Üç tip vana nedir?

Mühendisler ve teknisyenler "üç valf türü nedir" diye arama yaptıklarında tek bir evrensel yanıtın olmadığını gördüklerinde genellikle şaşırırlar. Gerçek, üç kategoriden oluşan basit bir listeden çok daha incelikli. Valflerin sınıflandırılması, ister hidrolik güç sistemleriyle, ister endüstriyel proses borularıyla, ister mekanik aktüatör entegrasyonuyla çalışıyor olun, tamamen operasyonel bağlama bağlıdır.

Bu karmaşıklık mühendislik terminolojisindeki bir hata değil, bir özelliktir. Farklı endüstriyel disiplinler, farklı valf özelliklerine öncelik verdikleri için kendi sınıflandırma çerçevelerini geliştirmişlerdir. Bir hidrolik sistem tasarımcısı kontrol fonksiyonlarına odaklanırken, bir proses tesisi mühendisi servis göreviyle ilgilenir ve bir bakım teknisyeninin aktüatör seçimi ve mekansal planlama için mekanik hareket türlerini anlaması gerekir.

Bu kapsamlı kılavuzda, farklı mühendislik bağlamlarında valf türlerini tanımlayan en güvenilir üç sınıflandırma çerçevesini inceleyeceğiz. Her çerçeve, endüstri standartları ve gerçek dünyadaki uygulama gereksinimleriyle desteklenen "üç tür" sorusuna meşru bir yanıtı temsil eder.

Birinci Çerçeve: Akışkan Güç Sistemlerinde Fonksiyonel Sınıflandırma

Hidrolik ve pnömatik sistemlerde valfler, güç aktarım devrelerinin mantıksal yürütücüleri olarak görev yapar. Bu çerçevedeki üç temel valf tipi kontrol fonksiyonuna dayanmaktadır: yön kontrol valfleri, basınç kontrol valfleri ve akış kontrol valfleri. Bu sınıflandırma otomasyon mühendisliğine hakimdir ve ISO 1219 (akışkan gücü sembolleri) ve NFPA T3.10.19 standartlarında açıkça tanınmaktadır.

Yön Kontrol Valfleri

Yön kontrol valfleri (DCV'ler), herhangi bir akışkan güç sisteminin mantıksal temelini oluşturur. Birincil işlevleri, bir devre içindeki sıvı akış yollarını yönlendirmek, yönlendirmek veya bloke etmek, böylece hidrolik silindirler (uzatma, geri çekme veya tutma) veya hidrolik motorlar (saat yönünde, saat yönünün tersine veya durdurma) gibi aktüatörlerin hareket yönünü belirlemektir.

DCV'lerin iç mimarisi iki baskın tasarım felsefesine ayrılır: makaralı valfler ve dikmeli valfler. Sürgülü valfler, eşleşen bir delik içinde kayan topraklara ve oluklara sahip hassas bir şekilde işlenmiş silindirik bir elemandan (sürgü) oluşur. Makara eksenel olarak hareket ettikçe valf gövdesindeki portları kaplar veya açığa çıkararak sıvı yollarını yeniden yönlendirir. Bu tasarım, karmaşık anahtarlama mantığının uygulanmasında mükemmeldir; tek bir valf gövdesi, 4 yollu 3 konumlu veya 5 yollu 2 konumlu konfigürasyonlara ulaşabilir. Bununla birlikte, sürgülü valflerin boşluk sızdırmazlığı adı verilen doğal bir fiziksel özelliği vardır. Düzgün kayma hareketine izin vermek için makara ile delik arasında birkaç mikrometrelik radyal açıklık olmalıdır. Bu, basınç altında kaçınılmaz bir iç sızıntı (sürgülü baypas) oluşturarak, yardımcı çek valfler olmadan sürgü valflerini uzun süreli yük tutma için uygunsuz hale getirir.

Popet valfler ise aksine, akışa dik bir yuvaya baskı yapan hareketli bir kapatma elemanı (koni, bilye veya disk) kullanır. Bu, bir temas contası veya yüz contası oluşturur. Kapalıyken, sistem basıncı aslında elemanın koltuğa daha sıkı bastırılmasına yardımcı olarak pozitif, sıfıra yakın sızıntı sızdırmazlığı sağlar. Bu, popet valfleri yük tutma, emniyetli kesme ve yüksek basınçlı izolasyon uygulamaları için ideal hale getirir. Strok genellikle kısadır, bu da son derece hızlı tepki süreleri sağlar ve açma hareketi, popet tasarımlarına makaralara kıyasla üstün kirlenme toleransı sağlayan kendi kendini temizleme etkisi sağlar.

DCV'lerin spesifikasyonu, "yollara" (akışkan portlarının sayısı) ve "konumlara" (kararlı makara durumlarının sayısı) dayalı standart bir gösterim sistemini izler. Örneğin 4 yollu 3 konumlu bir valf (4/3), dört bağlantı noktasına (basınç (P), tank (T) ve iki çalışma bağlantı noktasına (A, B)) ve üç sabit konuma sahiptir. 3 konumlu vanaların merkez durumu sistem davranışı açısından kritik öneme sahiptir. O tipi kapalı merkez tüm bağlantı noktalarını bloke ederek aktüatörleri yerinde kilitler ancak pompa basıncının artmasına neden olur. H tipi bir şamandıra merkezi A, B ve T'yi bağlarken P'yi bloke ederek aktüatörün serbestçe yüzmesine olanak tanır. Y tipi bir tandem merkezi, A ve B'yi bloke ederken P ve T'yi bağlar, pompayı tanka boşaltır ve aktüatör kilidini korurken ısı üretimini azaltır.

Basınç Kontrol Vanaları

Hidrolik fizikte basınç, birim alan başına kuvvete eşittir ($$P = F/A$$). Bu nedenle, sistem basıncını kontrol etmek esasen aktüatör çıkış kuvvetini kontrol etmektir. Basınç kontrol valfleri, güvenli çalışma koşullarını sürdürmek ve kuvvet kontrol hedeflerine ulaşmak için maksimum sistem basıncını sınırlar veya yerel devre basıncını düzenler.

Tahliye vanası, sisteme paralel bağlanan normalde kapalı bir vana olan güvenliğin temel taşı görevi görür. Sistem basıncı yay ayarlı kuvvet eşiğini aştığında valf açılır ve fazla sıvıyı tekrar tanka yönlendirerek maksimum sistem basıncını sınırlandırır. Bu, aşırı yük koşullarında hortumların, contaların ve aktüatörlerin ciddi arızalarını önler. Doğrudan çalıştırılan tahliye vanaları hızlı yanıt verir ancak önemli miktarda basınç aşımı (çatlama basıncı ile tam akış basıncı arasındaki fark) sergiler. Pilotla çalıştırılan tahliye vanaları, ana makara açıklığını kontrol etmek için küçük bir pilot vana kullanır ve geniş akış aralıklarında daha istikrarlı sistem basıncını koruyan daha düz bir basınç-akış karakteristik eğrisi sağlar. Pilotla çalıştırılan tasarımlar aynı zamanda uzaktan basınç ayarı ve sistem boşaltma işlevlerini de kolaylaştırır.

Basınç düşürücü vanalar, görsel benzerliğe rağmen temelde farklı bir prensiple çalışır. Bunlar bir devre içerisinde seri olarak monte edilen normalde açık vanalardır. Çıkış basıncını azaltmak için akışı kısıyorlar ve giriş basıncı dalgalanmalarına bakılmaksızın sabit düşük basıncı korumak için çıkış basıncı geri bildirimini kullanıyorlar. Bu, tek bir hidrolik kaynağın farklı basınç gereksinimlerine sahip birden fazla devreye hizmet vermesi gerektiğinde çok önemlidir; örneğin, bir ana sistem silindir kuvveti için 20 MPa (2900 psi) gerektirirken, yardımcı bir kenetleme devresi yalnızca 5 MPa (725 psi) gerektirir.

Sıralama valfleri, giriş basıncı belirli bir noktaya ulaşana kadar kapalı kalarak, ardından akış yönündeki devrelere akışa izin vermek için otomatik olarak açılarak çalışma sırasını kontrol eder. Sıvıyı tanka boşaltan tahliye vanalarının aksine, sıralama vanaları çıkış akışını çalışma devrelerine yönlendirir ve bu nedenle genellikle iş portu sinyalini kirletmeden kontrol odası sızıntısını gidermek için harici bir drenaj bağlantısı gerektirir.

Dengeleme valfleri, kaldırma ve dikey hareket sistemleri için kritik öneme sahiptir. Bir silindirin dönüş hattına monte edilen bu basınçlar, yükün yer çekimi nedeniyle oluşturduğu basıncın biraz üzerinde bir basınca ayarlanır. Karşı basınç oluşturarak yükün yer çekimi kuvveti altında serbest düşüşünü önleyerek yumuşak kontrollü iniş sağlarlar. Modern dengeleme valfleri, kaldırma işlemleri için serbest ters akışa izin veren bir çek valfi entegre eder.

Akış Kontrol Vanaları

Akış kontrol valfleri, valf aracılığıyla birim zaman başına sıvı hacmini düzenler, böylece aktüatör hızını (silindir uzatma/geri çekme hızı veya motor dönüş hızı) kontrol eder. Bir delikten geçen temel akış denklemi$$Q = C_d A \\sqrt{2\\Delta P/\\rho}$$burada Q akış hızıdır, A delik alanıdır ve ΔP delik boyunca basınç farkıdır.

En basit akış kontrolü, telafisiz olarak sınıflandırılan iğneli vanadır. Yukarıdaki denklemden, Q akışı yalnızca A açılma alanına değil aynı zamanda ΔP basınç farkının kareköküne de bağlıdır. Yük değişirse ΔP değişir ve hızda dengesizliğe neden olur. Bu temel sorunu çözmek için, basınç dengelemeli akış kontrol valfleri, kısma deliğiyle seri halinde dahili bir sabit diferansiyel basınç düşürme valfi (dengeleyici) içerir. Bu kompansatör, ana delik boyunca sabit ΔP'yi korumak için yük basıncına bağlı olarak kendi açıklığını otomatik olarak ayarlar. ΔP sabit tutulduğunda akış Q, yalnızca A açılma alanının bir fonksiyonu haline gelir ve yükten bağımsız sabit hız kontrolü elde edilir.

Akış kontrol valflerinin devre konumu hız kontrol yöntemini tanımlar. Sayaçlı kontrol, valf kontrol akışının aktüatöre girmesini sağlar. Bu, sabit, dirençli yüklerin olduğu uygulamalara uygundur ancak karşı basınç oluşturamaz; yerçekiminin neden olduğu hareket gibi aşırı yüklerle karşı karşıya kaldığında aktüatör kaçacaktır. Ölçüm çıkışı kontrolü, aktüatörden çıkan akışı kontrol eden vanayı yerleştirir. Geri dönüş tarafında karşı basınç oluşturarak bu, aşırı yükün kaçmasını etkili bir şekilde önleyen ve üstün hareket düzgünlüğü sağlayan daha sağlam bir hidrolik destek oluşturur. Bununla birlikte, karşı basınç, giriş bölmesinde basınç yoğunlaşmasına neden olabilir ve bu da tasarım sırasında basınç değerinin dikkatli bir şekilde doğrulanmasını gerektirir.

İkinci Çerçeve: Proses Borulamasında Hizmet Görevi Sınıflandırması

Bağlamı akışkan güç devrelerinden petrol ve gaz, kimyasal işleme, su arıtma ve enerji üretimini kapsayan endüstriyel proses tesislerine kaydırdığımızda, üç tip vana boru sistemindeki servis görevlerine göre sınıflandırılır. Bu çerçeve, izolasyon valflerini, düzenleme valflerini ve çek valfleri temel üçlü olarak tanır. Bu sınıflandırma, P&ID (Boru Tesisatı ve Enstrümantasyon Şeması) geliştirmesine hakimdir ve ASME B31.3 ve API 600 gibi boru tesisatı standartlarına yansıtılır.

İzolasyon Vanaları

İzolasyon vanaları (blok vanaları veya kapatma vanaları olarak da adlandırılır), tam akışa veya tam tıkanmaya izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Tamamen açık veya tam kapalı pozisyonlarda çalışırlar ve asla kısma hizmeti için kullanılmamalıdırlar. Kısmen açık konumlarda uzun süreli çalışma, yüksek hızlı sıvının tel çekme adı verilen bir olay yoluyla sızdırmazlık yüzeylerini aşındırmasına, sızdırmazlık performansının bozulmasına ve ciddi sızıntılara yol açmasına neden olur.

Sürgülü vanalar klasik doğrusal kapatma tasarımını temsil eder. Kama şeklindeki bir disk, akışı kesmek için akış yönüne dik olarak hareket eder. Tamamen açıldığında akış yolu, minimum basınç düşüşüyle ​​düz geçişli bir kanal oluşturur ve bu da sürgülü vanaları düşük direncin kritik olduğu hizmetler için ideal hale getirir. Sürgülü vanalar, farklı çalışma özelliklerine sahip iki gövde konfigürasyonuna sahiptir. Yükselen milli sürgülü vanalar (OS&Y — Dış Vida ve Yoke), el çarkı döndüğünde milin yükselmesine neden olan dış dişlere sahiptir. Bu, görsel konum göstergesi sağlar (uzatılmış gövde açık demektir) ve dişleri proses ortamıyla temastan uzak tutarak korozyonu önler. Bunlar, yangından korunma sistemlerinde ve konum görünürlüğünün güvenlik açısından kritik olduğu kritik proses hatlarında standarttır. Yükselmeyen gövdeli sürgülü vanalar (NRS), kamanın içine yerleştirilmiş iç somun dişleriyle birlikte gövde döner ancak dikey olarak ötelenmez. Bu tasarım, dikey alan gereksinimlerini en aza indirerek onları gömülü boru hatları veya kapalı alanlar için uygun hale getirir, ancak sezgisel konum göstergesinden yoksundur ve dişleri ortam korozyonuna maruz bırakır.

), 1 psi basınç düşüşünde vanadan geçen 60°F suyun dakikada galon miktarını tanımlar. Valf kapasitesinin evrensel ölçüsü olarak hizmet eder. Boyutlandırma formülü

Küresel vanalar, döner kapatma için modern standardı temsil eder. Geçme deliğine sahip bir küre kapatma elemanı olarak görev yapar. 90 derece dönmek, hızlı ve verimli bir şekilde tam açık veya tam kapalı çalışmayı sağlar. Tam portlu küresel vanalar, boruyla eşleşen delik çaplarına sahiptir ve bu da ihmal edilebilir düzeyde akış direnci sağlar. Sızdırmazlık mekanizması, yüzen bilyeli ve muyluya monteli tasarımlar arasında temel olarak farklılık gösterir. Yüzen küresel vanalarda, bilya yalnızca yuvalar tarafından desteklenir ve gövde içinde "yüzer". Medya basıncı, topu aşağı yöndeki koltuğa doğru iterek sıkı bir sızdırmazlık sağlar. Bu tasarım düşük ila orta basınç ve küçük çaplar için çalışır, ancak yüksek basınçlı geniş çaplı uygulamalarda çalışma torku çok büyük hale gelir ve yuvalar stres altında deforme olur. Muyluya monteli küresel vanalar, bilyayı üst ve alt muyluların arasına mekanik olarak sabitleyerek bilyanın hareketini önler. Medya basıncı, sızdırmazlık sağlamak için yaylı yuvaları topa doğru iter. Bu tasarım, çalışma torkunu önemli ölçüde azaltır ve çift blok ve boşaltma (DBB) işlevselliğini mümkün kılar, bu da onu boru hattı iletimi ve yüksek basınçlı uygulamalar için API 6D seçimi haline getirir.

Düzenleme Vanaları

Paghahambing ng spool valve kumpara sa mga katangian ng balbula ng poppet

Küresel vanalar hassas kontrol için standardı belirliyor. Tıpa şeklindeki bir disk, akış merkez çizgisi boyunca hareket eder. İç akış yolu bir S şekli oluşturarak sıvıyı keskin yön değişimlerine zorlar. Bu dolambaçlı yol, büyük miktarda sıvı enerjisini dağıtarak, hassas akış modülasyonuna olanak tanır. Mühendisler disk konturunu değiştirerek (doğrusal, eşit yüzdeli, hızlı açılma) vananın doğal akış karakteristiğini tanımlayabilir. Eşit yüzde özellikleri proses kontrolünde en yaygın olanıdır çünkü doğrusal olmayan sistem basınç düşüşü değişikliklerini telafi ederek tüm strok aralığı boyunca nispeten sabit kontrol döngüsü kazancını korurlar. Küresel vanalar mükemmel kısma hassasiyeti ve sıkı kapatma sunar (disk ve yatak arkadaşı paralel temas halindedir), ancak yüksek akış direnci önemli miktarda basınç kaybı yaratır.

Kelebek vanalar, akışı kontrol etmek için akış içinde dönen bir disk kullanır. Geleneksel eşmerkezli kelebek vanalar basit düşük basınçlı su sistemlerine hizmet eder, ancak eksantrik kelebek vanalar yüksek performanslı kontrol alanına girmiştir. Çift ofsetli tasarımlarda gövde ekseninin hem disk merkezinden hem de boru merkez hattından ofseti vardır. Bu kam etkisi, diskin açıldığında hızla yataktan kalkmasına neden olarak sürtünmeyi ve aşınmayı azaltır. Üçlü ofset tasarımları koltuk konisi ekseni ile boru merkez çizgisi arasına üçüncü bir açısal ofset ekler. Bu, gerçek "sürtünmesiz" çalışmayı sağlayarak, kabarcık geçirmez sıfır sızıntıya ulaşan ve aşırı sıcaklık ve basınca dayanabilen metalden metale sert sızdırmazlık sağlar. Üçlü ofset metal yataklı kelebek vanalar, ağır hizmet buharı ve hidrokarbon uygulamalarında hakimdir.

Valf boyutlandırmanın fiziği hesaplamaya dayalı seçim gerektirir. Akış katsayısı ($$C_v$$), 1 psi basınç düşüşünde vanadan geçen 60°F suyun dakikada galon miktarını tanımlar. Valf kapasitesinin evrensel ölçüsü olarak hizmet eder. Boyutlandırma formülü$$C_v = Q\\sqrt{SG/\\Delta P}$$akış hızı Q, özgül ağırlık SG ve basınç düşüşü ΔP ile ilişkilidir.

Şiddetli sıvı servisinde kritik olan, parlama ve kavitasyonun anlaşılmasıdır. Sıvı, valfın vena kontraktasından (minimum alan) hızlandıkça hız zirvelerine ulaşır ve basınç en düşük noktasına ulaşır. Aşağı yönde basınç kısmen düzeliyor. Parlama, vena kontrakta sonrası basınç sıvının buhar basıncının üzerine çıkamadığında meydana gelir; sıvı kalıcı olarak iki fazlı akış halinde buharlaşır ve yüksek hızlı buhar-sıvı karışımı ciddi aşındırıcı hasara neden olur. Vena kontrakta basıncı buhar basıncının altına düştüğünde (kabarcıklar oluşturarak) kavitasyon meydana gelir, ancak aşağı akış basıncı buhar basıncının üzerine çıkar. Kabarcıklar patlayarak, yıkıcı gürültüye, titreşime ve malzeme çukurlaşmasına neden olan aşırı lokalize mikro jetler ve şok dalgaları üretir. Basınç geri kazanım faktörü ($$F_L$$) bir valfin kavitasyon direncini karakterize eder. Küresel vanalar tipik olarak yüksek$$F_L$$değerleri (düşük geri kazanım), küresel ve kelebek vanalara kıyasla üstün kavitasyon direnci sağlar (düşük$$F_L$$, yüksek iyileşme).

Çek Valfler

Çek valfler (geri dönüşsüz valfler), ileri akışla açılan ve ters akışla kapanan, kendi kendini çalıştıran cihazlardır. Öncelikle pompaları ters dönüş hasarından korurlar ve sistem drenajını önlerler. Diğer valf türlerinin aksine, harici kontrol sinyalleri olmadan çalışırlar; harekete geçirme kuvvetini sıvı momentumu ve yerçekimi sağlar.

Salınımlı çek valfler, menteşe pimi etrafında dönen bir diske sahiptir. Düşük akış direnci sunarlar ancak düşük hızlı veya titreşimli akış koşullarında disk çatırtısına eğilimlidirler. Akışın hızlı tersine çevrildiği uygulamalarda, salınım kontrolleri, disk çarparak kapandığında yıkıcı su darbesi oluşturabilir. Kaldırma çek valfleri, yapı olarak küre valflere benzer şekilde dikey olarak hareket eden bir diske sahiptir. Sıkı sızdırmazlık sağlarlar ve yüksek basınca dayanırlar, ancak yüksek akış direnci ve döküntü nedeniyle tıkanmaya karşı duyarlılık gösterirler. Devirme diskli çek valfler, büyük pompa istasyonları (taşma kontrolü, su temini) için birinci sınıf çözümü temsil eder. Disk pivot ekseni oturma yüzeyinin yakınına oturarak dengeli bir kanat profili yapısı oluşturur. Kısa strok, yastıklama etkisi ile son derece hızlı kapanmayı mümkün kılar ve su darbesi basıncındaki ani artışları önemli ölçüde azaltır.

Üçüncü Çerçeve: Aktüatör Entegrasyonu için Mekanik Hareket Sınıflandırması

Üçüncü ana sınıflandırma çerçevesi, valfleri kapatma elemanlarının fiziksel hareket yörüngesine göre sınıflandırır. Bu perspektif, aktüatör seçimi (pnömatik, elektrik, hidrolik), mekansal yerleşim planlaması ve bakım stratejisi geliştirme için gereklidir. Üç tip, doğrusal hareket valfleri, döner hareket valfleri ve kendinden tahrikli valflerdir.

Doğrusal Hareket Vanaları

FLP = FL / √(1 + FL² / ΣK)

Diyafram vanaları ve pinç vanaları, benzersiz "medya izolasyonu" özelliklerinden dolayı doğrusal vana tasarımlarında özel ilgiyi hak etmektedir. Bu valfler, esnek bir diyaframı veya elastomerik manşonu sıkıştırarak akışı keserek çalışma mekanizmasını proses ortamından tamamen izole eder. Bu, kirlenmenin önlenmesinin çok önemli olduğu sıhhi uygulamalarda (ilaç, yiyecek ve içecek) ve aşındırıcı parçacıkların metal kaplama bileşenlerini hızla tahrip ettiği çamur uygulamalarında (madencilik, atık su) kritik avantajlar sağlar. Diyafram veya manşon malzemesi seçimi (PTFE, EPDM, doğal kauçuk), gövde metalurjisinden ziyade birincil uyumluluk hususu haline gelir.

Döner Hareket Valfleri

Döner hareket valfleri, tam strok elde etmek için tipik olarak 90 derecelik bir eksen etrafında dönen kapatma elemanlarına sahiptir. Temsili örnekler arasında küresel vanalar, kelebek vanalar ve tapalı vanalar yer alır. Bu tasarımlar kompakt yapı, hafiflik ve hızlı çalışma sunar. Alanın kısıtlı olduğu kurulumlarda ve hızlı çalıştırma gerektiren uygulamalarda mükemmeldirler. API 607 ​​veya API 6FA'ya göre yangın güvenliği sertifikasyon testleri, hidrokarbon servisindeki döner valfler için yaygındır ve bir yangın olayı sırasında yumuşak koltukların yanması durumunda metalden metale yedek sızdırmazlığın devreye girdiğini doğrular.

Döner valflerin tork profili strok boyunca sabit değildir. En yüksek tork, ara-açılma sırasında (statik sürtünmenin ve basınç farkının aşılması) ve kapanma sonunda (koltukların son oturma noktasına kadar sıkıştırılması) meydana gelir. Orta strok torku öncelikle dinamik sıvı torkudur. Aktüatör boyutlandırması, normal hizmet için tipik olarak 1,25 ila 1,50 ve acil kapatma uygulamaları için 2,00'a kadar uygun güvenlik faktörleriyle birlikte maksimum torku temel almalıdır. Döner valfler için pnömatik aktüatörler tipik olarak kremayer ve pinyon veya scotch-boyunduruk mekanizmalarını kullanır. Scotch-yoke tasarımları, küresel ve kelebek vanaların uç noktalardaki yüksek tork karakteristiğine doğal olarak uyan U şeklinde bir tork çıkış eğrisi üretir, bu da daha yüksek verimlilik sağlar ve aktüatör boyutunun daha küçük olmasına olanak tanır.

Kendinden Tahrikli Vanalar

Kendi kendine çalışan valfler, elektrik, pnömatik veya hidrolik gibi harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz. Tamamen proses ortamının içindeki enerjiyle çalışırlar. Çek valfler sıvının kinetik enerjisini kullanır, tahliye ve emniyet valfleri statik basınç kuvvetini kullanır ve kendi kendine çalışan basınç regülatörleri basınç dengesi geri bildirimini kullanır. Harici gücün bulunmaması, bu valfleri belirli kritik uygulamalar için doğası gereği arızalara karşı korumalı hale getirir.

Bununla birlikte, kendi kendine çalışan valfler, akışkan kuvveti ile mekanik yay kuvveti ve sürtünme ile birleşen fiziksel denge nedeniyle histerezis ve ölü bant özellikleri sergiler. Histerezis, açma basıncı ile yeniden oturma basıncının farklı olduğu anlamına gelir; valf önceki durumunu "hatırlar". Ölü bant, hiçbir çıkış değişikliğinin meydana gelmediği giriş aralığıdır. Aşırı ölü bant, kontrol kararsızlığına neden olurken, uygun histerezis (tahliye valflerindeki blöf gibi - ayar basıncı ile yeniden yerleştirme basıncı arasındaki fark) valfin sesini (yuvalara zarar veren ve tehlikeli basınç salınımları oluşturan hızlı döngü) önlemek için gereklidir. ASME Bölüm VIII Bölüm 1 (kazan ve basınçlı kap kodu) gibi standartlar, kendi kendini çalıştıran güvenlik ve tahliye cihazları için özel performans gerekliliklerini zorunlu kılar.

Uygulamanız için Doğru Sınıflandırma Çerçevesini Seçmek

Bu üç çerçeveden hangisinin uygulanacağını anlamak, özel mühendislik bağlamınıza ve karar verme önceliklerinize bağlıdır. Hidrolik silindirlere sahip otomatik bir üretim hücresi tasarlıyorsanız ve hareket sıralarını programlamanız gerekiyorsa akışkan gücü işlevsel sınıflandırması (yön, basınç, akış) ihtiyacınız olan mantıksal yapıyı sağlar. Devre şemalarınız doğrudan bu fonksiyonel kategorilere karşılık gelen ISO 1219 sembollerini kullanacak ve sorun giderme yaklaşımınız hangi kontrol fonksiyonunun başarısız olduğuna odaklanacaktır.

Bir kimyasal proses tesisi veya rafineri kuruyorsanız ve P&ID'ler geliştiriyorsanız, hizmet görevi sınıflandırması (izolasyon, düzenleme, geri dönüşsüz), proses mühendislerinin malzeme akış kontrolü hakkındaki düşünceleriyle uyumludur. Valf programı belgeleriniz, valfleri servis görevine göre sınıflandırır ve malzeme spesifikasyonlarınız (boru hattı küresel valfleri için API 6D, kontrol valfleri için IEC 60534, çek valfler için API 594) doğal olarak bu çerçeveyi takip eder. Bu ayrım, satın alma açısından önemlidir; izolasyon amaçlı bir küresel vana, aynı boyuttaki bir kısma amaçlı küresel vanadan farklı bir kaplama malzemesine, yuva sızıntı sınıfına ve aktüatör boyutuna sahip olabilir.

Sıkışık bir ekipman odasında valf değişimini planlayan bir mekanik bakım teknisyeniyseniz veya çalıştırma paketlerini seçiyorsanız, mekanik hareket sınıflandırması (doğrusal, döner, kendi kendine harekete geçen) pratik kararlarınızı yönlendirir. Yükselen bir gövde için dikey açıklığınızın olup olmadığını, mevcut aktüatör montaj modelinizin döner çeyrek dönüşlü vanalara uyup uymadığını ve çalışma sırasında vanaya erişip erişemeyeceğinizi bilmeniz gerekir. Bu sınıflandırma aynı zamanda yedek parça envanter stratejinizi de etkiler; doğrusal hareket valf gövdeleri ve salmastraları, döner valf yatakları ve yuvalarına kıyasla farklı aşınma modellerine ve değiştirme prosedürlerine sahiptir.

Gerçek şu ki deneyimli mühendisler, yanıtlanan soruya bağlı olarak bu çerçeveler arasında akıcı bir şekilde hareket ediyor. Bir rafinerideki kontrol vanası aynı anda bir akış kontrol vanası (akışkan gücü fonksiyonu), bir düzenleme vanası (proses servis görevi) ve bir doğrusal hareket vanası (mekanik uygulama) olarak tanımlanabilir. Her açıklama kendi bağlamı içinde doğrudur ve her biri farklı karar verme bilgileri sağlar. Anahtar, valf sınıflandırmasının katı bir sınıflandırma değil, esnek bir bakış açısı araç seti olduğunun farkına varmaktır.

Birisi "üç tip vana nedir" diye sorduğunda teknik olarak doğru cevap şu soruyla başlar: Hangi sınıflandırma sistemine göre üç tip? Akışkan gücü mühendisinin cevabı (yön kontrolü, basınç kontrolü ve akış kontrolü) hidrolik ve pnömatik otomasyon bağlamlarında tamamen geçerlidir. Proses mühendisinin yanıtı (izolasyon, düzenleme ve geri dönüşsüzlük) endüstriyel boru tesisatı servis görevlerini doğru bir şekilde tanımlamaktadır. Makine mühendisinin cevabı (doğrusal hareket, dönme hareketi ve kendi kendine harekete geçen) fiziksel uygulamayı ve aktüatör arayüzlerini doğru bir şekilde sınıflandırır.

Sonuç: Bağlam Sınıflandırmayı Belirler

Doğrusal hareket valfleri, akış yönüne dik veya paralel olarak düz bir çizgide hareket eden kapatma elemanlarına sahiptir. Temsili örnekler arasında sürgülü vanalar, küresel vanalar, diyaframlı vanalar ve esnek vanalar yer alır. Doğrusal hareket tipik olarak dönme torkunu dişli gövdeler aracılığıyla büyük doğrusal itmeye dönüştürür ve mükemmel sızdırmazlık kuvveti (yüksek ünite oturma gerilimi) sağlar. Kısma tepkisi daha doğrusal olma eğilimindedir ve yüksek hassasiyetli kontrol uygulamaları için uygundur. Bununla birlikte, strok uzunluğu tipik olarak uzundur, bu da yüksek valf yüksekliklerine (önemli boşluk payı gereksinimleri) neden olur.

Geçerli yanıtların bu çokluğu standardizasyondaki bir başarısızlık değil, daha ziyade valf mühendisliğinin derinliğinin ve genişliğinin bir yansımasıdır. Valfler akışkanlar mekaniği, malzeme bilimi, mekanik tasarım ve kontrol teorisinin kesişiminde çalışır. Farklı teknik disiplinler doğal olarak kendi problem çözme yaklaşımlarına ve karar verme önceliklerine uygun sınıflandırma sistemleri geliştirir.

Entegre proses kontrol sistemleri tasarlayanlar veya tesis çapında varlık güvenilirliği programlarını yönetenler gibi disiplinler arası çalışan mühendisler için üç çerçevenin tamamını anlamak stratejik avantaj sağlar. Farklı geçmişlere sahip uzmanlarla etkili iletişim sağlar, daha bilinçli ekipman seçimi kararlarını destekler ve daha kapsamlı arıza analizini kolaylaştırır. Bir valf arızalandığında, yön kontrol fonksiyonunda mı, izolasyon servis görevinde mi yoksa mekanik çalıştırmada mı arızalandığını sormak, temel nedenin farklı yönlerini ortaya çıkarır ve farklı düzeltici eylemlere yol gösterir.

Küresel vanalar hassas kontrol için standardı belirliyor. Tıpa şeklindeki bir disk, akış merkez çizgisi boyunca hareket eder. İç akış yolu bir S şekli oluşturarak sıvıyı keskin yön değişimlerine zorlar. Bu dolambaçlı yol, büyük miktarda sıvı enerjisini dağıtarak, hassas akış modülasyonuna olanak tanır. Mühendisler disk konturunu değiştirerek (doğrusal, eşit yüzdeli, hızlı açılma) vananın doğal akış karakteristiğini tanımlayabilir. Eşit yüzde özellikleri proses kontrolünde en yaygın olanıdır çünkü doğrusal olmayan sistem basınç düşüşü değişikliklerini telafi ederek tüm strok aralığı boyunca nispeten sabit kontrol döngüsü kazancını korurlar. Küresel vanalar mükemmel kısma hassasiyeti ve sıkı kapatma sunar (disk ve yatak arkadaşı paralel temas halindedir), ancak yüksek akış direnci önemli miktarda basınç kaybı yaratır.