BALANS VANALARI

BALANS VANALARI (BALANCING VALVES- STRANGREGULIERVENTILE)

Bir hidronik sistemin her noktasında tasarlanan debinin geçmesini sağlamak için, sistemin cihaz, armatür ve belli noktalarında basınç farklarının ölçümü ve/veya bunların tasarım değerlerine ayarına "Balanslama" denmektedir.

Balans vanaların kullanılmasında ana hedef; ısı transferi beklediğimiz cihazlar ve ünitelerden tasarım debisinin üstünde bir akışı engelleyerek, sistemin sağlıklı ve dengeli bir şekilde çalışması ile tasarlanan sıcaklıklara en ucuz şekilde ulaşılması, konfor şartlarının sağlanmasıdır.

Statik balans vanaları

Statik balans vanaları, temelde bir oturmalı tip- glob vanadır ve K_VS (Tam açık vanada Debi faktörü) ve K_V (Vananın herhangi bir pozisyonunda debi faktörü) değerleri hassas olarak belirlenmiştir. Vana volanında klape pozisyonunu (stroku) gösteren bir kadran vardır. Ayrıca, vana giriş ve çıkışı arasında oluşan fark basıncın ölçülebileceği, ölçüm uçları (potları) bulunmaktadır.

Böylece, vananın herhangi bir açıklığında, akışın yarattığı fark basıncı ölçerek, bu strok için vananın KV değerini de bildiğimizden, vananın içinden geçen debiyi tam olarak öğrenmek ve debi ayarlarını buna göre yapmak mümkün olmaktadır.

Avantajları: Statik balans vanaları ile, hem tesisatın ilk ayarı sırasında, hem de işletme sırasında bir sirkülasyon problemi yaşandığında, cihaz ve hatlardan tasarım debisinin geçip, geçmediğini güvenilir bir şekilde tespit etme ve problemi teşhis etme şansı elde edilir.

Dezavantajları: Bu tür Balans Vanaları, hidronik sistem devreye alındığında ayarlanırlar ve bu ayarları sabit kalır. Vana mil veya klapesi sistem çalışırken yer değiştirmez. Bu, vananın KV değerinin çalışma sırasında devamlı sabit kaldığı anlamına gelmektedir. Dolayısı ile statik balans vanaları sadece; sabit debili sistemlerde veya fark basıncın frekans konvertörlü pompalarla sabit tutulduğu hidronik sistemlerde kullanılabilirler. Tesisatta eklemeler veya çıkarmalar yapıldığında, bu tür balans vanalarının yeni şartlara göre tekrar ayarı gerekmektedir.

Dinamik balans vanaları

Akışın kısılma veya kesilmesinin söz konusu olduğu, değişken debili, ancak sabit devirli pompalı sıcak sulu ısıtma ve soğuk sulu soğutma sistemler için gidiş ve dönüş hatlarında fark basıncı koruyarak, hidronik dengeyi sağlayan 1 Adet fark basınç ölçüm çıkışlı Gidiş hattı vanası, 1 dijital kadranlı volana sahip Dönüş hattı vanası ile 1 Diyafram ünitesi´nden oluşan Debi ayar ve kesme vana grubudur.

Avantajları: Bu tür balans vanaları; debinin değişmesi sonucu sistemde oluşacak fark basınç değişikliğini algılayarak, vana giriş ve çıkışı arasındaki fark basıncı kontrol ederek, debinin tasarım değerlerini aşmasını önlerler.

Bu tür balans vanaları kullanılan tesisatlarda eklemeler veya çıkarmalar yapıldığında, genelde yeni şartlara göre tekrar ayara gerek duyulmamaktadır.

Dezavantajları: Bu vanalar fark basıncı kontrol altında tutma esasına göre çalıştıklarından, klape stroku farklılık gösterebilir, hassas debi ölçümü mümkün değildir.

Debi sabitleme vanaları

Sabit bir orifise karşı, bir yay ile tutulan kartuşun, fark basınç artınca, yayı daha fazla bastırıp, geçiş kesitini daraltması, fark basınç azalınca da, yayın esnemesi ile orifisten uzaklaşarak geçiş kesitini arttırması ile debiyi sabit tutan armatürlerdir.

Avantajları: Sistemde de bazı noktalarda akışın kısılması ile ortaya çıkan basınç artışını kompanze ederek, bulundukları hatta debi artışına izin vermezler.

Dezavantajları: Akışı kısan veya kesen armatürlerle kullanılamazlar. (Örneğin: 2 yollu kontrol vanası önüne veya arkasına konduğunda, kontrol vanası kontrol ettiği akışkandan aldığı sinyal ile kısmak istediğinde, debi sabitleme vanası buna karşı koymaya çalışacak, sistemde dengesizlik yaratacaktır)

Genelde tesisat içinde bulunan katı parçalar, kartuş, yay ve orifis arasına girerek, yayın görev yapmasını engelleyebilirler. Bu da bu vanaların çalışmasını önlemektedir.

Bu tür vana larda bir debi için seçilen kartuş, orifis çifti değiştirilmeden, farklı bir debiyi kontrol etmek mümkün değildir.

• Bu belgenin pdf formatında kopyası: vana_bilgileri.pdf
• Bu belgenin MsWord formatında kopyası: vana_bilgileri.doc

KÜRESEL VANA

Çalışma Şekli:

Küresel vanalar; bir milin ucuna yerleştirilmiş ortasında bir veya birden fazla delik olan, çoğunlukla elastomer (İhtiyaca göre metal de olabilir) iki conta arasında dengelenmiş bir kürenin, akışkan geçiş delik ekseni üzerinde 90º döndürülmesi ve deliğin (deliklerin) geçişe açık veya kapalı konuma getirilmesi ile akışkan geçişini kesip, açarak görevlerini yerine getirirler. Tam açık veya tam kapalı olarak çalışmaları tercih edilir. Hassas akış kontrolü için uygun değillerdir.

Üstünlükleri:

• Akışkanın serbest, rahat geçişini sağlarlar.
• Özellikle 2 yollu vanalarda basınç düşümü çok düşüktür. Armatür akış direncinin en düşük olduğu vana tiplerindendir.
• Kullanımları rahattır.
• Aktüatörlü olarak kullanılabilirler.
• Gaz akışkanlar için de uygundurlar. Özellikle elastomer contaların kullanılması ile "0 kaçak" sağlanabilmektedir.
• Vananın her iki yönünden de akış mümkündür.

Zayıf Yönleri:

• Yapıları sebebi ile ağırlıkları fazladır.
• Anma ölçüsü büyüdükçe fiyatları nispi olarak pahalılaşmaktadır.
• Küre ve gövde iç boşluğu arasında ölü hacim söz konusudur.
• Ani açma kapama koç darbeleri yaratabilir.
• Elastomer contalı vanalarda, elastomerin sıcaklık dayanımına bağlı olarak, nispeten düşük çalışma sıcaklıkları söz konusudur.

KELEBEK VANA

Çalışma Şekli:

Kelebek vanalar; merkezinden veya eksantrik olarak yataklanmış düz bir diskin, akışkan geçiş deliği ortasında 90º döndürülmesi ile akışkan geçişini kesip, açarak görevlerini yerine getirirler. Hassas akış kontrolü için uygun değillerdir. Kontrol için kullanılmaları gerektiğinde; klapenin ancak 15º ile 75º arasında hareket sahasında kontrol mümkündür.

Üstünlükleri:

• Hafiftirler. Montaj boyları kısadır.
• Belirli büyüklükten sonra maliyeti düşürürler.
• Açık konumlarında akışkan kalıntısı oluşmaz veya çok az oluşur.
• Rahat monte edilirler.
• Bakım ihtiyaçları azdır.
• Akışkan ile temas eden kısımları azdır.
• Akışkanın nispeten serbest, rahat geçişini sağlarlar.
• Kullanımları rahattır.
• Aktüatörlü olarak kullanılabilirler.

Zayıf Yönleri:

• Yüksek basınçlar için uygun değildir.
• Ani açma kapama koç darbeleri yaratabilir.
• Elastomer kaplamalı vanalarda, elastomerin sıcaklık dayanımına bağlı olarak, nispeten düşük çalışma sıcaklıkları söz konusudur.

KONTROL VANALARI

Kontrol vanaları sıcaklık, basınç, basınç farkı kontrolü için kullanılırlar. Genelde; özel iç yapılı, özel klapeli Oturmalı tip- Glob vanalara, elektrik motorlu, hidrolik veya pnömatik aktüatörlerin uygulanması şeklinde oluşturulurlar. Ayrı olarak incelenmeleri gerekir.

ÇEKVALF

Çek valfler; içinden geçen akışkanın geriye dönmesini engellemek amacı ile üretilen emniyet armatürleridir. Her türlü akışkan için kullanılabilecek değişik tipleri mevcuttur.

DİYAFRAM VANA

Çalışma Şekli:

Diyafram vanalar; bir membranın akış yönüne dik olarak hareket ettirilerek, bir sızdırmazlık yüzeyine oturtulması ile görevlerini yerine getirirler. Gövdesi kaplanmamış vanalarda, akışkan geçiş kesiti, anma ölçüsü ile belirlenmiş kesitin % 50´sine kadar, gövdesi kaplanmış vanalarda ise % 35´ine kadar küçülebilir.

Üstünlükleri:

• Değişken amaçlar için universal olarak kullanılabilir.
• En temizden, çok kirli akışkanlara kadar geniş bir yelpaze için uygundurlar.
• Akışa dik kesit değişimi sayesinde ayar için de uygundurlar.
• Montaj boyutları küçüktür.
• Güvenilir bir sızdırmazlık sağlarlar.
• Çok yüksek sayıda açma, kapama yapmaya uygundurlar.
• Ölü hacimleri yoktur. Sterilize edilebilirler.
• Akış için uygun bir iç geometri söz konusudur.
• Membranın kendisi aynı zamanda dış ortama kaçakları da engellediği için mil salmastrasına gerek yoktur.

Zayıf Yönleri:

• Ancak, düşük sıcaklıklarda ve basınçlarda kullanılabilirler.
• İşletme basıncı olarak, vana giriş ve çıkış basınçları toplamını almak söz konusudur.

PİSTONLU VANA

Çalışma Şekli:

Pistonlu vanalar; bir milin ucuna bağlı pistonun, akışkan geçiş deliğine yerleştirilmiş, metal olmayan conta paketleri içinden geçirilip, indirilip, kaldırılması ile akışkan geçişini kesip, açarak görevlerini yerine getirirler.

Üstünlükleri:

• Akış kontrolü sağlarlar.
• Metal pistonun, metal olmayan conta paketlerine çevresel sıkı teması ile iyi bir sızdırmazlık sağlanır.
• Pistonun çevresi, conta paketleri tarafından açma, kapama sırasında, sıyrılarak ilerlediği için, katı partikül içeren sıvılar için de kullanılabilir.
• Gaz akışkanlar için de uygundurlar.
• Pistonlar metal olmayan contalar içinde hareket ettiği için, kolay kolay aşınmaz. Aşınan contalar ise kolayca yenilenebilir.

Zayıf Yönleri:

• Yapıları itibarı ile basınç kayıpları fazladır.
• Ölü hacim içermektedirler. Vana içinde kalıntılar birikebilir.
• Büyük anma ölçülerinde, açma kapama miline çok büyük kuvvetler etkimektedir. Bu kuvvet, kapamayı zorlaştırmaktadır. DN 65´ten büyük anma ölçülerinde "Denge pistonlu" tip vanaya geçmek uygundur.

GLOB VANA

Çalışma Şekli:

Oturmalı tip (Glob) vanalar; bir milin ucuna bağlı klapenin, akışkan geçiş deliğinin üstüne oturtulması veya kaldırılması ile, akışkan geçişini kesip, açarak görevlerini yerine getirirler. Klapeler, normalde bir tabak şeklindedir. Kontrol vanalarında, klapelerin uçlarında, geçiş deliğinin içine uzanan, parabolik çıkıntılar bulunur. Glob vanalar klape tipine bağlı olarak, farklı akış karakteristiğine sahip olurlar.

Üstünlükleri:

• Hassas akış kontrolü sağlarlar.
• Klapenin, sit ile sürtünmesiz, oturarak teması ile iyi bir sızdırmazlık sağlanır.
• Yüksek basınç ve sıcaklılara uygun tipleri vardır.
• Gaz akışkanlar için de uygundurlar.
• Çok sık ve çok sayıda açılıp, kapanmaya uygundurlar.
• Sürgülü vanalara göre, mil klapeyi doğrudan sitin üzerine bastırdığı için, bu kuvvet uygulaması, sızdırmazlığı olumlu etkilemektedir. Bu yüzden, özellikle atmosfere açık tehlike yaratabilecek yüksek basınçlı akışın söz konusu olduğu durumlarda, kapama vanası olarak Sürgülü vana yerine, Glob vanalar tercih edilmektedir.

Zayıf Yönleri:

• Yapıları itibarı ile basınç kayıpları fazladır.
• Ölü hacim içermektedirler. Vana içinde kalıntılar birikebilir.
• Akış, sadece vana üstünde belirtilmiş yönde mümkündür. İki yönlü çalışmaya uygun değildir.
• Büyük anma ölçülerinde, açma kapama miline çok büyük kuvvetler etkimektedir. Bu kuvvet, kapamayı zorlaştırmaktadır. Büyük debilerin kontrolü söz konusu olduğunda; akışı iki veya daha fazla küçük hatta ayırmak ve küçük Glob vanalar kullanabilmek, genelde uygulanan bir yöntemdir.

SÜRGÜLÜ VANA

Çalışma Şekli:

Sürgülü vanalar; akışkan geçişini, iki sızdırmazlık halkası arasında, geçiş yönüne dik olarak kayan bir diskle (sürgü ile) kapatıp, açarak görevlerini yerine getirirler. Sürgü; tek parça olabileceği gibi, çok parçalı da olabilir. Tam açık veya tam kapalı olarak çalışmaları tercih edilir. Hassas akış kontrolü için uygun değillerdir. Son yıllarda kullanımları giderek azalmaktadır.

Üstünlükleri:

• Tam açık vana, akış için direnci oldukça düşük, düzgünce bir geçiş sağlar.
• Her iki taraftan akış için de kullanılabilirler.
• Vana herhangi bir konumda monte edilebilir. Ancak, milin yere dik ve volanın üstte olması tercih edilir.
• Büyük anma ölçülerinde bile kısa vana boyu söz konusudur.
• Ucuzdurlar ve rahat bulunabilirler.
• Yüksek basınçlara uygun tipleri vardır.
• Yangın emniyetli veya düşük sıcaklıklara uygun tipleri vardır.

Zayıf Yönleri:

• Hassas akış kontrolü için uygun değillerdir, çünkü; akışın kısılması ile milin hareketi arasında belirli bir orantı yoktur. Vana, yaklaşık %75 kapanana kadar, ancak çok düşük oranda bir akış kısılması sağlanabilir. Tam açık veya tam kapalı olarak çalışmaları tercih edilir. Kontrol için yarım açık tutulduğunda, sürgü titreşerek gürültü çıkarıp, sitlere çarpabilir.
• Tam sızdırmazlık istenen tesisatlar için uygun değildir.
• Vana yüksekliği, diğer tip vanalar içinde en yüksek olanıdır. Yükseklikte çok yer tutar.
• Uzun strok yüzünden açma kapama süreleri uzar.
• Ölü hacim içermektedirler. Vana içinde kalıntılar birikebilir. Bu kalıntı birikimi, vananın çalışmasını engelleyecek boyutta olabilir. Bakım ihtiyacı fazladır.
• Sızdırmazlık yüzeylerinin mekanik zorlanması önem taşır. Kapama sonlarında ve açma sırasında, basınç dengesi sağlanana kadar ( yaklaşık %10 açmaya kadar) çıkış tarafında kalan sızdırmazlık yüzeyi sürtünme ve aşınma etkisinde kalır. Sık açma kapama için uygun değildir.
• Esneme kabiliyeti olmayan tek parça sürgü ile sıcak akışkan geçen bir tesisatta kapatma yapıldığında, sürgü akışın biraz dışında kaldığı için nispeten soğuk olarak yuvasına oturur. Akış kesildiği için çıkış tarafı soğumaya başlar, gövde kasılır ve sürgü sıkışır. Açmak için aşırı kuvvet uygulanması gerekir. Sıkışmış parçanın sürtünerek açılması, sızdırmazlık yüzeylerinde bozulmalara yol açar. Bu da sızdırma, sit yüzeyinin erozyonu ve sonuçta büyük kaçaklara sebep olur.
• Yarım açık pozisyonda, debi yüksek ise, sürgü titreşmeye ve gürültü ile yan sitlere çarpmaya başlar. Bu da sızdırmazlık yüzeylerinde bozulmalara yol açar.

VANALARIN ANA PARÇALARI

Gövde: Kapatmanın gerçekleştiği akışkan geçiş kesitini ve fonksiyonel elemanları bünyesinde bulundurur, akışkanı çevreler ve yönlendirir, boru ile birleşmeyi sağlar, basınca mukavemet gösterir, çevreyi zehirli ve yanıcı akışkanlardan korur.

Kapak: Gövdeye kapaklık, açma kapama miline yataklık yapar, aktüatörü taşır, fonksiyonel parçaların montaj ve demontajını kolaylaştırır.

Açma- Kapama mili: Vanaya dışarıdan uygulanan açma kapama kuvveti ve hareketini, kapama organına iletir, kapama organına kayıtlama yapar.

Açma Kapama mili salmastrası: Hareketsiz ve hareketli parçalar arasında sızdırmaz bağlantı sağlar.

Kapama organı: Aldığı göreve göre akışı etkiler.

Aktüatör: Kapama organına hareket ileterek otomatik açma- kapama veya ayar yapar.

VANALAR

İnsanoğlunun başta su ve hava olmak üzere, çeşitli akışkanlara hükmetmek, bu akışkanların; geçişini veya durdurulmasını sağlamak, debisini ayarlamak, geri dönüşünü engellemek, akış yönünü değiştirmek, akış basıncını sınırlamak ve akış emniyetini sağlamak gibi amaçlara ulaşmak için kullandığı mekanik cihazlara vana denir.

Diğer bir tanımlama ile, vana; akışkanlara yol veren, onları durduran, karıştıran veya akışkanın yönünü ve/veya miktarını, basınç veya sıcaklığını değiştirebilen bir cihazdır.

Vanalar; borulama armatürleri içinde ağırlıklı bir yer tutarlar. Günümüzde geniş bir yelpazede; basit açma, kapama musluklarından, aşırı karmaşık servo sistemlere uzanan ve akışkanların kontrolü için kullanılan çok fazla sayıda vana çeşidi kullanılmaktadır. Bunlar; uzay uygulamalarında kullanılan çok küçük ölçme vanalarından, çapı metrelerle, ağırlığı tonlarla ifade edilen boru hattı vanalarına kadar değişiklik gösterebilmektedir. Değişik amaçlı kullanımlarda, kontrol edilen akışkan; bilinen sıvılar, gazlar, buharlar, radyoaktif malzeme olabileceği gibi, katı partiküller içeren sıvılar ve gazlar da olabilir. Hatta çimento, un gibi katı tozlar da akışkan olarak dikkate alınabilir. Vanalar; vakum bölgesinden, 7000 bar ve üzerindeki basınçlara, -2000C soğuktan, ergimiş metal sıcaklıklarına kadar kullanılabilmektedir. Ömürlerine gelince; sadece bir kere açma veya kapama yapabilecek vanalar olduğu gibi, bakım ve onarım gerektirmeden binlerce kere açıp, kapaması beklenen vanalar da vardır.