شیر پروپرشنال آسکو جایی به کار می آید که یک شیر برقی معمولی، با دو حالت باز و بسته، برای فرایند کافی نیست. این شیر با تغییر تدریجی سیگنال الکتریکی، دبی هوا، گاز یا مایع را به صورت پیوسته تنظیم می کند. ASCO از برندهای مجموعه ی Emerson است و شیرهای تناسبی آن از دستگاه های پزشکی تا سیستم های سرمایش کاربرد دارند. سری های اصلی، مشخصات فنی و مسیر انتخاب مدل مناسب را در ادامه بررسی می کنیم.
پیش از مقایسه مدل ها باید روشن شود که شیر پروپرشنال دقیقا چه کاری انجام می دهد و با شیر برقی معمولی چه تفاوتی دارد. همین تمایز مبنای تمام تصمیم های بعدی در انتخاب است.
شیر برقی معمولی با دریافت ولتاژ کامل باز می شود و با قطع آن بسته می شود. شیر پروپرشنال یا شیر تناسبی میزان باز شدن مسیر را متناسب با مقدار سیگنال ورودی تنظیم می کند. اگر سیگنال نصف مقدار بیشینه باشد، دبی عبوری نیز تقریبا به همان نسبت کم می شود. به همین دلیل کنترلر یا PLC می تواند سرعت، فشار یا دبی را بدون توقف فرایند تغییر دهد. در فهرست های فنی این محصول با عنوان ASCO proportional valve یا proportional flow control ASCO معرفی می شود و در بازار ایران بیشتر شیر تناسبی آسکو نامیده می شود.
در یک حلقه ی کنترل معمول، کنترلر مقدار مطلوب را با مقدار اندازه گیری شده مقایسه می کند و سیگنال اصلاحی را به شیر می فرستد. شیر مسیر را کمی بازتر یا بسته تر می کند و سنسور نتیجه را دوباره به کنترلر برمی گرداند. کیفیت این حلقه به رفتار شیر وابسته است. شیری که در هر بار تکرار سیگنال دبی متفاوتی بدهد، تنظیم پایدار فرایند را دشوار می کند.
تفاوت های عملی این دو نوع شیر در موارد زیر دیده می شود:
خانواده ی تناسبی ASCO بیشتر برای دبی های کوچک ساخته شده است. سیال اصلی این شیرها هوا و گاز خنثی است و در برخی سری ها مایعات نیز پوشش داده می شوند.
در فهرست شیرهای تناسبی Emerson، سری ۲۰۹، سری ۲۰۲ Preciflow و SentronicPLUS مدل ۶۱۴ بیش از بقیه استعلام می شوند. دو سری اول با برند ASCO عرضه می شوند و سری سوم زیر برند AVENTICS از همان مجموعه قرار دارد. هر سه نام معمولا در جست وجوی شیر پروپرشنال آسکو کنار هم دیده می شوند، ولی کاربرد و شیوه کنترل آن ها یکسان نیست.
سری ۲۰۹ جدیدترین عضو این خانواده است و Emerson آن را در دسامبر ۲۰۲۲ معرفی کرد. این شیر دوراهه نرمال بسته برای هوا، گاز خنثی و مایعات طراحی شده است. جریان آن از ۰٫۰۲ تا ۰٫۲۶ Kv می رسد و فشار کاری آن از خلأ تا ۱۶ بار امتداد دارد. بدنه برنجی یا استیل، اتصال ۱/۸ یا ۱/۴ اینچ و نسخه نصب روی پد از گزینه های آن است. هیسترزیس حداکثر ۵ درصد، تکرارپذیری حداکثر ۱ درصد و زمان پاسخ حداکثر ۱۵ میلی ثانیه اعلام شده است. Emerson برای این سری آب بندهای بدون سیلیکون، الاستومرهای مورد تایید FDA و تمیزکاری ویژه کاربردهای اکسیژن را نیز در نظر گرفته است. طراحی داخلی سری ۲۰۹ از تماس فلز با فلز که صدای کلیک ایجاد می کند جلوگیری می کند و همین موضوع برای محیط های پزشکی و هتلداری اهمیت دارد. مصرف توان پایین این سری نیز عمر باتری را در دستگاه های قابل حمل افزایش می دهد.
Preciflow برای دبی های کم گاز در تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی ساخته شده است. سیال آن هوا یا گاز خنثی و عملکرد آن دوراهه نرمال بسته است. بسته به نسخه، بدنه از برنج، استیل، POM یا PVDF انتخاب می شود و ولتاژ کاری ۶، ۱۲ یا ۲۴ ولت DC است. نسخه IPC حدود ۱۷۰ لیتر بر دقیقه را در ۲٫۷ بار عبور می دهد که معادل Cv برابر ۰٫۲ است. این نسخه معماری فشرده جبران شده فشار دارد و در تجهیزات کوچک فضای کمی اشغال می کند. این شیرها حداقل فشار کاری نمی خواهند و برای کار در خلأ نیز مناسب هستند.
مدل ۶۱۴ برخلاف دو سری قبلی یک رگولاتور تناسبی فشار است. این شیر سه راهه است، دیجیتال کار می کند و فرمان ۰ تا ۱۰ ولت یا ۴ تا ۲۰ میلی آمپر را می پذیرد. فشار تنظیمی آن تا ۵۰ بار می رسد و برای اتمسفرهای قابل انفجار مطابق ATEX ساخته شده است. مدل ها با اندازه های DN۱، DN۳، DN۶ و DN۱۲ عرضه می شوند. هیسترزیس حدود ۱ درصد بازه و تکرارپذیری ±۰٫۵ درصد بازه گزارش شده است. در کنار آن، سری های ۶۱۷ و ED02 برای کنترل فشار کم مصرف و مستقیم وجود دارند و مشخصات دقیق آن ها را باید از دیتاشیت گرفت.
خواندن دیتاشیت یک شیر تناسبی با شیر برقی عمومی تفاوت دارد، چون عددهایی مانند هیسترزیس و تکرارپذیری کیفیت کنترل را تعیین می کنند. پارامترهای زیر مهم ترین مواردی هستند که هنگام مقایسه مدل ها باید بررسی شوند.
جدول زیر سه خانواده اصلی را کنار هم می گذارد تا تفاوت ها در یک نگاه دیده شود. اعداد از کاتالوگ ها و صفحه های رسمی Emerson برداشته شده اند و ممکن است بین پارت نامبرهای مختلف فرق کنند.
| سری | برند | عملکرد | سیال | جریان | فشار | ولتاژ یا سیگنال | تمرکز کاربرد |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 209 | ASCO | ۲/۲ نرمال بسته | هوا، گاز خنثی، مایع | ۰٫۰۲ تا ۰٫۲۶ Kv | خلأ تا ۱۶ bar | ۱۲ یا ۲۴ VDC | دوزینگ، سرمایش، غذایی، هیدروژن |
| ۲۰۲ Preciflow | ASCO | ۲/۲ نرمال بسته | هوا، گاز خنثی | نسخه ی IPC: ۱۷۰ l/min در ۲٫۷ bar | تا ۷ bar در IPC | ۶، ۱۲ یا ۲۴ VDC | پزشکی، کروماتوگرافی |
| ۶۱۴ SentronicPLUS | AVENTICS | ۳/۲ نرمال بسته، رگولاتور فشار | هوا، گاز خنثی | نمونه ها: Cv ۰٫۲۱ تا ۰٫۶۹ | تا ۵۰ bar | ۲۴ VDC با فرمان ۰ تا ۱۰ V یا ۴ تا ۲۰ mA | فشار پویا، مناطق ATEX |
سری ۲۰۹ تنها سری این جدول است که مایعات را نیز پوشش می دهد. مدل ۶۱۴ تنها مدلی است که کنترل حلقه بسته فشار را با الکترونیک داخلی ارائه می کند. Preciflow نیز صراحتا اعلام می کند که به حداقل فشار کاری نیاز ندارد.
اگر بین دو سری مردد هستید، پارت نامبر یا مشخصات کاربرد خود را برای بررسی ارسال کنید.
کاربرد اصلی شیر تناسبی جایی است که دبی یا فشار با تغییر شرایط باید لحظه به لحظه اصلاح شود.
برای خطوط لوله بزرگ آب یا بخار که دبی زیادی دارند، شیر تناسبی کوچک گزینه درستی نیست و کنترل ولو با اکچویتور مناسب تر است.
انتخاب شیر تناسبی از سیال شروع می شود و به جزئیات الکتریکی می رسد. ترتیب مراحل زیر احتمال خطا را کم می کند.
برای روشن شدن مرحله دوم یک مثال ساده کمک می کند. فرض کنید دبی بیشینه آب ۳ لیتر در دقیقه و اختلاف فشار دو سر شیر ۲ بار است. این دبی برابر ۰٫۱۸ متر مکعب در ساعت است و از رابطه Kv = Q / √ΔP برای آب، مقدار Kv حدود ۰٫۱۳ به دست می آید. این عدد در بازه ی ۰٫۰۲ تا ۰٫۲۶ سری ۲۰۹ قرار می گیرد و از دو سر بازه فاصله مناسبی دارد. اگر عدد محاسبه شده به انتهای بازه نزدیک بود، باید سری یا اندازه دیگری بررسی می شد.
اگر نیاز شما در یکی از ردیف های جدول زیر می گنجد، انتخاب اولیه را از همان سری آغاز کنید:
| نیاز کاربر | سری پیشنهادی | دلیل |
| کنترل دبی مایع یا هوا در ابعاد کوچک | ۲۰۹ | پوشش مایعات، جریان تا ۰٫۲۶ Kv و فشار تا ۱۶ bar |
| کنترل دبی گاز در دستگاه آنالیز یا پزشکی | ۲۰۲ Preciflow | نبود حداقل فشار کاری و مناسب بودن برای خلأ |
| تنظیم فشار پویا تا ۵۰ bar با فرمان آنالوگ | ۶۱۴ SentronicPLUS | الکترونیک دیجیتال و هیسترزیس حدود ۱ درصد بازه |
سه اشتباه بیش از بقیه تکرار می شود. اولی انتخاب شیر بر اساس اندازه اتصال است، در حالی که ضریب جریان و نه قطر رزوه دبی را تعیین می کند. دومی نادیده گرفتن فیلتراسیون است. برای نمونه، دیتاشیت Preciflow ۱۵ میلی متری برای نسخه نصب روی پد فیلتر ۵ میکرون و برای نسخه رزوه ای ۱/۸ فیلتر ۵۰ میکرون را ذکر کرده است. سومی وصل کردن شیر تناسبی به منبع ولتاژ ثابت است. سری های ۲۰۹ و ۲۰۲ با تغییر سیگنال بوبین کار می کنند و نوع درایور یا کارت کنترل باید با دیتاشیت همان پارت نامبر تطبیق داده شود.
برای استعلام سریع و بدون رفت و برگشت، اطلاعات زیر را آماده کنید. کارشناسان تجهیز صنعت با کمک آن ها مدل مناسب را تعیین می کنند.
هرچه اطلاعات کامل تر باشد، احتمال سفارش مدل اشتباه کمتر می شود. تفاوت یک حرف یا عدد در پارت نامبر ممکن است ولتاژ، آب بند یا نوع اتصال را عوض کند و به همین دلیل تصویر پلاک بهترین مرجع برای تطبیق است.
شیر برقی معمولی فقط باز یا بسته می شود. شیر پروپرشنال آسکو با تغییر سیگنال ورودی، دبی یا فشار را در هر مقدار میانی نگه می دارد. به همین دلیل برای کنترل پیوسته به کار می رود و برای قطع و وصل ساده هزینه اضافی ایجاد می کند.
سری ۲۰۹ برای هوا، گاز خنثی و مایعات معرفی شده است. Preciflow و مدل ۶۱۴ برای هوا و گاز خنثی طراحی شده اند. سازگاری آب بند و بدنه با مایع موردنظر را همیشه با دیتاشیت بررسی کنید.
سری های ۲۰۹ و ۲۰۲ با تغییر سیگنال الکتریکی بوبین کار می کنند و معمولا به درایور یا کارت کنترل مناسب نیاز دارند. مدل ۶۱۴ الکترونیک دیجیتال دارد و فرمان ۰ تا ۱۰ ولت یا ۴ تا ۲۰ میلی آمپر می پذیرد. نوع دقیق سیگنال هر پارت نامبر را از دیتاشیت بگیرید.
هر دو ضریب جریان شیر را نشان می دهند. Kv در سیستم متریک و Cv در سیستم آمریکایی تعریف می شود و Cv تقریبا ۱٫۱۶ برابر Kv است. هنگام مقایسه سری ها باید یک واحد را مبنا قرار داد.
SentronicPLUS مدل ۶۱۴ برای اتمسفر قابل انفجار مطابق ATEX ساخته شده است. برای سری های ۲۰۹ و ۲۰۲ در منابع بررسی شده گواهی ضد انفجار ذکر نشده و برای سری ۲۰۹ فقط تأییدهای UL، UKCA و CE آمده است. در پروژه منطقه خطرناک باید گواهی همان پارت نامبر بررسی شود.
