kontrol ed lm s stemler

NDEX
1.
2.
KONTROLVANALARISEMNER.................................................................................................... 1
3.
4.
KONTROLVANASIÖLÇÜLENDRMEESASLARI..................................................................... 17
SICAKLIKREGÜLATÖRLER............................................................................................................. 31
5.
6.
7.
GLOBEKONTROLVANALARI....................................................................................................... 44
8.
AKTUATÖRLER.................................................................................................................................... 54
9.
I/PPOZSYONERLER....................................................................................................................... 59
KONTROLEDLMSSTEMLER.................................................................................................... 12
VANASEÇM...................................................................................................................................... 22
YARDIMCIENERJSZREGÜLATÖRLER.................................................................................... 41
10. KAVTASYON...................................................................................................................................... 66
11. YARARLANILANKAYNAKLAR..................................................................................................... 69
KONTROLVANALARISEMNER
1.KONTROLVANASINEDR?
Kontrol Posesleri birbirine balanmı yüzlerce hatta bazen binlerce kontol devresinden meydana
gelebilmektedir. Bu konrol devrelerinin herbiri proses deikenlerini (sıcaklık basınç, debi,
farkbasınç) belirlemek ve bunları bir set deeri etrafında tutmak amacı ile kullanılır.Bu kontrol
devrelerinin herbiri proses deikeni üzerinde salınım,karııklık ve karmaaya neder olabilir.
Aynı zamanda dier kontrol devreleri ve yüksek gerilim balantıları,çevresel koullar nedeni ilede
hassasiyet olumsuz etkilenebilmektedir.
Bu olumsuz etkilerin azaltılması için sensörler ve transdüserler proses deikeni bilgisini toplar ve
set deeri ile ilikilendirir.Bir kontrolör bu bilgiyi deerlendirir ve salınımın azaltılması için bir karar
verir.Bir kontrol prosesinde son kontrol elemanı kontrol vanasıdır.Kontrol vanası kontrolden gelen
sinyale göre akıı düzenler ve salınımı regüle eder. Bir kontrol vanası gövde,trim elemanları,
aktuator (pnömatik veya motorlu) ve aksesuarlardan meydana gelir.Ki bu aksesuarlar
pozisyonerler, solenoid valf,hava regülatörü, limit switcler,feedback modülünden meydana
gelebilir.
Kontrol vanaları kontrol prosesinin kritik parçalarıdır ancak tek baına en önemli parçası olmayıp
zincir içindeki dier elemanlar ile bir bütündür.
1
PROSESKONTROLTERMNOLOJS
BLGLENDRME:
Planlama,dizayn, ve kontrol prosesinin devreye alınması için sistemin ihtive ettii tüm parçalar
arasında açık ve karmaık olmayan bir iletiim gereklidir.Bunun salanması için ilgili doküman ve
kullanılmı terimlerin açık olarak tanımlanması gerekir.Kontrol sisteminde kullanılmı
sembollerinde standartlara uygun olarak düzenlenmesi gerekir.
KONTROLMÜHENDSLNDETERMNOLOJ
Bir proseste basınç,sıcaklık,debi gibi bir fiziksel deeri poses süresince belli bir seviyede tutmak
için açık veya kapalı kontrol sistemi devreleri kullanılır.
AÇIKKONTROLDEVRES
Açık bir kontrol sistemi devresinde proses üzerinde bir veya daha fazla giri deikeni etkilidir.
Proses deikeninin mevcut deeri sistemdeki salınımlar nedeni ile istenilen ekilde kontrol
edilemez. Açık devre kontrol sistemlerinde salınımlardan meydana gelen sapmalar kompanse
edilemediinden açık devre kontrol sistemlerinin karakteristii açık akı etkisidir.
Assignment :
Wa = > ya = > p2a
Wb = > yb = > p 2b
etc.
ekil 1
Opratör proses deikeni P2'yi manuel olarak ayarlamaktadır.
ekil 1'de örneklenen operatör kontrol vanası vasıtası ile boru hattındaki P2 basıncını
ayarlamaktadır. Her bir set deeri(W) için uzaktan ayarlayıcı ile bir kontrol sinyali (y)
oluturulur. Bu tür bir kontrol modelinde dalgalanmalar gözönünde bulundurulmaz.Bu sebeplede
salınımların sistem üzerinde etkili olmadıı uygulmalarda tercih edilebilir.
2
KAPALIKONTROLDEVRES
ekil 2
Operatör kapalı bir devrede P2 deikenini kontrol etmektedir.
Kapalı devre kontrol sisteminde kontrol edilen deiken(X) sürekli olarak ölçülür ve önceden
belirlenmi deer(referans deikeni W) ile karılatırılır.Eer bu iki deiken arasında fark var ise
(hata veya sistem sapması Xw) ,aradaki fark ortadan kalkana ve kontrol edilen deiken referans
deikenine eitleninceye kadar ayarlama yapılır.Bu nedenle kapalı devre kontrol sisteminin
karakteristii kapalı akı etkisidir.
ekil 2'de örneklenen operatör farklı tüketicilerin balı olduu boru hattındaki P2 basıncın izler.
Tüketim yükseldiinde boru hattındaki basınç düer.Operatör basınçda ki düümü fark eder ve
arzu edilen P2 basıncı oluuncaya kadar pnömatik kontrol vanasının kontrol vanasının basıncını
deitirir Baınç göstergesinin sürekli olarak izlenmesi ve anında tepki ile operatör,basıncın istenilen
seviyede tutulduundan emin olur.Operatörün okuduu basınç göstergesinde ki prososes deikeni
P2'nin görsel feedback'i kapalı akı hareketini karakterize eder.
Alman standartı DIN 19226 kapalı çevrim kontrolünü aaıdaki gibi tanımlar.
Kapalı çevrim kontrolü kontrol edilen deikenin sürekli izlendii ve dier bir deiken ile
(referans deikeni) karılatırıldıı ve bu karılatırmadan çıkan sonuca balı olarak referans
deikenine adaptasyonun salanmaya çalııldıı bir prosestir.Kapalı çevrim kontrolün
karakteristik özellii, kapalı çevrimin kontrol edilen deikeni etkiledii kapalı akı etkisidir.
PROSES
Bir proses bir sistem içerisinde birbirini etkileyen hareketlerin tamamını içerir. Bu sistemde enerji
bilgi çevrilebilir,taınabilir veya depolanabilir. Sınırların uygun olarak ayarlanması alt ve karmaık
proseslerin yapılandırılmasında yardımcı olur.
Örnein: Enerji santralinde elektrik üretimi, Bir bina içerisinde enerji daıtımı, Bir ocakta pik
demir üretimi, Ürünlerin nakledilmesi.
3
KONTROLDEVRES
Kontrol çevriminin bileenlerinin herbirinin farklı görevleri vardır ve aaıdaki gibi
gruplandırılabilirler.
KontrolSistemi:Kontrolör ve aktuator.
Kontroledilensistem : Son kontrol elemanı,pompa,boru hattı,ısıtma sistemi vs.
Ölçümekipman : Sıcaklık veya basınç sensörü,konverter vs.
Yukardakitümsistemlerbirkontroldevresinioluturmaktadr.
Son kontrol ekipmanın bileenleri kontrol eden sistemin bir parçasıdır,aynı zamanda kontrol
edilen sisteminde bir parçasıdır.
Aktuator(Kontrol sistemi)
SonKontroleleman
(Kontrol edilmi sistem)
Aktuator sürücüsü
Kapama elemanı
Yukarıdaki kontrol elemanları son kontrol ekipmanı kontrol vanasını oluturmaktadır.
Son kontrol ekipmanının bir üyesi olan kontrol vanası kütleyi ve enerji akıını kontrol eder.
KAPALIDEVREKONTROLSSTEMNDEDEKENLERNKISALTMALARI
DIN 19221 Normuna göre:
KontrolEdilmiDeiken,günceldeerX
Bir kontrol devresinde kontrol edilmi proses deikeni X ile gösterilir.Proses mühendisliinde
genellikle fiziksel(sıcaklık,basınç,debi) veya kimyasal(Ph,sertlik) deerleri kontrol edilir.
REFERANSDEKEN
Bu deer kontrol edilmi proses deikeni tarafından ulaılmı deeri gösterir.Referans
deikeninin fiziksel deeri kapalı devre kontrol sisteminde kontrol edilmi X deikeni ile
karılatırılır.
FEEDBACKDEKENr
Bu deiken kontrol deikeninin ölçümünden elde edilir ve komparatöre gönderilir.
Errore=w-x
Ölçülen deer ile set deeri arasındaki farktır.Komparator tarafından hesaplanır.
SSTEMSALINIMIXw=x-w
Yukarıdaki eitlik hata sinyalini ters olarak gösterir.Ölçme ekipmanının sistem üzerindeki etkisi
Xw:r-w olarak uygulanır.
MANPULATEDDEKENy
Manipulated deiken kontrol sisteminin giri deikeni ve kontrol edilen ekipmanın çıkı
deikenidir. Genel olarak kontrolör tarafından oluturulur ,Sistemde bir aktuator mevcut ise bu
deer aktuator tarafından kullanılır.Bu deiken kontrolörün kontrol parametrelei ve hatanın
genliine balıdır.
4
Yr
Kontrol sistemi kontrolör ve aktuator olarak ikiye bölündüünde aktuatorun giri deikeni veya
kontrolörün çıkı deikeni Yr olarak tanımlanabilmektedir.
z
Salınımlar kontrol edilen deiken üzerinde arzu edilmeyen e tkilerdir.Bu sebeplede kapalı akı
devresi bu salınımları azaltmak veya yoketmek amacı ile kullanılır.
Yh
Manipulated deiken y kontrolör tarafındanYh içinde manipulated deikenin çalıma sınırları
içinde belirlenir.
KONTROLMÜHENDSLNDESEMBOLLER
SNYALAKIDYAGRAMLARI:
Sinyal akı diyagramı bir sistemde fonksiyonel kesitin semblik gösterimidir. Kontrol sistemindeki
bileenler blok diyagramlar vasıtası ile gösterilir.Eer gerekli ise blok diyagram lara ilaveten text
mesajıda eklenebilir.Bununla birlikte blok diyagramlar ayrıntılı gösterimler için uygun
deildir.Semboller fonksiyonel ayrıntılar için daha uygun olabilmektedir.
BLOKLARVEETKHATLARI
Giri ve çıkı sinyali arasındaki fonksiyonel iliki bir dikdörtgen blok ile gösterilir.Giri ve çıkı
sinyallari hatlar ile,etki yönleri ise oklar ile gösterilir.
Örnek: Bir miktarın karekökünün alınması (farkbasınç ile debi ölçümü)
Xe = Differential Pressure
Xa = Root-Extracted Differential Pressure
Örnek: Dinamik davranıın gösterimi (Sabit hava beslemesi ile tankta seviye kontrolü)
Xe = inflow
Xa = liquid level
5
Örnek: Özet Noktası. Çıkı sinyali giri sinyallerinin cebirsel toplamıdır.Bu özet noktası ile ifade
edilir.Bir özet noktasına balanmı girilerin sayısı bir daire ile gösterilir.Onların iaretle rine göre
toplanır veya çıkartılır.
xe 1
Xa == Xe 1 + Xe 2 - Xe 3
xe 2
Xa
xe 3
Örnek: Balantı(Dal) Noktası. Balantı noktası bir nokta ile gösterilir.Etki hattı bir 2 veya daha
fazla kollara ayrılabilir. Gönderilen sinyal deimeden kalır.
AÇIKDEVREÇNSNYALAKIDYAGRAMI
Açık devre kontrolünde açık etki akıında referans deikeni W ile ilgili olarak ayarlayıcının
pozisyonunu ayarlar. Ayarlama istenen spesifikasyonlara balı olarak gerçekleti rilir.
(Örnein: set geeri:w1,ayarlayıcı pozisyonu v1,w2=v2)
man
w
remote
adjuster
control
valve
system
x
Açık devre kontrol sistemi blok diyagramı
Kapalı devre kontrol sisteminde,Kontrol edilmi deiken X ölçülür ve bu kontrolörere internal
bilgi olarak geri gönderilir.Kontrolör arzu edilen referans deikenine ulaılıp ulaılamadıını
belirler.X ve W birbirinden farklı olduu zaman her iki deiken birbirine ulaana kadar ayarlama
yapılır.
6
CHAZLKLGÖSTERM
Aaıdaki resim belirlenmi terminoloji ve sembolleri kullanarak kapalı bir kontrol sisteminde tipik
etki diyagramını göstermektedir.
controlling
element
actuator
final
control
element
system
measuring
equipment
Kapalı devre blok diyagramı
AYRINTILIGRAFKSELSEMBOLLERVEÇÖZÜMLKLGÖSTERMLER
Bir proses kontrol sisteminin teknik çözümü için sinyal akı diyagramında grafiksel sembollerin
kullanılması tavsiye edilmektedir.Bu gösterim metodu cihazlar üzerinde younlaır ve proses
kontrol sisteminde gerçek devreyi uygulamak için kullanılır. Bu çözüm amaçlı bir gösterimdir.Böyle
grafiksel gösterimler projenin planlama,montaj, test,çalıtırma ve bakım birimlerine geldiinde
dokumentasyonun zorunluluu olarak ortaya çıkar.
Sıcaklık Kontrolü için Grafiksel Gösterim
1. Sıcaklık Sensörü
2.Transmitter
3.Sinyal Çevirici
4.Kontrolör
5.Pnömatik Kontrol Vanası
6. Eanjör.
7
Her bir ünite kendi grafiksel sembolü ile standardize edilir.Çeitli ünitelerin içerdii ekipmanlar
birkaç dizi sembol ile gösterilir.
DIN 19227 Kısım 2
El Kumandalı Aktuator
Vana
Diyafram Aktuator
Motorlu Kelebek Vana
Kontrolör(Eski Sembol)
Elektrik Aktuator
Pnömatik Aktuator
Kontrolör
PI Kontrolör
Pozisyonerli Pnömatik Kontrol Vanası
Software tabanlı karakök alma elemanı
Limit switch'li Sayıcı
Proses kontrolü için grafiksel semboller DIN 19227 Normuna göre belirlenir.Dier taraftan
grafiksel sembolleri kapasayan dier DIN standartları DIN 1946,DIN 2429,DIN 2481,
DIN 19239, DIN 30600 normları yaklaık olarak 3500 grafik sembolünü kapsamaktadır.
8
ENSTRUMENTASYONVEKONTROLETKETLER
Çözüm ilikili gösterimden ayrı olarak Proses kontrolü DIN 19227 Kısım 1'e göre Kontrol
etiketleri ve enstrümentasyon vasıtası ile gösterilir.Bir enstrümentasyon ve kontrol etiketi bir daire
ile gösterilir.Daire ilave bir hat ile bölündüünde düzenleme ve iletme prosedürü yerinde
gösterilmez. fakat merkezi kontrol istasyonu içinde konumlandırılır.
TI
106
TI
106
Belirleyici harflerin tipik kullanımı aaıda gösterilmitir.
Örnek:
lk harf(Basınç)
Tamamlayıcı harf(Fark Basınç)
1. Gösterim Harfi
2. Gösterim Harfi
Belirleyiciharflerinsravemanalaraadakigibidir.
9
FRCA
302
KONTROLSSTEMLERVEYAPISI
Yapılmı olan ie balı olarak birçok farklı kontrol yapısı kullanılabilir.Kontrol ayarında prensip
olarak hangi elementin deiime uradıını bilmek önemlidir veya salınıma sebep olan deikenler
kompan se edilmeye ihtiyaç duyarlar.
•yibirreaksiyonsalnmeldeedebilmekiçinkontrolörmümkünolduukadar
çabuksalnmlardengelemelidir.
•yibirreferansetkisieldeetmekiçinkontroledilmideikenyenidengeyehzl
vedorubirekildeulamaldr.
Salınım Etkisi
w
Referans Etkisi
x
A
Tek Set Noktalı Sıcaklık
E
E
Kontrol
TEKSETNOKTALISICAKLIKKONTROL
Bu kontrolde W referans deikeni sabit bir deere ayarlanır.Kontrolör salınımları dengeleyerek
iyi bir salınım reaksiyonu elde edilmesini salar.
10
FOLLOW-UPKONTROL
Tek set noktalı kontrolün aksine,referans deikeni sabit kalmayıp zaman içersinde deiir.Genel
olarak referans deikeni operatör tarafından veya harici bir eleman ile deitirilir.
Bu sistemde iyi bir salınım reaksiyonu talep edilir.Kabül edilebilir salınımlar ortadan
kaldırılabilmesi için salınım reaksiyonu gözönünde bulundurularak kontrolör seçimi veya dizaynı
yapılır.
CASCADEKONTROL
Bu kontrol modunda iki kontrol kullanılır.Bunlardan birisi master dieri follower yada pri mary ve
secondary olarak isimlendirilir.Bu sistemin karakteristii master kontrolörün çıkı deikeni,follower
kontrolörün referans deikenidir.
Cascade kontrolde ,sıcaklık kontrolü yaparken birkaç tüketim hattı balandıı zaman iyi bir
sonuç elde edilir.Basınç ve akıtaki dalgalanmalar master kontrolör tarafından konumlanmı son
kontrol elemanı üzerinde etkilifoolower kontrolör tarafından kompanse edilir.
RATOKONTROL
Ratio Kontrol follow-up kontrolün özel bir tipi olup iki miktar arasında sabir bir oran elde etmek
amacı ile kullanılır.Bu aritmetik eleman V dir. Onun çıkı deikeni proses deikeninin (1) ölçülmü
deeridir. Yine onun çıkı deikenide proses devresinde 2 .proses deikenini yönlendirmektedir.
Yukarıdaki ekilde q2 deikeni q1 'e oransaldır.
11
KONTROLEDLMSSTEMLER
Kontrol mühendisliinde,kontrol edilmi bir sistem onun dinamik davranıı ile karakterize
edilir.Adım tepkisi kontrol edilmi deikeni nasıl etkilediini gösterir.Bu manipulate edilmi
deikendeki bir adım deiiminden sonra kontrol edilmi deikeni ölçmek sureti ile belirlenir.
Dinamik davranıın sonucuna balı olarak kontrol edilmi sistem aaıdaki gibi sınıflandırılır:
•
•
•
•
P kontrol edilmi sistemler(Oransal kontrol etkisi)
I kontrol edilmi sistemler(ntegral kontrol etkisi)
Ölü zamanlı Kontrol edilmi sistemler
Enerji depolayan bileenlerden oluan kontrol sistemleri
•• Kendinden regülasyonlu sistemlerde yeni bir çıkı deikeninde denge oluuncaya kadar
deiim meydana gelir.
•• Regülasyonsuz sistemlerde yeni bir denge konumuna ulaılamaz.
Regülasyonsuz bir sistemde yeni bir dengeye kontrol edilmi deiken istenilen dengeye
ulatıında manipulate deiken sifır olduundan burada kapalı devre kontrol etkisi talep
edilir.Pratik uygulamalar gösteriyor ki kendinden regülasyonlu sistemlerdeki kontrol
Salınımlarını dengeye getirme açısından daha uygundur.
PKONTROLLÜSSTEM
Oransal etki kontrollü sistemlerde,kontrol edilmi deiken X,manipulated deiken y’ye
oransaldır.Kontrol edilmi deiken gecikmesiz olarak manipulate deikeni izler. Fakat bu pratikte
mümkün olmadıından,her iki deiken arasındaki gecikme çok az olduunda sistem üzerindeki
etkisi azdır. Bu davranı sistemin pransal kontrol etkisi olarak tanımlanır
Örnek:AkKontrol
ekil 1
ekilde vana stroku akı deerine balı olarak deiir.Yeni bir akı deerine hemen hemen
Anında ulaılır.Kontrol edilmi deiken manipulate deikene oransaldır ve sistem oransal kontrol
etkisine sahiptir.
12
ekil 2
OransalKontrollüsistemindinamikdavran
Y:strokx:Borudakiakmiktar
ekil 2 ‘deki eri oransal kontrollü sistemlerde adım deiiminden sonra yeni bir denge
olumaktadır.Ölçülen deikene balı olarak manipulate deikende deimekte ve bir denge
kurulmaktadır.
IKONTROLLÜSSTEM
Self-regülasyonsuz I kontrollü sistemlerde,manipula edilmi deiken 0 deil ise,integral kontrollü
sistem sürekli bir deiimde olacaından yeni bir dengeye ulaılamaz.
Örnek:Tanktaseviyekontrolü
H
L
Tek çıkılı bir tank,aynı ekilde yüksek besleme ve boaltma kapasitesi ile sabit bir seviye
stei sözkonusu olduunda,boaltme ve doldurmada bir deiiklik oldunda seviyede yükselme
veya alçalma olacaktır.Seviye deiimleri ne kadar fazla isedoldurma ve boaltma arasındaki
farkda fazla olacaktır.
Bu ornek pratik uygulamalarda integral kontrollü sistemlerin kullanımının sınırlı olduunu
göstermektedir.Çünkü sürekli bir dalgalanma sözkonusu olacaktır.
13
Dynamic Behavior of an I Controlled System
(y : Valve Travel; x : Liquid Level in aTank)
ntegral etki zamanı Tn integral etkinin bir ölçüsü olup,kontrol edilmi deikenin yükselme
zamanını gösterir.
ÖLÜZAMANLIKONTROLSSTEMLER
Dead time lı sistemlerde geçen gerçek zaman kadar dinamik davranı yoktur.Zaman sabitesi TL
dead time veya gecikmenin bir ölçüsüdür.
Örnek:Konveyör’detamamiktarnnayarlanmas.
Bir sürgü ile dökme malzeme konveyör kayıına beslendiinde,boaltma ucuna ulaan malzeme
miktarında ki deiim sensör tarafından bir gecikme ile farkedilir.Akıkan sıkıtırılabilir
olduundan,Uzun gaz hatlarındada benzer bir durum sözkonusudur.
Bu yüzden boru sonunda akıkan basıncı farkedilinceye kadar bir gecikme sözkonusu olur.
Dier taraftan kontrol devresindeki son kontrol elemanlarıda dead time neden olabilir.Bunun
sebebi dililerdeki açıklıklar veya kontaktörlerdeki anahtarlama zaman kayıplarından
kaynaklanabilir. Ölü zamanlı kontrol sistemlerinde sıkı sık osilasyonlar meydana
gelmektedir.Birçok durumda baarılı bir planlama ile bu gecikmeler minimize edilebilmektedir
Controlled System With Dead Time
14
Dynamic Behavior of a Controlled System With Dead Time
( y : Slide Gate Position ; x : Conveying Quantity)
ENERJDEPOLAYANBLEENLKONTROLSSTEMLER
Manipulate deiken ve kontrol edilmi deiken arasındaki gecikmeler dead time’dan dolayı
olumaz.Genel olarak bir kontrol sistemi enerji depolayan birkaç elemandan meydana
gelebilmektedir.(borular,ceketler,izalasyon).Bundan dolayı elemanlar ve onların enerji durumu
derece derece deiir ve tüketim veya boaltma geciktirilir.Buda kontrol sisteminin tüm artlarına
uygulanır.Bunlarda enerjinin dönüümü veya transferinde meydana gelir.
Örnek:Odascaklkkontrolü
Bir ısıtma sistemi birkaç enerji depolayan sistemden meydana gelsin.
(boiler,water,radyatör,oda havası,duvarlar)
Radyatör vanası açıldıında oda sıcaklıı istenilen deere ulaıncaya kadar derece derece artar
X1
one energy storing
component
0.63
more than one energy
storing component
Exponential Curves Describe Controlled Systems With Energy
Storing Components
Prensipte istenilen deere ulaıldıında sistemin cevap zamanı yavalar.Dead time li sistemlerde
çıkı deikeni aniden deiirken,enerji depolayan bileenler muntazaman deiir. Sistemin
dinamik davranıı tamamen gecikmelere balıdır.Enerji depolayan elemanların büyüklüü
gecikmeler üzerinde etkisi fazla olup,küçük çaplı elemanların etkisi daha azdır.
15
KARITIRICIVANALESICAKLIKKONTROLÜ
Tek bir enerji depolayan bileenli first-order sistem de bir girili,bir çıkılı tanktaki sıvı sıcaklıı
karıtırıcı vana ile ayarlanmaktadır.Vana ayarlandıktan sonra geni tank hacmi nedeni ile sıcaklık
derece derece artar. Ölçüm hızı zaman sabitesi T1 dir.O kontrol edilmi deikenin (X) onun %63
üne ulaması için geçen zamanı gösterir.First-order sistemlerde gecikmi oransal davranı PT1
davranıı ile ilikilidir.Zaman sabitesi T1 ne kadar yüksek olursa kontrol edilmi deikende
sistemin genilii ile ilgili olarak daha yava bir deiim vardır.
t
T1
X (T) = 1 - e
Dynamic Behavior of a First-Order Controlled System – PT 1 Element
( y : Valve Position ; x : Temperature of Liquid in Tank)
Bu dinamik davranı T1 olarak bilinir ve grafik olarak tanjant yardımı ile belirlenir.
16
KONTROLVANASIÖLÇÜLENDRMEESASLARI
Kontrol Vanası Ölçülendirilirken Aaıdakilere Dikkat Edilmeli
•
•
•
•
•
kv-/kvs- Deerleri
Nominal Basınç Sınıfları
Vanada Müsaade edilen fark basınç deerleri
Kontrol Vanasının Akı Karakteristii
Kavitasyon
17
P2
P1
Strok
P2
P1
KV-DEER
p = 1 bar
Vananın kendi strok mesafesinde, 1 barlık basınç düümünde vananın içinden 5 to 30˚C
sıcaklıkta m3/h cinsinden geçen su miktarını ifade eder. kv-deerimutlakaölçülmelidir.
kv–DEERNNTANIMI
kvs -deeri ile vana serisini nominal strok boyu için kv- deeri ifade edilir.
Müteriyegönderilentekbirkontrolvanasnaaitkvs-deeriverilen
kvs-deerindenenfazla%10sapmagösterebilir.
kv-DEERNHESAPLAMAÖRNE
TeknikVeri:
Debi
Vana çindeki Basınç Düümü
Suyun 0˚C’deki Younluu
Giriteki Sıcaklık
Suyun 110 ˚C’deki Younluu
Akıkan
Giri Basıncı
:
:
:
:
:
:
:
Svlarçin:
18
V = 8,5 m3/h
p = p1-p2=0,2 bar
p0 = 1000 kg/m3
110˚C
p = 951 kg/m3
Su
5 bar
kv-DEERNHESAPLAMAÖRNE
kv- Deerinin bir güvenlik katsayısı ile çarpılması gerekir
Genelde:
kvs = 1,1 * kv “ Motorlu Kontrol Vanaları çin”
kvs = 1,3 * kv “ Yardımcı Enerjisiz Vanalar çin”
NOMNALBASINÇSINIFLARI
En Düük Gövde Malzemesi :
EN-JL1040 / A126B
PN 16
19
VANADAMÜSAADEEDLENFARKBASINÇ
BasnçDengesizVana:
• Tahrik ünitesi vanayı kapatamayacak
• Ayarlamada kötü hassasiyet
• Tahrik ünitesinde sabit itme kuvveti salayamama
KONTROLVANASININAKIKARAKTERST
Vananın akı karakteristii kv- deerinin yüzdesi ve
vana strounun yüzdesinin ilikisi ile alakalıdır.
Kontrolvanalarlineerveyaeityüzdeli
karakteristikleteminedilebilir.
Plug for characteristic
Plug for equal percentage
KONTROLVANASININAKIKARAKTERST
LineerKarakteristik (1) stroktaki deiim
sonucu kv deerindeki deiimin eit olmasıdır.
EitYüzdeliKarakteristik stroktaki eit
deiime balı kv deerinde parabolik bir
deiim olmasıdır.
20
KAVTASYON
Akı sit ve klape arasındaki boluu geçtii zaman,
dinamik basınç yükselir ve statik basınç düer (Bernoulli).
Eer statik basınç [ Pvc] akıkanının doymu basıncının
[Pv] altına düerse, akıkan buharlaır. Sit ve klape
arasındaki bolukta akıkan tekrar sıvı faza geçer. Bu
akıkan durumundaki deiiklik yüksek gürültüye yol
açar ve vananın içinde hasara sebep olabilir.
Giri Basıncı
Çıkı Basıncı
En Düük Statik Basınç
Akıkanın Doymu Basıncı
P1
P2
Pvc
Pv
Kavitasyon
Lwi [dB] ç Ses Güç Seviyesi
Kavitasyon
XF [-] Basınç Oranı
Kavitasyon
Örnek
P1 = 6 bar Giri Basıncı
P2 = 4 bar Çıkı Basıncı
Pv = 1 bar* Buhar Basıncı
100˚C’de su
XF = (P1 - P2) / (P1 - Pv) = 6-4/(6-1) = 0,4
Z = 0.6 Vananın Teknik Verisi
Kavitasyon Kontrolü
XF < Z Kavitasyon Yok
XF = Z Kavitasyon Balangıcı
XF > Z Kavitasyon
XF = 0,4 < 0,6 = Z Kavitasyon Yok
21
VANASEÇM
SELECTIONOFCONTROLVALVES
22
KELEBEKVANALAR
Centric
Eccentric
23
Double Eccentric
ÖZELKELEBEKVANALAR
KARAKTERSTK
Avantajlar:
Dezavantajlar:
•
•
•
•
•
•
•
• Açık pozisyonlar için düük farkbasınç
• Doal vana karakteristii
• Yüksek delta p ve büyük çaplar için
büyük aktuator kuvveti ihtiyacı
• Yüksek ses hızları için susturucu
kullanamama
• Tek cv deeri
• ç yüzeylerde sertletirme ilemi
uygulanamaması
Yüksek Cv deerleri
Basit dizayn (centric vana)
Hafif profil
Hafif aırlık
Büyük çaplar
Fire-Safe mevcut
Double-/triple eccentric veya soft
sitli vanalar için sıkı kapama fonksiyonu
• Clean-Air Act packing (TA-Luft)
24
SIZINGBUTTERFLYVALVES
Örnek:Typ 3331 DN250
DN
kv9
25
320
70
240
kv
6
170
50
120
4
73
3
43
20
19
10
5
BALLVALVES
kv
1200
Delta
Q(m3/h
0,02
189,
1,
0,0
268,
1,
0,
379,
2,
0,25
600,
3,
w
kv
2400
Delta p
Q(m3/h)
0,025
379,5
2,1
0,05
536,7
3,0
0,1
758,9
4,3
0,25
1200,0
6,8
0,5
1697,1
9,6
0,5
848,
4,
0,75
1
2078,5
11,8
2400,0
13,6
0,7
1039,2
5,
2
3394,1
19,2
1
1200,0
6,
5
5366,6
30,4
2
1697,1
9,
5
2683,3
15,
w (m/sec)
KÜRESELVANALAR
• Centric dizayn küresel vanalarda küre sızdırmazlık
ring ile temas halindedir.
• On/off uygulamaları için uygundurn.
• Floating küreler küçük çaplar ve küçük delta pler
için uygundurn.
• Trunion montajlı dizayn yüksek delat p ve kontrol
uygulamaları için uygundur.
• ki parçalı,üç parçalı versiyonları mevcuttur.
• Seat rings: soft sit(e.g. PTFE) or metal sit
•seat ringlerinin yay yüklemeli versiyonları mevcuttur
25
BallValves
Features
Standard
Special Versions
up to PN 400/Class
2500
PN 6 - 40
DN 25 - 150
up to DN 1200/44"
20 - 1000
up to 100 000
on/off
Leakage rate 1 DIN3230
open: low
closed.up to PN
Temperature range - 200 to + 400°C
up to 800°C
Nominal Pressure
Nominal Size
kvs-values
Characteristic
Turn Down Ratio
Leakage
max. delta p
Fail safe
open or close
SPECIALBALLVALVES-CAGE-BALL
BALLSEGMENTVALVE
26
PRODUCTRANGEBALLSEGMENTVALVE
BALLSEGMENTVANALARINAVANTAJVEDEZAVANTAJLARI
Avantajlar:
• Yüksek Cv deerleri
• Ölü noktaların azlıı
• Serbest akı yolu
• Sıkı kapama fonksiyonu
• Linear ve =% karakteristik
• Lifli malzemeler için uygun
Dezavantajlar:
•
•
•
•
27
Yüksek sürtünme ve yüksek aınma
Aındırıcı akıkanlara uygundur
Sadece küçük delta p ler için
Sınırlı sıcaklık aralıında kullanım
ROTARYPLUGVANALARININÜRÜNARALII
ROTARYPLUGVANAKARAKTERST
Avantajlar:
Dezavantajlar:
•
•
•
•
•
•
• Sit/klape deiimi özel atölye ortamı
gerektirir.
• Tight shut-off (Class V/VI) için sit/klape
adaptasyonu gerekir.
• Spesifik karakteristik pozistoner vasıtası
ile ayarlanabilir.
• Sıvılar için ses azaltma için kapsamlı
susturucu gerekir.
• Cv deerlerinin düümü için 3-4
konumlu dizayn.
• Kv 1 altında imalat yok.
Hassas kontrol için uygun.
Yüksek turn down oranı 200 :1
Büyük çaplar için maliyet avantajı.
Yüksek delta p’ler için uygun.
Gürültü için opsiyonel susturucu.
TA-Luft / Clean Air Act’e uygun
salmastra grubu.
• Aındırıcı akıkanlar için uygun.
• Flansız gövdeler için düük hacim
ve hafif aırlık.
28
GLOBEVANALARINAVANTAJVEDEZAVANTAJLARI
Avantajlar:
Dezavantajlar:
• Hassas kontrol için uygun
• Spesifik karakteristike uygun
• Sıkı kapama özelliinden dolayı düük
kaçak oranları
• Çok konumlu klape dizaynı ile
• Basınç düümü
• Yüksek farkbasınç için uygun
• Akı Bölücü uygulaması
• Düük aktuator uygulamaları için
• Basınç dengeli klape uygulaması
• Yüksek çalıma döngü sayıları için uygun
• Sızdırmazlık körüü uygulaması
=> TA-Luft / Clean Air Act
• Geni Cv uygulama aralıı
• Sit/klapeye kolay ulaılabilirlik
• Geni Hacim
• Yüksek maliyet
• Sınırlı turn down ratio 30 :1 to 50: 1
FYATKARILATIRMASI
CVDEERLER
St
25 50 80 10 15
Gl
10 40 100 160 360 630
Rotary
16 80 245 370 685 950
V-Ba
40 140 400 650 130 200
Butterfl
(90)
150 240 700 139
SPESFKKVSDEERLER
2
29
AKIKARAKTERSTKLER
Style
=%
Globe
Yes
Rotary Plug
Line
modified
V- Ball
Yes
Butterfly
Yes
modified
Ball
No
TURN-DOWNORANI
Style
TurnDown
Rati
Globe
>30…50:1
Rotary Plug
>200:
V - Bal
l
Butterfly
>100:1
>15…30:1
Bal
Yes
?
AIRLIK
30
No
SICAKLIKREGÜLATÖRLER
Yardımcı enerji kullanmaksızın çalıan sıcaklık regülatörlerinin en karakteristik özellii, sensör,
valf ve kapiler borudan oluan kompakt dizaynıdır. Sistemin basit çalıma prensibini temel
mekanik, fizik ve termodinamik kanunlarına dayandırabiliriz.
ekil 1
ekil 1’de ısı eanjörlü bir sıcaklık kontrol çevrimi gösterilmektedir. Su ısı eanjörünü terkettiinde
ve sıcak su çevriminde dolatıında sıcaklıı sürekli sabit tutmalıdır. Isıtma çevrimi içerisinde bir ısı
transfer akıkanı ,sıcak su gibi, ısı eanjörü içerisinde dolaır ve ısısının bir kısmını sıcak su
çevrimine aktarır. Eer biz sıcak suyun sıcaklıının sabit kaldıını farz edersek, transfer edilen ısı
miktarı akı oranına balıdır. Sıcak suyun akı oranı yardımcı enerjisiz regülatör tarafından
ayarlanılır.
Sensör kontrol edilmesi gereken deikenin sıcaklıını ölçer, ve ölçülen deeri çıkı deikeni
olarak kullanılan hareket sinyaline dönütürür. Sensör çıkı sinyali kapiler boru vasıtasıyla gelen
sinyale göre klapenin pozisyonunun deitii valfe iletilir.Sıcaklık regülatörü ihtiyacı olan hareket
gücünü kontrol edilen akıkandan alır, böylece besleme hatlarına ve yardımcı cihazlara gereksinim
duymazlar. Bu yardımcı enerjisiz regülatörlerin saladıı en önemli faydadır. Yüksek operasyonel
güvenilirlik sergilerken, maliyetleri de düük tutarlar.
SENSÖRLER
Ölçüm 3 farklı metot üzerine kurulmutur.
Sensörler kontrol edilen akıkanın sıcaklıını ölçmekte kullanılırlar. yi bir sensör u iki önemli
gereklilii yerine getirebilmelidir. Sıcaklık deiimlerine hızlı bir ekilde yanıt verebilmeli ve zaman
içinde deiim gösteren deikenlerin kesin deerlerini verebilmelidir. Yardımcı enerjisiz
regülatörler deikenleri aaıda ki 3 prensibe göre ölçerler:
• Sıvı Genlemesi
• Sourma
• Buhar Basıncı
31
SIVIGENLEMESPRENSB
Bir sıvının genlemesini ölçerken, sonuçların kalitesi iki faktörün uzanımına balıdır:
Sensör hacmi ve doldurulan akıkanın spesifik ısı kapasitesi.
SENSÖRHACM
Katılar, gazlar ve neredeyse bütün sıvılar sıcaklık yükseldiinde genleir. Bu fiziksel prensip
termometrelerde kullanılmaktadır. Sıcaklıktaki bir yükseli kapiler boru içerisindeki sıvı seviyesinin
yükselmesine sebep olur, ve sıvı kolonunun yükseklii ölçülen sıcaklıı gösterir.
ekil 2
1:Sensör
2:OperatingElement
3:Cylinder
ekil 2’de sıvı genlemesi prensibine göre çalıan bir sensör gösterilmektedir. Sıcaklık
yükseldiinde silindir içerisindeki sıvı genleir. Silindir duvarları yanlamasına genlemeye engel
olduundan sıvı yalnızca eksensel yönde genleir ve pistonu ve ona balı pini yukarı doru iter.
Hacimde ki artı aaıdaki gibi hesaplanabilir:
V = V0 T
Doldurulmu olan akıkanın genleme derecesine iki faktör tarafından karar verilir- kullanılan
akıkanın tipine balı olarak deien spesifik genleme katsayısı gama ve sıcaklıktaki deiim
deltaT.
Silindirden çıkan pinin yükseklii genlemenin ölçümüdür ve sıcaklıın fonksiyonunu temsil
eder.(h:f,(T). Pinin dikkate deer hareketini delta:h gerçekletirmek için, çalıma elemanının ekli
düünülmeli ve eleman gerektii ekilde adapte edilmelidir. Genel olarak küçük sensör hacimleri
daha büyük hacimlere nazaran daha geni hareketler üretirler. (ekil 2). Enstrümantasyon
alanında, pin hareketi büyük olduunda ölçüm aralıı daha iyi temsil edilebildiinden küçük
sensör hacimleri tercih edilir. Bu yolla daha kesin ölçüm sonuçları elde edilir. Ancak küçük volümlü
sensörlerin bir dezavantajı düük güç aktarımları gerçekletiriyor olmalarıdır. Bir sensörü
boyutlandırırken hareketteki deiim ve sıcaklık ile kuvvetteki artı arasında ortalama bir deer
bulunmalıdır.
32
DOLDURULANAKIKAN
Kesin ölçümleri hızlı bir ekilde elde etmek için, sensörün absorbe etmesi ve bırakması gereken ısı
miktarı mümkün olduu kadar düük olmalıdır. Bu hacmi yada kütleyi düük tutmak suretiyle
gerçekletirilebilir yada düük spesifik ısıl kapasiteye sahip akıkan seçilebilir. Akıkan içerisinde
depolanan ısının miktarı aaıda ki gibi hesaplanır:
W = Cp m T
Cp: spesifik ısı kapasitesi, m: kütle, deltaT: C olarak sıcaklıktaki deiim. Spesifik ısı kapasitesinin
sabit olmadıına ve sıcaklıa balı olarak deitiine dikkat ediniz.
Su, yüksek spesifik ısı kapasitesinden ötürü, doldurucu akıkan olarak kullanılması uygun
deildir. Suyun bir baka dezavantajı daha vardır. Neredeyse bütün sıvılar artan sıcaklıkla
beraber sürekli olarak genleirler ve sıcaklık düünce youurlar. Ancak su, en yüksek
younluuna 4C’de ulaır ve daha düük sıcaklıklarda olduu gibi daha yüksek sıcaklıklarda da
genleir. Bu nedenle, bu aralıkta ölçülen sıcaklık deerleri salıklı olmaz.
SAMSON sıcaklık sensörleri doldurulan akıkan olarak düük viskoziteli, sentetik yaları
kullanırlar. Sıvı zararsızdır, salıa ve çevreye hiçbir zararı yoktur. Eer kaçak oluursa atık su ile
boaltılabilir.( Su tehlike sınıfı:0). Evvelden kullanılan silikon yaları otomotiv endüstrisi tarafından
su bazlı vernikle ıslaklık problemi oluturduundan dolayı kabul görmemitir.
Sıvılardan baka, reçine ve elastomerlerde doldurucu akıkan olarak kullanılabilirler. Genleen
reçineler dar sıcaklık aralıında hacimde büyük deiimler elde edilebildiinden özellikle tercih
edilirler.
SOURMAPRENSB
ekil 3
Sourma prensibi fiziksel bir metot üzerine kurulmutur. Sıcaklık sensörü aktif hale getirilmi
karbon ve karbondioksit içerir. Sensör, ölçümü yapılan akıkan tarafından ısıtıldıında, aktif hale
gelen karbon, tek karbondioksit moleküllerini serbest bırakır. Sensör içerisindeki basınç
yükselir(ekil 3) ve her bir sıcaklık deeri için önemli bir deeri temsil eder. ç basınç kontrol hattı
vasıtasıyla operasyon körüüne iletildiinde, valf pozisyonu sıcaklıa balı olarak deitirilmi
olur. Sourma prensibinin en önemli faydası özel uygulamalara iyi adaptasyon salamasıdır. Bir
sourma sensörünün ölçüm aralıı iki yolla ayarlanabilir:
• Aktif edilmi karbon ve gazların farklı tipleri farklı basınç-sıcaklık erileri üretirler.
• Deiken doldurma artları farklı çalıma aralıkları üretirler. 0-150 C aralıını kapsayan dört
farklı çakıan ayar sahası kullanılabilir.
Sourma sensörlerinin dezavantajı, itme kuvvetlerinin buhar basıncı ve sıvı genleme prensibine
göre çalıan sensörlere nazaran çok daha küçük olmasıdır.
33
BUHARBASINCIPRENSB
Buhar basıncı prensibi termodinamik bir metot üzerine kurulmutur. Bir sıvı ısıya maruz
kaldıında belli bir sıcaklıkta kaynamaya balar ve buhar üretilir. Kaynama sıcaklıı basınca da
balıdır. Basınç ne kadar düükse sıvının kaynamaya baladıı sıcaklıkta o kadar düüktür.
Örnein: Açık bir kapta, su 100C’de kaynar. Basınçlı piiricide ki kaynama sıcaklıı daha yüksektir
çünkü, piirici içerisinde oluan basınç daha yüksektir.
Hidrokarbonların buhar basınç erileri ekil 4’te gösterilmitir. Ölçülen akıkanın sıcaklıı
arttıında, kapalı sensör sisteminde ki kaynama basıncıda artar ve yükselen buhar erisini
ekil 4
ekil 4. Hidrokarbonların buhar basınç erileri.
takip eder. Ölçülen sıcaklıa balı olarak sensör içerisinde önemli bir basınç oluturulur. ç sensör
basıncı, termostat içerisindeki körük üzerine etki eder ve bir itme kuvveti oluturur. Yardımcı
enerjisiz regülatörler için sensör içerisine doldurulan akıkan hidrokarbon bileenlerinin karıımıdır.
Maksimum ortam sıcaklıı, doldurulan akıkanın kontrol hattı içerisinde buharlamasını önlemek
amacıyla ayar noktasından minimum 15 K daha düük olmalıdır.
Farklı ölçüm metotlarının temel özellikleri aaıdaki tabloda karılatırılmıtır.
Sensör
tme
Genleme
Aırı Sıcaklık Güv.
Montaj Pozisyonu
Zaman Sabiti
Sıvı Genlemesi
Güçlü
Lineer
Düük
Herhangi
Orta
Katı Genlemesi
Güçlü
Neredeyse Lineer
Düük
Herhangi
Geni
Tablo 1. Farklı sensör sistemlerinin özellikleri
34
Buhar Basıncı
Orta
Lineer Deil
Orta
Tanımlı
Küçük
Sourma
Zayıf
Lineer
Yüksek
Herhangi
Küçük
SENSÖRDZAYNIDNAMKDAVRANIINASILETKLER
BULBSENSÖRLERNTPLER
Bulb Sensörler akıkanla dorudan temas halindedirler. Bunun sonucu olarak ısı deiimi ısı
transfer katsayısı tarafından karakterize edilir.
Sıvıların ısı transfer katsayısı gazlarınkinden önemli miktarda daha yüksektir. Bu nedenle bir
sıvının sıcaklık deiimi, sensör kabı, doldurulan akıkan ve son olarak da valf pozisyonu üzerinde
daha hızlı etki eder. Sıcaklık sensörünü boyutlandırırken ısı transferi için tasarlanan yüzey mümkün
olduu kadar geni olmalıdır. Bulb sensörlerin silindirik yüzeyleri su ve dier sıvıları ölçmek için
yeterli olmakla beraber gazların ölçümü için özel olarak üretilmi dörtlü bulb sensöre ihtiyaç
duyulur. Bu sensörlerde sensör yüzeyi ve doldurulan akıkanın hacmi arasında ki oran bulb
sensörlere nazaran daha büyüktür.
ekil 5
ekil 5. Bulb Sensör ve Dörtlü Bulb Sensörün Birim Basamak Yanıtı
ekil 6
ekil 6. Ölçüm aralıı üzerine kp’nin etkisi.
ekil 5 Bulb Sensör ile Dörtlü Bulb Sensörün ılık çevrim suyu ve bir hava kanalına daldırıldıktan
sonra ki Birim Basamak Yanıtını karılatırır. Sıcaklık farkı çok büyüktür ve pin tam hareketini
tamamlar. Özellikle hava kanalı içerisinde daha büyük sensör hacmi tercih edilir ve daha iyi
sonuçlar verir. Dörtlü Bulb Sensörün pini 12 dakika sonra neredeyse son hareket noktasına ulaır.
Aynı hareketi Bulb Sensör 40 dakikada gerçekletirir. Bu da hızlı kontrol çevrimleri için çok yava
kalır.
35
AYARSAHASIAYARLAMA
Yardımcı enerjisiz regülatörler genellikle oransal kontrol hareketi sergilerler(P Regülatörler).
Yardımcı enerjisiz sıcaklık regülatörlerinde P hareketi valf hareketinin ölçülen sıcaklıa göre
oransal olarak deimesine sebep olur. Oransal hareket katsayısı Kp (evvelden: oransal band Xp;
Xp: 100% / Kp). Aaıda ki formül sıcaklık regülatörlerinin kontrol hareketini tanımlar.
Delta h: Kp * deltaT
Kontrol Mühendisliinin temelinde tanımlandıı üzere P regülatörler düzenli hal hatasına sahiptir.
Düzenli hal hatası küçük tutulması gerektiinde bir büyük oransal hareket katsayısına ihtiyaç
duyulur (küçük oransal band). Sıcaklık regülatörü için bunun manası büyük hareketler küçük deltaT
deerlerinde gerçekletirilmelidirler. Sensörün ölçüm aralıı da uyumlu bir ekilde daha küçük olur.
(ekil 6).
ekil 7
Bununla beraber dar ölçüm aralıkları sensörlerin genel uygulamalarında engel tekil ederler. Bu
nedenle, ekil 7’deki sıcaklık regülatörleri ayar sahası ayarlayıcıları ile donatılmılardır.
Sensör içerisinde dıardan ayarlanabilir bir pistonun hareket ettirilmesiyle sistemin hacmi
deitirilir. Piston sa silindirin içerisine ittirildiinde operasyon elemanının içindeki pin kaldırılır ve
gerekli olan hacim elde edilir. Deien pin pozisyonunun sonucu olarak vananın hareket
pozisyonu da deitirilmi olur.
AIRISICAKLIK
Sıcaklık ayar sahasının üst limitine ulatıında pin tamamıyla uzatılmı pozisyondadır. Valf kendi
son pozisyonundadır ve sıvı sensörü tamamıyla doldurmutur. Sıcaklık bu deerin üzerine
yükseldiinde sensör içerisindeki sıvı daha fazla genleemez. Eer eitleyici bir hacim salanmazsa
yükselen iç basınç sensöre zarar verir. Bu durumu önlemek için basınç rahatlatıcı donanım ilave
edilmitir.(ekil 8).
ekil 8
Aırı sıcaklık vuku bulduunda, yükselen dolum basıncı pistonun alt kısmına etki eder ve pistonu
karısındaki aırı sıcaklık yay kuvvetini yenmek suretiyle sensörün dıına doru ittirir. Bu sensör
hacmini arttırır. Aırı sıcaklık yayının ayar noktası kurulumu üzerinde herhangi bir etkisi yoktur.
36
MONTAJPOZSYONU
Sıcaklık kontrol sisteminin düzenli olarak fonksiyonu için ön gereklilik sensörün optimum olarak
yerletirilmesidir. Sensör ölçülen akıkan içerisine tamamıyla daldırılmalıdır. ekil 9’da deiik
montaj pozisyonları gösterilmektedir. Eer sensör akı yönüne dik olarak monte edilirse (ekil 9 d.)
sensör yüzeyi akıkanla sadece kısa bir süre için temas salar. Bu durumda absorbe edilen sıcaklık
miktarı kesin ölçüm sonuçlarını oluturmak için çok küçük olabilir.
ekil 9. Sensör Yerleimleri
Dier bir önemli gereklilik sensörün ölü zaman olmaksızın ölçümü yapmasıdır. Ölü zaman vuku
bulur örnein, sensör ısıtma sisteminde ısı kaynaına dorudan konulandırılmadıında, örnein
ısı eanjörü, ısıtma borusundan uzaa koyulduunda. Bu durumda sıcaklık deiimleri gecikmeli
olarak ölçülür.
SENSÖRLERNDNAMKDAVRANII
Yardımcı enerjisiz regülatörün dinamik davranıı onun sensörünün dinamik davranıına balıdır.
Dinamik davranı zaman sabiti ile karakterize edilir. Bu sabit pinin sıcaklık deiimi tarafından
zorlandıında, yeni operasyon noktasının %63’üne ulaabilmesi için ihtiyaç duyulan zamanı
tanımlar.
Kontrol mühendislii noktasından sensöre bakıldıında, sensör bir enerji deposu olarak
gözönüne alınabilir. Onun dinamik davranıı zaman sabitini kullanmak suretiyle üssel bir fonksiyon
olarak tanımlanabilir.(ilk order gecikmesi). Bir kılıfı monte ederken dier bir enerji deposu sisteme
ilave edilir. Bu nedenle bir ikinci bir order sistemi yaratılır. Böyle bir sistemi tanımlarken zaman
sabiti Tu ve artı zamanı Tg kullanılabilir.
ekil 10’dan görülebilecei gibi küçük zaman sabitleri hızlı yanıt veren sensörler için tipiktir.
ekil 10
37
Tablo2 farklı SAMSON sensörlerin zaman sabitlerini listeler. Ölçümler su içerisinde yapılmıtır.
Aaıda ki tablodan da görebileceiniz gibi sourma ve buhar basınç prensibine göre çalıan
sensörlerle kullanılan kılıflar uzun gecikmelere sebep olurlar. Böylece bu sensörlere özgü hızlı
reaksiyon zamanları pratik olarak ortadan kalkar ve onlarda en az sıvı genleme prensibine göre
çalıan sensörler kadar yava olurlar.
Tablo2. Thermowell’in(Kılıfın) Zaman Sabiti Üzerine Etkisi
Kılıflar ve sensörler için standart malzemeler mükemmel iletkenliklerinden ötürü bakır ve
bronzdur. Agresif akıkanlar için paslanmaz çelik versiyonda kullanılabilir fakat paslanmaz çeliin
kullanımı zaman sabitini yaklaık %10 kadar arttırır. Kılıf söz konusu olduunda paslanmaz çelik
malzeme zaman sabitini etkilemez.
Kılıflar hava için kullanılan sensörlerle birlikte kullanım için uygun deildirler. Özel sensör
eklinden ötürü sensör ve kılıf arasında dar bir hava boluu oluur, bu ise izolasyon etkisine
sahiptir. Kılıflı bir hava sensörünün zaman sabiti kılıflı bir standart sensöre nazaran çük daha
fazladır.
VALFLERVEUYGULAMAALANLARI
KUVVETDENGELEME
Yardımcı enerjisiz regülatörlerin sinyal basıncı operasyon elemanı içerisinde doldurulan
akıkanın genlemesiyle üretilir. Farklı kuvvetlerin ara etkileimini anlaılır yapmak için aaıdaki
örnekte körükle dengelenmi bir valf tanımlanmaktadır.
Valf klapesi üzerine etki eden giri basıncı P1 ve çıkı basıncı P2 körük tarafından dengelenir.
Sonuç olarak harekete geçirici kuvvet Fa sadece önyüklemeli yaydan Ff muhalefet görür.
(ekil 11). Her iki kuvvette denge halinde dengelenirler.
Yardımcı enerjisiz regülatör ölçüm noktasında ki sıcaklık yükselip alçaldıında akı oranını
arttırmak veya azaltmak için kullanılır.
38
ekil 11. Sıcaklıkta ki yükselmeden sonra kuvvet dengesi.
Sıcaklık aaıda ki gibi düzenlenir:
• Akıkan ısıtıldıında operasyon elemanı içerisindeki doldurma sıvısı genleir ve harekete geçirici
kuvvet Fa’yı valf üzerinde uygular.
• Valf yay kuvveti Ff’i yenerek kapanır, ısıtıcı akıkanın debisini düürür.
• Debi düürülünce sıcaklıkta kuvvetlerin yeni dengesi oluuncaya ve yeni bir valf pozisyonuna
eriilinceye kadar düer.
KARITIRICIVEDAITICIVANALAR
Isıtma ve soutma kontrol sistemleri farklı valf stilleri gerektirir. Glob vanalar tek akıı kontrol
ederek arzu edilen sıcaklıı ayarlarlar. Dier taraftan üç yollu vanalar, iki akıı karıtırır ya da
ayrıtırırlar.
Üç yollu vanalar üç adet aza sahiptir (A,B,AB). Glob vanalar ise iki adet aza sahiptir. Valf
üzerine herhangi bir harekete geçirici kuvvet uygulanmadıında geri dönü yayı çift klapenin iki
sitten birinin üzerinde düzgün bir ekilde oturduunu garanti eder. Karıtırıcı vanalarda (ekil 12)
ısıtıcı akıkan sit klape dizaynından dolayı B azından giri yapar ve AB azından çıkı yapar.
Harekete geçirici kuvvet klape mili üzerinde etkili olduunda, valf dier uç pozisyonuna doru
hareket eder. Bu durumda B azındaki akı azalırken A azındaki giri açılır.
ekil 12. Üç Yollu Daıtıcı Vana
ekil 13. Üç Yollu Karıtırıcı Vana
39
Ayrıtırıcı vanalarda (ekil 13) akı oldukça farklıdır. Burada soutucu akıkan AB azından giri
yapar. Akı valfin pozisyonuna göre ayrıtırılır ve sonunda A ve B azından vanayı terk eder.
ekil 14. Bir Isıtma Sistemi Örnei
ekil 15. Bir Soutma Sistemi Örnei
Vanaların operasyon prensipleri ve ısıtma ve soutma sistemleri içerisinde ki uygulamaları
ekil 14 ve ekil 15’te gösterilmitir.
ekil 14 ve ekil 15 vanaların gidi ve dönü hatları üzerine tipik kurulum örneklerini
göstermektedir. Yüksek sıcaklıkta ve düük basınçta ki ısıtma sistemlerinde kavitasyon problemlere
sebep olabilir, bu sebeple vanaların daha souk olan dönü hatları üzerine kurulmaları uygun
olur. Isıtma ve soutma sistemlerini tasarlarken akıın daıtıcı veya karıtırıcı vananın klapesinin
açılma yönünde gerçekletiinden emin olunuz. Bu sayede kapanma pozisyonuna yakın
durumlarda oluabilecek titreimleri önlemi olursunuz. Dier durumda küçük yüzey, yüksek hız ve
düük basınç klapenin sit içerisinde yakalanmasına ve akı kesildiinde serbest bırakılmasına sebep
olabilir.
SOUTMASERVSNDEGLOBVANALAR
Yukarıda tanımlanan glob vanalar sensörde ki sıcaklık yükseldiinde kapanırlar, bu nedenle, bu
tipler ısıtma servisi için uygundurlar. Soutma uygulamalarında ise vananın sıcaklık yükseldikçe
açması istenir. Bu ya sit klape pozisyonunun deitirilmesi ile ya da normal glob vananın körük
yuvası ile sensör arasına bir reversing cihaz monte edilmesi ile mümkündür. kinci durumda, vana
yay kuvvetinin etkisi ile kapalıdır ve sıcaklık yükseldiinde açılır.
ekil 16. Reversing Cihazı
40
YARDIMCIENERJSZREGÜLATÖRLER
Yardımcı enerjisiz regülatörler adı üzerinde dıarıdaki bir kaynaktan yardımcı enerji
kullanılmadıından kurulum maliyetleri geleneksel enstrümanlara kıyasla çok düüktür.
Yardımcı enerjisiz regülatörler,sıcaklık,basınç.debi ve fark basınç kontrolü için kullanılabilir.
Kontrol edilen deikenin ayarlı set deerine göre gösterdii sapma kabül edilebilir olduu
durumlarda bu tür uygulamalar için uygundur ve set deeri uzun bir zaman sabit kalır.
(Çounlukla tüm kullanım ömrü boyunca)
Dier kontrol sistemlerindeki enerji maliyetinden dolayı ki bunlar yatırım maliyetinide
kapsamaktadır,yardımcı enerjisiz vanaların kullanımı tercih sebebi olabilmektedir.
Yardımcı enerjisiz vanalar kontrol fonksiyonlarını( dier sistemlerde yaanabilecek enerji
kesilmelerinden dolayı oluabilecek olumsuzluklar) güvenle yerine getirebilmeleri bir baka tercih
nedeni olmaktadır. Test sertifikalı cihazlar birçok uygulama alanı içersinde kullanılabilirler ve dier
çözümlerle karılatırıldıında iyi bir fiat/performans deerine sahiptirler.
41
FONKSYONPRENSPLER
EnergySupplyofControlEquipment
Ekipmanların performansı için enerji gereklidir.Yerdımcı enerjisiz regülatörler bu enerjiyi kontrol
edilen akıkandan salarlar.
Akıkanın basıncı yada ısıl deerini kullanarak basınç artar ve aktuator diyaframı yada iletme
elemanı üzerinde pozisyonlama kuvvetini oluturur.
AS
FK
FF
FM
:
:
:
:
Seat Area
Force Acting on the Plug
Spring Force
Force Acting on the Diaphragm
ekil 1
Örnek:BasnçDüürücü
Basınç regülatörleri sözkonusu olduunda P2 aktuatorun diyaframı üzerine direkt etki eder.Ve
ihtiyaç duyulursa dengeleme kabı kullanmak sureti ile bu etki gerçekletirilebilir.
Diyafram alanı Am ile orantılı olarak,Yay kuvveti Ff ve akı ile ilikili klape kuvveti Fk tarafından
karı konulan Fm kuvveti oluturulabilir
FM = P2 . AM = FK+FF
FK, klape yüzeyine etki eden giri ve çıkı basınçlarının arasındaki basınç farkından dolayı oluur.
AS :sit alanı,FK : klape üzerinde etkili kuvvet:FF: Yay kuvveti:Fm:diyafram üzerinde etkili kuvvet.
FK = p . AS
AS : Seat Area
Yay, Yay uzanımı X’e
FF = C F . X
CF : Spring Rate
42
BASINÇDÜÜRÜCÜVANANINÇALIMANOKTASININAYARLANMASI
Regülatörün çalıma noktası yayın öngerdirilmesi ile ayarlanır.
Spring Forces and Characteristic
Yukarıdaki ekil yay kuvvetlerinin hareket pozisyonları(T kapalı,Tx, T açık ) ve yay
karakteristiklerini göstermektedir.Yayın öngerdirilmesi yay karakteristiinin paralel yer
deitirmesine neden olur.Böylece Taçık hareket pozisyonunda ön yükleme Fpl:F açık etkili
hale geçer.
ekil 2
Ideal Characteristic of a Pressure Reducing Valve
Çalıma noktası ayarlanırken,kontrol edilen proses deikeni gereken set deerine ulaıncaya
kadar yayın öngerilmesi artırılır.Bu tarzda ayarlanan yay kuvveti ekil 1’deki kuvvetler
dengesinden meydana gelir.
FF = F M – FK = C F . X = p 2 . A M – p . A S
Küçük sit alanı ve düük fark basınç ile sadece küçük bir Fk klape kuvveti oluturulur.Bu artlar
altında vana strokuna eit olan yay uzanımı X,P2 basıncı ile orantılı deiir.Sonuç olarak ortaya
çıkan reaksiyon direkt olarak yay karakteristiine balı olur.(ekil 2)
CF
CF
p2 =
.X =
AM
. (Travel + X
open
CF
CF
. Travel +
AM
AM
)=
AM
.X
open
Xopen : Öngergi
Eitlik ve kontrol karakteristii, yardımcı enerjisiz regülatörün oransal hareket bileenini gösterir.
( CF . Xopen / AM) karakteristiin paralel yer deitirmesini tanımlar. Yüksek set deerlerinin
tanımlanması isteniyorsa bu terim artırılmalıdır. Bunu için sıkı yaylı(yüksek Cf) ve küçük aktuator
alanlı AM versiyonu tercih edilmeli yada uzun yay seçilmeli ki yay verimli bir ekilde
gerdirilebilsin.(Xopen artacaktır)
43
GLOBEKONTROLVANALARI
44
•
•
•
•
_ “’den 12”’e
Modüler Yapı
ANSI 125, 150, 250, 300
Opsiyon, Malzeme ve Versiyonda
Çok Geni Çeit
• Çok Geni Uygulama alanına Göre
Yapılandırılabilir.
STANDARTMALZEMELER
‹sim (eski)
GG25 (0.6025)
GGG40.3 (0.7043)
GS-C25 (1.0619)
C22.8 (1.0460)
GS21Mn5 (1.1138)
WN 1.4581
WN 1.4571
WN 1.4308
WN 1.4539
WN 1.4462
Hastelloy C4
)
(
&
%
$
#
EN'ye uygun ‹sim (yeni)
EN- GJL-250 (EN-JL-1040)
EN- GJS400-18-RT (EN-JS-1024)
GP240GH (1.0619)
P250GH (1.0460)
G20Mn5 (1.6220)
GX5CrNiMoNb19-11-2 (1.4581)
X6CrNiMoTi17-12-2 (1.4571)
GX5CrNi19-10 (1.4308)
X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539)
X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462)
"
!
‹sim ANSI
A126B
A395
A216WCC
A105
A352LCC
A351CF8M
A182F316
A351CF8
B 649 N08904
A182 F51
A494 CW-2M
DN 15 - 300
PN 16 - 40
DN 15 - 300
PN 16 - 40
DN 1/2" - 12"
Class 150 - 300
Kapama Yönü
AKIYÖNÜ
• Akı yönü kapama yönüne karıdır
• Ters yönde akı kapatmaya yakın
noktalarda istikrarsızlıklara yol açar
• Ters yönde klapeyi sitin içine çeken
bir emme kuvveti meydana gelir
Akı Yönü
45
MODÜLERDZAYN
Dili Balantı
Döküm Gövde
46
Dövme Gövde
DLSTDZAYNI
• Daha Az Kaçak
(Gövde / Sit)
• Daha Az Yedek Parça
• Daha Az Sürtünme
SIZDIRMAZLIK
Metal Metale
Soft Seal (Klapede)
ST/KLAPEDZAYNI
MetalMetale
Sızdırmazlık < 0.01% of CV (Class IV)
LeplenmiSitveKlape
Sızdırmazlık < 0.001% of CV (Class IV S1 / S2)
47
PTFESIZDIRMAZLIK
PTFE’liSoftSealing
Sızdırmazlık Sınıfı VI
SIZDIRMAZLIKSINIFLARIDINEN1349
1990’dan itibaren
DIN IEC 60534-4
Yerine Test yönteminde
deiiklik yok Aynı sızdırmazlık
tablosu.
SALMASTRA/V-PAKETDZAYNI
•
•
•
•
V- Paket Dizaynı
PTFE – Carbon Bileimi
Yay Baskılı
Min. Bakım
48
• Düük Emisyon
(10 –5 mbar I/Sec)
• 220 ˚C Sıcaklıa Kadar
• V- Paketi Aırı Sıkıtırmak
Mümkün Deildir.
ÖZELV–PAKETDZAYNLARI
• Polimerlenen ve Kristalleen akıkanlar
durumunda
Ayarlanabilir, PTFE silk cord / PTFE carbon
Parking boluksuz
• Oksijen Uygulamaları çin Beyaz PTFE’li
Ayarlanabilir PTFE silk / PTFE white packing
boluksuz
• Sıcak Asitler ve Alkalin Çözeltileri
Ayarlanabilir packing made of braided PTFE
Silk cord, boluksuz
• Kızgın Buhar
Ayarlanabilir PTFE’siz yüksek sıcaklık için
grafit ve karbondan v – paket
• Sert Su veya Klape Milinde Kalıntı Olduunda
Ayarlanabilir plastik lifi ve karbon içeren
contalar boluksuz olacak
KV–DEERNNTANIMI
• KV hesaplama DIN EN 60534’de
tanımlanmıtır.
• KV deeri 20 ˚C ve 1 bar fark basınçta su ile
hesaplanır.
• Hesap yapılırken Q akı miktarı m3/h olmalı.
KV’nin CV’ye çevrimi
KV X 1,17 = CV
AKIKARAKTERST
•KVS : Vananın Spesifik KV – Deeri
• KV 100 : Vananın % 100 Stokla
KV – Deeri +/- 10 % tolerans
olması lazım.
• KV0 : KV – ekseni ile teorik karakteristik
arasındaki kesime noktası.
• KVr : Müsade edilen eitim toleransı ile
en küçük Kv deeri.
49
KLAPEDZAYNI
lave olarak ... Malzeme, Sertletirilmi yüzey
veya Sertletirilmi Metal Yerletirilmi
Versiyonlar.
• ekil Parabolik V – Port Mikroakı
• Sızdırmazlık Metal Leplenmi Soft Seal
• Karakteristik Eit yüzdeli Lineer Hızlı Açma
LATERNAUZANTILARI
zoleParças
• 220˚C’den 450˚C’ye sıcaklıklar için
• Tahrik ünitesi diyaframı ve aksesuarların
sıcaktan korunması için
• PTFE v – paket in 450˚C’ye kadar
kullanılabilmesini salar
METALKÖRÜKYUVASI“0SIZINTI”
Test Balantısı
• Alarm sinyali için
basınç switchi
• Görsel alarm için
manometre montajı
Düük emisyonlu v-paket ile
karılatırma
Sıcaklık
Düük emisyonlu v-paket
Sıcaklık
Ömür
Metal Körük Yuvası
50
Ömür
GÜRÜLTÜDÜÜRME
AkBölücüsüSTI AkBölücüsüSTIII
GazlarveBuhariçinGazlarveBuhariçin
(Svlarözeltaleple)
BASINÇDENGELKLAPEDZAYNI
DengesizAlan=MilAlan
Tip3251
BasnçDengeliLaterna
veKlape
ÜÇYOLLUVANALAR
Kartrc
A+B 51
Datc
AB +
DYAFRAMVANA
Weir-Type “A” Diaphragm (“Saunders-Patent”)
Tip 3271
NAMUR
Rib + M8
Yoke frame provides compatibility to SAMSON
Modular Actuator and NAMUR Accessories.
CRYOGENCVANA
•Vakum – yalıtımlı boru hatları için
“Cold - box” Glob kontrol Vanası.
• Min et kalınlıı ile düük sıcaklık
uzatma parçası.
• Metal körüklü uzatma parçası
salmastra, tahrik ünitesi ve aksesuarları
bu oluumundan korur.
• Sıvı gaz sıcaklıkları :
-196...+220˚C
-320...+428˚F
52
CRYOGENCVANA
• 2-Yollu 304 veya 316 paslanmaz.
• Açılı model paslanmaz çelik veya
aliminyum gövde ile mümkün.
• Montaj pozisyonu her yöne olabilir.
MKROAKIVANASI
• Düük akılı “ine” klape
• 1/4...1/2
• CV 2...0.00012
• Bar stock construction
• 2-Yollu Glob veya Açılı model
• ANSI Class 150, 300, 600
Class 2500’e kadar
• NPT dili, kaynak aızlı veya
flan balantılı
• En uygun uzatma parçası ve
körük yuvası ile
53
AKTUATÖRLER
Pnömatik kumandalı veya elektrik aktuatörlü kontrol vana aktuatörleri uygulamada geni bir
Kullanım alanına sahip olup,bir otomasyon cihazından beslenmi kontrol sinyalini lineer veya
döner harekete çevirerek son kontrol elemanını pozisyonlamak için kullanılır.Kontrol vanasının
klapesi direkt olarak kontrol sinyaline oransaldır.
Bu çevrilmi hareket lineer veya döner olabilir.Kelebek,küresel veya rotary plug vanalarda
Dönme açısı dinamik torka balı olarak 70° veya 90° lik açma açısı oluturulabilir.
Sistem ihiyacına göre aktuatörler pozisyoner,konverter,solenoid valfler,position transmitter
veya limit switch ile donatılabilir. Pnömatik aktuatörler min bakım gerektiren ve çok pahalı
olmayan elemanlardır. Özellikle kompresör havasının bulunmadıı yerlerde elektrik ve elektrohidrolik aktuatörlerin kullanımı oldukça yaygındır.
A2
Istrumentation with a
pneumatic positioner
Signal pressure pst 6 bar
(90 psi)
B2
Istrumentation with an
i/p positioner Signal
pressure pst 6 bar
(90 psi)
C2
Istrumentation with a
reversing contactor and
three-phase AC motor
380 V ~
C4
Elecctrohydraulic Actuator
with an electric analog
control signal
A1
Istrumentation without
A positioner Signal range
0.2... 1 bar (3... 15 psi)
B1
Istrumentation with an
i/p converter Signal press.
Pst 6 bar (90 psi)
C1
Istrumentation with
An AC Motor
230 V ~
C3
Elecctrohydraulic Actuator
with a three-point
stepping input signal
1 Pneumatic controller
2 Electric controller or Automation
System With Ma output
3 Electric controller or automation
system with three-point output valve
4 Pneumatic control valve
5 Elctric control valve
6
7
8
9
10
11
54
Electrohydraulic control valve
Pneumatic positioner
i/p converter
i/p positioner
Electric positioner
Reversing contactor
PNÖMATKAKTUATÖRLER
Pnömatik aktuatörler diyafram aktuatörler olarak da bilinmektedir.Pnömatik aktuatörler diyafram
ve dahili yaylardan meydana gelmektedir.
Type 3271
With hand
wheel
Type 3271
Type 3271-5
Type 3271-52
Sectional Diagram of Type 3271
55
PNÖMATKAKTUATÖRLER
• Sinyal basıncı 6 bar’a kadar uygundur.
• Güçlü aktuatör kuvvetleri ile hızlı geçi
zamanlarına sahiptirler.
• Deiik çalıma ayarları uygulamaları
mevcuttur.
• Düük bir hacime sahiptirler.
• Minimum sürtünme
• Çalıma yönünün deitirilmesi veya
ayar sahalarının deitirilmesi veya
ayar sahalarının deitirilmesi için özel
takımlara ihtiyaç duyulmaz.
Versiyona balı olarak aktuatörler iki emniyet konumuna sahiptirler.
Normalde kapalı (Aktuatör stem extends)
Yay kuvveti ile vana kapatan model
Normalde açık (Aktuatör stem retracts)
Yay kuvveti ile vana açan model
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Cover plate
Diaphragm
Housing
Springs
Actuator stem
Lever system
Actuator shaft
Stop screws
Handwheel
Vent plug
Supply pressure connection
56
ELEKTROHDROLKAKRUATÖRLER
• Çalımaları için elektrik enerjisine
ihtiyaç duyarlar.
• Limit switch,position transmitter ,
fail-safe action ve potansiyometre
ile donatılabilirler.
• Kompresör havasının bulunmadıı
Yerlerde tercih edilmekte olup strok
zamanları sınırlıdır.
• Tamir prosedürü uygun ve pahalı
Olabilmekte olup,Ex alan ihtiyaçlarına
cevap verebilmektedir.
57
PSTONAKTUATÖRLER
• Pnömatik kumandalı piston aktuatörler
10 bar besleme havası basıncına kadar
çalıabilmektedir.
• Piston aktuatörler maximum kapama torku
ve açma-kapatma torkuna sahip olup,uygun
açma-kapatma hızlarına sahiptirler.
• Genel olarak basınç regülatörüne
ihtiyaç duymazlar.
• Çift veya tek etkili olabilirler.
• Solenoid valf,lock-up vanası gibi
aksesuarlarla donatılabilirler.
• Manuel kumanda ilavesi mümkündür.
ROCK-PNONAKUATÖRLER
Döner harekete sahip vanalar ile birlikte kullanılmakta olup,ON-OFF ve shut-off uygulamaları için
uygundur.
58
I/PPOZSYONERLER
GENELÖZELLKLER
• Aluminium housing as standard
(stainless steel optional)
• Explosion protection according to
ATEX / CSA / FM/ IECX/ NEPSI/ GOST...
• Air supply 1,4 to 6,0 bar / 20 to 90 psi
• Ingress protection IP 66 / NEMA 4(x)
• Ambient temperature -45 to +80 °C
external travel pick-up–60° C to 105°C
• Air consumption (steady state)
< 110 ln/h (at all supply pressures)
DZAYNVEÇALIMAPRENSB
Pozisyoner Kesiti
Elektropnömatik pozisyoner, klape pozisyonu (kontrol edilmi X) ve giri sinyalini (referans
deikeni W) karılatırma için kullanılır. Kontrol cihazından alınmı giri sinyali vananın pozisyonu
ile karılatırılır ve bir çıkı deikeni (y) gönderilir. Pozisyoner I/P çevirici ünitesi (21) lever (1), mil
(1.1) strok yayı (6) ve flapper, nozul ve yükseltici’yi kapsayan kontrol ünitesinden meydana
gelmektedir. I/P çevirici ünitesine beslenen (4-20 mA) giri sinyali oransal basınç sinyali Pe’ye
çevrilir. Gir akım sinyalinin her deiimi pnömatik kontrol sistemine gönderilmi Pe hava basıncının
oransal deiimine sebep olur. Pe basıncı ölçme diyaframı (8) üzerinde bir kuvvet oluturur. Ve bu
kuvvet strok yayı (6) ile karılatırılır. Diyaframın hareketi hissedici ine (9.1) vasıtası ile flapper
(10.2)’ye gönderilir ve nozul (10.1) basıncı ayarlar. Sinyal basıncı Pst giri sinyali deerine balı
olarak klapenin hareket etmesine sebep olur. Ayarlanabilir Q(debi) ve Xp (oransal band)
fonksiyonları kontrol devresinin optimizasyonu için kullanılır. Strok yayı (6) yapılan uygulamaya
balı olarak strok mesafesinin ayarlanması için deitirilebili
59
BALANTI
15
1
20
2
2.1 21 22 23
Cast Yoke Tip Balantı (Namur)
ROD-TYPEYOKEBALANTI
15 1 28 27 26 20 2.1 2
21 24 23
Rod - Yoke Tipi Balantı
DÖNERAKTUATORLEREBALANTI
Control Valve Opens Counterclockwise
Slot
Control Valve Opens Clockwise
Slot
60
BASINÇGÖSTERGELER
Pozisyonerde besleme ve sinyal basıncı havalarını izlemek için 2 adet manometre kullanılması
tavsiye edilir.
BESLEMEBASINCI
Gerekli besleme havası basıncı aktuator’un çalıma aralıı ve çalıma yönüne balı olarak
belirlenir. Çalıma aralıı aktuator üzerindeki etikette tanımlanmıtır. FA veya NC normalde
kapalı ve FE veya NO normalde açık vananın çalıma yönü vana üzerinde tanımlanmaktadır.
NORMALDEKAPALI
Globe ve Angle vanalarda emniyet konumu normalde kapalı aktuator için gerekli besleme
havası basıncı üst çalıma aralıı+0.2 bar ,min:1.4 bar’dır.
NORMALDEAÇIK
Normalde açık globe ve Angle vanalarda sıkı kapatma için gerekli besleme basıncı aaıdaki
eitlikten hesaplanır.
d2 . p
Pst max = F +
(bar)
4.A
d =
p=
A =
F =
Sit Çapı (cm)
Vanadaki Fark Basınç (bar)
Aktuator Diyafram alanı (cm2)
Aktuator Üst Çalıma Aralıı Deeri
Bu tür ayrıntıların bulunmayıı durumunda aaıdaki eitlik izlenebilir.
Gerekli besleme havası basınc:Üst çalıma deeri+1 bar
ÇALIMAYÖNÜNÜNBELRLENMES
Giri sinyali(referans deikeni w) arttıında sinyal basıncı artar veya azalır.Artan karakteristik
<< yükselen-yükselen,azalan karakteristik <> yükselen –alçalanolarak tanımlanır.
61
Aktuator : Normalde Kapalı (FA)
Aktuator : Normalde Açık (FE)
BALAMANOKTASIVEGRSNYAL(Referansdeikeni)
Standart çalımada referans deikeni aralıı 100% =16 mA.Daha küçük bir aralık
Örnein :8 mA sadece split –range (4-12,12-20 mA)uygulamasında mümkündür.
Pozisyoner üzerinde ayarların yapılması ile strok,giri sinyaline uyumlu hale getirilir.
Örnein : %0 kapalı pozisyon 4 mA kumanda sinyaline ,%100 açık pozisyonda 20 mA kumanda
sinyaline karılık gelmektedir.Split-range uygulamasında kontrol çıkı sinyali iki vanayı kontrol
etmek için kullanılmaktadır.1 vana 4-12 mA,2 vanada 12-20 mA çalımaktadır.ki vana arasında
örtümeyi engellemek için arada 0.5 mA ölü band bırakılmalıdır.
62
EX-UYGULAMALAR
EN5001x
TIIS
ATEX100a
NEPSI
FM361x
GOST
CSA22.2
IEC10079-x
63
OPSYONLAR
• Communication
3730-2: Tovis View via SSP interface
3730-3: Trovis View via SSP interface/ HART
• NAMUR - EN 60947-5-6 (EX)
OPTIONS
• 1 inductive limit switch plus one
remaining software limit switch
• Fault alarm output
• 2 Software limit switches
• 24 V DC switches (non EX)
• Analog position transmitter
• Integrated solenoid valve
External travel pick-up
Smartexplosionproof
64
HABERLEME
65
KAVTASYON
Kavitasyon genel olarak genelm olarak boukların çökmesi ve dinamik oluumdur..
Yüksek akıkan hızları lokal hidrostatik basıncın kritik basınca dümesine neden olur ve bu kritik
basınç yuvarlak olarak akıkanın buharlama basıncına karılık gelir.Bu durum gaz ve buhar ile
doldurulmu kabarcıkların oluumuna sebep olur.Bu kabarcıklar akıkan ile birlikte taınırlar ve
yüksek basınç alanlarına ulatıklarında çökerler.Kabarcık çökmesinin son fazında
Kabarcıklar içersinde ve çevresinde yüksek basınç pikleri oluur.Bu pikler mekanik
titreimlere,gürültüye ve yüzeylerde deformasyona neden olur.Eer kavitasyon iddetlenirse
akıkan özellikleride deiir.
KAVTASYONBALANGICI
Akıkan içerisinde kabarcıklar oluturmak için akıkan önce genletirilmeli,sonra
kopartılmalıdır.Teorik olarak akıkanlar gerilme dirnci ve negatif basınçları absorbe ederler.
Ackeret 20 °C’deki saf suda kavitasyon oluturmak için gerekli olan negatif basıncı düzenler.Ve
bu van der Waals erisinin minimumunu baz alır, bu deer teorik olarak suyun sıkıtırılabilmesini
salayan 104bara karılık gelir.
KONTROLVANASINDAKRTKAKI
Kontrol vanasında kritik akı olması durumunda minimum basıncı belirlemek için mevcut trori
kullanılmaz.Bunun yerine kavitasyon katsayısı XFZkullanılır.
Distribution of Pressure in the Valve
Farzedilir ki,vanada kavitasyonsuz iletme artlarında harici basınc farkının (p1-p2),dahili
basınç farkına oranı (p1-pmin) Xfz olarak isimlendirilir.
Kısma anında çıkıta düzensiz türbülans olutuu için min farkbasınç vuku bulur ve direkt ölçüm
yapılarak belirlenemez.
66
GÜRÜLTÜÖLÇÜMÜLEXFZKATSAYISININBELRLENMES
Kavitasyon gürültüsü baladıında minimum basıncın(P min) akıkanın buharlama basıncına
(Pv) eit olduu kabül edilir.Böylece gürültü ölçümleri kullanılarak vana yükünün (y) bir fonksiyonu
olarak xFZbelirlenir.
Determining the Cavitation Coefficient XFZ
Formation of Cavitation Zones with Various XFV Values
Vananın tüm strok deerleri için XFZ deerleri biliniyor ise tüm basınç oranları için kaviatasyon
etkisi olup olmadıı bilinmese dahi XFZ deeri belirlenebilir.
p
XF =
P1 - pv
Çalıma basınç oranı XF < XFZ kaviatsyon oluma riski yoktur, XF XFZ ise genilemesi
(XF - XFZ )’e balı oransal duraan bir kavitasyon meydana gelir.
67
KAVTASYONEROZYONU
Malzeme yüzeyi,yapısına balı olarak deforme olur,gever ve sonuç olarak kabarcıklar
çökerken oluan mikrojet vasıtası ile meydana gelen basınç dalgalarının oluturduu sık
gerilmeler nesticesinde parça erozyonu oluur.
The Course of Development of Cavitation Erosion
Kavitasyonun üç kısmda nasıl incelendiini göstermektedir.
Alan1’de balangıç peryodunu tanımlar,aırlıkta oluan kayıp henüz ölçülebilir deildir.
Alan2sabit erozyon oranı ile karakterize edilir.Malzeme erozyonunun derinlii ve etkili
olduu alanlar zaman içerisinde artar.
Alan3,iddetli biçimde çoktan kırılmı olan yüzey,koruyucu yastık gibi hareket ettiinden
yüzeye yakın bölümlerde göçme ihtimalini düürür ve malzeme çok daha yava aınır.
Kavitasyonun balamasından önceki oluma döneminde, (kuluçka dönemi) yumuak metallerin
yüzeyi sadece elastik deformasyona,sonrasında plastik deformasyona urar.Çukur ve çıkıntılar
oluur. Zaman içersinde bunların sayısı artyar.Kuluçka döneminin sonunda malzeme
deformasyonu aıldıktan sonra kırıklar oluur ve baımsız parçacıklar kopmaya oluur.
Kırılgan metaller sözkonusu olduunda deformasyon safhası, çıkıntı engellerin yüksek
younluundan dolayı çok uzun sürmez. Neticede kuluçka dönemi sonunda malzeme dirncini
aan iç gerilmeler oluur. Kırılmalar ve kopmalar meydana gelir ve bunlar aırlık kaybının
artmasına neden olurlar. Dökme demirde kavitasyon gerilmesi baladıında grafit fazla aınır.
Sfero dökme demirden grafit nodülleri ayıklandıktan sonra, yumuak ferrit fazı boalmı
oyukların içine akar.Perlit dayanak noktası gibi hareket eder. Yüzey deformasyonunu
yavalatır. Kuluçka dönemi sonunda, güçlü deformasyon sonunda oyuk kenarlarından ferrit
kopması balar. Seramik malzemelerde,gerilmenin balangıcından itibaren mikro kırılmalar
olumaya balar. Bu durum dikkate deer plastik deformasyona sebep olmaz.Gerilme devam
ettiinde çatlakların younluu sürekli büyür. Kuluçka dönemi bittikten sonra çatlaklar yayılır
ve birbirine eklenerek kırılmalar meydana gelir.
68
YARARLANILANKAYNAKLAR
• SAMSON Teknik bilgi kitapçıkları,eitim notları ve katologları.
• Control Valve Handbook-Third Edition
69