بخشی از مقاله
چکیده
یکی از کاربردي ترین سیستم هاي کنترلی در جریان هاي سیالاتی، بحث شیرهاي کنترلی می باشد، این شیرها همچنین خاصیت هاي دیگري همچون کنترل دما و فشار را نیز دارند، وجه تمایز شیرها از یکدیگر با نوع آن ها؛ همچون شیرهاي کروي، توپی، پروانه اي و ... بودن آن ها ست و هر کدام ازین ها با م شخ صه جریان آن قابل تفکیک با سري هاي دیگر ا ست. منحنی م شخ صه جریان ن سبت گرادیان نغییرات نرخ جریان عبوري در برابر میزان باز شدگی شیر کنترلی می با شد.
در اینجا سعی بر این شده که شیر کنترلی با قف سه ساده و منحنی مشخصه درصد مساوي را که دچار مشکل کنترل پذیري در تراول هاي پایین بوده را شبیه سازي کرده و بر اساس نتایج حاصل از نرم افزار سایزینگ کانوال قفسه را بهینه سازي کرده و از طریق شبیه سازي سیالاتی مجدد، به پروفیل جدید رسیده و براي مرحله ساخت ارسال نماییم.
-1 مقدمه
شیرها ابزاري هستند که در صنعت با توجه به موقعیت و نحوه عمل آنها مورد استفاده قرار میگیرند، مهمترین استفاده آن ها قطع یا ایجاد جرین سیال درون لوله می با شد. یک شیر ایده آل آن ا ست که سیال را با کمترین مقاومت و ایجاد کمترین افت ف شار از خود عبور دهد. گاهی اوقات براي تنظیم جریان سیال نیز مورد ا ستفاده قرار میگیرند که این عمل با تغییر م سیر حرکت و ایجاد اندکی مقاومت صورت می پذیرد.
همانطور که از اسم آن بر می آید؛ شیر کنترلی جهت کنترل جریان سیال در مسیر عبور آن قرار داده می شود. این شیر به طور اتوماتیک و معمولا با فشار هوا کار میکند. این شیر با توجه به موقعیت محل و اینکه چه چیزي را باید کنترل کند، به طور اتوماتیک باز و بسته می شود.
-3 اهداف
هدف از مدلسازي سیالاتی شیر کنترلی، شبیهسازي رفتار جریان در داخل شیر با استفاده از نرمافزار فلوسیمولیشن و سایز کردن آن توسط نرمافزار کانول است تا به کمک نتایج آن بتوان یک پروفیل داخلی مناسب براي شیر کنترلی بهگونهاي طراحی نمود که نرخ جریان خروجی از ناحیهي تریم۱ را کاهش بدهیم. بهعبارتدیگر اﺳﺘﻔﺎده از مدلسازي سیالاتی کمک میکند که به جاي صرف هزینه و وقت زیاد براي انجام آزمایش هاي تجربی، رفتار سیال را در داخل شیر پیشبینی کرده و به بهینهسازي پارامترهاي طراحی پرداخت. در این مقاله به موضوع میزان کنترلپذیري شیر و منحنی مشخصه جریان توسط تحلیلهاي دینامیک سیالاتی پرداختهشده است.
اولین هدف پیش رو پس از تحویل پروژه کاهش میزان دبی حجمی عبوري از شیر کنترلی میباشد، که براي رسیدن به این مهم، باید تغییراتی در هندسهي ناحیهي تریم ایجاد کنیم.این تغییرات باید به نحوي باشد که پرسشنامه مشخصات پتروشیمی را رعایت کند و مشخصاتی که آنها از ما خواستهاند را مطابق استانداردهاي موجود برآورده کند، مشخصاتی همچون منحنی مشخصه جریان، ظرفیت عبوري از شیر و میزان توانمندي شیر در کنترل و بهینهسازي جریان بر اساس ضرایب تصحیح جریان باید در طراحی جدید لحاظ گردند.
-1-3 مدل سازي شیر کنترلی
شیر کنترلی موردنظر جهت انجام شبیه سازي جریان درون آنیک شیر کنترلی 6 اینچ از نوع کروي با منحنی م شخ صه در صد م ساوي در کلاس کاري ANSI 150 بهمنظور کنترل دبی خط لوله بخارآب خروجی از مبدل میبا شد که در یکزمان خاص تحتفشار ورودي مینیمم 7,5 بار و ماکزیمم 7,4 بار و فشار خروجی مینیمم 7,4 بار و خروجی ماکزیمم نیز 6,6 بارخواهد بود. در این پروژه، به دﻟﯿﻞ در اختیار بودن نمونه شیر کنترلی اصلی، طراحی قفسه2 از روش فرایند مهندسی معکوس و طراحی مسیر عبور جریان درون بدنه از روش طراحی مستقیم بهرهگیري شده است. که با توجه به مستندات و استانداردهاي مرتبط با شیرهاي کنترلی، مقای سه و سپس قف سه آن به صورت م ستقیم با نرمافزار سالیدورکز3 طراحی و م سیر عبور جریان درون شیر پس از چندین مرحله سعی و خطا طراحی گردید.
شکل :1 تصویر هندسه قفسه شیرکنترلی اصلی
-3تشریح مساله
در این پروژه دو پرسشنامه ارسال شد که اولی با توجه به ظرفیت خط سابق بوده که اکنون با توجه به کاهش ظرفیت خط این واحد از پتروشیمی از - hr 6810 - kg به - hr 3000 - kg، نیاز به تعویض شیر کنترلی خط اصلی بوده است، لذا اطلاعات سرویس را در نرمافزار کانوال۱ انتقال داده و پس از پردازش اولیه اطلاعات، نتایج آن را در نرمافزار کاسموس فلو ورکز وارد کرده و در بازشدگیهاي بیستدرصدي مورد تحلیل سیالاتی قرار دادهایم. طبق استاندارد ISA75.01 شیر کنترلی را در شرایط آزمودن قرار داده و شبیهسازي را انجام دادیم.
جدول 1 شرایط اولیه و ثانویه سیال در پرسشنامه شیر کنترلی
رابطه اصلی محاسبه مقدار دبی در یک درصد باز شوندگی مشخص از رابطه زیر پیروي میکند:
در این رابطه Fp ضریب هندسی پایپینگ۲ می باشد که اگر اندازه ولو با اندازه خط لوله یکسان باشد برابر با 1 خواهد بود. N1 ثابت عددي مربوط به تبدیل واحد است و بر اساس جدول زیر تعیین میگردد:
جدول 2 ضریب تبدیل واحد براي N1
Gf℃ گرانروي مخصوص مایع۳در شرایط ورودي است و عبارت است از نسبت چگالی مایع در دماي ورودي به چگالی آب در دماي 15.6 است.
