شیر نامور ۵/۲ برای اکچویتور پنوماتیک

شیر NAMUR ۵/۲ یک قطعه‌ی کاربردی در اتوماسیون پنوماتیکی شیرآلات صنعتی است که برای کنترل اکچویتورهای پنوماتیکی، به‌ویژه اکچویتورهای دابل اکت و ربع‌گرد استفاده می‌شود. این شیر با دریافت فرمان الکتریکی، مسیر هوای فشرده را تغییر می‌دهد تا اکچویتور در یکی از دو جهت حرکت و در نتیجه شیرهای صنعتی مانند شیر پروانه‌ای، بال‌ولو یا دمپر را باز و بسته کند.

ویژگی مهم این تجهیز، وجود رابط نصب نامور (NAMUR) است که امکان نصب مستقیم شیر را روی اکچویتور فراهم می‌کند و نیاز به لوله‌کشی مجزا میان شیر فرمان و پورت‌های کاری اکچویتور را کاهش می‌دهد. در حالی که NAMUR نام انجمن تخصصی کاربران فناوری اتوماسیون در صنایع فرآیندی است و توصیه‌ها و الزامات فنی را منتشر می‌کند، عبارت ۵/۲ به ساختار عملکردی شیر اشاره دارد؛ یعنی شیر دارای پنج پورت و دو وضعیت سوئیچینگ است.

شیر NAMUR ۵/۲ چیست؟

مهم‌ترین ویژگی این گروه سلونوئید ولو، استفاده از رابط NAMUR برای نصب مستقیم روی اکچویتور است که باعث فشرده‌تر شدن مجموعه‌ی شیر، اکچویتور و تجهیزات کنترلی می‌شود. NAMUR NE ۱۹ و VDI/VDE ۳۸۴۵ الزامات و هندسه مورد استفاده برای این نوع رابط را مشخص می‌کنند. در این چیدمان، پورت‌های کاری شیر می‌توانند مستقیماً در مقابل پورت‌های اکچویتور قرار بگیرند و با استفاده از آب‌بندها و پیچ‌های نصب، اتصال پنوماتیکی و مکانیکی هم‌زمان برقرار شود.

عبارت ۵/۲ بیان می‌کند که شیر دارای پنج پورت پنوماتیکی و دو موقعیت عملکردی است. در یک چیدمان متداول، پورت ۱ ورودی هوای فشرده، پورت‌های ۲ و ۴ خروجی‌های کاری متصل به دو سمت اکچویتور و پورت‌های ۳ و ۵ مسیرهای تخلیه هستند. با حرکت اسپول، هوای فشرده به یکی از محفظه‌های اکچویتور فرستاده و هوای محفظه‌ی دیگر تخلیه می‌شود. سپس با تغییر وضعیت شیر، جهت حرکت اکچویتور معکوس خواهد شد.

شیرهای NAMUR در قالب ۳/۲، ۵/۲ و در برخی محصولات ۵/۳ نیز عرضه می‌شوند. کاربرد ۳/۲ بیشتر با اکچویتورهای یک‌طرفه و کاربرد ۵/۲ معمولاً با اکچویتورهای دوطرفه است.

شیوه عملکرد شیر NAMUR ۵/۲

در کاربرد متداول، شیر NAMUR ۵/۲ در کنار یک اکچویتور پنوماتیکی دوطرفه قرار می‌گیرد. اکچویتور دارای دو محفظه است و با اعمال هوای فشرده به یکی از آن‌ها و تخلیه‌ی هوای محفظه‌ی دیگر، شفت خروجی را در یک جهت می‌چرخاند. با تغییر مسیر هوا، چرخش در جهت مخالف انجام می‌شود.

هنگامی که شیر در وضعیت نخست قرار دارد، هوای فشرده از ورودی به یکی از خروجی‌های کاری هدایت می‌شود و هوای موجود در محفظه، مقابل از مسیر تخلیه خارج می‌شود. پس از تحریک شیر برقی، اسپول یا عضو کنترل‌کننده‌ی داخلی تغییر موقعیت می‌دهد و مسیرها جابه‌جا می‌شوند. بدین ترتیب هوای فشرده وارد سمت دیگر اکچویتور شده و سمت قبلی تخلیه می‌شود.

این عملکرد ساده، امکان کنترل دو وضعیت اصلی یک شیر صنعتی را فراهم می‌کند؛ برای مثال در یک شیر پروانه‌ای می‌توان از آن برای فرمان باز و بسته شدن استفاده کرد. برخی مدل‌ها مونو‌استیبل هستند و پس از قطع برق به کمک فنر به وضعیت اولیه بازمی‌گردند، در حالی که مدل‌های بای‌استیبل می‌توانند وضعیت خود را بدون تحریک دائمی بوبین حفظ کنند.

اجزای اصلی شیر NAMUR ۵/۲

اگرچه طراحی داخلی محصولات شرکت‌های مختلف با یکدیگر تفاوت دارد، یک شیر NAMUR ۵/۲ معمولاً از مجموعه‌ای از اجزای اصلی تشکیل شده است که هر کدام نقش مشخصی در کنترل هوای فشرده دارند.

بدنه

بدنه، بخش اصلی شیر است که کانال‌های داخلی جریان هوا و محل نصب اجزای داخلی را درون خود جای می‌دهد. جنس بدنه معمولاً از آلومینیوم، برنج یا فولاد زنگ‌نزن است. به‌طور کلی این بخش باید بر اساس فشار، دما، شرایط محیطی و مقاومت موردنیاز در برابر خوردگی انتخاب شود.

اسپول و اجزای داخلی

اسپول بخش متحرک شیر نامور ۵/۲ است که وظیفه‌ی تغییر مسیر هوای فشرده را بر عهده دارد. در شیرهای اسپولی، جابه‌جایی اسپول باعث باز و بسته شدن کانال‌های داخلی می‌شود. برخی محصولات از طراحی پیستون-اسپول استفاده می‌کنند و برخی نسخه‌ها پاپت را به‌کار می‌برند.

برای نمونه Festo در خانواده‌ی VSNC هر دو رویکرد را معرفی کرده است. طراحی پاپت تحمل بیشتری در برابر هوای آلوده و نشتی کمتری دارد، در حالی که طراحی پیستون-اسپول می‌تواند دبی بالاتری ارائه می‌دهد.

سلونوئید / بوبین

در مدل‌های الکتروپنوماتیکی، بوبین وظیفه‌ی تبدیل سیگنال الکتریکی به نیروی مکانیکی را بر عهده دارد. با برق‌دار شدن بوبین، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود و مکانیزم پیلوت یا عضو اصلی شیر را جابه‌جا می‌کند.

بسیاری از شیرهای NAMUR ۵/۲ صنعتی از ساختار پیلوت دار (Pilot Operated) استفاده می‌کنند. این طراحی امکان دستیابی به دبی مناسب و عملکرد مطمئن در کاربردهای صنعتی را فراهم می‌کند. Bürkert Type ۶۵۱۹ و ASCO Series ۵۵۱/۵۵۳ نمونه‌هایی از شیرهای پایلوت‌دار این خانواده هستند.

فنر بازگشت

در شیرهای مونو‌استیبل یا تک‌سلونوئید، معمولاً یک فنر باعث بازگشت شیر به وضعیت اولیه پس از قطع برق می‌شود. این ویژگی برای طراحی‌های fail-safe اهمیت زیادی دارد، زیرا در صورت قطع فرمان الکتریکی، اکچویتور می‌تواند به وضعیت تعیین شده بازگردد.

آب‌بندها و اورینگ‌ها

آب‌بندهای داخلی و اورینگ‌های محل اتصال، از اجزای مهم شیر NAMUR ۵/۲ هستند. این قطعات باید در برابر فشار، دما و شرایط محیطی مقاومت کافی داشته باشند. انتخاب موادی مانند NBR، FKM یا مواد دیگر بسته به طراحی سازنده و شرایط کاربرد انجام می‌شود.

در محل اتصال NAMUR، سلامت اورینگ‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا کانال‌های پنوماتیکی شیر و اکچویتور از طریق همین رابط با یکدیگر ارتباط پیدا می‌کنند.

عملگر دستی

بسیاری از شیرهای NAMUR ۵/۲ دارای عملگر دستی هستند. این بخش به اپراتور یا تکنسین اجازه می‌دهد بدون اعمال فرمان الکتریکی، عملکرد شیر را در زمان تست، راه‌اندازی یا عیب‌یابی بررسی کند.

وجود Manual Override در راه‌اندازی و تعمیرات بسیار سودمند است، اما نوع آن باید هنگام انتخاب محصول مورد توجه قرار گیرد. چون برخی از مدل‌ها عملگر فشاری و برخی مکانیزم‌های متفاوتی دارند.

رابط NAMUR

مزیت اصلی رابط NAMUR، حذف بخش قابل توجهی از لوله‌کشی میان شیر برقی و اکچویتور است. در یک سیستم معمولی، ممکن است شیر برقی با چند شیلنگ و فیتینگ به پورت‌های اکچویتور متصل شود. در ساختار NAMUR، شیر مستقیماً روی سطح مخصوص اکچویتور نصب و مسیرهای پنوماتیکی توسط کانال‌ها و سوراخ‌های تعبیه شده در دو تجهیز برقرار می‌شوند.

این ساختار باعث می‌شود مجموعه‌ای مانند شیر برقی و اکچویتور و شیر صنعتی فشرده‌تر شود. همچنین تعداد اتصالات شیلنگی و نقاط بالقوه‌ی نشتی کاهش پیدا می‌کند و عملیات نصب و تعویض ساده‌تر می‌شود. NAMUR نیز در توصیه‌ی NE ۱۹، هدف این رابط را فراهم‌کردن امکان نصب شیر برقی روی اکچویتور پنوماتیکی بدون لوله‌کشی میان آن‌ها معرفی می‌کند.

شیر نامور ۵/۲ مونو‌استیبل و بای‌استیبل

تفاوت اصلی این دو نوع در نحوه‌ی بازگشت پس از حذف فرمان است. در مونو‌استیبل، معمولاً یک سلونوئید و یک فنر وجود دارد و با قطع برق، شیر به وضعیت پیش‌فرض برمی‌گردد. اما در بای‌استیبل، شیر معمولاً با دو فرمان یا سازوکار پالسی کنترل می‌شود و برای حفظ وضعیت نیازی به نگه‌داشتن دائمی بوبین ندارد. این ویژگی می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد، هرچند انتخاب آن باید با فلسفه‌ی ایمنی فرآیند و شیوه‌ی رفتار اکچویتور در قطع برق هماهنگ باشد.

کاربردهای شیر NAMUR ۵/۲

اصلی‌ترین کاربرد شیر NAMUR ۵/۲، کنترل اکچویتور پنوماتیکی دوطرفه در سیستم‌های اتوماسیون شیرآلات است و به همین دلیل در بسیاری از خطوط فرآیندی و تأسیسات صنعتی به‌کار می‌رود.

• اتوماسیون شیر پروانه‌ای: برای کنترل اکچویتور ربع‌گرد و باز و بسته کردن خودکار دیسک شیر در خطوط فرآیندی.
• اتوماسیون بال‌ولو: برای تغییر وضعیت بال‌ولوهای ربع‌گرد و کنترل از راه دور آن‌ها در سیستم‌های صنعتی.
• کنترل دمپر: برای حرکت و تنظیم دمپرهای صنعتی و تجهیزات هوارسان مجهز به اکچویتور پنوماتیکی.
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: برای کنترل تعداد زیادی از شیرهای اتوماتیک و استفاده در محیط‌هایی که به تجهیزات مقاوم و دارای گواهی‌های حفاظتی نیاز است.
• صنایع شیمیایی و فرآیندی: برای اتوماسیون شیرها و تجهیزات فرآیندی در محیط‌هایی با شرایط کاری و خورندگی بالاتر.
• تصفیه آب و فاضلاب: برای کنترل شیرهای پروانه‌ای و سایر شیرهای ربع‌گرد در تأسیسات آب و فاضلاب.
• سیستم‌های هوای صنعتی و تهویه: برای کنترل عملگرهای پنوماتیکی متصل به دمپرها و تجهیزات کنترلی جریان هوا.

شرکت‌های شاخص تولیدکننده شیر NAMUR ۵/۲

سازندگان بسیاری شیرهای NAMUR ۵/۲ را تولید می‌کنند. برخی از برندهای شاخص عبارت‌اند از:

در میان این برندها، تفاوت محصولات بیشتر در دبی، فشار کاری، ساختار داخلی، سایز اتصال، نوع بوبین، جنس بدنه و گزینه‌های حفاظتی دیده می‌شود. بنابراین برای جایگزینی یک مدل با مدلی از برند دیگر، باید مشخصات فنی و ابعاد نصب هر دو محصول با جزئیات مقایسه شود.

مزایای NAMUR ۵/۲ نسبت به شیر ۵/۲ معمولی

مهم‌ترین مزیت این تجهیز یکپارچه‌سازی مکانیکی و پنوماتیکی با اکچویتور است. در یک شیر ۵/۲ معمولی، ممکن است لازم باشد مسیرهای ۲ و ۴ با شیلنگ به اکچویتور متصل شوند اما در نوع NAMUR، ارتباط در محل نصب برقرار می‌شود. مجموعه جمع‌وجورتر شده و تعداد اتصالات و شیلنگ‌ها کاهش می‌یابد.

ویژگی دیگر، مناسب بودن برای اتوماسیون غیرمتمرکز است. شیر کنترل نزدیک خود اکچویتور قرار می‌گیرد و طول لوله‌کشی پنوماتیک کاهش می‌یابد. در تجهیزات فضای باز نیز استفاده از گزینه‌های دارای IP مناسب، تخلیه‌ی کنترل شده و بوبین‌های ضدانفجار به افزایش قابلیت اطمینان مجموعه کمک می‌کند.

پارامترهای مهم انتخاب شیر NAMUR ۵/۲

مهم‌ترین پارامترهای فنی برای انتخاب شیر NAMUR ۵/۲ به شرح زیر است:

اهمیت دبی و سرعت عملکرد

ظرفیت عبور هوا از مهم‌ترین عوامل در انتخاب شیر NAMUR است. اگر دبی شیر کمتر از نیاز اکچویتور باشد، زمان پر یا تخلیه محفظه افزایش می‌یابد و شیر صنعتی ممکن است کندتر از مقدار موردنظر باز یا بسته شود.

در مقابل، استفاده از شیری با ظرفیت بسیار بالاتر از نیاز لزوماً بهترین انتخاب نیست. زیرا کنترل سرعت، ضربه انتهای کورس و رفتار دینامیکی اکچویتور باید در کل مدار بررسی شود. برای نمونه Parker برای برخی شیرهای NAMUR خود دبی‌هایی در محدوده‌ی چند صد لیتر بر دقیقه و ASCO و Norgren بسته به مدل ظرفیت‌های بالاتری ارائه می‌کنند.

تخلیه‌ی هوا و حفاظت از اکچویتور

اگزاست در سیستم‌های NAMUR علاوه بر خروج هوا، در محیط‌های بیرونی یا خورنده، می‌تواند بر عمر اکچویتور نیز اثر بگذارد. ASCO در سری ۵۵۱/۵۵۳ امکان pipe کردن پورت‌های تخلیه و استفاده از breather block را فراهم می‌کند. ساختاری که تخلیه‌ی را به گونه‌ای مدیریت می‌کند که هوای نامناسب محیط وارد سمت فنر اکچویتور نشود.

Festo نیز در محصولات VSNC، بازگشت یا هدایت هوای اگزاست برای حفاظت از محفظه‌ی فنر را مطرح کرده است. هدف آن جلوگیری از ورود هوا و رطوبت محیط به محفظه فنر و در نتیجه کاهش خطر خوردگی است. این ویژگی در نصب‌های فضای باز، صنایع شیمیایی، تصفیه آب و سایر محیط‌های سخت اهمیت ویژه‌ای دارد.

نکات مهم نصب و نگهداری

پیش از نصب، باید الگوی سوراخ‌های NAMUR، ابعاد رابط، وضعیت اورینگ‌ها، نوع پیچ و جهت عملکرد اکچویتور بررسی شود. وجود یک پین یا پیچ کدگذاری در برخی طراحی‌ها باعث می‌شود شیر فقط در وضعیت صحیح نصب شود.

در نگهداری دوره‌ای نیز تمیزی هوای فشرده اهمیت زیادی دارد. آلودگی، رطوبت و ذرات می‌توانند باعث گیرکردن اسپول، افزایش نشتی یا کاهش عمر آب‌بندها شوند. همچنین باید سلامت اورینگ‌های رابط NAMUR، عملکرد Manual Override، وضعیت بوبین و اتصالات برق و در محیط‌های انفجاری، اعتبار گواهی و نوع حفاظت الکتریکی بررسی شود.

خرید شیر NAMUR ۵/۲

شیر NAMUR ۵/۲ یک شیر کنترل جهت پنوماتیکی دارای پنج پورت و دو حالت است که برای کنترل اکچویتورهای پنوماتیکی، به‌ویژه اکچویتورهای ربع‌گرد، طراحی می‌شود. عملکرد شیر بر اساس تغییر مسیر هوای فشرده میان دو سمت اکچویتور است و بنابراین می‌توان با یک فرمان الکتریکی، تجهیزاتی مانند شیر پروانه‌ای، بال‌ولو و دمپر را به‌صورت خودکار کنترل کرد.

رابط NAMUR با نصب مستقیم روی اکچویتور، باعث کاهش لوله‌کشی، کاهش تعداد اتصالات و جمع‌وجور شدن مجموعه می‌شود. مونو‌استیبل یا بای‌استیبل بودن، دبی، فشار کاری، ولتاژ بوبین، جنس بدنه و آب‌بند، محدوده دمایی، نحوه تخلیه هوا و حفاظت در برابر انفجار از مهم‌ترین پارامترهایی هستند که باید در انتخاب آن بررسی شوند. به همین دلیل کارشناسان فنی تجهیز صنعت آماده مشاوره در زمینه فروش این تجهیز از برندهای معتبر جهانی مانند پارکر، بورکرت، فستو و … هستند.