شیر برقی به عنوان یک ابزار دقیق، یک شیر کنترل کننده الکتریکی است. این شیر دارای یک سیم پیچ الکتریکی و یک هسته فرومغناطیس متحرک (پیستون) در مرکز سیم پیچ میباشد.
شیر برقی چگونه کار میکند؟
در حالت عادی، پیستون دهانه را بسته است. میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ باعث میشود یک نیروی مغناطیسی به هسته به سمت بالا وارد شود که با بالا رفتن هسته دهانه باز میشود. این اساس عملکرد و باز و بسته شدن شیرهای برقی (سلنوئیدی) است.
معرفی انواع شیر برقی یا سلنوئید ولو
از شیرهای برقی در سیستم ابزار دقیق برای کنترل میزان جریان در سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی استفاده میشود. در ساخت ماشین‌های لباس شویی، دیگ‌های بخار از این شیرها استفاده میشود. متناسب با کاربردهای مختلف شیرهای برقی در انواع مختلف تولید میشوند. رایج ترین شیرهای برقی دارای دو پورت میباشند: یک پورت ورودی و یک پورت خروجی. در طرح‌های پیشرفته تر شیرهای برقی ممکن است سه یا بیشتر پورت وجود داشته باشد. شیر برقی سه راهه مثل کنتاکت رله از یک ورودی و دو خروجی که یکی در حالت عادی باز و دیگری در حالت عادی بسته است، تشکیل میشود.
در شیر برقی چهار راهه مانند این است که دو عدد شیر برقی به هم وصل شده اند یعنی دو عدد ورودی و دو عدد خروجی داریم. در وب سایت فروش شیر برقی اینرژی میتوان این مدل‌ها را دید اما به صورت کلی دسته بندی شیرهای برقی به سه دسته ای که در زیر بیان می‌‌کنیم تقسیم میشود.
دسته بندی شیرهای برقی:
شیر برقی با عملکرد مستقیم یا دایرکت اکتینگ (Direct Acting)
شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم یا پایلوت (Indirect Acting Servo or Pilot Operated)
چند راهه ها (Two-way ، Three-way ، Four-Way)
نکات حائز اهمیت در انتخاب شیرها
بخش های شیر برقی
شیر برقی از بدنه شیر، هسته مغناطیسی که به ساقه و دیسک متصل است و سیم پیچ برقی تشکیل شده است. برای باز و بست کردن شیر از فنر استفاده می شود.
شیر برقی از چه اجزایی تشکیل شده است؟
باتوجه به شکل رو به رو شیر برقی سلنوئیدی دارای اجزای زیر می باشد:
- کویل (سیم پیچ) A
- میله فلزی (آرمیچر) B
- حلقه نگه دارنده C
- فنر D
- پیستون E
- سری پلاستیکی و وکیوم کننده F
- بدنه شیر G
چرا باید از سلونوئید ولو استفاده کنیم؟
-
با نصب شیر برقی بر روی اکچویتور‌های پنوماتیکی می توان شیرآلات (دریچه‌ها) را بصورت برقی (و از راه دور) کنترل کرد.
به منظور راه اندازی اتوماسیون صنعتی از شیرهای برقی استفاده می شود. - برای کنترل اکچویتور پنوماتیک دوطرفه (Double Acting Pneumatic Actuator) از یک شیر برقی نامور با رابط 5/2way و برای کنترل اکچویتور پنوماتیک یک طرفه (Single Acting Pneumatic Actuatoz) از یک شیر برقی نامور با رابط 3/2way استفاده می شود.
- برای استفاده در محیط پر خطر (انفجار – خورنده – سایشی – آلوده) و در شرایط کاری سخت
- زمانی که بخواهیم بدون واسطه شیر برقی را بر روی اکچویتور (استاندارد ISO) نصب کنیم.
- زمانی که در دبی‌های بالا و محدوده دمایی وسیع کار کنیم.
کاربردهای شیر برقی سلنوئیدی در صنعت کدامند؟
شیر برقی های سلنوئیدی عملکردی سریع دارند و برای مایعات و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- ماشین ظرف شویی و لباس شویی
- سیستم‌های آبیاری اتوماتیک کشاورزی
- کنترل اتوماتیک مخازن سوخت هنگام بارگیری
- کنترل جریان گاز در سیستم‌های برودتی
- اتوماسیون صنایع غذایی
- سیستم‌های تهویه مطبوع (کنترل فشار هوا)
- تجهیزات پزشکی (کنترل جریان و فشار مایعات)
با توجه به مطالب ذکر شده و بیان انواع شیر برقی از جمله تجهیزات و سیستم هایی که از این وسیله استفاده می کنند، می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- سیستم آب رسانی و لوله کشی آب ساختمان
- سیستم تصفیه آب آشامیدنی
- تصفیه آب های فاضلابی
- ماشین آلات و تجهیزات ساختمانی
- سیستم های خنک کننده و روانکاری
- پکیج
- سیستم های تهویه ساختمانی بزرگ
- کنترل کننده های آب و هوا
- سیستم های حفاظتی
- سیستم های اطفاء حریق
- کمپرسورها
- شیر اطمینان و تخلیه
- سیستم سوخت رسانی
- تجهیزات حمل و نقل
- سیستم های کنترل سوخت مشعل گازی موتورخانه
- کروماتوگرافی گاز
- تجهیزات آنالیز خون
کاربرد شیر برقی چیست؟
پس از اینکه متوجه شدید شیر برقی چیست و چگونه عمل می کند نوبت به شناخت کاربردهای این تجهیز می رسد.
از شیرهای برقی در مصارف مختلفی از صنایع رنگ و رزین سازی گرفته تا ماشین لباس شویی خانگی و آبیاری اتوماتیک مزارع کشاورزی استفاده می شود.
وظیفه این شیرها، کنترل وضعیت سیالات مختلفی نظیر گاز، آب، نفت و مواد شیمیایی است.
استانداردهای شیرهای برقی
برای حصول از اطمینان عملکرد مطلوب شیرهای برقی می‌توانید به گواهی نامه‌ها و استانداردهایی که اخذ کرده اند دقت کنید. در این بخش تعدادی از مهم ترین استانداردها را شرح می‌دهیم:
- ATEX version: این استاندارد برای حفاظت از انفجار و آتش سوزی‌ها ارائه شده است.
- نرخ IP : درجه بندی IP میزان محافظت دستگاه در برابر عوامل بیرونی مثل گرد و غبار و آب را مشخص می کند.
- استاندارد CE: یک استاندارد اروپایی برای همه محصولاتی است که ایمنی بالا، بهداشتی و سازگار با محیط زیست دارند، داده میشود.
- UL/U: آزمایشگاه‌های Underwriters محصولات را با توجه به ایمنی آنها بررسی و تایید میکند.
اگر از سلونوئید ولو برای یک فرآیند تهیه مواد نوشیدنی استفاده می‌کنید می‌توانید به استاندارهای زیر هم توجه کنید:
- Kiwa: تاییدیه آب آشامیدنی در بازار هلند
- KTW: یک استاندارد آلمانی است جهت تایید پلاستیک و مواد غیر فلزی برای استفاده از آّب آشامیدنی.
- FDA: سازمان غذا و داروی ایالات متحده امریکا
برای انتخاب شیر برقی چه المان‌هایی را در نظر بگیریم؟
- میزان ولتاژ
- نوع ولتاژ (DC یا AC)
- حداکثر زمان روشن بودن آن
- سایز ولو
- فشار کاری
- نوع سیال
بوبین شیر برقی
بوبین شیر برقی یا سلونوئید قسمت الکتریکی شیر برقی است که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.
بوبینِ شیر برقی چیست؟
بوبین یا کویل یک نوع آهنربای الکترومغناطیسی می باشد. بوبین تشکیل شده است از یک هسته فلزی مرکزی و سیم پیچ هایی حول آن. از بوبین ها در صنعت استفاده های مختلفی می شود که مهم ترین آن در شیر های برقی است و در واقع بوبین شیر برقی همانند سایر بوبین ها، یک آهنربای الکترومغناطیسی می باشد.
توی این آموزش توضیح میدم که بوبین شیر برقی چه وظیفه ای داره و اینکه چطور می تونیم به این بوبین یک تایمر اضافه کنیم.
موارد استفاده از بوبین های شیر برقی
همان طور که در ابتدای مقاله گفتیم، بوبین شیر برقی یا سلونوئید کویل ( Solenoid Coil ) بخش الکتریکی شیر برقی است که وظیفه قطع و وصل جریان سیال را بر عهده دارد. در صورتی که بوبین شیر برقی سوخته یا خراب شده باشد نیازی به تعویض کل شیر برقی نیست و با تعویض بوبین مشکل رفع خواهد شد. طرز کار بوبین شیر برقی به این صورت است که زمانی که جریان الکتریسیته به بوبین شیر برقی وصل می شود، سیم پیچ این قطعه به یک آهنربا تبدیل شده و هسته مرکزی آن به سمت بالا کشیده می شود، که این عمل بسته به نوع شیر برقی می تواند باعث قطع و یا وصل شدن جریان سیال شود. به عبارت دیگر کاربرد بوبین شیر برقی یا وظیفه ای که بوبین ها در شیرهای برقی دارند، تبدیل انرژی الکتریکی به نیروی مکانیکی است.
معرفی اجزای تشکیل دهنده بوبین شیر برقی
اجزای تشکیل دهنده بوبین شیر برقی عبارتند از:
- بدنه
- سیم پیچ
- سمبه
- فنر
در این بخش به بررسی ساختمان و اجزای سازنده بوبین ها و توضح وظایف هر جز می پردازیم.
- بدنه:
بدنه بوبین با توجه به اهمیت حفاظت آن در برابر آب و گرد غبار و همچنین داشتن وظیفه جذب سمبه از جنس فولاد ساخته می شود. به منظور کاهش تلفات مغناطیسی این قسمت از روی هم قرار گرفتن ورقه های فولادی ساخته می شود. وقتی که جریان الکتریسیته در سیم پیچ وارد می شود، بدنه دارای خاصیت مغناطیسی شده و سبب جذب شدن سمبه و جا به جایی آن در شیر برقی می شود.
- سیم پیچ:
سیم پیچ ها وظیفه ایجاد میدان الکترومغناطیسی را دارند و هرچه تعداد دور سیم پیچ ها بیشتر باشد قدرت و توان شیر برقی افزایش پیدا می کند چرا که در این حالت میدان مغناطیسی قوی تر می شود. معمولا در این قسمت از سیم های مسی استفاده می شود.
- سمبه:
سمبه یا پیستون بوبین وظیفۀ قطع و وصل جریان سیال را در شیر بر عهده دارد. اگر شیر برقی در حالت عادی بسته ( Normal Closed ) باشد، هنگامی که جریان برق به دو سر سیم وارد نمی شود و سمبه در جایگاه خود قرار گرفته و از عبور جریان سیال جلوگیری می کند اما در صورتی که جریان الکتریکی به سیم چین وارد شود، بدنه به آهنربای الکترومغناطیسی تبدیل شده و سبب کشیده شدن سمبه به سمت خود می شود و وابسته به میزان جریان الکتریکی ورودی، سمبه به همان میزان به بوبین نزدیک خواهد شد.
- فنر:
جهت بازگرداندن سمبه در جای خود هنگام قطع جریان برق، از یک فنر استفاده می شود. معمولا فنر در پشت سمبه قرار می گیرد و هنگامی که بوبین از حالت مغناطیسی خود خارج می شود، سمبه را به جایگاه اصلی خود برمی گرداند.
معرفی انواع بوبین شیر برقی یا کویل
بوبین های شیر های برقی به دو صورت ارائه می شوند. یکی در بسته شیرهای برقی با بوبین سرهم و دیگری بوبین به صورت جدا.
- شیرهای برقی به همراه بوبین
منظور از شیرهای برقی بوبین سرهم شیرهایی هستند که بوبین آنها بر بروی شیر طراحی شده و به صورت سرهم است. در شرایطی که بوبین به شکل سرهم قرار گرفته باشد، هنگامی که بوبین دچار مشکل شود امکان تعویض وجود دارد ولی ناگزیر به باز کردن شیر به طور کامل می شویم.
- شیرهای برقی بوبین جدا
قرار گرفتن بوبین در خارج از ساختمان شیرهای برقی امروزه متداول تر است. به صورت معمول شیر و بوبین به شکل مجزا ساخته شده و سپس بر روی هم نصب می شوند. مزیتی که این نوع از طراحی بوبین ها در مقایسه با بوبین های سرهم دارد این است که در صورت بروز خرابی در نحوه عملکرد و طرز کار آنها دیگر نیاز به باز نمودن کل شیر برقی نیست و می توان به راحتی بوبین را تعویض نمود.
شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم
شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم چیست؟
شیربرقی های نوع پایلوت ( Servo or Pilot Operated ) یا با عملکرد غیر مستقیم ( Indirect Acting ) دسته ای دیگر از سلونوئید ولوها هستند. این دسته از شیرها از دیفرانسیل ( اختلاف ) فشار بر روی پورت‌های ورودی و خروجی شیر برای باز و بسته شدن آن استفاده میکند. لذا آنها برای کارکردن معمولا به حداقل فشار دیفرانسیلی حدودا 0.5 بار احتیاج دارند.
مقایسه انواع مستقیم و غیر مستقیم
در نهایت بعد از اینکه متوجه شدیم منظور از انواع مستقیم و غیر مستقیم شیر برقی چیست بیایید بررسی کنیم که
هر کدام از آن ها چه مزیتی نسبت به دیگری دارند.
شیر برقی غیر مستقیم انرژی الکتریکی کمتری برای باز و بسته کردن نیاز دارد و معمولا نیاز دارد که
کل توان را برای باقی ماندن در حالت باز، ذخیره کند و عملکرد کندتری نسبت به شیربرقی مستقیم دارد.
شیربرقی های مستقیم برای باز کردن ولو نیازمند حداکثر توان هستند و می توانند حالت باز شیر را با توان کم حفظ کنند.
ولو های on/off (روشن – خاموش) ساده از مشهورترین ولوهای مورد استفاده در خطوط فرآیندی هستند؛
چرا که بیشتر خطوط فرآیندی تنها به قطع و وصل جریان نیازمندند.
شیر برقی ها می توانند در کارخانه ها و واحد هایی استفاده شوند که هوای فشرده در دسترس نیست.
تکنولوژی سایر سلونوئید ولو ها کمی پیچیده تر است به این معنی که می توانند به طور نسبی جریان یا فشار را وابسته به سیگنال ورودی متغیر، کنترل کنند.
نحوه عملکرد شیر برقی پایلوت:
پورت‌های ورودی و خروجی توسط یک غشای لاستیکی که به آن دیافراگم نیز گفته میشود از هم جدا میشوند. دیافراگم دارای یک سوراخ کوچک است تا سیال بتواند به قسمت فوقانی جریان یابد.
در شکل زیر اساس عملکرد شیر غیر مستقیم را می‌توانید ببینید.
برای یک شیر برقی نرمال بسته پایلوت، فشار سیالی که بالای دیافراگم است باعث بسته شدن شیر میشود. محفظه فوقانی دیافراگم توسط یک کانال کوچک به پورت خروجی که دارای فشار کمتری دارد، متصل است. این کانال وقتی ولو در حالت بسته است توسط پیستون شیر برقی مسدود میباشد. قطر این کانال از سوراخ دیافراگم بزرگتر است. وقتی میدان الکتریکی ایجاد میشود و پیستون به سمت بالا حرکت میکند، جریان در کانال به وجود می‌آید و باعث کاهش فشار بالای غشا میشود. به دلیل اختلاف فشار در دو طرف غشا، غشا به سمت بالا می‌رود و سیال از پورت ورودی به خروجی جریان می‌باید. شیر نرمال باز نیز همین اجزا را دارد ولی عملکردی بلعکس دارد.
کاربرد شیرهای برقی با عملکرد غیر مستقیم
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 شیر برقی یا 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.
مقایسه شیرهای پایلوت و دایرکت اکتینگ
اگرچه شیرهای پایلوت برای کارکرد به انرژی الکتریکی کمتری نیاز دارند، اما معمولا برای اینکه در حالت باز بمانند نیاز به حفظ انرژی کامل دارند و عملکرد آنها با سرعت کمتری نسبت به شیرهای برقی دایرکت اکت انجام میشود. شیرهای دایرکت اکت فقط هنگام باز کردن شیر به انرژی الکتریکی کامل نیاز دارند چراکه حتی در صورت کار با توان الکتریکی کم هم می‌توانند موقعیت باز خود را نگه دارند.
- شیر برقی فستو ( Festo )
فستو یک شرکت آلمانی است که در حوزه اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق به خصوص تجهیزات پنوماتیکی فعالیت می کند. این شرکت از سال ۱۹۲۵ تولید تجهیزات صنعتی را آغاز کرده است.
- شیر برقی بورکرت ( Burkert )
بورکرت یک شرکت آلمانی است که در حوزه صنعت اتوماسیون و ابزار دقیق فعالیت می کند و انواع سیستم های اندازه گیری و کنترل گاز و مایعات را مثل شیر های برقی تولید می کند.
- شیر برقی پارکر ( Parker Hannifin )
پارکر یک شرکت آمریکایی می باشد که محصولات متنوعی را در زمینه اهی سیستم های متحرک و دینامیک و کنترل آن ها تولید می کند که در بازار های اتوماسیون صنعتی و هوافضا کاربرد فراوان دارند.
- شیر برقی اسکو ( ASCO )
شرکت اسکو یکی از شرکت های زیر مجموعه کمپانی بزرگ امرسان ( EMERSON ) که در حوزه های مختلفی از جمله اتوماسیون و تجهیزات پزشکی فعالیت می کند. از جمله محصولات این شرکت آمریکایی شیر های برقی ای است که تولید می کند.
شیر برقی با عملکرد مستقیم چیست؟
در شیر برقی با عملکرد مستقیم (Direct-Acting Solenoid Valve)، یک سیم پیچ به کمک نیروی مغناطیسی، شفت و صندلی شیر را جا به جا میکند و با جا به جایی آنها وضعیت شیر از باز به بسته و بلعکس تغییر میکند.
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.
معرفی اجزای اصلی شیر برقی با عملکرد مستقیم
در شکل زیر اجزای شیر برقی با علمکرد مستقیم نمایش داده شده است.
A: سیم پیچ (کویل)
B: آرمیچر
C: حلقه‌های سایه ای (Shading Ring)
D: فنر
E: پیستون Plunger
F: سری میله جهت آب بندی
G: بدنه ولو
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.
شیر برقی با دریچه های دو طرفه
در مورد این شیرها، یکی از دو پورت آنها برای اجازه جریان و همچنین بستن آن استفاده می شود و می تواند به حالت عادی باز یا بسته شود. این نوع شیر برقی معمولاً در حالت باز قرار داشته و تا زمانی که جریان الکتریکی برای بسته شدن آن اعمال شود باز می ماند که با قطع برق شیر دوباره باز می شود، البته شیر برقی که معمولاً بسته است، کاربرد بیشتری دارد و برخلاف شیر معمولی باز عمل می کند. عملکرد آن به این صورت است که بسته می ماند تا زمانی که برقراری جریان برق باعث باز شدن آن شود.
شیر برقی با دریچه های سه طرفه
اینها، همانطور که تصور میشود با سه پورت عرضه میشوند و در شرایطی که نیاز به استفاده از فشار متناوب و کامل برای کار کردن چیزی باشد، استفاده میشوند. قهوه سازها و ماشین های ظرفشویی نمونه های خوبی از راه اندازی شیر برقی سه طرفه هستند.
شیر های برقی با دریچه های چهار طرفه
شیرهای چهار طرفه با چهار یا چند پورت عرضه می شوند و عمدتاً در سیلندرها یا محرک های دوگانه استفاده می شوند. نیمی از پورت ها برای تامین فشار سیلندر و نیمی دیگر برای تامین فشار اگزوز به کار برده می شوند. این شیرها می توانند در انواع شیرهای معمولی بسته یا معمولی باز قرار داشته باشند.
طرز کار شیر برقی دایرکت اکتینگ
همانطور که در شکل فوق اجزای یک شیر برقی با عملکرد مستقیم را دیدید، حتما متوجه شدید که اصول عملکردی ساده ای دارد. برای ولوهای نرمال بسته (Normally Closed) در حالت عادی و بدون وجود هیچ نیرویی، پیستون (E) دهانه اریفیس را با کمک قسمت سری میله (F) مسدود میکند در واقع دلیل این بسته شدن ولو، حضور یک فنر است. وقتی جریان الکتریکی وارد سیمپیچ میشود یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد میکند که پیستون را به سمت بالا جذب میکند و بر نیروی فنر غلبه میکند و باعث میشود که دهانه شیر باز شود و جریان عبور کند. یک ولو نرمال باز (Normally Open) هم دقیقا همین اجزا را دارد و همین اصول عملکرد را برعکس انجام میدهد چراکه به صورت پیش فرض ولو باز است و جریان را عبور میدهد و با ایجاد میدان مغناطیسی ولو بسته میشود.
حداکثر فشار عملیاتی قابل تحمل دستگاه و میزان جریان عبوری با قطر دریچه و میدان مغناطیسی شیر برقی ارتباط مستقیمی دارد بنابراین از یک شیر برقی با عملکرد مستقیم (دایرکت اکت) به طور معمول برای دبی‌های نسبتا کم استفاده می‌کنند. شیرهای برقی دایرکت اکت به هیچ حداقل فشار عملیاتی یا اختلاف فشاری نیاز ندارند لذا میتوان از فشار ۰ بار تا حداکثر مقدار مجاز از آنان استفاده کرد.
- شیر برقی فستو (Festo)
فستو یک شرکت آلمانی است که در حوزه اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق به خصوص تجهیزات پنوماتیکی فعالیت می کند. این شرکت از سال ۱۹۲۵ تولید تجهیزات صنعتی را آغاز کرده است.
- شیر برقی آیله (AILE)
یک شرکت چینی است که در زمینه تولید انواع شیرآلات و شیر های برقی (سلونوئید ولو) فعالیت می کند و در این زمینه صاحب نام است.
- شیر برقی کلود (KLOD)
یک شرکت چینی با قدمت ۲۰ ساله است که به تولید انواع شیر های پنوماتیک و شیر های برقی می پردازد. این شرکت همچنین پوزیشنر ها و واحد های مراقبت پنوماتیک را نیز تولید می کند.
جهت اطلاع از سایر انواع شیر برقی به لینک زیر مراجعه نمایید:
آموزش نصب شیرهای برقی
قبل از شروع نصب، لازم است که با دقت کتابچه راهنما و دستورالعمل های ایمنی مرتبط با مارک و نوع شیر مطالعه شود که اطمینان حاصل کنید که شیر برقی برای کاربرد مورد نظر مناسب است. مشخصات شیر را بر روی برچسب شیر برقی قابل بررسی است و بررسی کنید که مشخصات با الزامات برنامه مطابقت دارد. تصویر زیر نمونه ای از برچسب های شیر برقی را با توضیح پارامترهای مختلف نشان می دهد.
سیستم لوله
- قبل از اقدام مطمئن شوید که مدار تحت فشار نیست و سیستم خنک شده است.
- لوله ها را از نظر آلودگی (ذرات زنگ زدگی، قلمه ها و غیره) بررسی کنید. قبل از نصب شیر، شستشوی لوله ها توصیه می شود. ذرات کوچک آلودگی در لوله می توانند وارد شیر شده و منجر به انسداد یا نشت شوند. این یکی از دلایل اصلی سو عملکرد شیرهای برقی است. با باز و تمیز کردن شیر می توان این مشکل را برطرف کرد اما بهتر است از ورود خاک به شیر جلوگیری شود. اگر مطمئن نیستید که محیط کاملا تمیز است، می توانید یک فیلتر لوله در قسمت ورودی شیر برقی نصب کنید.
موقعیت شیر برقی
- توصیه می شود شیر را در یک محیط خشک و با تهویه مناسب نصب کنید. شیر هنگام استفاده داغ می شود. برای امکان خنک سازی، باید فضای کافی در اطراف شیر حفظ شود.
- بیشتر شیرهای برقی می توانند فقط در یک جهت جریان استفاده شوند. هنگام نصب شیر از جهت جریان شیر آگاه باشید. اغلب جهت درست جریان با یک پیکان روی بدنه شیر نشان داده می شود. لوله های دو طرف شیر باید به طور ایمن بسته شوند. هنگام سفت شدن از آچار برای شیر و لوله استفاده کنید. از فشارهای غیرضروری در سیستم جلوگیری کنید.
- بهترین راه برای نصب شیر، سیم پیچ رو به بالا با حداکثر انحراف ۹۰ درجه است (تصویر را ببینید). این امر خطر جمع شدن آلودگی شیر را کاهش می دهد.
نصب بوبین
بوبین را ابتدا روی شیر برقی نصب کنید. هرگز بوبین را زمانی که به برق وصل است روی شیر برقی نصب نکنید! بوبین ممکن است بسوزد. برای اطمینان از مونتاژ صحیح قطعات، کتابچه راهنمای کاربر را دنبال کنید. مهره را به اندازه کافی محکم کنید تا از عدم چرخش یا لرزش بوبین مطمئن شوید، اما برای جلوگیری از آسیب دیدن از سفت شدن بیش از حد خودداری کنید. راهنمایی، گشتاور محکم کردن ۵ نیوتن متر است.
نصب کانکتور
برای سیم کشی شیر برقی، اغلب اوقات کانکتور وجود دارد. اگر بوببین دارای اتصال DIN-A یا DIN-B است این مراحل را دنبال کنید.
- از کابل گرد استفاده کنید. ترمینال ها (۱) و (۲) را به منبع تغذیه وصل کنید. قطبیت مهم نیست.
- همیشه زمین را وصل کنید. هرگز از لوله کشی به عنوان زمین استفاده نکنید.
- اتصال دهنده را به بوبین وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که هیچ رطوبتی بین بوبین و اتصال دهنده وجود ندارد. برای پیچ نصب از گشتاور ۰.۵ نیوتن متر استفاده کنید.
- کابل را طوری قرار دهید که قطره (میعان) نتواند در امتداد کابل به داخل کانکتور بلغزد.
راه اندازی
- وقتی شیر درست نصب شده است و می توانید آن را با خیال راحت روشن کنید، منبع تغذیه را وصل کنید. لطفا توجه داشته باشید که ممکن است فشار در سیستم وجود داشته باشد.
- در حین استفاده بوبین داغ می شود.
- در صورتی که شیر برقی پس از نصب به درستی کار نکند، در بیشتر موارد این امر به راحتی اصلاح می شود. اینها رایج ترین دلایل است:
- شیر به دلیل آلودگی مسدود شده است. ذرات ریز خاک می توانند کانالهای کوچک و روزنه های شیر را مسدود کنند. اگرچه لوله ها هنگام نصب تمیز به نظر می رسند، اما به طور مرتب اتفاق می افتد که لوله ها حاوی کثیفی مانند ذرات زنگ زده، شن و ماسه، تراشه های برش و غیره هستند. همیشه دستورالعمل های کتابچه راهنمای کاربر را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که شیر به درستی مونتاژ شده است.
- شیر در جهت جریان اشتباه متصل شده است. جهت دبی را که روی بدنه شیر نشان داده شده است با یک فلش یا متن بررسی کنید و در صورت لزوم شیر را معکوس کنید.
- شیر به طور غیر مستقیم کار می کند و فشار دیفرانسیل بسیار کم است. اگر فشار روی شیر فعال غیر مستقیم خیلی کم باشد (کمتر از ۰.۵ بار)، شیر به درستی باز نمی شود. در این حالت باید از یک شیر (نیمه) مستقیم کار کرد.
- چکش آب را تجربه می کنید. چکش آب یک نتیجه معمول از دبی بالا و فشار در لوله های با قطر کوچک است. مقاله فنی ما در مورد چکش آب را بخوانید. چندین راه حل برای این مشکل وجود دارد:
- قطر لوله را افزایش دهید تا سرعت سیال کاهش یابد.
- قبل از شیر برقی فشار را با یک شیر کاهش فشار کاهش دهید.
- با استفاده از یک شلنگ انعطاف پذیر یا بافر قبل از شیر برقی، چکش آب را خنثی کنید.
- از شیر برقی با زمان پاسخ بیشتر استفاده کنید. این باعث کاهش گذر فشار می شود.
سوالات مختلف برای رفع مشکلات شیر برقی
در شیر های برقی یاسلونوئیدی می توان با استفاده از کمی تجربه و اطلاعات فنی به عیب یابی و رفع مشکل خرابی پرداخت که بطور مختصر به آن اشاره می کنیم.
آیا آسیب مکانیکی به ولو وارد شده است ؟
آسیب بدنی
خوردگی در بین قطعات داخلی
آسیب به بوبین شیر برقی
عدم طراحی نامناسب محل قرار گیری ولو
نامناسب بودن سیال و نوع متریال شیر برقی
مشکلات و آسیب ها و معایب بوبین :
علت خرابی شیر برقی پنوماتیک
آب و رطوبت به داخل بوببین نفوذ کرده است و بوبین سوخته است
انتخاب نادرست میزان ولتاژ و برق مورد استفاده در بوبین
هسته سلنوئید به علت فشار بالای سیال یا خرابی و آسیب هسته از کار افتاده است
عدم انتخاب درست متریال و بیش از حد بودن دمای محیط یا سیال
علت بسته نشدن ولو در هنگام قطع برق چیست؟
برق بوبین قطع نشده
جهت نصب ولو و حرکت سیال یکی نیست
بدنه سلونویید آسیب دیده است
منفذ سوراخ پایلوت گرفته و مسدود شده است
چرا بوبین سلونویید در هنگام جریان برق کار نمیکند ؟
بوبین سوخته است
دیافراگم شیر سلونویید پاره شده است
داخل ولو سلونوئید رسوب گرفته است
برق وصل نیست و اختلاف فشار ورودی و خروجی ناکافی است
ولتاژ نامناسب است
ولو نشتی و یا به طور کامل بسته نمی شود ؟
میزان اختلاف فشار بین جریان ورودی و خروجی نا مناسب و کافی نیست