नियंत्रण वॉल्व

नियंत्रण वाल्व एक वाल्व होता है जिसका उपयोग नियंत्रक के सिग्नल द्वारा निर्देशित प्रवाह मार्ग के आकार को अलग-अलग करके द्रव प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। यह द्रव गतिशीलता दर के प्रत्यक्ष नियंत्रण और दबाव, तापमान और तरल स्तर जैसी प्रक्रिया मात्राओं के परिणामी नियंत्रण को सक्षम बनाता है।

स्वचालित नियंत्रण शब्दावली में, एक नियंत्रण वाल्व को अंतिम नियंत्रण तत्व कहा जाता है।

संचालन
स्वचालित नियंत्रण वाल्वों को खोलना या बंद करना आमतौर पर विद्युत, हाइड्रोलिक या वायवीय एक्चुएटर्स द्वारा किया जाता है। आम तौर पर एक मॉड्यूलेटिंग वाल्व के साथ, जिसे पूरी तरह से खुले और पूरी तरह से बंद के बीच किसी भी स्थिति में सेट किया जा सकता है, वाल्व पोजिशनर्स का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि वाल्व खोलने की वांछित डिग्री प्राप्त करता है। वायु-सक्रिय वाल्वों का उपयोग आमतौर पर उनकी सादगी के कारण किया जाता है, क्योंकि उन्हें केवल संपीड़ित वायु आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जबकि विद्युत संचालित वाल्वों को अतिरिक्त केबलिंग और स्विच गियर की आवश्यकता होती है, और हाइड्रॉलिक रूप से सक्रिय वाल्वों को हाइड्रोलिक तरल पदार्थ के लिए उच्च दबाव आपूर्ति और रिटर्न लाइनों की आवश्यकता होती है।

वायवीय नियंत्रण सिग्नल परंपरागत रूप से 3-15 पीएसआई (0.2-1.0 बार) की दबाव सीमा पर आधारित होते हैं, या अब आमतौर पर, उद्योग के लिए 4-20 एमए का विद्युत सिग्नल, या एचवीएसी सिस्टम के लिए 0-10 वी पर आधारित होते हैं। विद्युत नियंत्रण में अब अक्सर 4-20 एमए नियंत्रण धारा पर लगाया गया एक स्मार्ट संचार सिग्नल शामिल होता है, ताकि वाल्व स्थिति के स्वास्थ्य और सत्यापन को नियंत्रक को वापस संकेत दिया जा सके। हाईवे एड्रेसेबल रिमोट ट्रांसड्यूसर प्रोटोकॉल, फील्डबस फाउंडेशन और प्रोफिबस सबसे आम प्रोटोकॉल हैं।

एक स्वचालित नियंत्रण वाल्व में तीन मुख्य भाग होते हैं जिनमें प्रत्येक भाग कई प्रकार और डिज़ाइन में मौजूद होता है:
 * वाल्व एक्चुएटर - जो वाल्व के मॉड्यूलेटिंग तत्व, जैसे गेंद या तितली को स्थानांतरित करता है।
 * वाल्व पोजिशनर - जो सुनिश्चित करता है कि वाल्व खुलने की वांछित डिग्री तक पहुंच गया है। इससे घर्षण और घिसाव की समस्या दूर हो जाती है।
 * वाल्व बॉडी - जिसमें मॉड्यूलेटिंग तत्व, एक प्लग, ग्लोब, बॉल या बटरफ्लाई शामिल होता है।

क्रिया पर नियंत्रण
हवा से चलने वाले वाल्व का उदाहरण लेते हुए, दो नियंत्रण क्रियाएं संभव हैं:


 * हवा या करंट को खोलना - नियंत्रण सिग्नल मूल्य में वृद्धि के साथ प्रवाह प्रतिबंध कम हो जाता है।
 * हवा या करंट को बंद करना - नियंत्रण सिग्नल मूल्य में वृद्धि के साथ प्रवाह प्रतिबंध बढ़ता है।

सुरक्षा कम होना मोड भी हो सकते हैं:


 * वायु या नियंत्रण सिग्नल बंद होने में विफलता - एक्चुएटर में संपीड़ित हवा की विफलता पर, वाल्व स्प्रिंग दबाव के तहत या बैकअप पावर द्वारा बंद हो जाता है।
 * वायु या नियंत्रण सिग्नल के खुलने में विफलता - एक्चुएटर में संपीड़ित हवा की विफलता पर, वाल्व स्प्रिंग दबाव में या बैकअप पावर द्वारा खुलता है।

विफलता संचालन के तरीके संयंत्र की विफलता-सुरक्षित प्रक्रिया नियंत्रण विनिर्देश की आवश्यकताएं हैं। पानी ठंडा करने के मामले में यह खुलने में विफल हो सकता है, और रसायन पहुंचाने के मामले में यह बंद होने में विफल हो सकता है।

वाल्व पोजीशनर
पोजिशनर का मूल कार्य वाल्व एक्चुएटर तक दबावयुक्त हवा पहुंचाना है, ताकि वाल्व स्टेम या शाफ्ट की स्थिति नियंत्रण प्रणाली से निर्धारित बिंदु से मेल खाए। पोजिशनर्स का उपयोग आम तौर पर तब किया जाता है जब वाल्व को थ्रॉटलिंग क्रिया की आवश्यकता होती है। एक पोजिशनर को वाल्व स्टेम या शाफ्ट से स्थिति फीडबैक की आवश्यकता होती है और वाल्व को खोलने और बंद करने के लिए एक्चुएटर को वायवीय दबाव प्रदान करता है। पोजिशनर को नियंत्रण वाल्व असेंबली पर या उसके पास लगाया जाना चाहिए। नियंत्रण सिग्नल के प्रकार, नैदानिक ​​क्षमता और संचार प्रोटोकॉल के आधार पर पोजिशनर्स की तीन मुख्य श्रेणियां हैं: वायवीय, एनालॉग और डिजिटल।

वायवीय पोजीशनर
प्रसंस्करण इकाइयाँ नियंत्रण वाल्वों के लिए नियंत्रण सेट बिंदु के रूप में वायवीय दबाव सिग्नलिंग का उपयोग कर सकती हैं। वाल्व को 0 से 100% स्थिति तक ले जाने के लिए दबाव को आमतौर पर 20.7 और 103 kPa (3 से 15 psig) के बीच नियंत्रित किया जाता है। एक सामान्य वायवीय पोजिशनर में, वाल्व स्टेम या शाफ्ट की स्थिति की तुलना धौंकनी की स्थिति से की जाती है जो वायवीय नियंत्रण संकेत प्राप्त करती है। जब इनपुट सिग्नल बढ़ता है, तो धौंकनी फैलती है और एक किरण को स्थानांतरित करती है। बीम एक इनपुट अक्ष के चारों ओर घूमती है, जो फ़्लैपर को नोजल के करीब ले जाती है। नोजल का दबाव बढ़ जाता है, जिससे वायवीय एम्पलीफायर रिले के माध्यम से एक्चुएटर पर आउटपुट दबाव बढ़ जाता है। एक्चुएटर पर बढ़ा हुआ आउटपुट दबाव वाल्व स्टेम को हिलाने का कारण बनता है।

तने की गति को एक कैम के माध्यम से बीम में वापस भेज दिया जाता है। जैसे ही कैम घूमता है, बीम फ़्लैपर को नोजल से थोड़ा दूर ले जाने के लिए फीडबैक अक्ष के चारों ओर घूमता है। नोजल का दबाव कम हो जाता है और एक्चुएटर पर आउटपुट दबाव कम हो जाता है। संतुलन तक पहुंचने तक फ्लैपर को नोजल से दूर रखते हुए तने की गति जारी रहती है। जब इनपुट सिग्नल कम हो जाता है, तो धौंकनी सिकुड़ जाती है (आंतरिक रेंज स्प्रिंग की सहायता से) और बीम फ्लैपर को नोजल से दूर ले जाने के लिए इनपुट अक्ष के चारों ओर घूमता है। नोजल कम हो जाता है और रिले वायुमंडल में डायाफ्राम आवरण दबाव जारी करने की अनुमति देता है, जो एक्चुएटर स्टेम को ऊपर की ओर बढ़ने की अनुमति देता है।

कैम के माध्यम से, फ़्लैपर को नोजल के करीब लाने के लिए स्टेम मूवमेंट को बीम पर वापस भेजा जाता है। जब संतुलन की स्थिति प्राप्त हो जाती है, तो स्टेम की गति रुक ​​जाती है और एक्चुएटर दबाव में किसी भी और कमी को रोकने के लिए फ्लैपर को तैनात कर दिया जाता है।

एनालॉग पोजिशनर्स
दूसरे प्रकार का पोजिशनर एक एनालॉग I/P पोजिशनर है। अधिकांश आधुनिक प्रसंस्करण इकाइयाँ नियंत्रण वाल्वों को मॉड्यूलेट करने के लिए 4 से 20 mA DC सिग्नल का उपयोग करती हैं। यह इलेक्ट्रॉनिक्स को पोजिशनर डिज़ाइन में पेश करता है और इसके लिए आवश्यक है कि पोजिशनर इलेक्ट्रॉनिक करंट सिग्नल को वायवीय दबाव सिग्नल (करंट-टू-न्यूमेटिक या I/P) में परिवर्तित करे। एक विशिष्ट एनालॉग I/P पोजिशनर में, कनवर्टर एक DC इनपुट सिग्नल प्राप्त करता है और नोजल/फ्लैपर व्यवस्था के माध्यम से एक आनुपातिक वायवीय आउटपुट सिग्नल प्रदान करता है। वायवीय आउटपुट सिग्नल वायवीय पोजिशनर को इनपुट सिग्नल प्रदान करता है। अन्यथा, डिज़ाइन वायवीय पोजिशनर के समान है

डिजिटल पोजिशनर्स
जबकि वायवीय पोजिशनर और एनालॉग आई/पी पोजिशनर बुनियादी वाल्व स्थिति नियंत्रण प्रदान करते हैं, डिजिटल वाल्व नियंत्रक पोजिशनर क्षमताओं में एक और आयाम जोड़ते हैं। इस प्रकार का पोजिशनर एक माइक्रोप्रोसेसर-आधारित उपकरण है। माइक्रोप्रोसेसर सेटअप और समस्या निवारण को सरल बनाने के लिए डायग्नोस्टिक्स और दो-तरफा संचार को सक्षम बनाता है।

एक विशिष्ट डिजिटल वाल्व नियंत्रक में, नियंत्रण सिग्नल को माइक्रोप्रोसेसर द्वारा पढ़ा जाता है, एक डिजिटल एल्गोरिदम द्वारा संसाधित किया जाता है, और आई/पी कनवर्टर में ड्राइव करंट सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है। माइक्रोप्रोसेसर मैकेनिकल बीम, कैम और फ्लैपर असेंबली के बजाय स्थिति नियंत्रण एल्गोरिदम निष्पादित करता है। जैसे-जैसे नियंत्रण सिग्नल बढ़ता है, I/P कनवर्टर के लिए ड्राइव सिग्नल बढ़ता है, जिससे I/P कनवर्टर से आउटपुट दबाव बढ़ता है। यह दबाव एक वायवीय एम्पलीफायर रिले में भेजा जाता है और एक्चुएटर को दो आउटपुट दबाव प्रदान करता है। बढ़ते नियंत्रण संकेत के साथ, एक आउटपुट दबाव हमेशा बढ़ता है और दूसरा आउटपुट दबाव घटता है

डबल-एक्टिंग एक्चुएटर्स दोनों आउटपुट का उपयोग करते हैं, जबकि सिंगल-एक्टिंग एक्चुएटर्स केवल एक आउटपुट का उपयोग करते हैं। बदलते आउटपुट दबाव के कारण एक्चुएटर स्टेम या शाफ्ट हिल जाता है। वाल्व की स्थिति माइक्रोप्रोसेसर को वापस फीड की जाती है। सही स्थिति प्राप्त होने तक तना हिलता रहता है। इस बिंदु पर, माइक्रोप्रोसेसर संतुलन प्राप्त होने तक ड्राइव सिग्नल को I/P कनवर्टर तक स्थिर कर देता है।

वाल्व की स्थिति को नियंत्रित करने के कार्य के अलावा, एक डिजिटल वाल्व नियंत्रक में दो अतिरिक्त क्षमताएं होती हैं: निदान और दो-तरफा डिजिटल संचार।

व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले संचार प्रोटोकॉल में हाईवे एड्रेसेबल रिमोट ट्रांसड्यूसर प्रोटोकॉल, फील्डबस और प्रोफिबस|प्रोफिबस शामिल हैं।

नियंत्रण वाल्व पर स्मार्ट पोजिशनर लगाने के लाभ:
 * पोजिशनर का स्वचालित अंशांकन और विन्यास।
 * वास्तविक समय निदान।
 * इंस्टॉलेशन और कैलिब्रेशन सहित लूप कमीशनिंग की कम लागत।
 * लूप प्रदर्शन स्तर को बनाए रखने के लिए डायग्नोस्टिक्स का उपयोग।
 * बेहतर प्रक्रिया नियंत्रण सटीकता जो प्रक्रिया परिवर्तनशीलता को कम करती है।

नियंत्रण वाल्व के प्रकार
नियंत्रण वाल्वों को विशेषताओं और विशेषताओं के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।

दबाव ड्रॉप प्रोफ़ाइल के आधार पर

 * उच्च पुनर्प्राप्ति वाल्व: ये वाल्व आम तौर पर इनलेट से आउटलेट पर वेना कॉन्ट्रैक्टा तक अधिकांश स्थैतिक दबाव ड्रॉप को पुनः प्राप्त करते हैं। उन्हें कम पुनर्प्राप्ति गुणांक की विशेषता है। उदाहरण: तितली वाल्व, बॉल वाल्व, प्लग वाल्व, गेट वाल्व
 * कम रिकवरी वाल्व: ये वाल्व आम तौर पर इनलेट से आउटलेट पर वेना कॉन्ट्रैक्टा तक स्थैतिक दबाव में बहुत कम गिरावट लाते हैं। उन्हें उच्च पुनर्प्राप्ति गुणांक की विशेषता है। उदाहरण: ग्लोब वाल्व, कोण वाल्व

नियंत्रित तत्व की गति प्रोफ़ाइल के आधार पर

 * स्लाइडिंग स्टेम: वाल्व स्टेम/प्लग एक रैखिक, या सीधी रेखा गति में चलता है। उदाहरण: ग्लोब वाल्व, कोण वाल्व, पच्चर प्रकार गेट वाल्व
 * रोटरी वाल्व: वाल्व डिस्क घूमती है। उदाहरण: बटरफ्लाई वाल्व, बॉल वाल्व

कार्यक्षमता के आधार पर

 * नियंत्रण वाल्व: केंद्रीय नियंत्रण प्रणाली से प्राप्त इनपुट सिग्नल के आनुपातिक प्रवाह मापदंडों को नियंत्रित करता है। उदाहरण: ग्लोब वाल्व, एंगल वाल्व, बॉल वाल्व
 * शट-ऑफ/ऑन-ऑफ वाल्व: ये वाल्व या तो पूरी तरह से खुले या बंद होते हैं। उदाहरण: गेट वाल्व, बॉल वाल्व, ग्लोब वाल्व, एंगल वाल्व, पिंच वाल्व, डायाफ्राम वाल्व
 * चेक वाल्व: केवल एक ही दिशा में प्रवाह की अनुमति देता है
 * स्टीम कंडीशनिंग वाल्व: आउटलेट पर आवश्यक मापदंडों के अनुसार इनलेट मीडिया के दबाव और तापमान को नियंत्रित करता है। उदाहरण: टर्बाइन बाईपास वाल्व, प्रोसेस स्टीम लेटडाउन स्टेशन
 * स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा वाल्व: स्प्रिंग के बल से बंद किया जाता है, जो इनलेट दबाव स्प्रिंग बल के बराबर होने पर खुलने के लिए पीछे हट जाता है

सक्रिय माध्यम के आधार पर

 * मैनुअल वाल्व: हैंड व्हील द्वारा संचालित
 * वायवीय वाल्व: एक स्प्रिंग डायाफ्राम, पिस्टन सिलेंडर या पिस्टन-स्प्रिंग प्रकार के एक्चुएटर के साथ हवा, हाइड्रोकार्बन, या नाइट्रोजन जैसे संपीड़ित माध्यम का उपयोग करके सक्रिय किया जाता है।
 * हाइड्रोलिक वाल्व: पानी या तेल जैसे गैर-संपीड़ित माध्यम द्वारा संचालित
 * इलेक्ट्रिक वाल्व: एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित

वाल्व प्रकार और नियंत्रण संचालन की एक विस्तृत विविधता मौजूद है। हालाँकि, क्रिया के दो मुख्य रूप हैं, स्लाइडिंग स्टेम और रोटरी।

नियंत्रण वाल्व के सबसे आम और बहुमुखी प्रकार स्लाइडिंग-स्टेम ग्लोब, वी-नॉच बॉल, बटरफ्लाई और कोण प्रकार हैं। उनकी लोकप्रियता मजबूत निर्माण और उपलब्ध कई विकल्पों के कारण है जो उन्हें विभिन्न प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है। नियंत्रण वाल्व निकायों को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

सामान्य प्रकार के नियंत्रण वाल्व की सूची

 * फिसलता हुआ तना
 * रोटरी
 * अन्य
 * रोटरी
 * अन्य
 * रोटरी
 * अन्य
 * अन्य
 * अन्य

बाहरी संबंध

 * Process Instrumentation (Lecture 8): Control valves Article from a University of South Australia website.
 * Control Valve Sizing Calculator Control Valve Sizing Calculator to determine Cv for a valve.