شیر برقی چیست؟

شیر از مهمترین تجهیزات صنعتی است که کاربرد گسترده­ ای دارد. شیرهای تخت، توپی، دروازه ای، سوزنی و ... از انواع مختف شیرها هستند. مهمترین وجه تفاوت انواع شیر، در نوع عنصر عملگر (Actuator) آن است. عنصر عملگر در شیر برقی می­تواند سلونوئید یا موتور برقی یا ترکیبی از این موارد با عناصر هیدرولیکی یا نیوماتیکی باشد که معمولا بصورت اتوماتیک عمل می­کند و نیاز به حضور اپراتور برای تغییر عملکرد در آن وجود ندارد. سلونوئید ولو یا شیر برقی، نوعی شیر الکترومکانیکی است که برای کنترل جریان مایع یا گاز به کار می­رود. وظیفه سلونوئید ولو، قطع و وصل، توزیع و اختلاط سیالات می­باشد. شیر برقی تقریبا در همه جا مثل کاربردهای خانگی چون گرمایش و سرمایش تا کاربردهای صنعتی چون صنایع غذایی، پتروشیمی، برودت و ... مورد استفاده قرار می­گیرد.

شیر برقی حرکت مستقیم و حرکت غیر مستقیم

  اجزای شیر برقی

شیر برقی از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

بدنه

سلونوئید

که در شکل اجزای هر یک دیده می­شود و در ذیل نیز توضیح داده شده است.

بدنه شیر: قسمتی از شیر است که سلونوئید به آن متصل شده و سپس در مسیر لوله، متصل می­شود. در حالت عادی، کنترل جریان بصورت دستی صورت می­گیرد اما در شیر برقی، سلونوئید بصورت خودکار این کار را انجام می­دهد.

بوبین: بوبین یا بدنه سلونوئید که معمولا به شکل استوانه تو خالی است.

سیم پیچ: داخل بوبین، سیم پیچ سلونوئید قرار دارد که به شکل یک استوانه توخالی پیچیده شده و اطراف آن پوششی از جنس استیل وجود دارد.

آرمیچر: هسته­ تو خالی استوانه ­ای شکل که در مرکز و داخل سیم پیچ قرار می­گیرد.

پلانجر: میله­ ای از مواد فِرو مغناطیس مانند استیل یا آهن و به شکل استوانه که در قسمت تو خالی آرمیچر قرار می­گیرد.

فنر: پلانجر از طریق یک فنر فشرده به آرمیچر متصل است که فشردگی اولیه فنر، حالت شیر را از نظر باز یا بسته بودن مشخص می­کند.

اوریفیس

پورت ورودی شیر

پورت خروجی شیر

طرحواره شیر برقی حرکت مستقیم

نحوه کار شیر برقی

جریان الکتریسیته که می­تواند پالسی و یا یکنواخت باشد، به سبب فرمان سنسور یا برنامه­ ای از پیش تعیین شده، توسط سیم­های اتصالی به بوبین وارد می­شود. این جریان الکتریسیته در سیم پیچ سلونوئید سبب ایجاد میدان مغناطیسی در قسمت تو خالی بوبین و در نتیجه تامین نیروی مورد نیاز برای حرکت پلانجر در جهت عکس نیروی اعمالی فنر خواهد شد. حرکت پلانجر سبب باز یا بسته شدن مسیر جریان و اوریفیس می­شود. زمانی که جریان الکتریسیته قطع شود، میدان مغناطیسی از بین می­رود و پلانجر نیز به حالت اولیه باز می­گردد.

انواع شیر برقی

سلونوئید ولو از نظر حالت اولیه، دو نوع اصلی دارد: باز در حالت نرمال NO (Normally Open) و بسته در حالت نرمال NC (Normally Closed)، که به حالت شیر وقتی که جریان الکترسیته در سلونوئید وجود ندارد، اشاره دارد. در مواردی که نیاز به پاسخ سریع داریم و یا زمانی که کنترل­ الکتریکی از نوع رله­ ای مورد استفاده قرار گرفته است، ترجیحا از سلونوئید AC استفاده می­شود. کویل­ AC نسبت به تغییرات، پاسخ سریعی دارد و همچنین در فشارهای بالاتر مورد استفاده قرار می­گیرد. انواع شیر برقی را از جنبه­ های گوناگون مثل نوع عملگر، کاربرد، جنس و ... می­توان دسته بندی کرد.

شیر برقی حرکت مستقیم

شیر برقی حرکت مستقیم  عملکرد ساده­ ای دارد. در این شیرها سیال از اوریفیس کوچکی عبور می­کند که حرکت پلانجر بطور مستقیم باعث مسدود شدن مسیر و در نتیجه قطع جریان می­شود. حداکثر فشار کاری و دبی جریان با قطر اوریفیس و نیروی مغناطیسی ناشی از کویل سلونوئید رابطه دارد. سلونوئید ولو حرکت مستقیم، به حداقل فشار کاری و اختلاف فشار ورودی و خروجی وابسته نیست پس قابلیت استفاده در فشار کاری از 0 تا ماکزیمم فشار کاری را دارد. در شکل­ های بالا شیر برقی حرکت مستقیم و نحوه عملکرد آن دیده می­شود.

شیر برقی حرکت غیر مستقیم (سروو یا پایلوت)

این نوع شیر از اختلاف فشار ورودی و خروجی برای قطع و وصل جریان استفاده می­کند و برای عمل کردن به حداقل اختلاف فشاری در حدود 0.5 بار نیاز دارد. این شیرها نسبت به نوع حرکت مستقیم توان بیشتری دارند. ورودی و خروجی توسط دیافراگم از هم جدا شده­اند. روی دیافراگم سوراخ کوچکی وجود دارد که سیال می­تواند از آن عبور کرده و به بالای دیافراگم برود. فشار ناشی از فنر و سیال پرفشار باعث بسته نگه داشتن مسیر جریان می­شوند. قسمت بالایی دیافراگم توسط اوریفیس و سوراخ کوچکی، به سمت کم فشار و پایین دست جریان راه دارد. هنگام بسته بودن شیر این مسیر توسط پلانجر مسدود می­باشد. با برقراری میدان مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی پلانجر مسیر اوریفیس را باز می­کند و چون قطر اوریفیس از قطر سوراخ دیافراگم بزرگتر است میزان سیال خروجی از اوریفیس بیشتر از سیال ورودی از سوراخ است که این باعث افت فشار روی دیافراگم و بالا رفتن آن به دلیل اختلاف فشار در بالا و پایین و باز شدن مسیر می­شود. فشار اضافی سیال روی دیافراگم مانند یک تقویت کننده عمل می­کند که به کمک آن جریان قطع و وصل می­شود. به همین دلیل توسط شیرهایی با اندازه های کوچک جریان­های پرفشار را می­توان کنترل کرد. شیر برقی سروو یا پایلوت در دو نوع پایلوت داخلی (Internally piloted) و پایلوت خارجی (Externally piloted) موجود است. زمان عملکرد شیر برقی حرکت مستقیم در حدود 5 تا 10 میلی ثانیه و شیر برقی پایلوت 15 تا 150 میلی ثانیه است.

طرحواره شیر برقی حرکت غیرمستقیم

شیر برقی دو راهه

این شیر برقی یک ورودی و یک اوریفیس و خروجی دارد.

شیر برقی سه راهه (چند راهه)

این شیر برقی یک ورودی و دو یا چند اوریفیس و خروجی دارد. هنگامی که یکی از خروجی­ ها باز است بقیه بسته می­شوند.

لازم به ذکر است شیرهای حرکت مستقیم و غیر مستقیم در نوع دو راهه و چند راهه موجود می­باشند.

شیر برقی دو راهه و سه راهه

مزایای شیر برقی

دقت بالا و کاهش خطای انسانی

عدم نیاز به نیروی زیاد توسط اپراتور

قابل استفاده در محیط های خطرناک برای اپراتور

امکان کنترل از راه دور

نیاز به سیم کشی، هزینه و زحمت کمتر برای کنترل جریان نسبت یه دیگر شیرها

معایب شیر برقی

امکان ایجاد گرفتگی و اختلال در عملکرد در کاربردهایی که سیال حاوی مواد معلق می­باشد.

حساسیت نسبت به ولتاژهای بالا و پایین

رطوبت ممکن است سبب اختلال در عملکرد شیر برقی شود.

نکات حائز اهمیت در مورد شیر برقی

هنگام انتخاب شیر برقی باید از افراد مجرب کمک گرفت. نوع سیال، دبی، فشار کاری، محل نصب، میزان و دفعات باز یا بسته شدن و ... از موارد تعیین کننده در انتخاب شیر برقی مناسب هستند.

شیر برقی باید در محدوده ی ولتاژ و دمایی مجاز مورد استفاده قرار گیرد.

در محیط­ هایی که احتمال انفجار وجود دارد از درپوش­های ضد انفجار استفاده شود.

باید توجه داشت که ذرات خارجی موجب اختلال عملکرد و خرابی شیر برقی می­شوند. احتمال ورود ذرات هنگام نصب زیاد است لذا باید مراقب بود.

مطالب مرتبط