شیر برقی

شیر برقی یا سلونوئید ولو (Solenoid Valve) چیست ؟  یکی از انواع شیرهای صنعتی است که با تحریک انرژی الکتریکی عمل می کنند. دلیل نامگذاری شیر سلونوئید برای این نوع شیرهای صنعتی نیز همین است.

در این شیرها سلونوئید یا سیم پیچ الکتریکی (بوبین) وجود دارد که با انرژی الکتریکی تحریک شده و مسیر جریان سیال را باز یا بسته میکند. این نوع شیرها که به دو صورت نرمال باز (Normally Open) و نرمال بسته (Normally Closed) موجود هستند.

به عبارتی دیگر برقرای جریان الکتریکی در سیم پیچ باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می شود و این میدان مغناطیسی، به بوبین خاصیت آهنربایی می دهد و در صورتی که نیروی به وجود آمده از این خاصیت آهنربایی از یک حدی بالاتر رود و به نیروی فنر غلبه کند، می تواند موجب باز و یا بسته شدن شیر شود.

لازم به ذکر است که میزان این نیرو با جریان عبوری متناسب است و میتوان با تنظیم جریان الکتریکی آن را تغییر داد.

اجزاء شیر برقی

اجزای تشکیل دهنده یک شیر برقی عبارت اند از:

• بوبین (Bobbin)
• سیم پیچ یا کویل (Coil)
• بدنه (Body)
• پورت های ورودی و خروجی (Inlet and Outlet Port)
• مجرابند یا پلانگر (Plunger)
• فنر (Spring)

متریال شیر برقی

جنس بدنه در شیر برقی میتواند استیل، برنج، یا تفلون (پلی اتیلن) برای سیالات شیمیایی و خورنده انتخاب شود. باید توجه داشت یکی از مهمترین ملاحظاتی که در انتخاب متریال یک سلونوئید ولو باید در نظر داشت انتخاب درست و مناسب متریال بدنه میباشد.

این قسمت از شیر به دلیل تماس مستقیم و دائمی با سیال فرآیندی باید قابلیت مقاومت شیمیایی و خوردگی داشته باشد و همینطور در مقابل دمای بالا سیالات مقاومت بالایی داشته باشد.

سیم پیچ ها از جنس مسی بوده و برای محافظت در برابر خوردگی و رطوبت، دارای یک روکش لاک هستند.

هسته یا سلونوئید در این تجهیزات از فولاد ساخته شده است و در حالت کلی متریال های این تجهیز به گونه ای انتخاب می شوند که سلونوئید در زمان اتصال جریان برق مانند یک آهنربا عمل کند.

انواع سلونوئید ولو از نظر عملکرد

شیر برقی بر اساس عملکرد به سه نوع مستقیم، غیر مستقیم و نیمه مستقیم تقسیم می شوند. در ادامه هرکدام از این سه مورد را به تفصیل توضیح می دهیم.

عملکرد مستقیم : این نوع شیرهای برقی همانطور که از نام آن ها پیداست، بدون هیچ گونه واسطی عملکرد قطع و وصل جریان عبوری سیال را انجام می دهند. نحوه عملکرد آن ها همانطور که در شکل نشان داده شده است به این ترتیب است که در حالت نرمال بسته (Normally Closed) نیروی فنر مسیر جریان سیال را بسته است.

به محض صدور فرمان باز شدن، جریان الکتریکی در سیم پیچی که به دور هسته پیچیده شده است برقرار شده و نیروی مغناطیسی حاصل از آن بر نیروی فنر غلبه کرده و باعث حرکت پیستون شده و شیر باز شده و سیال در مسیر عبوری جریان پیدا می کند.

در حالت نرمال باز (Normally Open) نیز عکس چنین عملکردی انجام می شود و در این حالت نیروی کششی فنر است که شیر را در حالت باز نگه می دارد و نیروی مغناطیسی باید بر نیروی کششی فنر غلبه کند. این نوع شیرهای برقی در بازه فشار بین صفر و ماکزیمم فشار مجاز می توانند عمل کنند.

عملکرد غیر مستقیم : نوع دیگری از عملکرد شیرهای برقی با عنوان غیر مستقیم وجود دارد که در این نوع عملکرد با کمک اختلاف فشار بین مجراهای ورودی و خروجی، ولو در حالت باز یا بسته قرار می گیرد.

به این شیر برقی Servo Operated یا Pilot Operated نیز گفته می شود. به عنوان مثال هایی از کاربردهای این نوع تجهیزات می توان به آبیاری اتوماتیک و یا کارواش اشاره کرد که در آن ها نیاز است با عمل کردن سلونوئید ولو جریان بالایی از سیال برقرار شود.

بر این اساس اختلاف فشاری با میزان حداقل 0.5 bar نیاز است. در این نوع شیرهای برقی از یک دیافراگم استفاده می شود که روی آن دارای یک سوراخ است و سیال می تواند از آن عبور کند. با عمل کردن پیستون سلونوئید، اختلاف فشار بین مجراهای ورودی و خروجی افزایش می یابد و دیافراگم، جریان عبوری سیال را بر اساس این اختلاف فشار باز یا بسته می کند.

عملکرد نیمه مستقیم : این سلونوئید ولوها عملکردی مشابه شیرهای برقی غیر مستقیم دارند. با این تفاوت که دیافراگم مستقیما به پیستون اتصال دارد و عمل باز و بسته شدن پیستون هم با نیروی پیستون و هم با کمک اختلاف فشار انجام می شود.

با عمل کردن سلونوئید سلونوئید ولو، پیستون به بالا حرکت کرده و علاوه بر نیروی مستقیمی که به دیافراگم وارد می کند اختلاف فشاری نیز از طریق سوراخ روی دیافراگم در دو طرف جریان سیال به وجود می آورد.

این روش طراحی و عملکرد باعث شده است که به این نوع ولوها Assisted-Lift Valve نیز گفته شود و می توان با آن جریان های بسیار بزرگ را کنترل کرد. نمونه هایی از کاربردهای این نوع ولوها عبارتند از: مسدود کردن هوا و گاز، تنظیم مشعل اتمسفری و فن دار و استفاده در کوره های صنعتی.

کاربرد شیر برقی

از کاربردهای این ولو، قطع و وصل در سیستم های هیدرولیکی و یا خط هوای سیستم های نیوماتیکی است. نوعی از این شیر برقی که در کنترل جریان آب استفاده می شود، شیر برقی آب گفته می شود.

از این مدل شیر برقی آب در صنایعی مانند کشاورزی، آبیاری قطره ای و همچنین آب رسانی به ساختمان ها که وابسته به آب هستند، استفاده می شود.

به طور کلی این تجهیز در کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

• هوای فشرده
• سیستم های تهویه مطبوع
• سرویس های بخار
• صنایع نفت و گاز
• گازهای قابل احتراق
• چمن پاش ها و شبکه های آبیاری
• کارواش
• استخر
• تجهیزات دارویی و دندانپزشکی
• پمپ های فشار
• سیستم هایکالیبراسیون و تست

مزایای شیر برقی

از جمله مزایای این ولو می توان موارد زیر را نام برد:

• زمان پاسخ (Response Time) سریع
• توان مصرفی پایین
• عملکرد ریموت
• در بسیاری از ماشین آلات کاربرد دارد
• قطعات یدکی ارزان
• با هر دو جریان الکتریکی مستقیم و متناوب سازگاری دارد
• استفاده در دماهای بالا و پایین
• نصب، هم به صورت افقی و هم عمودی

ملاحظات انتخاب و خرید شیر برقی

نرخ جریان سیال: یک شیر برقی با نرخ جریان بیشتر از حد نیاز، مقرون به صرفه نیست. به طور مشابه نرخ جریان پایین نیز عملکرد مطلوب را نخواهد داشت.

سازگاری با سیال: انتخاب مناسب سلونوئید ولو که با هرکدام از سیالات آب، گاز، نفت و … سازگار باشد، امر کلیدی است.

دما و فشار سیال: فشار عملکرد (Operating Pressure) تاثیر مستقیمی بر عبور جریان سیال دارد و باید در تعادل با میزان درخواستی باشد.

ولتاژ: ولتاژ آن DC یا AC باشد و مقدار ولتاژ آن در چه بازه ای باشد.