سوئیچ | کنترلر flow

کنترل جریان

قدرت سیال پنوماتیک یک روش جهانی و مقرون به صرفه برای انتقال انرژی به ابزار دقیق و فرآیندهای صنعتی است. در برنامه های خنک کننده ، سیال از کنار چیزی عبور می کند تا گرما را منتقل کند.

در یک ابزار تحلیلی ، سرعت گاز حامل ممکن است یک مکانیسم زمانبندی مهم باشد. فشار گاز می تواند آپنه خواب را کاهش دهد.

در هر یک از این موارد ، مایع کنترل می شود تا به نتیجه خاصی برسد. توان تحویل داده شده به این فرایندها نیاز به کنترل فشار یا کنترل جریان دارد.

در این مقاله سعی داریم برای سوالات زیر پاسخ مناسبی را بدست آورده باشید.

1. کنترل جریان چگونه به دست می آید؟
2. محصولات ایده آل برای کنترل قدرت سیال چیست؟
3. چگونه بر نتیجه تأثیر می گذارد؟

پاسخ به این سوالات با تعریف جریان و درک سیستم های حلقه باز و بسته آغاز می شود.

جریان

حرکت سیالات تحت فشار بین حجم فشارهای متفاوت (دیفرانسیل) است. سیال تحت فشار همیشه از فشار بیشتر به فشار پایین حرکت می کند. بدون اختلاف فشار ، سیال راکد است و سیستم فاقد جریان است. جریان (از نظر دینامیک سیالات) به دو نرخ قابل اندازه گیری متمایز تقسیم می شود:

1. سرعت جریان حجمی
2. سرعت جریان جرمی

سرعت جریان حجمی

تمام گازها جرم دارند. فضای سه بعدی حاوی مولکول های گاز (جرم) حجم است. با تغییر دما و فشار ، ظرف (حجم) نیز تغییر می کند. سرعت جریان حجمی ، فضای اشغال شده توسط یک گاز خاص را در طول زمان اندازه گیری می کند.

واحدهای استاندارد اندازه گیری شامل لیتر در دقیقه (LPM) و فوت مکعب در دقیقه (CFM) است.

سرعت جریان جرمی

یک جسم دارای تعداد مولکول محدود است. گازها می توانند جرم خود را به حجم های کوچکتر و کوچکتر فشرده کنند تا فشار ایجاد شود. سرعت جریان جرمی تعداد مولکول هایی را که از یک نقطه عبور می کنند اندازه گیری می کند.

واحدهای استاندارد اندازه گیری کیلوگرم در دقیقه یا پوند در دقیقه است.

حلقه باز در مقابل کنترل سیال حلقه بسته

کنترل سیال در یک فرایند قدرت سیال ، توانایی تنظیم یا تغییر مقدار انرژی در آن فرآیند را نشان می دهد. تکنیک ها و محصولات متعددی برای تنظیم قدرت سیالات موجود است.

با این حال ، همه آنها به یکی از دو مفهوم خلاصه می شوند:

1. کنترل حلقه باز
2. کنترل حلقه بسته.

کنترل حلقه باز

در طرح های کنترل حلقه باز ، یک کنترل کننده یک عمل ورودی برای ایجاد پاسخ خروجی ارائه می دهد. نتیجه عملیات مستقل و برای کنترل کننده ناشناخته است. این یک رابطه علت و معلول "کور" است.

نمونه ای از سیستم حلقه باز شیر آب استاندارد است. کنترل کننده (دست) دسته را می چرخاند تا دریچه ای باز شود (عمل ورودی). شیر باز می شود و (امیدوارم) اجازه دهد آب از شیر آب جاری شود.

جریان یا عدم جریان آب برای دریچه و عقربه (کنترل کننده) مشخص نیست. بنابراین ، سیستم باز تلقی می شود. به دلایل واضح ، سیستم های حلقه باز از دقت کمتر ، تکرار کمتر و (به طور کلی) هزینه کمتری برخوردار هستند.

کنترل حلقه بسته

در طرح های کنترل حلقه بسته ، عمل ورودی ارائه شده توسط کنترل کننده به بازخورد فرآیند مورد نظر برای کنترل بستگی دارد. با استفاده از مثال شیر آب ، فرض کنید شخصی می خواهد دستان خود را در دمای "قابل قبول" بشوید.

کنترل کننده (دست) هر دو سوپاپ سرد و گرم را می چرخاند تا آب را از چاهک جریان دهد. دست دیگر برای قضاوت (اندازه گیری) دما در زیر آب جاری قرار می گیرد.

مغز دمای آب را بسیار گرم یا خیلی سرد تفسیر می کند و این بازخورد به دست اصلی (کنترل کننده) ارائه می شود تا عملکرد ورودی را تغییر دهد. دمای قابل قبول در حال حاضر حفظ شده و هنگام تغییر به راحتی تنظیم می شود.

در ساده ترین حالت ، اگر خروجی (نتیجه) مستقیماً با ورودی (عمل) از طریق بازخورد ارتباط داشته باشد ، سیستم حلقه بسته است ، در غیر این صورت حلقه باز در نظر گرفته می شود.

2 مثال کاربردی از حلقه ی باز وبسته

1- مخازن پروپان به صورت استاندارد با کنترل حلقه باز عرضه می شوند. پروپان تحت فشار هنگام باز شدن شیر آزاد می شود و میزان جریان مستقیماً با اندازه دهانه ارتباط دارد.

هنگامی که مخزن پر است ، سرعت جریان در بالاترین حد خود قرار دارد. با گذشت زمان ، فشار در مخزن کاهش می یابد و دیفرانسیل (بین فشار مخزن و فشار خروجی) منقبض می شود و جریان را کاهش می دهد.

2- کنترل های مکانیکی حلقه بسته غیر معمول است ، زیرا ارسال سیگنال بازخورد به یک شیر مکانیکی دشوار است.

با این حال ، یک مثال ساده می تواند دریچه فلپ روی توالت باشد که بسته می شود تا با بالا آمدن شناور جریان کمتری به داخل مخزن برسد و در نهایت با پر شدن مخزن بسته می شود.

 

کنترل جریان مکانیکی و الکترونیکی

شیرهای کنترل جریان ، حجم حجمی سیالی را که از آنها عبور می کند ، کنترل می کنند. به طور کلی ، تغییر اندازه روزنه نحوه تنظیم و تنظیم سرعت جریان است. یک سوزن مخروطی که به داخل و خارج دهانه حرکت می کند یا شکاف داخل شیر توپی را باز و بسته می کند ، این نرخ را تغییر می دهد.

کنترل جریان حجمی معمولاً برای کنترل سرعت استفاده می شود. به عنوان مثال ، سرعت گسترش و عقب نشینی یک سیلندر یا میزان اسپری یا پخش سیال.

شیرهای کنترل جریان مکانیکی

شیرهای کنترل جریان مکانیکی از رایج ترین شیرهای کنترل سیال موجود در بازار هستند. آنها در بازارهای متنوعی فعالیت می کنند ، از اقلام روزمره خانگی (مانند شیر آب بالا) تا کاربردهای دقیق پزشکی.

برخی از اصطلاحات استاندارد صنعت برای کنترل مکانیکی جریان عبارتند از:

شیرهای سوزنی ، شیرهای توپی و دریچه های متر در/متر خروجی.

کنترل های مکانیکی جریان با هر دو حلقه باز و (در برخی از کاربردهای نادر) با حلقه بسته در دسترس هستند.

انتخاب کنترل سیالات مناسب

هنگام طراحی سیستم پنوماتیک ، کنترل های مختلف سیال مختلف وجود دارد. درک اینکه آیا سعی می کنید نیرو (فشار) یا سرعت (جریان) را کنترل کنید ، اولین قدم برای انتخاب کنترل سیال است که برای شما مناسب است.

علاوه بر این ، برنامه شما تعیین می کند که آیا می توانید از کنترل مکانیکی استفاده کنید یا به کنترل الکترونیکی احتیاج دارید و آیا می تواند حلقه باز باشد یا باید حلقه بسته باشد.

کنترل جریان چیست؟

کنترل جریان مکانیزمی است که جریان یا فشار مایع را تنظیم می کند. برای کنترل موثر جریان ، از شیر کنترل جریان استفاده می شود. کنترل جریان مایعات تنظیم می شود زیرا این سیگنال ها به سیگنال هایی که توسط دستگاه های مستقل مانند دماسنج ها و جریان سنج ها تولید می شوند پاسخ می دهند.

کنترل جریان یک جنبه مهم در کارخانه های فرآیند است که در آن حلقه های کنترل زیادی وجود دارد که متغیرهای اساسی فرآیند مانند جریان ، فشار ، دما و سطح را در خود نگه می دارد. با کنترل جریان مناسب می توان کیفیت محصول نهایی را تضمین کرد و از اختلالاتی که باعث خوردگی می شوند جلوگیری کرد.

انوع شیر کنترل جریان

به منظور حفظ کنترل جریان مناسب ، شیرهای کنترل معمولاً با موقعیت یاب ها و محرک ها استفاده می شود. رایج ترین شیرهای کنترل جریان عبارتند از:

• دریچه های دیافراگمی
• شیرآلات گلوب
• شیرهای پروانه ای

شیرهای کنترل جریان معمولاً در محرک های هیدرولیکی وجود دارند. با استفاده از این ، از شیر کنترل جریان خودکار استفاده می شود و محرک به تغییرات جریان و فشار پاسخ می دهد. تغییرات باعث باز و بسته شدن شیر می شود.

نیازی به نیروی خارجی برای تنظیم کنترل جریان نیست زیرا شیرهای کنترل می توانند توسط فشار سیال یا هوا فعال شوند. به طور کلی ، شیرهای کنترل شامل قطعاتی هستند که باعث باز شدن سوپاپ تا رسیدن مخازن یا مخازن به حداکثر سطح می شود.