شیربرقی
شیر برقی:
شیربرقییا شیر الکتریکی یکی از انواع شیرهای صنعتی است که امروزه در صنایع متفاوت برای مدیریت جریان سیال های متفاوت از آنها استفاده می شود. در ساختمان شیرهای برقی از نیروی مغناطیسی برای قطع و وصل جریان استفاده می شود. در داخل این شیرها یک سلونوئید یا هسته مرکزی به همراه سیم پیچ وجود دارد. عبور برق از درون سیم پیچ ایجاد نیروی الکترومغناطیسی می کند و می تواند حرکت سلونوئید را کنترل کند. این قطعه به خاطر دقت بالا و کنترل از راه دور بودنشان امروزه در صنایع متفاوتی کاربرد دارند. در مقاله شیر برقی چیست قصد داریم دربارۀ نحوۀ عملکرد سلونوئید ولو و انواع آن صحبت کنیم.
نحوه کار کردن شیربرقی گاز:
شیر برقی گاز 12 ولت از دو قسمت الکتریکی که به صورت بوبین یا سیم پیچ است و قسمت دیگر که به صورت مکانیکی بوده و فرمان بست را از قسمت بوبین شیر برقی می گیرد، تشکیل شده است. این شیرها به گونه ای طراحی شده اند که در حالت عادی که هنوز ولتاژی روی بوبین اعمال نشده است و جریان بوبین به حد نصاب نرسیده، مسیر گاز عبوری از شیر برقی باز می باشد و هنگامی که بوبین دستگاه سیگنال الکتریکی را دریافت می کند، شیر برقی با توجه به میدان الکترومغناطیسی شفت خود را حرکت می دهد و تجهیزات قطع کننده گاز وارد عمل می شوند که سطح روزنه از طریق محکم چسباندن بالای شفت به صورت ناتراوا مسدود می شود. زمانی که این شیر در حال دریافت سیگنال است سعی می کند جریان گاز را قطع نگه دارد.
این سری از شیرهای برقی گاز در برابر تنش های مکانیکی، الکتریکی و حرارتی که ممکن است در هنگام کار پیش آیند بسیار مقاوم می باشند. قابل ذکر است که این شیرها توانایی این را دارند که در 85 درصد و 110 درصد از ولتاژ تغذیه عملکرد خود را انجام دهند. در واقع می توان گفت که شیرهای برقی با مواردی مانند نقص در جریان، اتصال به زمین، هوای سرد، هوای گرم و خشک، هوای گرم و مرطوب، شرایط و اجرای ولتاژ بالا و ... مطابقت دارند.
توجه کنید که این دستگاه باید به دور از باران و آب نگه داشته شود.
نکات حائزاهمیت در انتخاب شیرها:
1- ﻭﻟﺘﺎژ ﻭ ﺟﺮﻳﺎﻥ آنﻫﺎانواع مختلف شیر برقی یا سولنوئیدی:
- شیر برقی جریان مستقیم
در شیر برقی جریان مستقیم، کویل مغناطیسی شیر را در جهت مستقیم باز می کند و در این مدل از شیر برقی باز و بسته شدن شیر توسط تحریک یا برق دار شدن بوبین صورت می گیرد.
شیر برقی جریان مستقیم در حالت عادی یا باز هستند و یا بسته. لذا اگر باز باشند، بسته شده و در صورت بسته بودن باز می شوند.
این مدل از شیر برقی به مقدار زیادی نیرو برای باز شدن نیاز دارد، اما با این حال می تواند با وجود جریان ضعیف همچنان باز باقی بماند. بنابراین برای ادامه عملکرد خود به انرژی الکتریکی زیادی نیاز ندارد.
- شیر برقی پایلوت یا غیر مستقیم
شیر برقی پایلوت توسط فشار وارده بر شیر باز و بسته می شود، و برای مصارف سنگین که شدت جریان سیال بیشتر است، از این مدل شیر برقی استفاده می شود.
هر چند که شیر برقی پایلوت به انرژی الکتریکی کمتری برای عمل نیاز دارد، اما آن ها به نیروی بیشتری برای باز نگه داشته شدن نیاز دارند و سرعت عمل این مدل شیر برقی از مدل جریان مستقیم کندتر است.
- شیر برقی دو راهه
در شیر برقی دو راهه هر دو طرف شیر برای عبور یا قطع عبور جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند در هر دو حالت باز و بسته کار کنند.
وقتی شیر در حالت باز قرار دارد، شیر همچنان به حالت باز خود باقی می ماند، تا زمانی که نوعی جریان به شیر اضافه شود که باعث بسته شدن آن شود.
اما استفاده از شیر برقی دو راهه در حالت بسته بیشتر رایج است، که در این مدل شیر تا زمانی که نیروی الکتریکی به آن وارد نشود و آن را باز نکند، همچنان به حالت بسته بودن ادامه می دهد.
- شیر برقی سه راه
شیر برقی سه راه دارای سه عدد پورت می باشد. از این مدل شیر برقی در تجهیزاتی استفاده می شود که جریان برق کامل و متناوب برای عمل کردن شیر مورد نیاز باشد. از این مدل شیر برقی در دستگاه های قهوه ساز و یا ماشین لباسشویی استفاده می شود.
- شیر برقی چهار راهه
شیر برقی چهار راهه می تواند تعداد چهار عدد یا بیشتر پورت اتصال دهنده داشته باشد. از این نوع شیر برقی به همراه اکچیوتر استفاده می شود.
شیرهای برقی چهار راهه در چند حالت نرمال بسته، نرمال باز و یا به صورت ترکیبی از این دو حالت هستند.
نحوه عملکرد:
سلونوئید ولوها دارای انواعی از عملکردها می باشند :
- عملکرد مستقیم
- عملکرد غیر مستقیم
- عملکرد نیمه مستقیم
سلونوئید ولو با عملکرد مستقیم:
این نوع از سلنوئید ولوها ساده ترین نحوه عملکرد را دارند.
یک فنر کوچک پیستون را به سمت پایین نگه میدارد تا شیر بسته شود.
پیستون از مواد فرومغناطیسی ساخته میشود.
یک سیم پیچ الکتریکی در اطراف پیستون قرار میگیرد.
هنگامی که سیمپیچ با جریان الکتریکی تحریک شود، یک میدان مغناطیسی شکل گرفته که پیستون را به سمت بالا حرکت میدهد که این کار باعث باز شدن دریچه و جاری شدن سیال میشود.
این ولو، یک ولو Normally Close نامیده میشود. ولو normally open نیز عملکرد عکس چیزی که بیان شد را دارد؛
به این صورت که هنگامی که سیمپیچ با جریان الکتریکی تحریک نشده است، دریچه باز میباشد.
با جاری شدن جریان الکتریکی در سیمپیچ، پیستون به سمت پایین حرکت کرده و دریچه بسته میشود.
فشار عملکرد و میزان جریان عبوری مستقیما با قطر دریچه و نیروی مغناطیسی سلنوئید ولو متناسب است.
این روش عمکرد برای مقدار جریانهای پایین استفاده میشود.
سلنوئید ولوهای با عملکرد مستقیم این توانایی را دارند تا در فشارهای صفر تا ماکزیمم فشار مجاز عمل کنند.
در شکل زیر نحوه عملکرد یک شیر 2/2 با عملکرد مستقیم نمایش داده شده است.
سلونوئید ولو عملکرد غیرمستقیم:
در سلنوئید ولوهای با عملکرد غیر مستقیم(servo operated) یا ( pilot operated) از اختلاف فشار سیال بین مجراهای ولو برای باز و بسته شدن استفاده میشود.
معمولا این نوع از ولوها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی 0.5 bar می‌باشند.
ورودی و خروجی توسط یک واسط لاستیکی از یکدیگر جدا شده است که دیافراگم نامیده میشود.
این واسط لاستیکی دارای یک حفره میباشد که سیال از طریق آن می‌تواند به بخش بالایی جریان پیدا کند.
میزان فشار و همچنین فنری که در بالای دیافراگم قرار دارد، بسته ماندن ولو را تضمین می‌کند.
چمبر بالای دیافراگم از طریق یک مسیر کوچک به مجرای فشار پایین متصل میباشد.
این اتصال در حالت بسته توسط ولو قطع میشود.
قطر این حفره پایلوت از قطر حفره دیافراگم بزرگتر است.
هنگامی که سلنوئید تحریک میشود، حفره پایلوت باز شده که باعث میشود فشار بالای دیافراگم افت کند.
به علت اختلاف فشار دو طرف دیافراگم، دیافراگم بالا رفته و سیال می‌تواند از ورودی به خروجی جریان پیدا کند.
سلنوئید ولوهای غیر مستقیم می‌توانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند.
این نوع از سلنوئید ولو در کاربردهای با اختلاف فشار کافی و شدت جریان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ برای مثال در سیستم‌های آبیاری و کارواش.
سلونوئید ولو با عملکرد نیمه مستقیم:
سلنوئید ولوهای با عملکرد نیمه مستقیم، مشخصه‌های دو نوع قبلی را با هم دارا میباشد.
این ولوها می‌توانند در فشار صفر کار کرده و در عین حال شدت جریان زیادی را کنترل کنند.
این نوع از ولو از یک نظر تا حدودی مشابه ولو غیرمستقیم بوده و دارای یک دیافراگم و یک حفره کوچک در دو طرف میباشد.
تفاوت آن در این است که پیستون آن مستقیما به دیافراگم متصل میباشد.
هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند، مستقیما دیافراگم را حرکت داده تا ولو را باز کند.
به طور همزمان، حفره دیگری توسط پیستون باز شده که قطر بزرگتری نسبت به حفره اول در دیافراگم دارد.
این باعث افت فشار در چمبر بالای دیافراگم خواهد شد.
در نتیجه دیافراگم نه تنها توسط پیستون، بلکه توسط اختلاف فشار نیز به بالا حرکت خواهد کرد.
این ترکیب باعث میشود تا ولو بتواند در فشار صفر کار کند و در عین حال بتواند جریان بالایی را کنترل کند.
اغلب، سلنوئید ولوهای نیمه مستقیم نسبت به غیر مستقیم دارای کویل‌های قوی‌تری می‌باشند.
این نوع از ولوها با نام assisted-lift valve نیز شناخته می‌شوند.
انواع شیر های برقی
دسته بندی های متفاوتی برای شیرهای برقی وجود دارد. این شیرها را می توان بر اساس ظرفیت، چند سو بودن جریان یا نوع پاسخ دهی دسته بندی کرد.
در دسته بندی سلونوئید ولو ها بر اساس ظرفیت، حداکثر و حداقل فشار کاری در نظر گرفته می شود. حداکثر فشار کاری (MWP)، میزان تحمل شیر در برابر فشار سیال است. این میزان از مشخصه های شیرهای برقی بوده و روی جعبه آن حک شده است که در ادامه انواع شیر برقی را بر اساس یک مدل دسته بندی مرسوم برخواهیم شمرد.
دسته بندی بر اساس نحوۀ پاسخگویی
مهم
ترین شکل دسته بندی انواع شیر های برقی بر اساس نحوۀ پاسخگویی شیر است. در
این شیوه، شیرهای الکتریکی را در دو دستۀ کلی قرار می دهند:
- شیر های برقی حرکت مستقیم : در این حالت شیر فقط می تواند باز یا بسته باشد. در واقع، حساسیت شیر به صورت صفر یا صد طراحی شده است.
- سلونوئید ولو سروو (Servo Valve) : این دسته از شیرهای برقی مدام تحت فرمان سیستم بوده و با توجه به شدت جریان برق، مسیر جریان سیال را کنترل می کنند. شیرهای برقی سروو را نیز می توان به دو زیر دستۀ دیگر تقسیم کرد.
- شیر های برقی NC : شیرهای سروو بر اساس پاسخ دهی سیستم و فیدبکی که دریافت می کند، دست به کنترل جریان سیال می زند. حال این کنترل جریان می تواند به دو صورت انجام شود. حالت اول وقتی است که در صورت قطع جریان برق، جریان سیال نیز کاملاً قطع باشد. شیرهای NC به این صورت کار می کنند. طبیعی است با افزایش جریان برق عبوری، شدت جریان سیال نیز بیشتر خواهد شد.
- شیر های الکتریکی NO : این شیرها درست برخلاف سیستم شیرهای NC عمل می کنند. درواقع، وقتی جریان الکتریکی قطع باشد، شیرهای برقی NO کاملاً باز خواهند بود. سپس با افزایش میزان جریان برق، شیر رفته رفته بسته می شود. کارایی شیرهای NO و NC در کنترل جریان های مختلف است.