ברז בקרה – הלב של התהליך

תפקידו של ברז הבקרה

ברז בקרה הינו אלמנט קריטי בתהליך ובעל שימושים רבים ומטרות שונות המשתנות מיישום אחד לאחר, בדרך כלל  הייעוד של הברז לבצע בקרה על מהירות הזורם – כימיקל, גז, קיטור, שמן או מים.

הברז מבקר את מהירות הזורם על ידי שינוי של גודל המעבר דרכו הוא זורם בהתאם לסיגנל המגיע מהבקר, מהירות הזורם יכולה להשפיע באופן ישיר על ספיקת הזורם, טמפרטורה, לחץ ועוד.

מפעלים תהליכיים כוללים מאות ואף אלפי חוגי בקרה שונים המשפיעים זה על זה, זאת על מנת לייצר את המוצר הטוב ביותר בצורה היעילה ביותר.

הבקרה מתבססת על אינפורמציה המגיעה מחיישני הקצה ומועבדת בבקר התהליך, כאשר המשימה העיקרית היא להתגבר על ההפרעות השונות ולייצב את המערכת על הערך הנדרש בתהליך.

התפקיד של הבקר לתכנן כיצד הוא מתגבר על ההפרעות ומייצב את התהליך בחזרה והוא עושה זאת הרבה פעמים בעזרת ברז הבקרה.

ברז בקרה – שימושים

לברז הבקרה שימושים רבים, למשל בבקרת טמפרטורה תפקיד הברז לבצע בקרה על ספיקת הקיטור או השמן התרמי ובהתאם לשנות את הטמפרטורה, באופן דומה יכול הברז לשלוט על ספיקת מי הקירור ולשלוט על הטמפרטורה, בבקרת המפלס ימוקם לרוב הברז ביציאה מהמיכל וישלוט על המפלס במכלי אגירה, עמודות זיקוק, מכלי איסוף וכדומה, בעזרת ברז הבקרה ניתן לווסת את הלחץ ללחץ שאנחנו רוצים במערכת ובהתאם לפרוק את הלחץ לצורכי אבטחה, במקרים אחרים יבצע ברז הבקרה שליטה על כמויות – Batching, ויהיה הכלי לביצוע ריכוז בין חומרים שונים – Mixing, או יבצע החזרה של חומר לפי דרישה מערכת – Diverting.

בחירה נכונה של ברז בקרה

מאחר וברז הבקרה הינו אחד האלמנטים החשובים בתהליך נדרש לבחור אותו בקפידה, ברז שתוכנן בצורה לא נכונה יגרום להפרעות איומות בתהליך אשר יפגעו באופן ישיר באיכות המוצר, באחזקה השונה של הציוד ומעל הכל בבטיחות העובדים.

ברז שנבחר נכון מסוגל על ידי שינוי של מספר אחוזים בפתיחה או בסגירת המעבר – לשלוט בצורה מדויקת בספיקה ובכך להגיע לתוצאה הרצויה במוצר, בטמפרטורה או לחץ, מעבר חום וכדומה.

ישנו מגוון גדול של ברזי בקרה בעלי עקרון פעולה שונה, מבנה סגר אחר, גודל, אטמים ועוד, כל פרמטר כזה ישפיע על תפקודו של הברז ונדרש להתחשב בכלל נתוני התהליך כאשר מגדירים ברז בקרה.

המפעיל של הברז יכול להיות פניאומטי או חשמלי, המגיב לאות פיקוד שהוא מקבל מבקר חיצוני.

אפשר להמיר את האות הפניאומטי או החשמלי ובכך לשלוט על פעולה של המפעיל אשר יפתח או יסגור את המעבר בברז בצורה רציפה ופרופורציונלית.

האלמנטים החשובים בברז הבקרה הינם התושבות האטמים והמבנה המכני של הברז אשר יכולים להיות מיוצרים מחומרי מבנה שונים ובשיטות שונות על מנת שאלו יהיו עמידים בתנאי התהליך, שינויים בתהליך ושחיקה גבוהה.

תופעה נוספת אשר נדרש להתחשב בה הינה קוויטציה – תופעה אשר נוצרת לאור שינויים מהירים של לחץ ותת לחץ בנוזל ויוצרת חללי אדים אשר בגודל מסוים קורסים לתוך עצמם במהירות גבוהה, תופעה זו גורמת לנזקים בברזים, בתושבות שלהם ובסגרים.

           

כשבוחרים ברז חשוב מאוד להתחשב בגודל המעבר והמומנט של המפעיל, ברז שלא נבחר נכון יגרום לחוג בקרה לא יציב ולבעיות רבות במערכת לא משנה כמה חיישני הקצה מדויקים ומהירים ולא איכותו של הבקר.

סוגים שונים של ברזי בקרה

 

ברז בקרה מסוג Globe

ברז מסוג Globe הינו ברז ליניארי לפתיחה סגירה וויסות של הזורם בתהליך.

ברז זה מאפשר מעבר מלא כאשר הוא פתוח לחלוטין ומאפשר דליפה בהתאם לתקן כאשר הוא סגור לחלוטין, ברז זה נחשב לבעל אטימות גבוהה לאור המבנה המכני שלו, ניתן לתכנן את הסגר עם או נגד כיוון הזרימה בהתאם לסוג התהליך.

קיימים סוגים רבים של סגרים אשר נבחרים ומיוצרים לפי נתוני התהליך, דרישות הבקרה, דיוק הבקרה ועוד.

סגר מסוג מחט – מיועד לספיקות נמוכות

סגר פרבולי – פונקציית פתיחה Equal Percentage

סגר ליניארי – פונקציית פתיחה ליניארית

בברזיGLOBE   קיימים גם ברזים שהם תלת דרכיים אשר בעזרת בקרה אפשר לשלוט בצורה מדויקת על הזרימה בכל אחד מהפתחים ובכך לשלוט על מחליפי חום או תהליכי ערבוב.

ברז בקרה מסוג Slide Gate

ברז מסוג Slide Gate, גם כן ברז פרופורציונלי אך בשונה מברז globe הוא אינו מאפשר מעבר מלא כיוון שבמבנה שלו ישנה דיסקית הממוקמת בין גופי wafer בעלי מעברים רבים (orifices) אשר התכנון שלהם נקבע בהתאם למידת ה CV של הברז.

ברז זה מאפשר לזורם לנוע בצורה ישרה ולאור הפרש לחצים לפני ואחרי הברז נוצרת אטימה מלאה בגוף המעבר.

מאחר והפלטה/דיסק מבצעים מהלך קטן לפתיחה וסגירה, מפעיל הברז קטן בהרבה מזה של ברז מסוג Globe.

בגלל עקרון העבודה של הברז הזה- גם אם נוצרת קוויטציה – הבועות יופיעו אחרי הברז בהמשך הקו ולא יגרמו נזק לברז כמו שעלול להיגרם בברז מעבר רגיל.

המבנה המיוחד של הברז מאפשר גם אחרי בחירתו והרכבתו, במקרה שתנאיי התהליך משתנים, להחליף את הדיסקית בלבד ובכך להתאים את הברז לתנאים החדשים בהתאם ל CV החדש, , ללא צורך בהחלפה של ברז שלם.

 

בברז SLIDE הממקם מותקן על ציר הברז ,בהמשכו כך שהקריאה הינה מדויקת ואין עיוותים כמו בממקמים הסטנדרטיים שמורכבים במקביל לציר הברז ובגלל הסטייה יש עיוות מסוים בקריאה.

הממקם שמותקן מעל המפעיל הפניאומטי, רחוק מהתהליך ולכן אינו מושפע מתהליכים בטמפרטורה גבוהה.

 

שיטות נוספות לביצוע בקרה בעזרת ברזים שונים

ברז דיאפרגמה – בדרך כלל נבחר ברז מסוג זה ליישום בו הזורם בעל צמיגות גבוהה.

ברז אלכסוני עם I/P – ברז אלכסוני לרוב מיושם כברז ON/OFF אך אם לא נדרש דיוק גבוהה במיוחד ניתן לבצע בקרה דרך מתמר לחץ-זרם ולקבל פתרון בקרה פשוט.

ברז 1/4" סיבוב V-Port – ברז זה הינו סוג של ברז כדורי כאשר גוף המעבר אינו בצורת כדור אלא בצורת V אשר מאפשר זרימה ליניארית עם הפתיחה/סגירה של הברז, כאשר עושים בקרה דרך מתמר לחץ-זרם (I/P) ניתן להגיע לבקרה טובה מאוד.

לסיכום

בעת בחירת ברז בקרה יש להגדיר מספר מקדמים אשר למעשה יהיו אחראים לאופי הברז וליכולת שלו לבקר את הזורם:

• סוג הזורם
• ספיקת הזורם
• לחץ כניסה לברז בקרה
• לחץ ביציאה מהברז
• טמפרטורת עבודה

בעזרת נתונים אלו – יש אפשרות לבחור במדויק ברז בקרה עם כל האביזרים הנלווים כמו ממקם על כל סוגיו או מתמר זרם  I/P , לקבוע את מקדם ה CV שלו (היכולת להעביר ספיקה) ועוד.

לצורך בחירת מקדם מדויק של הברז אנו משתמשים בתוכנה לבחירת הברזים שבה אנו מזינים את נתוני התהליך שמוזכרים.

בנוסף, לא פעם ישנה חשיבות אדירה בהתקנת ציוד היקפי נוסף לברז הבקרה על מנת לשמור על אורך חייו ותפקודו.

כמו הרכבת מסננים ומלכודות קיטור על מנת להבטיח שהזורם מגיע לברז הבקרה נקי מכל לכלוך , עובדה שעלולה לפגוע ביעילות הברז.

כחברה אשר צמחה בתעשייה התהליכית ומכירה את השטח משלב המדידה דרך הבקרה ועד הפעלת התהליך, יש לנו יתרון בהבנת הצורך של התהליך ובהתאם לבחור את הציוד הטוב ביותר.

אתם מוזמנים להתרשם ממגוון ברזי הבקרה שלנו באתר – www.elcon.co.il

לכל שאלה ניתן לפנות ליוני בירן – מנהל תחום אנרגיה ותהליך

נייד : 053-3421560  טל: 08-9433630   פקס :08-9433633

מייל : [email protected]