تجهیزات کنترل به مجموعه تجهیزات کنترل کننده سیستم های تاسیساتی گفته می شود که می توان با استفاده از آن ها به صورت دلخواه و بهینه از تجهیزات اصلی استفاده کرد.
سیستم های کنترل شامل شیرهای کنترل، کنترل کننده های دما، کنترل کننده های فشار، حسگر ها، کنترل کننده های جریان، کنترل کننده های سطح مایعات، دمپرها، محرک ها، نمایشگر فشار و دما، کنترل کننده های رطوبت، تجهیزات اندازه گیری و… می باشد که در برند ها، رنج ها و مدل های مختلف تولید و عرضه می شود و با توجه به دما و فشار و رطوبت و در کل با توجه به مشخصات و حساسیت های سیستم به کار گرفته می شوند.
شیرهای کنترل شامل انواع شیرهای دوراهه، شیرهای سه راهه، شیرهای متوازن کننده، شیرهای فشارشکن، شیر اطمینان، شیر یک طرفه، شیرهای برقی، شیرهای ترموستاتیک و... هستند که هر یک کلاس کاری متفاوتی دارند. فشار کاری، دمای کاری، جنس بدنه و حساسیت آنها بستگی به نوع و حساسیت سیستم و سیال درون سیستم دارد.
کلاس شیرهای کنترل به توانایی آنها در آب بندی در زمان بسته شدن بستگی دارد. استاندارد بررسی کلاس شیرها ANSIFCI70-2 و BS5793part 4 است.
باز و بست شیرهای کنترل به وسیله عملگرهای دستی، پنوماتیکی، هیدرولیکی و یا برقی است.
شیر دو راهه برای کنترل جریان و قطع و وصل در خط سیال استفاده می شود و به صورت تدریجی و تک ضرب هستند. شیرهای دوراهه دارای عملگرهای دستی و برقی و هیدرولیکی و پنوماتیکی هستند.
شیرهای دو راهه به انواع شیرهای دروازه ای، شیر های کروی، شیرهای توپی، شیرهای پروانه ای، شیرهای سماوری، شیرهای سوزنی، شیرهای بشقابی، شیرهای دیافراگمی و... تقسیم بندی می شوند.
شیر سه راهه در دو مدل مخلوط کننده MIXING و جدا کننده DIVERTING و با سه دهانه و،رد و خروج سیال هستند. مدل MIXING دارای دو ورودی و یک خروجی و مدل DIVERTING دارای یک ورودی و دو خروجی است.
شیرهای سه راهه کنترل کننده دستی و نپوماتیکی و برق تولید می شوند.
شیر سه راهه برقی
شیر سه راهه برقی به صورت تک ضرب و یا تدریجی است در حالت تک ضرب مدار مخلوط یا جداکننده باز یا بسته است و به صورت تک ضرب عمل میکند. نوع دیگری از شیرسه راهه برقی، شیر تغییر دهنده مسیر است که در حالت مخلوط کننده می تواند ورودی یک یا دو را ببندد و در حالت جدا کننده می تواند خروجی یک یا دو را ببندد.
شیر سه راهه تدریجی
شیر های سه راهه تدریجی با توجه به اندازه گیری کنترل کننده درصد سیال ترکیب شونده یا جدا شونده را تنظیم و یا به طور کامل مسیر اختلاط و جداکننده را مسدود میکند از این شیر برای کنترل دما در کویل ها، هواساز ها و مبدل حرارتی استفاده می شود.
از شیر سه راهه تدریجی برای سیستم هایی که کنترل جریان باید به درستی انجام شود استفاده میشود.
شیر سه راهه تدریجی در دو نوع با حرکت خطی و حرکت دورانی تولید میشود که توسط عملگر نیروی لازم به اهرم شیر وارد میشود.
عملگر و یا همان ACTUATOR از یک مکانیزم کنترل مرحله یا لحظه ای فرمان می‌گیرد مانند ترموستات های چند مرحله ای و یا سنسورهای فشار لحظه ای یا همان ترانسمیتر ها.
شیر متوازن کننده برای کنترل دبی و فشار استفاده می شوند معمولاً قبل و بعد از این شیر ها باید گیج های فشار نصب شود تا اختلاف فشار اعمال شده بررسی شود.
دو نوع شیر متوازن کننده دستی و برقی وجود دارد نوع دستی شیر متوازن کننده قابلیت کنترل دستی و باز و بسته شرن به مقدار نیاز توسط اپراتور است.
شیرهای متوازن کننده دستی برای اپراتوری راحت تر و کنترل دقیق تر دارای مغزی مدرج است و می توان توسط راهنمای استفاده از شیر و جداول آن میزان اختلاف فشار را با موقعیت مغزی تعیین کرد و همچنین مقدار جریان عبوری را محاسبه کرد.
از شیر دستی متوازن کننده می‌توان به عنوان مسدود کننده جریان استفاده کرد.
شیر بالانسینگ اتوماتیک طبق مقدار تنظیم شده جریان را عبور میدهد.
شیر متوازن کننده اتوماتیک باید با یک شیر کنترل باز و بسته به صورت سری در مدار بسته شود چرا که از این شیر نمی‌توان به عنوان مسدود کننده استفاده کرد.
شیر اطمینان ، شیر ایمنی است و زمانی عمل می کند که سایر کنترل کننده عمل نکرده باشند و سیستم از کنترل خارج شده باشد. شیر اطمینان بر حسب دو پارامتر فشار و دما عمل می کند. البته انواع شیر اطمینان حساس در برابر فشار، حساس در برابر دما و حساس در برابر فشار و دما در یک شیر می باشد.
رنج عملکرد شیر اطمینان را می توان تنظیم کرد که به این کار کالیبره کردن گفته میشود البته کالیبره کردن در بسیاری از نمایشگر ها، حسگر ها و ترموستات ها و شیرهای دیگر در سیستم های کنترل انجام می پذیرد.
شیرهای اطمینان در دو نوع اهرم دار و بدون اهرم تولید می شود. نوع اهرم دار قابلیت تست شیر اطمینان را با اهرم دستی به ما میدهد اما مدل بدون اهرم قابل تست نیست.
مدل اهرم دار در موارد حساس استفاده می شود تا با تست شیر همیشه از عملکرد صحیح آن مطلع شویم.
شیر اطمینان معمولاً از جنس برنج ،چدن و استیل تولید می شود و دارای دو نوع اتصال رزوه ای و فلنچی است در سایزهای پایین از نوع اتصال رزوه ای و در سایز های بالا از نوع فلنچی استفاده میشود.
شیر اطمینان به سه دسته salty valves , relief valves , salty relief valves تقسیم بندی می شود.
نوع safty valves به صورت سریع باز میشود و برای گازها و هوای فشرده و بخار به کار می روند.
نوع relief valves به صورت تدریجی باز می شوند و مقداری از سیال را خارج می‌کنند که از آنها برای مایعات و آب سرد یا آب گرم نشده استفاده می شود.
نوع safty relief valves عملکرد دوگانه دارند که به سرعت برای گازها و به تدریج برای مایعات عمل می کنند که از این مدل در سیستم های آب گرم استفاده می شود.
شیر فشار شکن به دو صورت شیر فشار شکن مستقیم و شیر فشار شکن با عملکرد پایلوت تولید می شود. مدل مستقیم از المان کنترل کننده که تحت تاثیر فشار آب ورودی و فشار تنظیم شده روی المان ،عمل میکند.
مانند شیرهای فشار شکن معمولی که در موتورخانه های کوچک وبرای کاهش فشار آب ورودی به واحدها و… با دبی پایین و حساسیت کمتر استفاده می شود.
مدل پایلوت شیر فشار شکن از فشار ورودی و خروجی تواما برای باز و بست شیر استفاده میکند، به گونه‌ای که هرچه فشار در خروج کمتر باشد جریان بیشتری برای تنظیم فشار از شیر عبور می کند.
باز و بسته شدن شیر فشار شکن پایلوت با توازن فشار بین فنر تنظیم و فشار ثانویه که توسط لوله کوچک بر قسمت خروجی متصل است مانند شیر فشار شکن مستقیم عمل می کند.
باز شدن شیر سبب افزایش فشار در قسمت خروجی می شود و لوله پایلوت فشار را به دیافراگم یا پیستون می رساند و میزان دبی خروجی را کاهش میدهد.
در شیرهای فشارشکن زمانی که جریان قطع می گردد و سیال عبور نمی کند برای جلوگیری از افزایش فشار استاتیک در قسمت خروجی شیر بسته می شود. که اگر در این حالت شیر آب بند نباشد ممکن است صدمات جدی به سیستم وارد شود.
از شیر فشار شکن برای ورود آب به موتورخانه و تنظیم فشار ورودی برای کنترل فشار آب در طبقات پایین ساختمان و در سیستم های آتش نشانی و بسیاری کاربرد صنعتی دیگر می توان استفاده کرد.
زمانی که دبی و فشار پایین است از شیر فشار شکن مستقیم و زمانیکه دبی و سایز لوله و فشار و حساسیت کنترل فشار بالا است از شیر پایلوت استفاده می شود.
شیر فشارشکن با عملکرد پایلوت در شرایط اختلاف و تغییر فشار به سرعت واکنش نشان می دهد و فشار را در خروجی شیر پایدار نگه می دارد.
شیر فشار شکن در تمامی مدل ها نیاز به انرژی خارجی مانند برق و فشار هیدرولیک یا پنوماتیک ندارد و این قابلیت را دارند که به صورت خودکار فشار را کنترل کنند.
در هر دو مدل از شیر فشار شکن از فنر تنظیم فشار استفاده می شود در نوع اول فشار فنر مستقیماً به سوپاپ شیر متصل است و در نوع دوم فشار فنزبه یک شیر پایلوت متصل است که مجزا از سوپاپ اصلی شیر است.
مزایای شیر فشار شکن مستقیم : اندازه کوچک، قیمت پایین، نصب آسان
معایب شیر فشار شکن مستقیم : تلورانس خطای بالاتر نسبت به مدل پایلوت
مزایای شیر فشار شکن با عملکرد پایلوت : کنترل فشار دقیق تر، پاسخ سریع به تغییرات فشار، تنوع در فشار کاری و استفاده در سایزها و دبی های بالا
معایب شیر فشار شکن با عملکرد پایلوت : ابعاد بزرگتر، قیمت بالاتر
شیر یک طرفه برای عبور جریان سیال در مسیر مشخص و جلوگیری از برگشت سیال استفاده میشود.
انواع شیر یکطرفه عبارتند از:
• swing check valve
• tiling disk check valve
• water check valve
• disk check valve
• piston check valve
• ball check valve
• duo check valve
• nazzle check valve
• bill check valve
از پرکاربردترین انواع شیر یکطرفه مدل swing یا همان دروازه ای ومدل disk دیسکی است.
شیرهای یکطرفه در انواع برنجی، چدنی، استیل، برنزی و پلاستیکی با فشار کاری متفاوت در سایزهای مختلف تولید می شوند.
کاربرد شیر یکطرفه برای جلوگیری از برگشت جریان در پمپ ها، جک ها، استخرها، آبگرمکن ها، آبسردکن ها، تصفیه خانه ها، آب ورودی ساختمان ها و... می باشد.
برای قطع کردن جریان آب در مسیر سیال به وسیله جریان برق از شیر برقی استفاده می شود. شیر برقی از بوبین تک فاز، بدنه و نشمین و پیستون تشکیل شده است که برقراری جریان برق در بوبین سبب تحریک شفت پیستون شده و آن را جابجا می کند.
شیر های برقی به صورت نرمال اپن normal open و یا نرمال کلوز normal close هستند.
normal open در حالت عادی باز است یعنی زمانی که جریان برقرار است شیر برقی باز و مسیر جریان سیال باز است و با برقراری جریان برق شیر بسته می شود .
مدل normal close در حالت عادی بسته است و با برقراری جریان شیر باز می شود.
از شیر برقی در مدار تبرید برای کنترل میزان خنک کنندگی، قطع مسیر ماده یا گاز مبرد، سیستم های حرارتی و برودتی، استخر، سیستم های هیدرولیک، پنوماتیک و... استفاده میشود.
شیر برقی با بدنه استیل، برنجی، پلاستیک و چدنی تولید می شود.
شیر برقی در دو مدل مستقیم و پایلوت تولید می شود مدل مستقیم تمام انرژی مورد نیاز خود را از بوبین و از برق تامین می کند اما مدل پایلوت از فشار ورودی سیال برای بسته نگه داشتن شیر استفاده میکند و انرژی کمتری مصرف میکند.
شیر ترموستاتیک برای کنترل جریان سیال طبق دمای تنظیم شده است. برخی از شیرهای ترموستاتیک با گرم شدن مسیر جریان را باز می کنند و برخی برعکس عمل می کنند. عملکرد شیر ترموستاتیک به کارایی آن مربوط است.
شیرهای ترموستاتیک در دو مدل حرارت مستقیم و بالب دار تولید می شوند.
مدل حرارت مستقیم شیر ترموستاتیک در مسیر جریان دارای کنترل دما است و به صورت یک تکه است و تغییرات دما، میزان دبی سیال را مستقیماً در شیر اعمال می کند.
مدل بالب دار شیر ترموستاتیک دارای سنسور حرارت است که در محل مورد نظر نصب میشود و با لوله مخصوص به عملگر و بدنه شیر متصل است درون بالب گاز است که با تغییرات دما دچار انبساط و انقباض میشود و عملگرها را تحریک می کند.
در شیر ترموستاتیک بالب دار شیر دارای دنباله و بالب است و معمولاً از این شیر برای کنترل سیال طبق نقطه ای دیگر (دمای محیط، دمای فرایند و ثانویه، دمای سیال ثانویه، دمای سیال قبل و بعد از فرآیند و….)استفاده می شود.
ترموستات ها برای کنترل دمای سیال، کنترل دمای محیط، کوره، کنترل دمای سطح اجسام و... استفاده می شود.
ترموستات به تنهایی نمی تواند کاری را انجام دهد لذا این تجهیز به عمل کننده دیگری فرمان میدهد.
ترموستات ها به دو نوع مکانیکی و الکتریکی تقسیم می شوند.
نوع مکانیکی مانند شیر ترموستاتیک و یا ترموستات اتومبیل دارای عملگر داخلی است و با تغییر دما عمل کننده آن تغییر حالت داده و مسیر جریان را باز و بسته می کند.
نوع الکتریکی ترموستات ها جریان قطع و وصل برق را به وسیله یک یا چند کنتاکت برقرار میکند.خروجی کنتاکت های باز یا بسته به عمل کننده و قطع کننده یا باز کننده و تنظیم کننده جریان دستور می دهد.
ترموستات های الکتریکی به دو گروه ولتاژ خطی ( ترموستات بخاری برقی ) و ترموستات های ولتاژ پایین ( ترموستات کوره حرارتی ) تقسیم‌بندی می‌شوند.
کنترل کننده های فشار برای کنترا وتنظیم فشار سیال در یک سیستم به کار می روند. سیستم های آبرسانی، دیگ بخار، هوای فشرده، هیدرولیک و... از کنترل کننده های فشار استفاده می کنند.
پرشر سوئیچ ها به دو صورت ON-OFF و کنترل فشار لحظه ای تولید می شوند.
مدل ON-OFF برای قطع و وصل و یا خاموش روشن کردن است و تنها یک فرمان قطع یا وصل می دهد.
نوع کنترل لحظه‌ای که به کنترل ترانسمیتر معروف است فشار را به صورت لحظه ای کنترل و به سیستم مرحله ای یا کنترل دور یا کنترل ظرفیت فرمان می دهد که طبق نیاز میزان فشار را تنظیم نماید.
پرشر سوئیچ ON-OFF خیلی ساده طراحی شده است این پرشر سوئیچ دارای یک قطعه تاثیرپذیر مانند فنر، دیافراگم ، لوله بوردون، پیچ تنظیم سوئیچ باز و بسته جریان و ترمینال های برقی ورودی و خروجی هستند.
سنسورها به چهار دسته مکانیکی، مغناطیسی، نوری و الکترونیکی تقسیم می‌شوند هر یک از سنسورها می‌تواند مولفه مورد نظر خاصی را کنترل کنند سنسور فشار سنسور دما سنسور نور سنسور موقعیت و…
سنسورها معمولاً یک سیگنال الکتریکی در حد میلی آمپر تولید می‌کنند که قابل اندازه گیری است و می توان جهت کنترل عملگرها از این سیگنال استفاده کرد.
سنسورها طبق تغییرات زیر عمل می‌کنند.
• تغییر در ظرفیت خازن
• تغییر در مقاومت الکتریکی
• القای الکتریکی یا مغناطیسی
• اثرهای فوتوالکتریک
• ترموالکتریک
• پیزوالکتریک
کنترل سطح مایعات
در مخازن برای جلوگیری از سرریز سیالات و جلوگیری از خالی شدن مخازن از سیستم های کنترل سطح بالا و پایین استفاده می شود.
برای کنترل سطح مایعات از لول کنترل های مکانیکی، شناور های ساده، شناورهای الکترونیکی، الکترودی، مغناطیسی و... استفاده میشود. از لول کنترل ها جهت کنترل سطح در تصفیه خانه ها، نیروگاه ها و مخازن سوخت و آب مخزن کندانس، مخازن تحت فشار و استفاده میشود.
از سیستم کنترل سطح مایعات برای فرمان به پمپ ها و شیرهای پرکن و یا تخلیه استفاده میشود معمولاً در مخازن ذخیره که تحت فشار اتمسفر کار می کنند از سیستم های کنترل سطح استفاده می شود.
تجهیزات کنترل سطح به سه صورت روی مخازن نصب میشود.
1. به صورت سیستم شناور روی دیواره مخزن
2. به صورت شناور از بالای مخزن
3. به صورت آبنما کنار مخزن با اتصالات مربوطه
دمپرها به دریچه ها یا صفحات فلزی گفته میشود که در مسیر عبور هوا یا خروجی و ورودی به کانال ها و دودکش ها و هواسازها و... نصب می‌شوند.
استفاده از دمپر ها و دریچه ها برای تنظیم میزان هوادهی و مسدود کردن مسیر و گاها تنظیم جهت خروج هوا است.
دمپر ها به سه صورت دستی و اتوماتیک و وزنی تولید می‌شوند.
در مدل دستی از دسته و اهرم و یا خود پره‌های دمپر برای باز و بسته شدن می توان استفاده کرد.
در مدل دمپر اتوماتیک از موتور های الکترونیکی یا پنوماتیکی که از حسگر ها و کنترل کننده ها دستور می گیرند برای باز و بست دمپر استفاده میشود.
مدل دمپر وزنی معمولاً از متریال نازک تر با وزن کمتر و لولا های متحرک تولید می شود که با فشار هوا باز میشود.
کاربری دمپرها
کاربری دمپرها برای هدایت هوا، قطع و وصل جریان هوا، جلوگیری از ورود حشرات به عنوان دریچه مسدود کننده، دمپرهای انشعاب گیری (دمپر هوای بد)، دمپر تقسیم هوا بین کانالی، دمپرهای آرام کننده جریان هوا، دمپر تنظیم فشار و... استفاده می شوند.
دمپرها معمولاً از ورق های فولادی یا آلومینیومی یا پلاستیکی یا استنلس استیل با ضخامت کم و سبک تولید می شوند تا اولاً در نوع ثقلی دارای کمترین افت فشار باشند و در موارد دستی و موتوری با کمترین نیرو قابلیت باز و بست داشته باشند.
برخی از دمپرها برای کارایی بالاتر در مسدود کردن هوا دارای نوارهای لاستیکی برای بستن درزهای بین پره ها هستند.
نمایشگر ها در سیستم های کنترل شامل موارد دیجیتال و آنالوگ هستند. نمایشگرها برای نمایش کمیت هایی مانند دما، وزن، فشار و خلا، پارامتر الکتریکی، میزان رطوبت، سرعت، شیب و بسیاری پارامترهای دیگر استفاده می شوند.
نمایشگر آنالوگ
نمایشگر آنالوگ دارای عقربه و صفحه مدرج است و با افزایش یا کاهش کمیت مورد نظر عقربه روی صفحه مدرج حرکت میکند. نمایشگرهای آنالوگ اغلب دارای قطعه اندازه گیری پارامتر هستند که مستقیماً به عقربه نمایشگر فرمان میدهد.
پرکاربردترین نمایشگرهای آنالوگ در تاسیسات نمایشگرهای دما و فشار و پارامترهای الکتریکی هستند.
نمایشگرهای دما دارای بالب حرارتی درون گیج و یا بالب با لوله رابط هستند که اثر تغییرات دما در حجم گاز درون بالب تاثیر گذاشته و موجب حرکت عقربه می شود.
نمایشگرهای فشار اغلب دارای لوله بوردون یا دیافراگم هستند که تغییرات فشار سیال درون لوله یا پشت دیافراگم سبب حرکت عقربه می شود.
نمایشگر دیجیتال
نمایشگرهای دیجیتال مانند نمایشگر های آنالوگ برای نمایش پارامتر مورد نظر نیاز به فرمان قطعه اندازه گیری دارند که از یک سیستم الکتریکی یا مکانیکی استفاده می کنند.
این نوع از نمایشگرها از صفحه های ابتدایی شماره انداز و یا نمایشگرهای پیشرفته تر رنگی طراحی شده و یا LCD استفاده می کنند.
برخی دیگر از نمایشگرهای دیجیتال به واسطه نرم افزار های کامپیوتری و حافظه داخلی و با قابلیت برنامه ریزی هستند.
رطوبت سنج ها برای اندازه گیری و نمایش رطوبت نسبی محیط استفاده می شوند و در انواع دیجیتال و آنالوگ تولید می شوند.
رطوبت سنج ها برای کنترل و اندازه گیری رطوبت هوا و سیالات گازی دیگر و همچنین برای اندازه گیری رطوبت جامدات مانند چوب و مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
رطوبت سنج ها به دو صورت تماسی و غیر تماسی هستند مدل تماسی معمولا برای انرازگیری رطوبت جامدات به کار میرود.
رطوبت سنج ها در سه مدل طراحی و ساخته می شوند.
مدل اول رطوبت سنج هایی که از الیاف و رشته های طبیعی و مو استفاده می‌کنند مانند موی انسان و موی اسب و الیاف ارگانیک دیگری که در برابر رطوبت انبساط و انقباض دارند و طول آنها تغییر می کند. تغییر طول الیاف می‌تواند میکروسوئیچ ها را به حرکت درآورد و یا میزان رطوبت محیط را نمایش دهد.
مدل دوم رطوبت سنج، از مقاومت الکتریکی با استفاده از موادی که تحت تاثیر رطوبت مقاومت آنها کم و زیاد می شود تولید می شوند.
نوع دیگر رطوبت سنج ها نوع جیوه ای و یا سایکرومتریک هستند که از دو ستون جیوه خشک و مرطوب تشکیل شده است و با تبخیر آب جیوه مرطوب میزان رطوبت اندازه گیری می شود.
