Ayar vanalarının doğru seçimi ve dikkat edilmesi gerekenler – Herkes katkıda bulunmaya devam etsin

Thread Content

Bu gönderi en son 2016-12-18 19:56 tarihinde Wang Tianze tarafından düzenlendi. Regülatörlerin doğru seçimi ve dikkat edilmesi gereken hususlar – Herkesin görüşlerini paylaşmaya devam etmesi rica olunur: Handshake regülatörleri, endüstriyel süreç kontrol sistemlerindeki uç eyleyicilerdir. Endüstriyel süreçlerin sürekli üretiminde otomatik kontrol sistemlerinde genellikle süreçteki çeşitli teknolojik parametreleri kontrol etmek için regülatörler kullanılır; böylece akışkanın basıncı, sıcaklığı, debisi ve seviyesi gibi parametreler ayarlanabilir. Bu nedenle regülatörler, endüstriyel süreçlerin otomatik üretiminde “eller ve ayaklar” olarak adlandırılır. Uygulama kalitesi, sistemin ayarlama kalitesini doğrudan yansıtır. Süreç kontrolünde son uygulama elemanı olarak, insanlar onun önemini geçmişe kıyasla daha derin bir şekilde kavramışlardır. Ayar vanalarının başarılı bir şekilde kullanılması, ürün kalitesinin ve kullanıcıların doğru şekilde monte etmesi, kullanması ve bakımını yapmasının yanı sıra, doğru şekilde hesaplama yaparak uygun modelin seçilmesi de son derece önemlidir. Hesaplama seçimindeki hatalar nedeniyle sistemlerin istikrarsız çalıştığı, hatta bazılarının kullanılamaz hale geldiği birçok örnek bulunmaktadır. Bu nedenle, kullanıcılar ve sistem tasarımcıları, ayar vanalarının sahadaki öneminin farkında olmalı ve ayar vanalarının seçimine yeterli özen göstermelidir. Ayar vanası seçimindeki genel ilkeler şunlardır: Kullanım işlevlerini karşılayabilmek koşuluyla, seçilen ayar vanasının yapısı basit, performansı güvenilir, maliyeti düşük, ömrü uzun ve bakımı kolay olmalıdır. Aşağıda, ayar vanası tipinin seçimi ve aksesuarların seçimi üzerinde durulmaktadır. 1. Açma/kapama valflerinin tür seçimi: Açma/kapama valflerinin sınıflandırılması için birçok yöntem vardır. Günümüzde hem yurt içinde hem de uluslararası alanda genellikle yapı, prensip ve işlev esas alınarak sınıflandırma yapılır. Toplamda 9 ana kategori bulunmaktadır: doğrudan geçişli tek koltuklu açma/kapama valfi, doğrudan geçişli çift koltuklu açma/kapama valfi, kovan tipi açma/kapama valfi, köşe tipi açma/kapama valfi, üç yollu açma/kapama valfi, diyafram valfi, kelebek valf, topuz valf ve eksantrik döner valf. Bu dokuz ürün tipi en temel ve en yaygın ürünlerdir; genellikle standart tip ürünler olarak adlandırılırlar. Diğerleri ise bu temeller üzerine gerçek uygulamalara göre geliştirilmiş olup özel tip ürünler olarak adlandırılır. 1.1 Standart tip ayar vanalarının özellikleri ve doğru seçimi 1.1.1 Doğrudan geçişli tek koltuklu ayar vanası Doğrudan geçişli tek koltuklu ayar vanasında yalnızca bir valf çekirdeği ve bir valf koltuğu bulunur; bu sayede sıkı bir sızdırmazlık sağlanabilir. Metal ile metal arasında sert sızdırmazlık kullanılabilir veya metal ile poli(tetrafloroetilen) veya diğer kompozit malzemeler arasında yumuşak sızdırmazlık uygulanabilir. Standart sızıntı miktarı %0,01C’dir (C, nominal akış katsayısıdır). İzin verilen basınç farkı düşüktür ve akış kapasitesi de sınırlıdır; örneğin DN100 tek koltuklu ayar vanasında izin verilen basınç farkı yalnızca 120 kPa olup, akış kapasitesi ise sadece 100’tür. Akış yolu karmaşık, yapı basittir; sızdırmazlık gereksinimlerinin yüksek ve çalışma basınç farkının düşük olduğu temiz ortamlar için uygundur. Ancak küçük boyutlardaki ayar vanaları (DN1/2, 3/4, 20), daha yüksek basınç farklarına sahip ortamlarda da kullanılabilir. En yaygın olarak kullanılan ayar vanalarından biridir ve daha ileri düzeyde tasarlandığında kesme vanası olarak da kullanılabilir. Valf gövdesinin şekli, akış özelliklerini belirler; aşınma sonucu orijinal özelliklerini kaybeder ve valf gövdesinin değiştirilmesi akış özelliklerini değiştirebilir. Ancak sıvı ortamın valf çekirdeğine uyguladığı itme kuvveti yüksektir, yani dengesiz kuvvet büyüktür; bu nedenle daha yüksek itme gücüne sahip bir aktüatöre ihtiyaç vardır. Dolayısıyla, yüksek basınç farkları ve büyük çaplı uygulama alanlarında bu tür ayar vanaları kullanılmamalıdır. Bu valf seçilirken, itilmesini önlemek için basınç farkı kontrolüne özellikle dikkat edilmelidir. 1.1.2 Doğrudan Bağlantılı Çift Koltuklu Regülatör Vanaları
Doğrudan bağlantılı çift koltuklu regülatör vanalarında iki valf gövdesi ve iki valf yatağı bulunur. Üst valf gövdesine etki eden yukarı yönlü kuvvet ile alt valf gövdesine etki eden aşağı yönlü kuvvet neredeyse dengeli olduğundan, tüm valf gövdesi üzerindeki dengesiz kuvvetler az olur ve bu da yüksek basınç farklarının kabul edilmesini sağlar. Örneğin, DN100 çift koltuklu regülatör vanaları 280 kPa’lık bir basınç farkını kabul edebilir. Ayrıca bu vanaların akış kapasitesi yüksektir; aynı çapta olan diğer regülatör vanalara kıyasla çift koltuklu regülatör vanaları daha fazla sıvı akışına izin verir. Aynı çaptaki çift koltuklu regülatör vanalarının akış kapasitesi, tek koltuklu regülatör vanalarına kıyasla yaklaşık %20–50 daha fazladır. Örneğin, DN100 çift koltuklu ayar valfinin akış kapasitesi 160’tır. Bu nedenle, aynı akış kapasitesini elde etmek için çift koltuklu ayar vanalarında daha düşük itme gücüne sahip aktüatörler kullanılabilir. Çift koltuklu ayar valfleri üst ve alt çift yönlendirme özelliğine sahiptir; bu nedenle, normal konumdaki valf ile ters konumdaki valf kolayca dönüştürülebilir. Yani, sadece valf gövdesi ve valf yatağı ters şekilde monte edilerek normal konumdaki valf ters konuma, ya da ters konumdaki valf normal konuma getirilebilir ve bu işlem için aktüatörün pozitif veya negatif çalışma tipinin değiştirilmesine gerek yoktur. İki koltuklu ayar vanasının üst ve alt valf gövdeleri aynı anda kapatılamaz, sızıntı miktarı yüksektir; standart sızıntı miktarı 0,1%C’dir (C, nominal akış katsayısıdır) ； Akış yolu karmaşıktır ve yüksek basınç farklarına sahip uygulamalarda kullanılamaz; çünkü bu tür uygulamalarda valfler yüksek basınçlı sıvılar tarafından şiddetli şekilde aşındırılır ve bu durum buharlaşma ile kavitasyonun oluşmasına neden olur, bu da valf gövdesine olan aşınmayı artırır. Aynı zamanda lif içeren ortamların ve yüksek viskoziteli sıvıların kontrolünde de kullanılamaz. 1.1.3 Kovan tipi ayar vanası: Kovan tipi ayar vanası aynı zamanda kafes tipi vanası olarak da adlandırılır. Bu vananın iç parçaları arasında valf gövdesi ve valf kovası (kovan) bulunur. Kovan, doğrudan akışlı tek koltuklu ayar vanası olabileceği gibi, çift koltuklu ayar vanası veya açılı ayar vanası da olabilir. Tek sızdırmazlık ve çift sızdırmazlık olmak üzere iki farklı yapı vardır; ilk yapı tek koltuklu ayar vanasına eşdeğerdir ve tek koltuklu ayar vanası kullanılan durumlar için uygundur ； İkincisi, çift koltuklu ayar vanasına eşdeğerdir ve çift koltuklu ayar vanası kullanılan durumlar için uygundur. Bunun yanı sıra, iyi stabiliteye, kolay yükleme/boşaltmaya, kolay bakıma sahip olup gürültüyü ve kavitasyon etkisini azaltma özelliklerine de sahiptir. Ancak fiyatı tek/köşe regülatör valflere göre %50–200 daha pahalıdır ve özel sarma tipi contalara ihtiyaç duyar. Kullanım alanı da oldukça geniştir ve tek/köşe regülatör valflerden sonra gelir; fakat kirli ortamlar ile kristalleşmeye, tıkanmaya veya kireçlenmeye meyilli ortamlar için bu valf tercih edilmemelidir. 1.1.4 Açısal Ayar Vanası: Açısal ayar vanası, özel bir vana gövdesi yapısına sahip tek koltuklu bir ayar vanasıdır ve belirli boru tesisatları ile akışkan uygulamaları için uygundur. Bu vanada düz olan vana gövdesi, açılı (bir dirsek gibi) bir gövdeye dönüştürülür ve daraltma ile yüklenme şekli tamamen tek koltuklu ayar vanasıyla aynıdır. Tek kademeli ayar valfinin düşük sızıntı ve düşük izin verilen basınç farkı özellikleri korunmuştur. Bunun yanı sıra, basit akış yolu sayesinde “kendi kendini temizleme” özelliğine sahip olduğundan kirli ortamlarda da kullanılabilir. Ayrıca tıkanmayı önleyen bir vanaya dönüştürülerek, askıda parçacıklar içeren ortamlarda da kullanılabilir; özellikle montaj alanı sınırlı olan durumlarda oldukça uygundur. 1.1.5 Üç yollu ayar valfi: Üç yollu ayar valfi, valf gövdesinin kendi rehberliğini kullanır; gaz açık veya gaz kapalı modlarında aktüatörün değiştirilmesi gerekir. Dikkat edilmesi gereken nokta, bu valfin “gaz açık” ve “gaz kapalı” anlamlarının diğer ayar valflerinden farklı olmasıdır. Ayrıca, “gaz açık” ve “gaz kapalı” durumlarının hangi yöne ilişkin olduğunun, yani yatay mı yoksa dikey mi konuma ilişkin olduğunun net olarak belirlenmesi gerekir. Üç kanalı vardır ve iki adet doğrudan bağlantılı tek koltuklu ayar vanasının yerine geçerek iki akışın ayrılması ve birleştirilmesi işlemlerinde, ayrıca sıcaklık farkı ≤150°C olan durumlarda kullanılabilir. DN≤80mm olduğunda, birleştirme vanası ayrılma işlemleri için de kullanılabilir. 1.1.6 Diyaframlı Ayar Vanası: Diyaframlı ayar vanası, korozyona dayanıklı bir diyafram ve korozyona dayanıklı malzemeden yapılmış bir vana gövdesinden oluşur; akış yolu basittir ve kirli ortamlar ile hafif korozyon özelliğine sahip ortamlarda iki durumlu kesme işlemleri için uygundur. En eski ayar vanalarından biridir; hızlı açılma özelliğine sahip olması nedeniyle ayarlama kalitesi düşüktür. Ayrıca diyafram ve kaplama malzemesinin etkisi altında kaldığı için yüksek sıcaklık ve basınç gibi koşullarda kullanılamaz. Genellikle çalışma basıncı ≤1,6 MPa, çalışma sıcaklığı ise ≤150°C’dır. Diyaframın kolayca hasar görmesi ve kısa ömürlü olması gibi dezavantajları nedeniyle günümüzde pek kullanılmamaktadır. 1.1.7 Kelebek Vanası: Kelebek vanası, vana gövdesi olarak bir boru parçası kullanır ve ortasında daraltma işlevi gören bir vana plakası bulunur; kontrol amacıyla kullanılan en yaygın döner ayar vanasıdır. Düşük basınç, orta basınç için uygundur ve çok nadir durumlarda yüksek statik basınç ve yüksek akış miktarı gereken alanlarda da kullanılabilir; ancak basınç farkı sınırlıdır. Hacmi küçük ve ağırlığı hafiftir; aynı çapta olan küresel tip ayar vanalarına kıyasla 4–10 kat daha hafiftir. Çap ile fiyat oranı düşüktür, özellikle büyük çaplı uygulamalar için uygundur ve ayar vanasının çapı ne kadar büyükse bu özellik o kadar belirgin hale gelir. Genellikle DN>300mm olduğunda bu işlem kelebek vanalarla gerçekleştirilir. 1.1.8 Küre Vanaları: Küre vanaları, olgunlaşmış ve yaygın olarak kullanılan bir vanalar türüdür. “O” şeklinde ve “V” şeklinde olanları vardır. Akış yolu en basittir; akış direnci ve kayıplar en düşüktür. Ayrıca “kendini temizleme” özelliği en iyisidir. “O şeklindeki küresel vanalar, dirençsiz bir ayar vanasıdır; aynı özelliklere sahip diğer vanalara kıyasla nominal akış katsayısı en yüksektir ve genellikle yüksek akışlı ve kirli ortamlarda kullanılır ； ““V” şeklindeki küre vanalar, yaklaşık logaritmik bir akış karakteristiği sunar ve ayarlanabilir oranları yüksektir. “V” şeklindeki küre çekirdeği ile valf yatağı birbirine göre döndüğünde kesme kuvveti oluşur; bu özellikleri sayesinde yüksek viskoziteli, süspansiyonlu akışlar, kağıt hamuru gibi kirli ve lif içeren ortamların kontrolü ve kesilmesi için özellikle uygundur. Küresel vanaların fiyatı oldukça pahalıdır. 1.1.9 Eksantrik döner valf, aynı zamanda kamlı bükümlü valf olarak da adlandırılır; küre valflerinin ve kelebek valflerinin avantajlarını bir araya getirir. Akış yolu basittir, “kendini temizleme” özelliği ve ayarlanabilirlik performansı iyidir; kristalleşen, tıkanıcı veya kirli ortamlarda kullanıma uygundur ； Valf gövdesi küçük boyutlu ve hafiftir; sahadaki montaj konumuna göre herhangi bir parça değiştirilmeden esnek bir şekilde monte edilebilir ； Nominal akış katsayısı yüksektir; aynı çapta olan tek koltuklu ve çift koltuklu ayar vanalarına kıyasla %10–30 daha fazladır. Ayar oranı da yüksektir ve 100:1’e kadar ulaşabilir ； Valf yatağının sızdırmazlığı güvenilirdir; valf çekirdeğinin destek kollarının esnekliği ve valf çekirdeğinin küresel eksenel dönüş hareketi, gerekli çalışma torkunu azaltarak bazı asimetrileri telafi eder ve bu sayede akış açıkken, akış kapalıyken ve yüksek basınç farklarında bile stabil bir şekilde çalışır ； Oransal ayarlama sırasında bir pozisyonlayıcı gereklidir; pozisyonlayıcıdaki çıkıntılı plakanın konumu değiştirilerek doğrusal veya eş-yüzdelik akış karakteristiği kolayca elde edilebilir. 1.2 Özel Tip Ayar Vanalarının Seçimi: Özel uygulamalar için, yukarıda bahsedilen ayar vanalarının temelinde, üst kapağın uzatılması ve ısı dağıtıcılar eklenmesiyle düşük ve yüksek sıcaklık ortamlarında kullanılabilir ； Birden fazla yay kullanılan aktüatörler, tüm ayar vanasının boyutunu ve ağırlığını azaltabilir ； Gürültüyü azaltmak için bir dizi gürültü bastırma önlemi kullanılarak düşük gürültülü ayar vanaları tasarlanabilir. Ayrıca, bakım ve temizliği kolaylaştırmak için valf gövdesi ayrık yapıya sahip valf gövdesi ayrık ayar valfleri de bulunmaktadır ； Sıralı hareketlerin hızlı talepleri için kullanılan hızlı kesme ayar valfi ； Düşük akış kontrolü gereksinimleri için tasarlanmış düşük akışlı ayar vanası ； Sızıntıyı önlemek için kullanılan dalgalı tüplu sızdırmazlık ayar vanaları vb. Bu özel tip ayar vanaları, özel üretim süreçlerini veya belirli kullanım alanlarını karşılamak için tasarlanmış özel vanalardır ve standart dışıdır. Bunlar, karmaşık çalışma koşullarına, yüksek kullanım gereksinimlerine ve küçük üretim partilerine sahiptir; bu ayar vanaları genellikle standart tip ürünlerin kullanım gereksinimlerine göre geliştirilmesi ve iyileştirilmesiyle ortaya çıkar. Bu nedenle, öncelikle özgünlükten bağımsız olarak temel şekli belirlenmeli, ardından özgüllüklere göre ilgili değişik şekiller ve malzemeler vb. tespit edilmelidir. 2 Ek Parçaların Seçimi: Regülatör valflerinin ana ek parçaları arasında valf konumlandırıcıları, valf konum anahtarları, pnömatik konum koruma valfleri, pnömatik aktüatörler, elektromanyetik valfler, hava filtreleme ve basınç düşürücüler, manuel tekerlek mekanizmaları, valf konum aktarıcıları ve dönüştürücüler bulunur. Bu valf pozisyonlayıcıları arasında elektrikli valf pozisyonlayıcılar ve pnömatik valf pozisyonlayıcılar bulunur; bunlar esas olarak ayar vanalarının çalışma özelliklerini iyileştirmek, doğru konumlandırmayı sağlamak, ayar vanasının konumundaki doğrusallığı artırmak, ayar sinyallerinin iletim gecikmesini azaltmak, ayar vanasının akış özelliklerini değiştirmek, ayar vanasının sinyal basıncına verdiği tepki aralığını değiştirmek ve bölümlü kontrol ile doğru konumlandırmayı gerçekleştirmek için kullanılır. Bu, ayar vanalarının en önemli aksesuarlarından biridir ve kalitesi, ayar vanasının ve ayarlama sisteminin performansını ve kalitesini doğrudan etkiler. Aşağıda, valf pozisyonlayıcısı seçerken dikkate alınması gereken birkaç temel faktör öne çıkarılmıştır: 1) Valf pozisyonlayıcısının “dereceli” işlevi yerine getirip getiremeyeceği, yani valf pozisyonlayıcısının yalnızca giriş sinyalinin belirli bir aralığına tepki vermesi. Eğer valf pozisyonlayıcısı bu işlevi yerine getirebilirse, gerçek ihtiyacına göre bir giriş sinyaliyle iki veya daha fazla ayarlanabilir valf kontrol edilebilir ； 2) Sıfır ve ölçek ayarlaması kolay mı, kalibrasyon bağımsız mı ve stabilite nasıl? ； 3) Vanal konumlandırıcısının hassasiyeti nasıldır? İdeal çalışma koşullarında, belirli bir giriş sinyaline karşılık olarak, ayar vanasının iç parçaları (ayar vanasının valf gövdesi, valf çubuğu, valf yatağı vb. dahil) hareket yönünden veya ayar vanasının iç parçalarının ne kadar yük taşıdığından bağımsız olarak her seferinde gereken konuma doğru bir şekilde yerleşmelidir ； 4) Vanal konumlandırıcısının çalışma hızı nasıldır ve frekans karakteristiği nedir? Çünkü valf konumlandırıcı, giriş sinyali ile valf konumunu sürekli karşılaştırabilir ve aralarındaki farka göre kendi çıkışını ayarlayabilir. Eğer valf konumlandırıcısı bu tür sapmalara hızlı bir şekilde tepki verirse, birim zaman içindeki akışkanın miktarı artar; böylece ayarlama sistemi, ayar noktası ve yük değişikliklerine daha hızlı tepki verir. Yani sistemdeki hata azalır ve kontrol kalitesi iyileşir. Genel olarak, frekans özelliği ne kadar yüksekse, yani frekans tepkisine olan duyarlılık o kadar yüksekse, kontrol performansı da o kadar iyidir. Dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta ise, frekans özelliklerinin değerlendirilmesinde sadece teorilere dayanmak yerine deneysel ve teorik yöntemlerin bir arada kullanılmasıdır. Ayrıca değerlendirme sırasında deneysel yöntemlerin istikrarlı ve bilimsel olması gerekir; bunun yanı sıra valf konumlandırıcıları ile aktüatörler de birlikte göz önünde bulundurulmalıdır ； 5) Vanal konumlandırıcı ve ayar vanası birleştirildiğinde, konumlandırma çözünürlüğü nasıl değişir? Konumlandırma çözünürlüğü, ayarlama sisteminin kontrol kalitesi üzerinde oldukça belirgin bir etkiye sahiptir; çünkü çözünürlük ne kadar yüksekse, ayar vanasının konumu o kadar ideal değere yaklaşır. Ayar vanasının aşırı ayarlanması sonucu oluşan dalgalanmalar etkili bir şekilde engellenebilir ve böylece ayarlanan büyüklüğün periyodik değişimleri sınırlanmış olur. 6) Vanal konumlandırıcısının maksimum nominal hava basıncı, aktüatörün nominal çalışma basıncıyla uyumlu mu; montajı ve bağlantısı kolay mı; bakım gereksinimi ve düzeyi nasıl, vb. Vanaların konumlandırıcıları dışında, diğer aksesuar türleri nispeten daha basittir ve burada tekrarlanmasına gerek yoktur. Tüm ek parçalar, ayar vanasının doğru şekilde çalışmasını sağlamak ve destekleyici işlevler görmektedir. Seçim yapılırken esas alınması gereken ilke, gerekli olanların eklenmesi, gereksiz olanların ise elden çıkarılmasıdır; aksi takdirde sadece kontrol sisteminin işletim maliyetleri artar ve güvenilirliği düşer. 3 Sonuç: Regülatörün doğru seçimi, regülatörün etkili bir şekilde kullanılmasının ilk ve en önemli adımıdır. Seçimin kalitesi, regülatörün kullanım performansını doğrudan etkiler ve bu da sistemin ayar kalitesini etkiler. Elbette seçim işlemi oldukça karmaşıktır ve aynı zamanda bir bilim dalıdır; pratik uygulamalarda sürekli araştırma yapılması ve sonuçlar çıkarılması gerekir. Bu nedenle, ayar vanalarının seçiminde ilgili uzmanlık bilgilerine hakim olmanın yanı sıra belirli yöntemler ve teknikler de bilmek gereklidir; yalnızca bu şekilde endüstriyel süreç otomasyon kontrolünde “el ve ayak” görevini gerçek anlamda yerine getirebilirler.