شیر کنترلی PICV در تاسیسات مکانیکی

در سیستم‌های هیدرولیک حجم متغیر اغلب نیاز است که از هر دو شیرهای تنظیمی و شیر بالانسینگ برای هر یونیت استفاده شود. سیستم‌های تهویه مطبوع با فن کویل نمونه‌ای از آن‌ها می‌باشد. در این سیستم‌ها شیرهای تنظیم دبی اتوماتیک کاربرد محدودی دارند و باید با یک شیر کنترلی ترکیب شوند و همواره بر اساس یک دبی ثابت (مربوط به اندازه کارتریج) کار می‌کنند. با استفاده از شیرهای کنترلی PICV در تاسیسات مکانیکی می‌توان نرخ جریان را به اندازه مورد نیاز تنظیم کرد و مدار را با استفاده از عملگرهای ON/OFF و یا تدریجی کنترل نمود.

دو عملکرد در یک دستگاه

      بالانسینگ دینامیک نرخ جریان

انتخاب شیرهای کنترلی مستقل از فشار بسیار آسان می‌باشد (برخلاف بالانسینگ سنتی که محاسبات پیچیده‌ای را می‌طلبند). با استفاده از این شیرها امکان بالانسینگ مجدد در صورت تغییر شرایط در طول عملیات ممکن می‌شود و دقت بالای آن‌ها ما را از محاسبات مجدد بی‌نیاز می‌کند.

اصول عملکرد و انتخاب

شیرهای کنترلی مستقل از فشار وسیله‌ای شامل یک تنظیم‌کننده اتوماتیک اختلاف فشار (قسمت A) و یک شیر کنترلی (قسمت B) می‌باشد که می‌تواند به وسیله یک عملگر هدایت شود. تنظیم‌کننده اختلاف فشار میزان (P2-P3) را در شیر کنترلی ثابت نگه می‌دارد؛ بنابراین این شیر می‌تواند دبی را بدون توجه به تغییرات فشار در مدار تنظیم کند.

 اگر P1-P3 افزایش یابد تنظیم‌کننده اختلاف فشار داخل شیر عکس‌العمل نشان می‌دهد و دریچه را جورى می‌بندد تا مقدار P2-P3 ثابت بماند و در این شرایط جریان ثابت نگه داشته می‌شود. لذا دبى در یک مقدار ثابت (در محدوده‎ى اختلاف فشار شیر) باقى می‌ماند.

برخلاف تنظیم‌کننده‌های نرخ جریان این شیرها با یک دستگاه تنظیم (در قسمت B) همراه است که مقدار جریان را از طریق تنظیم K_v شیر تغییر می‌دهد که می‌تواند در مقدارهای مختلف در دو حالت زیر تنظیم شود.

پیش تنظیم حداکثر جریان: با تغییر موقعیت درجه متصل به مسدودکننده انجام می‌شود.

از طریق عملگر: با استفاده از عملگرهاى تدریجى که بر روی مسدودکننده عمل می‌کنند یکبار که میزان حداکثر دبى تنظیم شود سپس امکان‌پذیر است که از میزان حداکثر دبى تا صفر توسط عملگر تنظیم شود.

انتخاب محدوده‌ی نرخ جریان و تنظیم

انتخاب کارتریج باید بر اساس دبى اسمى صورت گیرد. همان‌طور که هر کارتریج محدوده دبى خاص خود را دارد. ابتدا آنهایى که در محدوده دبى طراحى هستند شناسایى می‌شوند و سپس به عنوان یک قانون کلى آن که کوچک‌ترین محدوده را دارد ترجیح داده می‌شود.

بسته به میزان دبى اسمى موقعیت پیش تنظیم حداکثر میزان دبى براى کارتریج انتخاب شده مشخص می‌شود. انتخاب سایز اتصال شیر با توجه به نیازها و موارد موجود براى کارتریج انتخاب شده صورت می‌گیرد (مبحث شیر کنترلی PICV در تاسیسات مکانیکی).

مدار ثانویه

مدارهاى ثانویه‌ی متصل به مدار اولیه به واسطه خطوط توزیع بسته به شکل مدار توزیعشان تحت هدهای مختلف قرار دارند. دو مدار مشابه طورى طراحى شده‌اند که داراى دبى اسمى Gnom باشند. وقتى این‌ها به مدار اولیه متصل می‌شوند به سبب اینکه داراى هدهای متفاوتى (H₁-H₂) هستند؛ لذا داراى دبی‌های مختلف (G₁-G₂) خواهند بود که با دبى طراحى متفاوت هستند و بنابراین متفاوت از مقدار اسمى طراحى خود خواهند بود.

بالانسینگ دینامیک یک مدار ثانویه استفاده از یک شیر کنترلى مستقل از فشار در هر مدار است تا اثرات تغییرات فشار را بخصوص در زمان بارهاى خیلى متغیر خنثى کند. علاوه بر این با استفاده از این نوع از شیرها جریان جزئى در مدار ثانویه همواره در شرایط بالانس می‌باشد . ذاتاً با توجه به شکل بالا همواره نیاز است که در هر مدار ثانویه شیر کنترلى مستقل از فشار بر اساس دبى اسمى آن مدار انتخاب گردد (مبحث شیر کنترلی PICV در تاسیسات مکانیکی).

مدار بالانس: شرایط اولیه

عناصرى که یک مدار محدود را کنترل می‌کنند شامل خطوط توزیع که با تلفات توزیع و تمرکز شناسایى می‌شوند شیرهاى تنظیم و قطع و وصل و ترمینال‌های خروجى می‌باشند در صورت استفاده از شیرهای   PICV دیگر احتیاجى به استفاده از شیرهاى تنظیمى نمی‌باشد. چرا که این نوع شیرها هر دو عملکرد بالانسینگ و تنظیم و کنترل جریان را انجام می‌دهند.

براى درک این وضعیت مثال عددى زیر را در نظر می‌گیریم. براى مدار زیر مقدار دبى اسمى برابر با 230 لیتر بر ساعت می‌باشد:

• اگر میزان هد در انتهاى این مدار برابر با 35 کیلوپاسکال باشد لازم است که شیر PICV اى قرار دهیم که بتواند اختلاف فشار اضافى مدار را جذب خود کند تا یک دبى ثابت را در مدار نگه دارد. براى این دبى اسمى اجزاى مدار داراى تلفات زیر مى باشند:
•  P∆ مسیر در دو بخش= 4KPa   
• P∆ کویل ها= 6KPa

هدی که توسط شیر باید جذب شود برابر است با 35-10=25 KPa که برابر با مینیمم مقدار محدوده عملکرد شیر می‌باشد و به همین دلیل شیر کنترلى مستقل از فشار عملکرد صحیحى در این شرایط دارد. براى تضمین دبى اسمى شیر خود را طورى تنظیم می‌کند تا K_v مقدار برابر باشد با

همان‌طور که در دیاگرام نشان داده شده افت بار بدون شیر کنترلى برابر 10 کیلوپاسکال می‌باشد؛ لذا اضافه هد (به اندازه 25 کیلوپاسکال) باید به‌وسیله شیر بالانسینگ جذب شود (مبحث شیر کنترلی PICV در تاسیسات مکانیکی).

مدار بالانس: تنظیم نرخ جریان

همان‌طور که بیان شد با استفاده از عملگر PICV این امکان وجود دارد که دبى عبورى از مدار ثانویه را تنظیم نمود. به این ترتیب فرض بر این است که هد بالادستى همان 35 کیلوپاسکال باشد نیاز است که میزان دبى را به 230 لیتر بر ساعت کاهش یابد. با کاهش دبى افت در سایر اجزاى تشکیل‌دهنده مدار ثانویه به شکل زیر کاهش می‌یابد:

• P∆ مسیر در دو بخش =2KPa
• P∆ کویل‎ها =3KPa

افت بار اسمى تحت این شرایط از 10 کیلوپاسکال به 5 کیلوپاسکال تغییر می‌کند. از آنجایى که هد در انتهاى مدار همان 35 کیلوپاسکال ثابت مانده شیر کنترلى مستقل از فشار باید مقدار خود را به طور اتوماتیک طورى تنظیم کند که مقدار اضافی هد یعنی 35-5=30KPa را جذب کند.

میزان k_V از 0.64 به 0.42 کاهش می‌یابد. این تغییر به سبب تنظیم جریان به‌وسیله حرکت عضو مسدودکننده در بخش B شیر همان‌طور که در شکل نشان داده شده رخ می‌دهد.

بالانس مدار: افزایش هد

اگر در شرایط جدید نرخ جریان در 230 لیتر بر ساعت تنظیم شده باشد هد در مدار اولیه از 35 به 40 کیلوپاسکال افزایش یابد باید این افزایش هد را جذب کند تا میزان دبى در شرایط جدید ثابت نگه داشته شود. در این مورد افت کویل ها و مسیرها همان 5 کیلوپاسکال می‌باشد (جریان ثابت) و شیر به طور دینامیکى هد جدید را جذب می‌کند.

40-5=35KPa

بنابراین شیر مقطع خود در بخش A را کاهش می‌دهد تا مقدار P₂-P₃ را در انتهاى شیر کنترلى ثابت نگه دارد.

منبع: www.asacco.ir