شیر برقی چیست؟
شیر برقی یا سلونوئید ولو یکی از پرکاربردترین شیرآلات کنترلی در صنعت است که با دریافت فرمان الکتریکی، مسیر عبور سیال را باز یا بسته می کند. این شیر از یک بوبین الکتریکی، هسته متحرک، فنر، بدنه، آب بند و مسیر عبور سیال تشکیل می شود و در سیستم های آب، هوا، گاز، بخار، روغن، پنوماتیک، هیدرولیک، تبرید، آبیاری، مشعل، کمپرسور و ماشین آلات صنعتی استفاده می شود. جهت مشاهده انواع و خرید شیر برقی کلیک کنید.
اجزای شیر برقی
این ولوها از دو قسمت اصلی بدنه (شیر اصلی) و سلونوئید( بوبین) تشکیل می شوند ، قسمت سلونوئید خود شامل سیم پیچ (کویل) ، میله آهنی ، فنر، شیر کنترلی و کابل کنترلی می باشد.
شیر برقی اصلی هم از ورودی ، خروجی ، قطعه مسدود کننده جریان و دیافراگم و فنر تشکیل می شود. در موقع فعال بودن سلونوئید همواره جریان بسیار ضعیفی از سیال از مجرا و شیر کنترلی عبور می کند .
شیرهای سلونوئید از آب بندهای لاستیکی یا فلزی برای آب بندی جاهای مختلف استفاده می شود. در شیرهایی که از دیافراگم استفاده می شود، یک فنر برای باز نگه داشتن دیافراگم در مواقع غیر فعال بودن شیر استفاده می شود .
اجزای دیگر تشکیل دهنده یک شیر برقی عبارت اند از: پورت های ورودی و خروجی (Inlet and Outlet Port) ، مجرابند یا پلانگر (Plunger) و 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.
نحوه عملکرد
سلونوئید ولو یا شیر برقی جهت باز، بسته و کنترل کردن شدت جریان مایع یا گاز عبوری از درون لوله استفاده میشود. نحوه عملکرد این ولوها از طریق مدار آنها کاملا قابل درک است، یک شیر ۲/۲، دارای دو دریچه (ورودی و خروجی) و دو وضعیت می باشد.
یک طرح ساده از شیر سلونوئید در حالت غیر فعال و مسیر بسته فرض کنید و سیال مورد استفاده آب باشد. آب از ورودی شیر به داخل جریان می یابد و از سوراخ های که در دیافراگم وجود دارد قسمت بالا و پایین آن را پر می کند و یک فشار ثابت ایجاد می کند و دیافراگم از جای خود حرکت نمی کند و شیر بسته باقی می ماند.
ولی هنگامی که جریان در سلونوئید برقرار می شود نیروی مغناطیسی سلونوئید را به سمت بالا کشیده و شیر کنترلی باز می شود. با باز شدن این قسمت از شیر تعادل فشار از بین می رود و دیافراگم را به بالا فشار می دهد و شیر باز می شود.
همواره جریان بسیار کمی از قسمت کنترلی شیر عبور می کند که این تعادل را مرتبا بر هم می زند و شیر باز باقی می ماند. وقتی که سلونوئید دوباره غیر فعال می شود قسمت کنترلی بسته می شود، دوباره قسمت بالا و پایین دیافراگم به تعادل فشار می رسد و شیر را می بندد.
جدول راهنمای انواع شیر برقی
| شرایط کاربرد | شیر برقی پیشنهادی | نکته فنی مهم |
|---|---|---|
| آب، هوا و سیالات عمومی | شیر برقی برنجی یا استیل ۲/۲ | سایز، فشار، دما و ولتاژ بوبین بررسی شود |
| گاز شهری یا مشعل | شیر برقی گاز با استاندارد مناسب | از شیر برقی عمومی آب/هوا برای گاز استفاده نشود |
| بخار و دمای بالا | شیر برقی مخصوص بخار | آببند، بوبین و بدنه باید مناسب دمای بالا باشند |
| سیالات خورنده | شیر برقی استیل ۳۱۶، PVC، PVDF یا PTFE | سازگاری شیمیایی بدنه و آببند با سیال بررسی شود |
| پنوماتیک صنعتی | شیر برقی ۳/۲، ۵/۲ یا ۵/۳ | تعداد پورت، تعداد وضعیت، تکبوبین یا دوبوبین بودن مشخص شود |
| هیدرولیک | شیر برقی کنترل جهت هیدرولیک | فشار کاری، دبی، اسپول، سایز CETOP و ولتاژ اهمیت دارد |
| فشار صفر یا اختلاف فشار کم | شیر برقی Direct Acting یا Semi-direct | مدل پایلوتدار معمولاً به حداقل اختلاف فشار نیاز دارد |
| دبی بالا و سایز بزرگ | شیر برقی Pilot Operated | حداقل اختلاف فشار و دبی عبوری باید تأمین شود |
| محیط مستعد انفجار | شیر برقی ضدانفجار یا Ex | ATEX، IECEx یا استاندارد پروژه باید تطبیق داده شود |
| کنترل نسبی دبی یا فشار | شیر برقی پروپرشنال | برای کنترل پیوسته، شیر برقی معمولی کافی نیست |
انواع شیر برقی
در انواع مختلفی مانند چند راهه، تنوع برق مصرفی ( AC و DC) یا وضعیت آن در حالت OFF و … تقسیم می شوند. به عبارت دیگر دارای تنوع Normally open و یا Normally close می باشند.
در نوع Normally open، هنگامی که جریانی در سیم پیچ ها جاری نمیباشد (de-energized state)، ولو باز بوده و سیال میتواند از دریچه عبور کند؛ اما در نوع Normally close ، هنگامی که جریانی از سیم پیچها عبور نمیکند، ولو بسته بوده و مانع از عبور سیال از دریچه میشود. یک شیر ۲/۳ دارای ۳ مجرا و ۲ موقعیت بوده و میتواند دو مدار را قطع و وصل کند.
در شکل زیر نحوه عملکرد مدار این شیر را مشاهده میکنید. پیکانهای موجود در شکلها بیانگر جهت جریان میان مجراها میباشد.
- شیر برقی Normally Closed (NC): در حالت عادی بسته است و با اعمال جریان برق باز میشود.
- شیر برقی Normally Open (NO): در حالت عادی باز است و با اعشار برق بسته میشود.
- شیر برقی دو حالته: قابلیت تغییر وضعیت بین باز و بسته را دارد.
- شیر برقی پروپرشنال: برای کنترل دقیق جریان با تغییر ولتاژ استفاده میشود.
در بعضی مدل ها، سلونوئید مستقیمآ به شیر فرمان می دهد. در بعضی دیگر، خود به عنوان یکی ولو کمکی و کنترلی برای راه اندازی یک شیر بزرگ تر استفاده می شود. این نوع ولوها در حقیقت یک سولونوئید ولو ترکیب شده با یک ولو بزگتر هستند و آنها به صورت یک کالای واحد و یکپارچه بسته بندی شده و فروخته خواهند شد.
 |  |  |  |
انواع شیر برقی براساس اتصال
- شیر برقی هیدرولیکی
- شیر برقی پنیوماتیکی
انواع هیدرولیکی و پنوماتیکی
- شیر هیدرولیک کنترلی
- شیر هیدرولیک توزیع کننده پیلوت دار
- شیر هیدرولیک کنترل فشار
- شیر پنوماتیک متعادل کننده پروپوشنال
- شیر ماژولار پنوماتیک
- شیر پنوماتیک دستی
شیر برقی هیدرولیک
شیر برقی هیدرولیک، شیری است که با اعمال نیرویی الکتریکی عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم هیدرولیک قطع و وصل یا تنظیم می کند. شامل یک شیر است که به یک مکانیزم برقی (Solenoid) که توانائی قطع و وصل جریان سیال و یا کنترل آن را دارد، متصل می باشد، این تغییر بر مبنای دستوری است که از سیستم کنترل دریافت می شود انجام می پذیرد.
کاربرد ولوهای هیدرولیکی
| کاربرد ولوهای پنوماتیکی
|
انواع شیر برقی براساس عملکرد
شیر های برقی و یا سلونوئید ولو ها دارای انواعی از عملکرد ها می باشند :
- عملکرد مستقیم
- عملکرد غیر مستقیم
- عملکرد نیمه مستقیم
 |  |  |  |
سلونوئید ولو با عملکرد مستقیم
این نوع از سلونوئید 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 سیم پیچ 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 سیم پیچ با جریان الکتریکی تحریک نشده است، دریچه باز میباشد.
با جاری شدن جریان الکتریکی در سیم پیچ، پیستون به سمت پایین حرکت کرده و دریچه بسته میشود. فشار عملکرد و میزان جریان عبوری مستقیما با قطر دریچه و نیروی مغناطیسی سلونوئید ولو متناسب است. این روش عمکرد برای مقدار جریانهای پایین استفاده میشود.
سلونوئید 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 ۲/۲ با عملکرد مستقیم نمایش داده شده است.
شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم
در سلونوئید 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 شیر برقی یا ولوها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی ۰.۵ 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 سلونوئید 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.
سلونوئید ولوهای غیر مستقیم میتوانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند. این نوع از سلونوئید 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
سلونوئید 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، سلونوئید ولوهای نیمه مستقیم نسبت به غیر مستقیم دارای کویل های قوی تری میباشند. این نوع از ولوها با نام assisted-lift valve نیز شناخته میشوند.
جدول مقایسه انواع شیربرقی مستقیم، پایلوتدار و نیمهمستقیم
| نوع عملکرد | مزیت | محدودیت | کاربرد پیشنهادی |
|---|---|---|---|
| Direct Acting | کارکرد از فشار صفر، پاسخ سریع | مناسب دبی و سایز کمتر | تجهیزات کوچک، فشار پایین، سیستمهای دقیق |
| Pilot Operated / Servo Assisted | مناسب دبی بالاتر و سایز بزرگتر | نیازمند حداقل اختلاف فشار | آب، آبیاری، خطوط با فشار کافی |
| Semi-direct / Assisted Lift | کارکرد از فشار صفر و دبی بیشتر نسبت به مستقیم | بوبین قویتر، قیمت بالاتر | کاربردهایی با فشار کم و دبی متوسط |
کاربرد شیرهای برقی
کاربرد این شیرها در سیستم های پر قدرت بادی و هیدرولیکی، سیستم های آبپاش صنعتی و اتوماتیک ، ماشین های خانگی مانند ظرف شویی و لباس شویی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، سیستم های تبرید و تهویه مطبوع و … میباشد.
- کنترل یک شیر صنعتی بزرگتر
- کنترل سیلندرها در سیستم های پرقدرت بادی و هیدرولیک
- کنترل سیلندرها و سیال وارد شده به موتور
- سیستم های آبپاش صنعتی و اتوماتیک
- ماشین های خانگی مانند ظرف شویی و لباس شویی جهت کنترل آب ورودی به ماشین
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- سیستم های تبرید و تهویه مطبوع و …
موارد استفاده
در شیر های دو راهه سیال در قسمت خروجی قطع و یا وصل می باشد . (شیر بسته کامل و یا باز کامل می باشد).
در شیر های سه راهه سیال ورودی به یکی از دو مسیر خروجی هدایت می گردد. سولونوئید ها دارای مزایایی همچون سرعت در انجام کار، قابلیت اعتماد بالا، قطع و وصل سریع و مطمعن ، زمان سرویس دهی طولانی ، طراحی یکپارچه ، و جریان برق مصرفی کم هستند.
مزایا
سلونوئید ولوها مزایای زیادی دارند، از جمله مزایای این ولو می توان موارد زیر را نام برد:
- سرعت بالا
- قابلیت اطمینان بالا
- قطع و وصل سریع
- سرویس دهی طولانی
- طراحی یکپارچه
- جریان برق مصرفی پایین
 |  |  |  |
سوالات متداول درباره شیر برقی
شیر برقی (Solenoid Valve) چیست؟
شیر کنترلی ای که با تحریک الکتریکی بوبین، مسیر عبور سیال را باز/بسته (یا در نوع پروپرشنال کنترل پیوسته) می کند.
سلونوئید ولو با شیر برقی فرق دارد؟
در عمل خیر؛ «سلونوئید ولو» معادل انگلیسی/فنی رایج «شیر برقی» است و هر دو به یک تجهیز اشاره می کنند.
شیر برقی چگونه کار می کند؟
درون شیر برقی یک سیم پیچ الکترومغناطیسی وجود دارد که با دریافت برق، پیستون یا دیافراگم را جابه جا می کند و مسیر جریان را باز یا بسته می سازد.
اجزای اصلی شیر برقی چیست؟
بوبین/کویل، هسته متحرک (پلانجر)، فنر، بدنه، آب بندها و بسته به طراحی: دیافراگم یا سیت/اورینگ و مسیرهای پایلوت.
تفاوت شیر برقی نرمال کلوز و نرمال اوپن چیست؟
در شیر برقی نرمال کلوز یا NC، مسیر جریان در حالت بدون برق بسته است و با اعمال برق باز می شود. در شیر برقی نرمال اوپن یا NO، مسیر در حالت بدون برق باز است و با اعمال برق بسته می شود. انتخاب NC یا NO به منطق ایمنی و شرایط فرآیند بستگی دارد.
شیر برقی مستقیم، نیمه مستقیم و پایلوت دار چگونه کار می کنند؟
- مستقیم: نیروی سلونوئید مستقیماً سیت را باز/بسته می کند.
- نیمه مستقیم: ترکیب نیروی سلونوئید و فشار سیال.
- پایلوت دار: سلونوئید مسیر پایلوت را کنترل می کند و فشار سیال شیر اصلی را جابه جا می کند.
تفاوت شیر برقی AC و DC چیست؟
شیر برقی AC با جریان متناوب کار می کند و معمولاً قدرت بیشتری دارد، در حالی که نوع DC با جریان مستقیم عمل می کند و مناسب سیستم های قابل حمل یا باطری دار است.
شیر برقی پروپرشنال چیست و چه فرقی با شیر on/off دارد؟
On/Off فقط باز/بسته می کند؛ پروپرشنال امکان کنترل پیوسته دبی/فشار را با سیگنال کنترلی فراهم می کند و معمولاً به درایور/کنترلر مناسب نیاز دارد.
علت کار نکردن شیر برقی چیست؟
دلایل رایج شامل سوختن بوبین، ولتاژ نامناسب، گیرکردن هسته، ورود ذرات و آلودگی، گرفتگی اوریفیس، فشار یا اختلاف فشار نامناسب، خرابی دیافراگم، نصب در جهت اشتباه جریان یا ناسازگاری متریال با سیال است.
حداقل اختلاف فشار (Minimum ΔP) یعنی چه و چرا مهم است؟
در بسیاری از پایلوت دارها، برای جابه جایی دیافراگم/پیستون نیاز به اختلاف فشار حداقلی بین ورودی و خروجی است؛ بدون آن شیر ممکن است باز/بسته نشود یا ناپایدار عمل کند.
چرا بعضی شیرهای برقی “تق تق” می کنند یا صدای هوم دارند؟
در AC امکان صدای هوم به دلیل لرزش هسته/کیفیت تغذیه/مشکل در شیدینگ رینگ یا مونتاژ وجود دارد. (این سؤال را در مقاله با راه حل های فنی باز کنید.)
چرا بوبین شیر برقی داغ می شود؟ آیا طبیعی است؟
گرم شدن تا حدی طبیعی است، ولی داغی غیرعادی می تواند ناشی از ولتاژ نامناسب، کارکرد دائم با تهویه بد، گیر کردن هسته، یا انتخاب غلط بوبین باشد.
چرا شیر برقی باز نمی کند یا کامل باز نمی شود؟
دلایل رایج: نبود ΔP کافی در پایلوت دار، گرفتگی اوریفیس/پایلوت، نصب خلاف جهت فلش، فشار/دما خارج از محدوده، خرابی بوبین یا گیر کردن پلانجر.
چرا شیر برقی نشتی دارد؟
آلودگی روی سیت، خرابی/تورم آب بند، خوردگی متریال، یا انتخاب متریال نامناسب برای سیال/دما.
آب بندها (NBR/EPDM/Viton/PTFE) چه تفاوتی دارند؟
هرکدام سازگاری شیمیایی/دمایی متفاوت دارند. در مقاله بهتر است به صورت آموزشی و با مثال کاربردی (آب گرم، بخار، روغن، مواد شیمیایی) توضیح داده شود.
برای بررسی قیمت سلونوئید ولو صنعتی به صفحه دسته بندی مراجعه کنید.
