दोतरफा नियंत्रण वाल्व

नियंत्रण वाल्व संभवतः द्रव वितरण प्रणाली का सबसे महत्वपूर्ण घटक है क्योंकि यह नियंत्रण के तहत प्रक्रिया में द्रव के प्रवाह को नियंत्रित करता है। एचवीएसी सिस्टम में, नियंत्रण वाल्व का उपयोग मुख्य रूप से ठंडे पानी, गर्म पानी और कंडेनसर पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जो इस खंड का विषय है। भाप, रेफ्रिजरेंट, गैस और तेल सहित अन्य तरल पदार्थों का नियंत्रण कई पहलुओं में समान है, लेकिन यहां विशेष रूप से संबोधित नहीं किया गया है क्योंकि सुरक्षा और सामग्री अनुकूलता के मुद्दों सहित डिजाइन के लिए उनकी विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।

संचालन की शैलियाँ और सिद्धांत

आकृति 1.सरल दो-तरफ़ा और तीन-तरफ़ा वाल्व सर्किट

दो-तरफा विन्यास के साथ, परिसंचरण प्रणाली के माध्यम से प्रवाह परिवर्तनशील होता है। तीन-तरफा विन्यास में, लूप के माध्यम से प्रवाह अपेक्षाकृत स्थिर रहता है जिसमें पंप शामिल होता है और कुंडल वाले लूप में भिन्न होता है। यह उन प्रणालियों के लिए अच्छी तरह से काम करता है जिनमें गर्मी की आपूर्ति, आमतौर पर बॉयलर, या शीतलन की आपूर्ति, आमतौर पर चिलर, को निरंतर प्रवाह की आवश्यकता होती है। अन्य प्रणालियों में, यह हो सकता है कि कुंडल में निरंतर प्रवाह महत्वपूर्ण है, शायद ठंड को रोकने के लिए। इस मामले में पंप कॉइल लूप में हो सकता है।

नियंत्रण वाल्व आम तौर पर तीन वाल्व शैलियों में आते हैं: ग्लोब, बटरफ्लाई और बॉल। ग्लोब-प्रकार के वाल्व कई वर्षों से सबसे आम रहे हैं, लेकिन विशिष्ट बॉल वाल्व बहुत लोकप्रिय हो रहे हैं और कामकाजी बाज़ार का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनने लगे हैं। 2-इंच आकार से नीचे, उनमें आमतौर पर स्वेट (सोल्डर) या पेंचदार कनेक्शन होते हैं, जबकि 2 इंच से ऊपर वे आमतौर पर फ़्लैंज्ड होते हैं।

चित्र 2एक विशिष्ट ग्लोब-प्रकार का दो-तरफा सिंगल-सीटेड नियंत्रण वाल्व दिखाता है। इसमें एक बॉडी, एक सीट और एक प्लग होता है। प्लग एक स्टेम से जुड़ा होता है, जो बदले में एक्चुएटर से जुड़ा होता है, जिसे एक्चुएटर या मोटर भी कहा जाता है। तने को ऊपर और नीचे ले जाने से प्रवाह नियंत्रित होता है। पूर्ण शट-ऑफ तब प्राप्त होता है जब प्लग को सीट के सामने मजबूती से दबाया जाता है।

चित्र 2. Two-way Globe Single-seated Valve (Fluid Flow is Left to Right)

The body is connected to the piping system in any suitable way (screwed, flanged, welded, soldered, etc.), but it is important that unions or something similar be provided so that the valve can easily be removed for repair or replacement. Make sure the flow direction is correct with the arrow on the valve body. Service (manual) valves should be provided to isolate individual control valves or piping subsystems.

एक एक्चुएटर जो बिजली हानि पर वाल्व स्टेम को उठाने के लिए ऊपर दिखाया गया है, जो कि दिखाए गए ग्लोब वाल्व के साथ संयुक्त हैचित्र 2सामान्य रूप से खुले वाल्व असेंबली का उत्पादन करेगा। जब एक्चुएटर से बिजली हटा दी जाती है तो वाल्व खुला रहता है।

आंकड़े बताते हैं कि वाल्व के माध्यम से प्रवाह तीर द्वारा दिखाई गई दिशा में होना चाहिए। सभी नियंत्रण वाल्वों में एक तीर डाला जाएगाप्रवाह दिशा को इंगित करने के लिए शरीर के बाहर। इसका कारण इस प्रकार है: मोटर और वाल्व स्टेम के बीच किसी भी संबंध में वाल्व स्टेम की कुछ ढीली, थोड़ी मुक्त गति होगी। जब प्रवाह सही दिशा में होता है, तो द्रव का वेग दबाव और वाल्व में द्रव का अंतर दबाव वाल्व को खोलने की ओर प्रवृत्त होगा। इसलिए, किसी भी मुक्त गति को अपनाते हुए, इसे बंद करने के लिए मोटर को कसकर दबाना चाहिए। यदि प्रवाह गलत दिशा में होता है, तो वेग दबाव वाल्व को बंद कर देता है (वाल्व के प्लग के शीर्ष को नीचे की ओर धकेलता है)चित्र 2). जब वाल्व अपनी बंद स्थिति की ओर बढ़ता है, तो वाल्व स्टेम में मुक्त गति या सुस्ती का लाभ उठाते हुए, प्लग को बंद स्थिति में धकेलने के लिए दबाव पर्याप्त हो सकता है। जब ऐसा होता है, तो प्रवाह बंद हो जाता है, फिर वेग दबाव घटक गायब हो जाता है, और मुक्त गति से वाल्व खुल जाता है। प्रवाह शुरू होता है, वेग घटक फिर से प्रकट होता है, और चक्र अनिश्चित काल तक दोहराया जाता है। हर बार जब प्रवाह रुकता है और शुरू होता है, तो पाइप में तरल पदार्थ का जड़त्वीय बल एक झटके का कारण बनता है जिसे कहा जाता हैपानी के आवेग में परिवर्तन. शोर और कष्टप्रद होने के अलावा, यह पाइपिंग प्रणाली की विफलता का कारण बन सकता है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि नियंत्रण वाल्व को कभी भी पीछे की ओर स्थापित न करें।

चित्र 4एक डबल-सीटेड वाल्व दिखाता है, जिसे संतुलित वाल्व भी कहा जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, इसमें दो प्लग और सीटों की व्यवस्था की गई है ताकि द्रव अंतर दबाव संतुलित हो और एक्चुएटर को वाल्व को बंद करने के लिए अंतर दबाव के खिलाफ लड़ना न पड़े, जैसा कि इसमें दिखाए गए एकल-सीट वाले वाल्व में होता है।चित्र 2. इससे एक्चुएटर का आकार कम हो जाता है। लेकिन वाल्व स्वाभाविक रूप से टाइट शट-ऑफ प्रदान नहीं कर सकता है। इससे एचवीएसी सिस्टम पर इसकी प्रयोज्यता कम हो जाती है, जहां आमतौर पर ऊर्जा लागत को कम करने (रिसाव को रोकने और एक साथ हीटिंग और कूलिंग को रोकने के लिए) टाइट शट-ऑफ की आवश्यकता होती है।

चित्र 4. डबल सीटेड टू-वे ग्लोब वाल्व

मॉड्यूलेटिंग ग्लोब-प्रकार नियंत्रण वाल्व दो बुनियादी प्रकार के प्लग के साथ बनाया जाता है: रैखिक (वी-पोर्ट) प्लग (देखें)चित्र 5) और समान प्रतिशत प्लग (देखेंचित्र 6). कई निर्माताओं के पास इन दोनों डिज़ाइनों में भिन्नताएं हैं (जिन्हें संशोधित रैखिक या संशोधित समान प्रतिशत कहा जाता है), जिनकी विशेषताएं आमतौर पर यहां वर्णित लोगों के समान होती हैं।

चित्र 5. रैखिक (वी-पोर्ट) वाल्व प्लग

चित्र 6. समान प्रतिशत वाल्व प्लग

एक फ्लैट प्लेट प्लग (देखें)चित्र 7) का उपयोग कभी-कभी दो-स्थिति, त्वरित-उद्घाटन ड्यूटी के लिए किया जाता है।

चित्र 7. शीघ्र खुलने वाला (फ्लैट प्लेट) वाल्व प्लग

ग्राफ़ मेंचित्र 8प्रत्येक प्लग प्रकार के लिए प्रतिशत प्रवाह और प्रतिशत प्लग लिफ्ट के संबंध को दर्शाता है, यह मानते हुए कि वाल्व पर निरंतर दबाव गिरता है। वाल्व बंद होने पर प्लग लिफ्ट को शून्य के रूप में परिभाषित किया जाता है, और वाल्व को उस बिंदु तक खोलने पर 100% तक, जिसके आगे प्रवाह में कोई वृद्धि नहीं होती है। फ्लैट प्लेट प्लग केवल 20% खुला होने पर लगभग 60% पूर्ण प्रवाह प्रदान करता है। इस प्रकार, यह केवल दो-स्थिति नियंत्रण के लिए उपयुक्त है।

चित्र 8. नियंत्रण वाल्व विशेषताएँ

नियंत्रण वाल्व विशेषताएँ इस बात का एक जटिल अध्ययन है कि एचवीएसी प्रणाली और उसके कॉइल से किन विशेषताओं की आवश्यकता है, और वाल्व को संचालित करने और कार्य करने के लिए कैसे डिज़ाइन किया गया है। इन विशेषताओं के मुद्दों को सही ढंग से चुनने से इसके अनुप्रयोग के लिए उचित रूप से संयुक्त नियंत्रण वाल्व प्राप्त हो सकता है। इसका एक बहुत ही सरल उदाहरण दर्शाया गया हैचित्र 9.

चित्र 9. कुंडल और नियंत्रण वाल्व विशेषताओं का संयोजन

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 10, रैखिक प्लग में अनिवार्य रूप से रैखिक विशेषता होती है जबकि समान प्रतिशत प्लग को आकार दिया जाता है ताकि प्रवाह वृद्धि लिफ्ट वृद्धि का एक घातीय कार्य हो। इसका मतलब यह है कि जब वाल्व लगभग बंद हो जाता है, तो प्रवाह में एक छोटे से बदलाव के लिए लिफ्ट में बड़े प्रतिशत परिवर्तन की आवश्यकता होती है।

चित्र 10. लगातार दबाव गिरने पर विशिष्ट वाल्व विशेषताएँ

जैसे ही प्लग पूरी तरह से बंद होने तक बंद होने की अंतिम छोटी वृद्धि तक पहुंचता है, प्रवाह बहुत तेज़ी से बंद हो जाता है। बंद होने से ठीक पहले यह न्यूनतम प्रवाह दर वाल्व, प्लग और सीट के भौतिक निर्माण का एक कार्य है। वाल्व में समान दबाव ड्रॉप पर न्यूनतम दर से अधिकतम दर के अनुपात को रेंज क्षमता या टर्न-डाउन अनुपात कहा जाता है। एक सामान्य एचवीएसी नियंत्रण वाल्व के लिए, यह अनुपात लगभग 20:1 होगा, जो 5% प्रवाह के बराबर है जब वाल्व मुश्किल से खुला होता है। यह आमतौर पर एचवीएसी नियंत्रण कार्य के लिए पर्याप्त है। बड़े अनुपात वाले वाल्व उपलब्ध हैं लेकिन वे अधिक महंगे हैं।

चित्र 11एक तितली वाल्व दिखाता है, जो मूल रूप से एक गोल डिस्क है जो प्रवाह को व्यवस्थित करने के लिए वाल्व बॉडी के भीतर घूमती है। जबकि मॉड्यूलेटिंग ड्यूटी के लिए हमेशा उपयुक्त नहीं होता है (जैसा कि अगले भाग में चर्चा की गई है), बटरफ्लाई वाल्व का उपयोग शट-ऑफ, संतुलन और दो-स्थिति और तीन-तरफ़ा ड्यूटी के लिए किया जा सकता है। तितली वाल्व में एक विशेषता होती है जो समान प्रतिशत और रैखिक प्लग विशेषताओं के बीच में आती है, देखेंचित्र 10, जबकि बॉल वाल्व में लगभग रैखिक विशेषता होती है। विभिन्न अनुप्रयोगों में अलग-अलग प्रवाह विशेषताएँ वांछित होती हैं।

चित्र 11. चोटा सा वाल्व

एक बॉल वाल्व (मूल रूप से एक ऊबड़ हुई गेंद जो वाल्व बॉडी में घूमती है) को दिखाया गया हैआंकड़े 12 और 13. बॉल वाल्व का उपयोग मुख्य रूप से छोटे पाइपिंग सिस्टम (2 इंच नाममात्र पाइप आकार और उससे कम) पर शट-ऑफ और बैलेंसिंग वाल्व के रूप में किया जाता है, लेकिन हाल ही में उन्हें स्वचालित नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया गया है, मुख्य रूप से छोटे कॉइल जैसे रीहीट कॉइल के लिए। उचित प्लग के बिना बॉल वाल्व का उपयोग बड़े प्रवाह नियंत्रण उद्देश्यों में नहीं किया जाना चाहिए; आम तौर पर प्रतिरोध, जब खुला होता है, बहुत कम होता है और यह पाइप के संबंध में बहुत छोटे आकार के वाल्व की अनुमति देता है, और इसका नियंत्रण अस्थिर होता है।

चित्र 12. बॉल वाल्व लेआउट

चित्र 13. विशेषता बॉल वाल्व

जैसा कि दर्शाया गया है, कुछ विशिष्ट एचवीएसी नियंत्रण अनुप्रयोगों में "विशेषता प्लग" वाले बॉल वाल्व का उपयोग किया जा सकता हैचित्र 13.

इन बॉल वाल्व मानक और विशिष्ट प्लग की प्रवाह विशेषताओं को दिखाया गया हैचित्र 14.

चित्र 14. बॉल वाल्व

जिन तीन प्रकार के वाल्वों पर विचार किया गया है - ग्लोब, बटरफ्लाई और बॉल - सभी को एक्चुएटर के साथ चलाने की आवश्यकता है। जैसा कि दिखाया गया है, ग्लोब वाल्व एक्चुएटर वाल्व स्टेम को अंदर और बाहर ले जाता हैचित्र 15. बॉल और बटरफ्लाई वाल्व के लिए एक्चुएटर्स को वाल्व स्टेम को एक एक्चुएटर के साथ घुमाना चाहिए जैसा कि आमतौर पर दिखाया गया हैचित्र 16.

चित्र 15. वाल्व एक्चुएटर्स - स्टेम को ऊपर और नीचे ले जाएँ

चित्र 16. वाल्व एक्चुएटर - रोटरी (सौजन्य हनीवेल)

दो-तरफ़ा वाल्व का उपयोग करने से तीन-तरफ़ा वाल्व की तुलना में कई लाभ मिलते हैं, जिनमें शामिल हैं:

वाल्व खरीदना और स्थापित करना कम महंगा है। यह आंशिक रूप से एक्चुएटर्स द्वारा ऑफसेट होता है, आमतौर पर वाल्व में उच्च अंतर दबाव के कारण इसकी लागत अधिक होती है।

दो-तरफा वाल्वों के परिणामस्वरूप परिवर्तनशील प्रवाह होता है जिससे पंपिंग ऊर्जा कम हो जाएगी। यह विशेष रूप से सच है जब पंपों पर परिवर्तनीय गति ड्राइव का उपयोग किया जाता है।

सक्रिय कॉइल की सेवा करते समय निष्क्रिय कॉइल में प्रवाह को बंद करने के लिए वाल्व का उपयोग करके पाइपिंग गर्मी के नुकसान के साथ-साथ पंप ऊर्जा को भी कम किया जा सकता है; यह एक फायदा है जब एक केंद्रीय संयंत्र विभिन्न शेड्यूल पर काम करने वाली कई कॉइल्स की सेवा करता है।

पंपिंग और वितरण प्रणालियों को आकार देते समय भार में विविधता को ध्यान में रखा जा सकता है, जिससे संभावित रूप से उनकी लागत कम हो सकती है।

अधिकांश अनुप्रयोगों में सिस्टम संतुलन प्रवाह की आवश्यकता कम या समाप्त हो गई है। क्योंकि वाल्व केवल उतने ही ठंडे या गर्म पानी का उपयोग करेंगे जितना लोड के लिए आवश्यक है, दो-तरफा वाल्व प्रणाली सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत स्व-संतुलन है। तीन-तरफ़ा वाल्व के साथ, प्रवाह हर समय सर्किट के माध्यम से होता है (या तो कॉइल के माध्यम से या बाईपास के माध्यम से), इसलिए यह सुनिश्चित करने के लिए प्रवाह को संतुलित किया जाना चाहिए कि प्रत्येक कॉइल तक आवश्यक प्रवाह पहुंचाया जाए।

दूसरी ओर, दो-तरफ़ा वाल्व के उपयोग से नुकसान हो सकते हैं:

कुछ चिलर और बॉयलर व्यापक रूप से भिन्न प्रवाह दर को संभाल नहीं सकते हैं। दो-तरफ़ा वाल्व के स्थान पर तीन-तरफ़ा वाल्व का उपयोग करना इस समस्या को हल करने का एक तरीका है। (दो-तरफा वाल्व का उपयोग अभी भी कॉइल्स पर किया जा सकता है, लेकिन उपकरण के माध्यम से प्रवाह बनाए रखने के लिए कुछ अन्य साधन शामिल किए जाने चाहिए, जैसे कि दबाव सक्रिय बाईपास, वीएसडी, या प्राथमिक/द्वितीयक पंपिंग सिस्टम। रीडर को संदर्भित किया जाता हैASHRAE हैंडबुक - HVAC सिस्टम और उपकरणऔर इन वैकल्पिक डिज़ाइनों पर अधिक जानकारी के लिए अन्य स्रोत।)

दो-तरफ़ा वाल्व नियंत्रण वाल्वों पर अंतर दबाव बढ़ाने का कारण बनते हैं, खासकर जब पंप अनियंत्रित होते हैं। इससे सिस्टम की नियंत्रणीयता कम हो जाती है और यहां तक ​​कि पानी के दबाव से वाल्वों को जबरदस्ती खोलना पड़ सकता है। अधिक दबाव वाले क्लोज-ऑफ को संभालने के लिए एक्चुएटर्स का आकार आमतौर पर बड़ा होता है।

उनके द्वारा प्रदान किए जाने वाले लाभों के कारण, आम तौर पर दो-तरफ़ा वाल्वों के उपयोग की सिफारिश की जाती है, जिनका उपयोग उपयुक्त बाईपास या वीएसडी डिज़ाइन के साथ किया जाता है, विशेष रूप से बड़ी प्रणालियों के लिए जहां उनकी ऊर्जा और प्रथम-लागत लाभ महत्वपूर्ण हैं। लेकिन सिस्टम डिज़ाइन और वाल्व चयन (अगले भाग में चर्चा की गई) सिस्टम को सफलतापूर्वक काम करने के लिए इन दो नुकसानों को कम करने में सक्षम होना चाहिए।