با خود دروازه‌ها اعمال می‌شود. دستگاه‌های کنترل دریچه‌ها بر اساس نحوه حرکت، به دو دسته مسیر خطی و مسیر زاویه‌ای تقسیم می‌شوند. دستگاه محرک خطی، یعنی دستگاه محرک دریچه‌های چندچرخشی، عمدتاً برای انواع مختلف دریچه‌های شیری، دریچه‌های بسته و دریچه‌های تنظیم‌کننده جریان مناسب است ； دستگاه محرک با حرکت زاویه‌ای، همان دستگاه محرک نیمه‌چرخشی است که تنها ۹۰ درجه چرخش ایجاد می‌کند و عمدتاً برای انواع شیرهای گلوله‌ای، شیرهای پروانه‌ای و غیره مناسب است. دستگاه‌های کنترل دریچه‌ها بر اساس نوع منبع انرژی، می‌توانند به انواع مختلفی تقسیم شوند: دستی (نوع دسته‌ای یا چرخ‌دنده‌ای، نوع فنری)، الکتریکی (نوع الکترومغناطیسی، نوع موتور الکتریکی)، پنوماتیکی (نوع دیافراگمی، نوع سیلندری، نوع بلیدی، نوع موتور هوایی، نوع ترکیبی فیلم نازک و چرخ دنده)، هیدرولیکی (نوع سیلندر هیدرولیکی، نوع موتور هیدرولیکی)، و هماهنگ‌شونده (نوع الکتروهیدرولیکی، نوع پنوموهیدرولیکی). در میان انواع دستگاه‌های کنترل شیرها، دستگاه‌های الکتریکی حاکم هستند و عمدتاً برای شیرهای حلقه بسته استفاده می‌شوند. دستگاه‌های پنوماتیک اخیراً در محیط‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر انفجار وجود دارد، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ که در این میان، دستگاه‌های پنوماتیک نوع فیلمی عمدتاً برای استفاده در شیرهای تنظیمی به کار می‌روند. دستگاه‌های هیدرولیکی به طور گسترده در شیرهای قطع اضطراری طبیعی در لوله‌کشی‌های بلندمدت و شیرهای تخلیه فشار در سر چاه استفاده می‌شوند. چرخ دستی دستگاه‌های دستی، عمدتاً روی شیرهای بسته‌سازی و شیرهای دریچه‌ای با فشار پایین و متوسط نصب می‌شود ； دسته برای شیرهای قطع فشار بالا و فوق‌بالا، شیرهای گویی و شیرهای سوپاپی و غیره استفاده می‌شود. دستگاه همکاری گاز-مایع، که عمدتاً در لوله‌های انتقال گاز و در محیط‌های بیرونی بدون منبع تغذیه استفاده می‌شود، منبع انرژی آن همان گاز موجود در لوله‌هاست. ۱. دستگاه دستی دریچه‌ها: دریچه‌هایی که به صورت دستی کنترل می‌شوند، در لوله‌کشی‌های مختلف و در شرایط کاری گوناگون، رایج‌ترین نوع دریچه‌ها هستند. یک نوع آن به صورت مستقیم توسط چرخ دستی یا دسته کنترلی به حرکت درمی‌آید و نوع دیگر، از طریق چرخ دستی و سیستم دنده‌ای به حرکت درمی‌آید. ۱) چرخ دستی یا دسته. معمولاً در مواردی که گشتاور باز و بسته شدن کم است، نیروی بدنی طبیعی یک نفر یا حداکثر دو نفر می‌تواند شیرها را باز و ببندد. معمولاً، مواد مورد استفاده برای چرخ دستی یا دسته، آهن آلیاژی قابل فرآوری، آهن آلیاژی چدنی یا فولاد کربنی است؛ همچنین از آلیاژهای آلومینیومی یا پلاستیک نیز استفاده می‌شود. ۲) چرخ دستی برخوردی. در شیرهای فشار بالا، برای افزایش گشتاور عملیاتی، اغلب از چرخ دستی ضربه‌ای استفاده می‌شود. در چرخ‌دستی‌های برخوردی، به دلیل وجود فاصله مناسب بین چرخ‌دستی و پیچ میله شیر، امکان چرخش مستقل چرخ‌دستی در یک زاویه مشخص وجود دارد. در لحظه باز و بسته کردن شیر، می‌توان چرخ‌دستی را به سرعت چرخاند تا نیروی برخوردی بر روی پیچ میله شیر ایجاد شود؛ این نیرو می‌تواند **فراتر از نیروی چرخ‌دستی‌های معمولی باشد و گشتاور لازم برای باز و بسته کردن شیر را افزایش دهد.** ۳) دستگاه دستی انتقال حرکت با چرخ‌دنده. هنگامی که برای کنترل دریچه توسط یک نفر، نیاز به نیروی قابل توجهی وجود دارد، معمولاً از سیستم‌های دنده‌ای یا چرخ‌دنده‌های حلزونی استفاده می‌شود تا فشار ناشی از باز و بسته شدن دریچه کاهش یابد. سیستم‌های انتقال حرکت شامل انتقال حرکت با دنده‌های مستقیم و دنده‌های شفتی است. نسبت دنده‌ها معمولاً ۱ به ۳ است و بیشتر در شیرهای دریچه‌ای و شیرهای بسته‌کننده استفاده می‌شود. انتقال حرکت با چرخ‌دنده‌ها شامل انتقال حرکت یک‌مرحله‌ای باز و انتقال حرکت دو‌مرحله‌ای بسته است؛ در حال حاضر از انتقال حرکت دو‌مرحله‌ای بسته بیشتر استفاده می‌شود. مزایا و معایب دستگاه‌های دستی
روش کارکرد:
مزایا:
الف. ساختار ساده
ب. هزینه پایین
معایب:
الف. محل نصب در ارتفاع زیاد است و کار با آن دشوار است.
ب. نیاز به فضای کافی در بالا وجود دارد.

سیستم متصل‌کننده‌های جانبی:
الف. انجام حرکات آسان است.
الف. در هنگام لرزش، تنش زیادی بر روی پایه ایجاد می‌شود؛ ب. در معرض خوردگی قرار می‌گیرد.

سیستم انتقال حرکت با استفاده از دریچه‌های حلزونی:
الف. عایق‌بندی کامل و روغنکاری کامل.
ب. افزایش ارتفاع دستگاه محرک.

هنگام بستن اضطراری دستی، باید به زمان لازم برای چرخش کامل چرخ دستی توجه کرد.
کنترل دستی، قیمت پایینی دارد؛ اما به دلیل لرزش، قطعات داخلی شیر ممکن است آسیب ببیند یا پایه‌های آهنی شکسته شوند.

۲. دستگاه‌های الکتریکی برای شیرها
دستگاه‌های الکتریکی برای شیرها بر اساس نحوه خروجی، به دو نوع تقسیم می‌شوند: نوع چندگردشی (نوع Z)، شکل ۱، و نوع جزئی‌گردشی (نوع Q)، شکل ۲. نوع اول برای شیرهایی با میله‌های بالا و پایین، مانند شیرهای دریچه‌ای، شیرهای بسته‌کننده، شیرهای تنظیم‌کننده جریان، شیرهای دیافراگمی و غیره استفاده می‌شود ； دسته دوم برای شیرهایی مانند شیرهای گلوله‌ای، شیرهای دریچه‌ای و شیرهای پروانه‌ای که در محدوده ۹۰ درجه باز و بسته می‌شوند، استفاده می‌شود. مزایا و معایب دستگاه‌های الکتریکی دروازه‌بندی
**مزایا:**
الف. قابلیت استفاده گسترده؛ تحت تأثیر دمای محیط قرار نمی‌گیرد.
ب. محدوده گشتاور خروجی گسترده است.
ج. کنترل آسان؛ به عملیات خودکار سیستم‌های فرآیندی کمک می‌کند.
د. امکان کوچک‌سازی بیشتر وجود دارد.
هـ. دارای قابلیت قفل شدن خودکار است.
و. نصب، نگهداری و تعمیر آن آسان است.

**معایب:**
الف. ساختار پیچیده است.
ب. راندمان مکانیکی پایین است؛ معمولاً بین ۲۵ تا ۶۰ درصد است.
ج. سرعت چرخش خروجی نمی‌تواند بیش از حد بالا یا پایین باشد.
د. تحت تأثیر تغییرات ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه قرار می‌گیرد.

**سوم: دستگاه‌های پنوماتیکی دروازه‌بندی**
دستگاه‌های پنوماتیکی دروازه‌بندی در مکان‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر انفجار وجود دارد، کاربرد گسترده‌ای دارند. بر اساس ویژگی‌های ساختاری، این دستگاه‌ها را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد: دستگاه‌های پنوماتیکی نوع فیلم، دستگاه‌های پنوماتیکی نوع سیلندر، و دستگاه‌های پنوماتیکی نوع تابشی. علاوه بر این، دستگاه‌های پنوماتیکی نوع موتور نیز وجود دارد. دستگاه‌های پنوماتیکی و سیستم‌های مسیر هوایی معمولی. ساختار دستگاه پنوماتیک تک سیلندر
مزایا:
الف. ساختار ساده
ب. در دسترس بودن منبع گاز
ج. امکان دستیابی به سرعت بالایی در باز و بسته شدن
د. امکان نصب تجهیزاتی برای تنظیم سرعت باز و بسته شدن بر حسب نیاز
هـ. فشرده‌پذیری بالای گاز، که باعث انعطاف‌پذیری هنگام بسته شدن می‌شود

معایب:
الف. در مقایسه با دستگاه‌های هیدرولیکی، ساختار آن بزرگتر است؛ بنابراین برای دریچه‌هایی با قطر بزرگ و فشار بالا مناسب نیست. ب. به دلیل فشرده‌پذیری گاز، سرعت آن به سختی یکنواخت می‌شود. چهارم: دستگاه‌های هیدرولیکی دریچه‌ها، از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند: منبع انرژی، مکانیزم کنترل و مکانیزم اجرایی. نقش منبع انرژی، تبدیل توان مؤثر موتورهای الکتریکی یا پنوماتیکی به نیروی هیدرولیکی مورد استفاده برای حرکت مایعات است. بخش کنترلی از شیرهای کنترلی مانند شیر کنترل فشار، شیر کنترل جریان، شیر کنترل جهت و سیستم کنترل الکتریکی تشکیل شده است. دو نوع مکانیزم اجرایی وجود دارد؛ یکی از آن‌ها مکانیزم اجرایی سیل روغنی است که حرکت خطی رفت و برگشتی را فراهم می‌کند ； نوع دیگر، مکانیزم اجرایی موتور روغنی است که حرکت چرخشی را فراهم می‌کند. مزایا و معایب دستگاه‌های هیدرولیکی

مزایا:
الف. ساختار ساده، فشرده و حجم کم.
ب. نیروی خروجی بالا و انتقال نیرو به طور پایدار و قابل اعتماد.
ج. امکان دستیابی به سرعت‌های پایین یا بالا و تنظیم آسان سرعت.
د. امکان کنترل خودکار از فواصل دور.
هـ. به دلیل چسبندگی روغن هیدرولیکی، بازدهی افزایش می‌یابد و این روغن دارای ویژگی‌های خودروان‌کنندگی و ضدزنگی است.

معایب:
الف. تغییر چسبندگی روغن در اثر دمای آن.
ب. نشت‌پذیری آسان اجزای هیدرولیکی و لوله‌ها.
ج. سختی در لوله‌کشی و تعمیرات.
د. مناسب نبودن برای انجام عملیات مختلف بر روی سیگنال‌ها.

۵. دستگاه‌های محرک هماهنگ
دستگاه‌های محرک هیدرولیکی دروازه‌ها می‌توانند در ترکیب با سیستم‌های الکتریکی و پنوماتیکی، سیستم‌های هماهنگ الکتریکی-هیدرولیکی و پنوماتیکی-هیدرولیکی را تشکیل دهند. شکل ۹، شیر قطع اضطراری هوا-مایع سیستم تنظیم قطع لوله‌کشی است. مزایا و معایب سیستم‌های محرک هیدروالکتریکی
مزایا:
الف. نیروی خروجی بالا
ب. حرکت درب‌ها و شیرها به سرعت انجام می‌شود

معایب:
الف. قیمت بالا
ب. ساختار پیچیده

مزایا و معایب سیستم‌های محرک گاز-مایعی
مزایا:
الف. ساختار فشرده، انتقال نیرو یکنواخت، و توان خروجی بالا
ب. می‌توان منبع انرژی مناسب و کم‌هزینه را بر اساس شرایط استفاده انتخاب کرد
ج. می‌توان گشتاور خروجی مаксیمال را با استفاده از شیرهای فشارثابت به طور دقیق تنظیم کرد
د. تنظیم سرعت آسان است، محدوده تنظیم وسیع است و تنظیم سرعت به صورت پلکانی انجام می‌شود
هـ. می‌تواند نیازهای کنترل خودکار را برآورده کند
و. می‌توان از ذخیره‌کننده‌های انرژی در سیستم‌های محرک شیرها استفاده کرد

معایب:
الف. قیمت بالا
ب. ساختار پیچیده و قابلیت اطمینان پایین