شیر برقی (سلونوئید ولو)

شیر برقی چیست؟

شیر برقی یا سلونوئید ولو (Solenoid valve) را می توان شیر الکترومکانیکی دانست که از این تجهیز جهت کنترل و قطع و وصل جریان سیالات مایع یا گاز از طریق تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می شود. این شیرها از دو قسمت اصلی بوبین و بدنه اصلی شیر تشکیل شده اند.

انواع شیر برقی

شیر برقی یکی از انواع شیرآلات صنعتی می باشد که می توان آن را بر اساس فاکتورهای مهمی همچون عملکرد، جریان برق، نوع اتصال و استاندارد نامور دسته بندی کرد که هر کدام از این شیرهای برقی دارای کاربردهای مختلفی می باشند که در ادامه به بررسی هر یک از این موارد می پردازیم.

شیر برقی بر اساس نوع عملکرد

• شیر برقی با عملکرد مستقیم (Direct-acting Valves)

در این مدل شیر برقی، باز و بسته شدن شیر با برق دار شدن بوبین انجام می شود. این شیر ها به دو دسته NO و NC تقسیم می شوند. شیرهای NO در حالت عادی باز هستند (Normally Open) و در زمان ورود جریان برق، بوبین شیر را می بندد و شیرهای NC در حالت عادی بسته هستند (Normally Close) و در زمان ورود جریان برق، بوبین شیر را باز می کند.

• شیر برقی پایلوت دار یا هدایتگر (Pilot-operated valves)

شیر برقی با عملکرد پایلوت یا سروو (Servo Operated) که به شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم (Indirect Acting Operation) نیز شناخته می شود به وسیله اختلاف فشار بین پورت های ورودی و خروجی عمل می کند و برای مصارف سنگین که دبی جریان بالایی دارند استفاده می شود.

شیر برقی بر اساس نوع اتصال

• شیر برقی دو راهی (Two-way valves)

شیر برقی دو راهی متداول ترین نوع شیر برقی می باشد که دو پورت داشته و که هر دو طرف شیر برقی برای عبور و یا قطع جریان سیال کاربرد دارد. این شیر برقی ها به دو صورت باز یا بسته طراحی شده اند و تا زمانی که انرژی الکتریکی باعث نشود، در همان حالت اولیه باقی می مانند.

• شیر برقی کنترل سه راهی (Three-way valves)

این شیر برقی دارای سه پورت بوده و به ما امکان سوییچ بین خروجی ها یا ورودی ها را می دهد و به دو صورت ترکیبی و انحرافی استفاده می شود. حالت ترکیبی که به صورت دو ورودی و یک خروجی بسته می شود و امکان تغییر جریان ورودی را به ما می دهد و حالت انحرافی که جریان از یک ورودی وارد شده و می توان خروج آن را بین دو خروجی کنترل کرد.

• شیر برقی کنترل چهار راهی (Tour-way valves)

شیر برقی چهار راهی شامل چهار پورت بوده و معمولا با محرک دو کاره یا سیلندر استفاده می شود که دو پورت ورودی باعث افزایش فشار و دو پورت خروجی باعث تخلیه فشار می شوند و در حالت های انحرافی و ترکیبی قابل نصب هستند.

شیر برقی بر اساس جریان برق

شیر برقی ها در انواع 12 ولت، 24 ولت و 220 ولت با منبع تغذیه متناوب و مستقیم ارائه می شوند. شیر برقی های DC عملکرد ساده تری دارند و زمانی که جریان برق وارد سلونوئید شود، نیروی مغناظیسی ایجاد شده در داخل آن، سنبه را به بالا کشیده و مجرای شیر باز می شود و زمانی که جریان قطع می شود نیروی فنر داخل بوبین، سنبه را به مکان اولیه اش باز می گرداند. در شیر برقی های AC عملکرد شیر کمی پیچیده تر است زیرا موج جریان متناوب، سینوسی بوده و در هر تناوب دو بار به صفر می رسد و از آنجا که نیروی مغناطیسی تولید شده در بوبین نسبت مستقیم با جریان عبوری از آن دارد، نیروی فنر دو بار در هر تناوب به نیروی تولید شده توسط سلونوئید غلبه می کند. این فرآیند سبب ایجاد لرزش در سنبه شده و آسیب زا می باشد که برای جلوگیری از آن از حلقه های رسانا (Shading Ring) استفاده می شود که معمولا مسی بوده و نزدیک سیم پیچ نصب می شوند و با ذخیره انرژی میدان مغناطیسی و آزاد سازی آن با اختلاف فاز 90 درجه در زمان کاهش میدان مغناطیسی، کاهش نیروی مغناطیسی را جبران می کند.

شیر برقی بر اساس استاندارد نامور

شیر برقی پنوماتیکی نامور مطابق با استاندارد نامور (Namur) تولید می شود که عملکرد آن به این گونه است که با ورود انرژی الکتریکی به کویل شیر برقی نامور، میدان مغناطیسی تولید شده و سبب حرکت پیستون درون شیر نامور می شود و هوا را وارد نشیمنگاه پایلوت می کند و پیستون را حرکت می دهد و در نتیجه مسیر ورود و خروج هوا به اکچویتور پنوماتیک باز می شود. این مدل شیر برقی کنترل کننده اکچویتورهای پنوماتیکی می باشد، شیر برقی نامور در صنایع اتوماسیون صنعتی بسیار پر کاربرد می باشد.

اجزای تشکیل دهنده شیر برقی

همانطور که در ابتدا بیان شد شیر برقی ها از دو بخش بوبین و بدنه اصلی تشکیل می شوند که هر بخش دارای وظایف خاصی می باشد که در ادامه به بررسی اجزای تشکیل دهده شیر برقی می پردازیم.

• بوبین

بوبین یا سلونوئید عبارت است از یک کویل الکتریکی و هسته فرومغناطیسی متحرک در مرکز آن که سیم پیچ بوبین را تشکیل می دهند و این قطعه در زمان ورود جریان الکتریکی، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی خطی یا دورانی تبدیل کرده و با حرکت دادن سنبه فولادی که درون آن قرار دارد، مجرابند داخل شیر را حرکت می دهد. داخل بوبین یک فنر قرار دارد که بعد از قطع جریان الکتریکی، سنبه فولادی را به موقعیت اولیه خود باز می گرداند. تمامی این اجزا داخل یک قاب قرار گرفته اند تا از ورود گرد و غبار و آب به داخل سلونوئید جلوگیری شود.

• بدنه اصلی

قسمت پایینی شیر برقی است که سیال از درون آن عبور می کند و معمولا از جنس برنج، استنلس استیل، آلومینیوم و یا مواد پلیمری می باشد که در مجرای عبوری سیال دارای مجرابندی می باشد که عبور جریان سیال را قطع و وصل می کند. این مجرابند در انواع دیافراگمی و سوزنی با حرکت خطی و مجرابند توپی با حرکت دورانی می باشد که انواع توپی با سلونوئید با حرکت دورانی بوده و سلونوئید شیر های برقی دیافراگمی و سوزنی، حرکت خطی دارد.

1. بدنه
2. ورودی
3. خروجی
4. بوبین
5. سیم پیچ
6. سیم های برق
7. سنبه
8. فنر
9. مجرای عبور سیال

نکات خرید شیر برقی

برای انتخاب شیر برقی مناسب باید نکاتی را در نظر داشت تا بهترین شیر برقی با توجه به نوع سیال، محیط استفاده، فشار کاری و هدف استفاده از شیر برقی انتخاب شود. در نظر داشته باشید که جنس بدنه و مجرابند شیر برقی با محیط و دمای استفاده سازگار باشد زیرا شیر برقی به آلودگی حساس می باشد و درجه آببندی IP باید با توجه به شرایط محیط انتخاب شود. شیر های برقی مستقیم با اختلاف فشار صفر بار کار می کنند ولی انواع شیر برقی غیر مستقیم برای کار کردن نیازمند حداقل اختلاف فشار 0.5 بار هستند بنابراین نمی توان از شیر برقی غیر مستقیم در سیستم های با فشار ورودی کم یا سیستم های بسته استفاده کرد. همچنین سرعت باز و بست سلونوئید ولو ها بسیار بالا (در حدود 10 تا 1000 میلی ثانیه) بوده و استفاده نامناسب از آنها سبب ایجاد ضربه چکش می شود. پارامتر های بسیاری در انتخاب شیر برقی اهمیت دارند که مهم ترین آنها در ادامه بیان شده است.

• فشار کاری
• دمای محیط و دمای سیال
• ولتاژ
• عملکرد مدار
• زمان پاسخ مقدار Kv (سرعت ثابت موتور)
• قطر لوله
• نوع سیال
• نوع رزوه
• اندازه خروجی (Orifice)
• درجه حفاظت در برابر نفوذ رطوبت و گرد و غبار (IP)

بهترین برند های شیر برقی

• شیر برقی یونیدی (UNI-D)
• شیر برقی ترک (Tork)
• شیر برقی جیواکس (Gevax)
• شیر برقی پارکر (Parker)
• شیر برقی یونیدو (Uni-DO)
• شیر برقی برهما (BRAHMA)