Kontrol Vanası - Giriş

Endüstriyel Kontrol Vanalarının Hesap ve Seçim Yöntemleri

1. Giriş

Endüstriyel proseslerde kontrol vanaları; basınç, sıcaklık, debi ve seviye gibi değişkenlerin hassas biçimde düzenlenmesini sağlayan temel elemanlardır. Doğru seçilmeyen bir kontrol vanası, sistem kararlılığını bozabilir, enerji kaybı yaratabilir ve bakım maliyetlerini artırır. Bu nedenle seçim süreci yalnızca mekanik boyutta değil, aynı zamanda akışkan dinamiği, kontrol teorisi ve proses güvenliği açısından da titizlikle yürütülmelidir.

Kontrol Vanası - Schubert & Salzer

2. Temel Tanımlar ve Kavramlar

Akış Katsayısı (Cv veya Kv): Kontrol vanasının en önemli karakteristiğidir. Cv, 1 psi basınç farkı altında 60°F’de suyun galon/dakika (GPM) cinsinden debisidir. Kv, 1 bar basınç farkı altında 1 kg/dm³ yoğunluktaki akışkanın m³/saat cinsinden debisidir. İlişki: Kv = 0.865 × Cv.Akış Karakteristikleri: Lineer, Eşit yüzdeli ve Hızlı açılan tiplerdir.Vanada Basınç Düşümü (ΔP): Kontrol vanası, sistemdeki toplam basınç kaybının yaklaşık %10–30’unu almalıdır (Her zaman geçerli değil)

3. Hesaplama Adımları

Proses verilerinin doğru toplanması esastır: Debiler, basınçlar, sıcaklık ve akışkan özellikleri.Akış katsayısı hesabı su için: Cv = Q / (N₁ × √(ΔP / G)). Gazlar için düzeltme katsayısı (Y) ve sıkıştırılabilirlik faktörü (Z) hesaba katılmalıdır.

Kritik akış durumu: r_c = (2/(γ+1))^(γ/(γ−1)) formülüyle belirlenir.

4. Seçim Kriterleri

Vana gövde tipleri:

• Sliding Gate Kontrol Vanası: Çok yüksek hassasiyet, enerji tasarrufu, düşük karbon emisyon değeri

• Globe: İyihassasiyetli genel uygulamalar.

• Butterfly: Büyük debilerde ekonomik çözüm.

• Ball (Sector - Segment): Aşındırıcı akışkanlar, yüksek Cv.

• Diaphragm: Korozyon riski yüksek akışkanlar.

• Pinch: Katı partiküllü akışkanlar.Aktüatör Seçimi: Pnömatik (hızlı), Elektrik (hassas), Hidrolik (güçlü).

5. Vananın Çalışma Noktasının Belirlenmesi

İdeal çalışma aralığı %20–80 açıklıktır. Normal debi noktasında vana %60–70 açıklıkta çalışacak şekilde seçilmelidir.

6. Örnek Uygulama

Verilen: Su (ρ = 1000 kg/m³), Q = 25 m³/h, ΔP = 1 bar.Hesap: Kv = Q × √(G / ΔP) = 25 × √(1 / 1) = 25.

Uygun vana: DN40 equal-percentage Sliding Gate Kontro vanası, açıklık ≈ %65.

7. Özel Durumlar ve Dikkat Edilecek Hususlar

• Kavitasyon ve flashing riski için çok kademeli trim kullanılmalıdır.

• Yüksek sıcaklıkta genleşme payı dikkate alınmalıdır.

• Viskoz akışkanlarda Reynolds sayısına göre düzeltme yapılmalıdır.

• Aktüatör strok süresi proses dinamiğiyle uyumlu olmalıdır.

8. Sonuç

Kontrol vanası seçimi yalnızca katalog değerlerine değil; proses verileri, akış karakteristiği, kontrol stratejisi ve güvenlik gereksinimlerinin bütünsel değerlendirmesine dayanmalıdır. Doğru hesaplanan bir vana, enerji verimliliği ve sistem kararlılığı açısından büyük fark yaratır.