فرض کنید در کارخانه تولید نوشابه، بطریها باید مقدار دقیقی پر شوند؛ اما نیروی انسانی سرعت و دقت کافی ندارد. راه کار چیست؟! یکی از روشهای افزایش سرعت و دقتِ کار، استفاده از شیر برقی (Solenoid Valve) است.
برای مثال با رسیدن بطری زیر نازل و تشخیص سنسور، شیر به مدت ۳۰ ثانیه باز، بطری پر و شیر بسته میشود، این روند تا پر شدن تمامیِ بطریها ادامه دارد. در این مقاله، کاربرد، ساختار و چگونگی عملکرد شیر برقی یا همان سلونوئید ولو را بهطور کامل بیان میکنیم.
شیر برقی چیست؟
شیر برقی یا سلونوئید ولو (Solenoid Valve) یک تجهیز الکترومکانیکی است که برای کنترل عبور جریان سیال (مایع یا گاز) از طریق باز و بسته کردن مسیر طراحی شده است. این شیر با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی که در سیمپیچ (بوبین) آن ایجاد میشود، یک قطعه متحرک به نام پیستون یا اسپول را جابهجا کرده و مسیر جریان را باز یا مسدود میکند.
در واقع، با ارسال یک سیگنال الکتریکی به بوبین شیر، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث میشود که پیستون حرکت کرده و دریچهی عبور سیال تغییر وضعیت دهد. زمانی که سیگنال قطع میشود، فنر داخلی شیر، پیستون را به حالت اولیه برمیگرداند.
شیرهای برقی در سیستمهای هیدرولیک، پنوماتیک، آبیاری، خطوط تولید، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند و بسته به نوع کاربرد، در حالت پیشفرض میتوانند باز (Normally Open) یا بسته (Normally Closed) باشند.
در ادامه برای آشنایی با نحوه عملکرد شیر برقی، ابتدا اجزای آن را بررسی میکنیم.
بررسی اجزای شیر برقی
همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید، شیر برقی از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که به اختصار آنها را توضیح میدهیم.
- بدنه (Valve body): شیر را به خطوط لوله متصل میکند.
- پورت ورودی (Inlet port): درگاه ورود سیال است. سیال از این طریق وارد شیر میشود.
- پورت خروجی (Outlet port): درگاهِ خروجِ سیال است. سیال از طریق آن از شیر خارج میشود. شیر برقیها بسته به کاربرد ممکن است چندین خروجی داشته باشند.
- بوبین: قسمتی از شیر که بهصورت استوانه تو خالی است و سیم پیچ در آن قرار دارد.
- سیم پیچ (Solenoid coil): با عبور جریان، میدان مغناطیسی ایجاد میکند.
- کانکتور(Conector): محل اتصال سیم به منبع است. از این طریق برق به بوبین میرسد.
- پیستون (Plunger/piston): قسمت استوانهای شکلِ شیر است. با اتصال به برق در خلاف جهت فنر (به سمت بالا یا پایین) برای بستن یا باز کردنِ شیر، حرکت میکند. پیستون از مواد فرومغناطیس ساخته شده است و در فضای تو خالی سیم پیچ قرار دارد.
- حفره (Orifice): ارتباط دهنده درگاه ورودی و خروجی است. پیستون با حرکت خود این روزنه را باز و بسته میکند. شیر برقی بسته به کاربرد میتواند یک یا چند روزنه داشته باشد.
- فنر (Spring): علاوه بر این که مانع سقوط پیستون بهدلیل گرانش میشود، حرکت آن را نیز کنترل میکند. وقتی شیر بیبرق است، در حالت NC، فنر پیستون را به سمت پایین فشار میدهد، در نتیجه مسیر را میبندد و در حالت NO، فنر پیستون را بالا نگه میدارد تا مسیر باز بماند.
- آببند (Seal): از ورود آب به بوبینِ شیر جلوگیری میکند.
حال با توجه به شناختی که نسبت به اجزای شیر برقی پیدا کردهاید، عملکرد آن را توضیح میدهیم.
نحوه عملکرد شیر برقی (سلونوئید ولو)
یک شیر برقی از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- بوبین
- بدنه شیر
همانطور که در شکل ۲ مشاهده میکنید، بوبین دارای یک سیم پیچ در اطرافِ یک هسته فرومغناطیس، به نام پیستون است. با توجه به شکل ۳ (تصویر متحرک) با برقدار شدن بوبین، اطراف سیم پیچ، میدانِ مغناطیسی ایجاد میشود.
این میدان، ایجاد جاذبه کرده و پیستون را خلافِ جهتِ فنر حرکت میدهد (وظیفه سیم پیچ حرکت دادن پیستون با ایجادِ میدانِ مغناطیسی است). عملکرد فنر باتوجه به نوع شیر، مسیر سیال را کنترل (باز/بسته) میکند.
عملکرد شیر برقی اسپولی
شیرها تعدادی پورت ورودی و خروجی دارند که مسیر سیال از طریق آنها مشخص میشود. حرکت اسپول این پورتها را باز و بسته میکند. برای تغییر موقعیت شیر باید بوبینِ شیر تحریک شود.
بعد از تحریکِ بوبین، فشنگیِ داخل بوش به اسپول ضربه میزند، اسپول بر نیروی فنر غلبه میکند و باعث حرکت آن میشود. مطابق شکل زیر، حرکت اسپول باعث میشود حفرههای باز، بسته و حفرههای بسته، باز شوند. بدین ترتیب مسیر سیال تغییر میکند.
نحوه عملکرد فشنگی را در ویدئوی زیر مشاهده کنید. فشنگی با اتصال بوبین به برق پرتاب میشود و به لامپ میخورد در نتیجه لامپ خاموش میشود. برای درک بهتر عملکرد شیر برقی اسپولی، در ادامه درباره اسپول بیشتر توضیح میدهیم.
بیشتر بدانید
اسپول (spool) چیست؟
قطعهای استوانهای از جنس فلز، داخلِ شیر است که میتواند بهصورت افقی در بدنه حرکت کند. مطابق شکل ۵ این قطعه را در فاصلههای مشخصی با دقت زیاد تراش داده و ماشینکاری میکنند تا بتواند با تغییر موقعیت آن (عقب/جلو شدن) مطابق شکل ۴ پورتهای ورودی و خروجی را بنا به نیاز، باز و بسته کند.
کار شیر برقی چیست و چه مزایایی دارد؟
شیر برقی با تکیه بر ساختار ساده و واکنش سریع، از کارایی بالایی در کنترل سیالات برخوردار است. این تجهیز به دلیل سرعت عملکرد بالا، دقت در باز و بسته شدن مسیر سیال، مصرف انرژی پایین و طول عمر بالا، انتخابی مناسب برای کاربردهای صنعتی و خانگی محسوب میشود. استفاده از شیر برقی باعث افزایش بهرهوری، کاهش خطای انسانی و بهینهسازی فرآیندهای خودکار میشود.
مزایای استفاده از سلونوئید ولو
- سرعت عملکرد بالا
- قابلیت اطمینان بالا
- عمر طولانی
- جریان مصرفی کم
- صدای کم
- طراحی ساده (معمولاً بسته یا باز است)
عیبیابی و تست شیر برقی
یکی از مهمترین مراحل نگهداری تجهیزات اتوماسیون، بررسی سلامت و عملکرد صحیح شیر برقی است. خرابی شیر برقی میتواند باعث توقف کامل خط تولید یا ایجاد نشت سیال شود. در ادامه چند روش کاربردی برای تست و عیبیابی شیر برقی آوردهایم:
۱. تست سلامت بوبین با مولتیمتر
با استفاده از مولتیمتر در حالت اهممتر، دو سر سیم بوبین را اندازهگیری کنید:
- اگر مقدار مقاومت در محدودهی معمول (مثلاً ۲۰ تا ۵۰۰ اهم) باشد، بوبین سالم است.
- اگر مقدار مقاومت صفر (اتصال کوتاه) یا بینهایت (قطع کامل) باشد، بوبین سوخته است و باید تعویض شود.
۲. بررسی صدای کلیک هنگام برقدار شدن
در زمان تحریک بوبین، اگر پیستون داخل شیر حرکت کند، معمولاً صدای “کلیک” شنیده میشود. اگر صدایی شنیده نشود یا شیر واکنشی نشان ندهد، احتمال دارد:
- بوبین سوخته باشد
- پیستون گیر کرده باشد (به دلیل رسوبات، خوردگی یا آلودگی)
۳. بررسی جریان سیال
در صورتی که شیر برقی به برق متصل است اما جریان سیال عبور نمیکند:
- احتمال گرفتگی در مسیر سیال وجود دارد.
- ممکن است دریچه بهطور کامل باز نشود (نیمهگیر کردن پیستون).
- فشار سیال کمتر از حداقل فشار عملکرد شیر باشد (در شیرهای پیلوتی رایج است).
۴. بررسی نشتی از بدنه شیر
وجود نشتی در اطراف بدنه یا پورتها ممکن است به دلایل زیر باشد:
- خرابی آببند داخلی یا دیافراگم
- ترک یا خوردگی بدنه شیر
- نصب ناصحیح یا سفت شدن بیشازحد اتصالات
۵. بررسی گرمای بیشازحد بوبین
اگر بوبین بیش از حد گرم میشود:
- ولتاژ ورودی ممکن است بیشتر از مقدار نامی بوبین باشد.
- شیر بهطور مداوم در حالت تحریک باقی مانده است (استفادهی طولانیمدت و بدون قطع).
- سیستم تهویه یا خنککاری اطراف شیر ناکارآمد است.
قبل از تعویض شیر برقی، همیشه ابتدا بوبین را تست کنید. در بسیاری از موارد، فقط بوبین آسیب دیده و با تعویض آن میتوان شیر را بازیابی کرد. همچنین از نصب فیلتر مناسب در مسیر سیال برای جلوگیری از ورود ذرات و آلودگی به داخل شیر غافل نشوید.
بیشتر بدانید
در سیستمهای برق، شیر برقی نقش عملگر را برعهده دارد. به این صورت که سنسور، کمیتِ فیزیکی (نور، دما، رطوبت و …) را خوانده و به کنترلر (plc، میکرو، مدار فرمان و…) ارسال میکند. کنترلر دادههای دریافت شده را پردازش میکند و براساس آن به عملگر (شیر برقی، موتور، المنت و …) فرمان میدهد.
در سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک، شیر برقی نقشِ کنترلر دارد. منبعِ توان (یونیت هیدرولیک) انرژی تولید میکند و آن را به کنترلر (شیرهای کنترل برقی یا دستی مانند شیرِ کنترلِ جهت، شیرِ کنترلِ فشار و شیرِ کنترلِ سرعت) میدهد. در نهایت کنترلر، فرمانِ حرکت را به عملگر (جک هیدرولیک) ارسال میکند.
شیر برقی صنعتی چیست؟
شیر برقی صنعتی تجهیزی است که در خطوط تولید، سیستمهای کنترلی و فرآیندهای صنعتی برای کنترل دقیق و پیوسته جریان سیالات (آب، هوا، روغن، بخار، گاز و…) استفاده میشود. این نوع شیرها با در نظر گرفتن شرایط سختتری طراحی میشوند و معمولاً دارای ویژگیهایی مانند:
- تحمل فشار و دمای بالا
- سازگاری با مواد خورنده یا اسیدی
- سرعت عملکرد بالا
- عمر مکانیکی طولانی
- امکان استفاده مداوم و سنگین (Heavy Duty)
این نوع شیرها اغلب در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، مواد غذایی، تصفیهخانهها و اتوماسیون صنعتی کاربرد دارند.
تفاوت شیر برقی صنعتی با شیر برقی عادی
شیر برقی عادی (یا عمومی)، معمولاً در لوازم خانگی، آبیاری، تجهیزات کوچک و سیستمهای سبک استفاده میشود و برای شرایط کاری محدودتر طراحی شده است. این نوع شیرها اغلب از پلاستیک یا برنج ساخته میشوند، فشار و دمای پایینتری را تحمل میکنند و برای استفادههای دائم مناسب نیستند.
| ویژگی | شیر برقی صنعتی | شیر برقی عادی (خانگی / سبک) |
|---|---|---|
| کاربرد | خطوط تولید، کارخانهها، سیستمهای صنعتی | آبیاری، لوازم خانگی (ماشین لباسشویی، یخچال و...) |
| جنس بدنه | فولاد ضد زنگ، برنج صنعتی، آلومینیوم | پلاستیک، برنج معمولی |
| تحمل فشار | بالا (تا دهها بار) | پایین (معمولاً تا ۵-۶ بار) |
| تحمل دما | بالا (تا ۱۸۰ درجه یا بیشتر) | محدود (معمولاً تا ۷۵ درجه) |
| نوع سیالات | آب، روغن، بخار، گازهای خورنده | آب، هوای ساده |
| عمر کاری | بسیار بالا (طراحی برای میلیونها سیکل) | محدود (برای مصارف ناپیوسته) |
| دقت و کنترل | بالا، قابل اتصال به PLC و سنسورها | پایین، کنترل ساده و دستی |
| قیمت | گرانتر بهدلیل کیفیت و طراحی صنعتی | ارزانتر و اقتصادیتر |
| ولتاژهای قابل استفاده | متنوع (DC/AC صنعتی) | محدود به برق خانگی یا DC پایین |
کاربردهای شیر برقی
از شیر برقیها در محیطهای صنعتی، تولیدی و آزمایشگاهی برای کار با مواد زیر استفاده میشود:
- مایعات سرد و گرم
- هوای فشرده
- بخار
- روغن معدنی، روغن طبیعی و …
- محلول آبی
- گازهای قابل احتراق
از شیر برقی در لوازم خانگی، تجاری و صنعتی برای کاربردهای زیر استفاده میشود:
- سیستمهای گرمایش و جریان آب
- شبکههای آبیاری
- کارواش
- زهکشی
- کنترل آب استخر شنا
- یخچال
- تفنگهای پینت بال
- پمپهای فشار و سایر ابزارهای هوای فشرده
- کالیبراسیون و تست
- سیستم آبرسانی ساختمان
- سیستم تصفیه آب آشامیدنی
- تصفیه آبهای فاضلابی
- سیستمهای خنک کننده
- سیستمهای روانکاری
- سیستمهای تهویه ساختمانی بزرگ
- سیستمهای حفاظتی (سیستمهای قفل اتوماتیک برای قفل درب استفاده میشود)
- سیستمهای اطفاء حریق
- کمپرسورها
- شیر اطمینان و تخلیه
- سوخت رسانی
- تجهیزات حمل و نقل
- تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی (از شیر برقی برای کنترل جریان، جهت و فشارِ مایع استفاده میکنند مانند تجهیزات آنالیز خون)
- پکیج
- ماشین لباسشویی و ظرفشویی
بیشتر بخوانید: در صورتی که قصد دارید کاربرد شیر برقی را در ساختارهای صنعتی بزرگتر مانند خطوط تولید، سیستمهای کنترل فشار، یا مدارهای فرمان بررسی کنید، مطالعه مقاله سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک بررسی مزایا، معایب و کاربرد توصیه میشود.
مثالهای صنعتی واقعی از کاربرد شیر برقی
1. خط پرکن نوشابه (صنایع غذایی)
در کارخانههای تولید نوشیدنی، زمانی که بطری زیر نازل پرکن قرار میگیرد، سنسور موقعیت آن را تشخیص داده و سیگنالی به PLC ارسال میکند. سپس PLC، شیر برقی را برای مدت زمان مشخصی باز میکند تا مقدار دقیقی از نوشیدنی وارد بطری شود. پس از آن شیر بهطور خودکار بسته میشود. این فرایند تکرارشونده، دقیق، سریع و قابل کنترل فقط با شیر برقی ممکن است.
2. سیستم خنککاری دستگاه تزریق پلاستیک
در ماشینهای تزریق پلاستیک، سیال خنککننده (معمولاً آب) باید در زمان مشخص به قالب تزریق برسد و بعد قطع شود. شیر برقی کنترل دقیق ورود و قطع جریان آب خنککننده را بر عهده دارد تا قطعه تولیدی دمای مناسب پیدا کند.
3. سیستمهای روانکاری در ماشینآلات CNC
در برخی از ماشینآلات CNC، تزریق مقادیر دقیق روغن روانکار به نقاط مشخص با استفاده از شیر برقی کنترل میشود. زمانبندی و مقدار روغن قابل برنامهریزی بوده و توسط کنترلر مرکزی یا PLC تنظیم میگردد.
4. اتوماسیون گلخانه (کنترل رطوبت و آبیاری)
در گلخانههای صنعتی، سنسورهای رطوبت خاک یا دمای هوا، اطلاعات را به کنترلر ارسال میکنند. سپس شیرهای برقی، آبیاری قطرهای یا مهپاش را با توجه به شرایط محیطی فعال یا غیرفعال میکنند.
5. سیستم تصفیه آب فاضلاب صنعتی
در تصفیهخانهها، شیرهای برقی برای کنترل ورود و خروج جریان فاضلاب، ورود مواد شیمیایی، یا تخلیه آب تصفیهشده در مراحل مختلف استفاده میشوند. شیر باید در برابر سیالات خورنده مقاوم باشد و عملکرد دقیق و طولانیمدت داشته باشد.
انواع شیر برقی (سلونوئید ولو)
انواع مختلفی از شیر برقیها وجود دارند. میتوان آنها را براساس کاربرد، ساختار و شکل دستهبندی کرد.
A. دستهبندی شیر برقی بر اساس عملکرد
شیر برقیها بر اساس کاربرد دو دسته هستند:
۱- شیر تحریک مستقیم (direct acting valve)
از شیر برقیهای تحریک مستقیم برای حجم کم سیال و پورتهای کوچک استفاده میشود. پیستون بهصورت مکانیکی به سوزن سوپاپ متصل شده است. هنگام تحریک بوبین، پیستون بالا میرود و سوزن را بلند میکند. حفره برای عبور جریان باز میشود. (شکل ۳)
- هنگامی که شیر برقی بسته است:
فشار داخلی، پیستون را به داخل سوراخ میکشد. در برخی از شیرها فشار فنر نیز به بسته نگه داشتن آن کمک میکند. تفاوت فشار زیاد در ورودی و فشار کم در خروجی باعث میشود که پیستون در بالای دهانه نگه داشته شود.
نکته: هرچه اختلاف فشار بین ورودی و خروجی بیشتر باشد، باز کردن شیر دشوارتر است.
- هنگامی که شیر برقی باز میشود:
۱- جریان داخلی از طریق دهانه به باز نگه داشتن پیستون کمک میکند.
۲- جاذبه مغناطیسی، پیستون را بالا نگه میدارد.
۲- شیر تحریک غیر مستقیم/پیلوتی (Indirect/pilot)
شیر برقی غیرمستقیم از انرژی فشار سیال، برای باز و بسته کردن نشیمنگاه شیر (valve seat) استفاده میکند، بنابراین برای کار کردن به اختلاف فشار (حداقل ۰.۱ بار) نیاز دارد. همانطور که در شکل ۶ میبینید با ورودِ سیال به شیر، سیال از روزنه کنار دیافراگم در مسیرِ شیرِ بالا قرار میگیرد.
زمانی که شیر بالا از طریق برق تحریک شود، پیستون بر نیروی فنر غلبه کرده، به سمت بالا حرکت میکند. سیال وارد درگاه خروجی میشود و به دیافراگم فشار وارد میکند. دیافراگم فنر را به سمت بالا حرکت میدهد، درنتیجه مسیر سیال بهطور کامل باز میشود.
سیستم پیلوت بهعنوان یک تقویت کننده عمل میکند، طوری که حتی با یک شیر برقی با نیروی مغناطیسی کمتر (نسبت به شیری که مستقیماً فعال میشود)، سیالاتی با نرخ جریان بالاتر را کنترل میکند. پیستون و دیافراگم هر دو بهعنوان عناصر آببند برای نشیمنگاه اصلی استفاده میشوند.
شیر پیلوتی کجا کاربرد دارد؟
در بعضی کابردها نیاز به حجم زیادی از سیال است و این یعنی درگاههای ورود و خروجِ شیر باید بزرگ باشند. برای باز و بسته کردن این درگاهها اسپول هم باید با آنها متناسب باشد. در نتیجه برای حرکت یک اسپول با ابعاد بزرگ، شیر نیاز به یک بوبین قوی و بزرگ دارد. شیرهای پیلوتی با توجه به نوع عملکردی که دارند، در ابعاد کوچکتر مسیر سیال را کنترل میکنند.
شیر پیلوتی چگونه عمل میکند؟
مطابق شکل ۸ این شیرها از دو قسمت تشکیل شدهاند و ترکیبی از دو شیر متفاوت هستند. در بخش بالا یک شیر کوچک قرار دارد که بوبین آن با برق تحریک میشود و مسیر کوچکی را برای عبور سیال باز میکند. در قسمت پایین، یک شیر با درگاههای بزرگتر قرار دارد که مسیرِ اصلی عبورِ سیال است.
شیر پایین دارای اسپول است. در حالت عادی اسپول در موقعیتی قرار دارد که یک سری از دریچهها باز و یک سری از آنها بسته هستند، بنابراین سیال (بسته به نوعِ شیر، روغن یا هوای فشرده) از دریچه ورودی شیر پایین وارد میشود. وقتی بوبین شیر بالا از طریق برق تحریک شد، مقدار کمی از سیال وارد شیر بالا میشود و از خروجی آن به سمت شیر پایین حرکت میکند.
در نهایت سیال پشت اسپول قرار میگیرد به آن فشار وارد میکند. این فشار موقعیت اسپول را تغییر داده و سیال در حجم مورد نظر از شیر عبور میکند. به این شیر تحریک غیر مستقیم میگوییم چون اسپولِ شیرِ بزرگتر (شیر پایین) با برق تحریک نمیشود و تغییر موقعیت آن بستگی به سیال (هوا یا روغن) دارد. (مطابقِ تصویر مسیر عبور سیال در شیر دوم چند برابر شیر اول است.)
B. دستهبندی شیر برقی بر اساس ساخت
شیر برقیها بر اساس ساخت سه دسته هستند.
۱- شیربرقی NC
تا زمانی که شیر برقی (Normally Closed)، سیگنال ورودی دریافت نکند (حالت استراحت شیر/بیبرق)، بسته میماند و جریان از لوله عبور نمیکند. با دریافت سیگنال ورودی و تحریک بوبین، شیر برقی، دریچه را بهطور خودکار (با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ و جذب مغناطیسی) باز میکند.
یعنی با تحریک بوبین شیر باز و جریان جاری میشود. به محض اینکه سیگنال الکتریکی ورودی به سیم پیچ متوقف شود، شیر به موقعیت عادی خود بر میگردد، یعنی بسته میشود.
۲- شیربرقی NO
تا زمانی که یک شیر برقی (Normally Open) سیگنال ورودی دریافت نکند، باز میماند و جریان از لوله عبور میکند. با دریافت سیگنال ورودی و تحریک بوبین، شیر برقی، دریچه را بهطور خودکار (با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی) میبندد، بنابراین جریان مسدود میشود. با قطع سیگنال الکتریکی ورودی به سیم پیچ، شیر به حالت و موقعیت عادی خود بر میگردد.
۳- شیربرقی Multiple actions
در حالت بیبرق یک مسیر باز و یک مسیر بسته دارد که با تحریک بوبین (حالت برقدار) مسیر بسته، باز و مسیر باز، بسته میشود.
C. دستهبندی سلونوئید ولو بر اساس شکل
شیر برقیها بر اساس شکل سه دسته هستند.
1. شیر برقی دو پورت (two way solenoid valve)
شیر دو پورت رایجترین نوع شیر برقی است که برای باز یا بستنِ مسیرِ جریان از آن استفاده میشود. این شیر مطابق شکل ۱۱ دارای دو درگاه است که یکی ورودی و دیگری خروجی است. جهتِ جریان برای اطمینان از عملکردِ صحیح با یک فلش روی شیر نشان داده میشود. این شیر جریانِ سیال را در یک خط کنترل میکند.
شیر دو پورت بسته به کاربرد میتواند، به طور معمول بسته (NC) یا به طور معمول باز (NO) باشد. شیر دو پورت NC (شکل ۹) را در نظر بگیرید، این شیر در حالت استراحت (بی برق) مسدود است، یعنی اجازه عبور سیال را نمیدهد. زمانی که به بوبین برق (سیگنال فعال ساز) میدهیم، به دلیل وجود سیم پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد میشود،
این میدان ایجاد جاذبه کرده در نتیجه پیستون بر نیروی فنر غلبه و حرکت میکند و نهایتا مسیر جریان سیال باز میشود. در حالت NO (شکل ۱۰) عکس این اتفاق میافتد، در حالت معمول مسیرِ جریانِ سیال باز است و با تحریکِ بوبین، پیستون مسیر را مسدود میکند.
2. شیر برقی سه پورت (three way solenoid valve)
شیر سه پورت مطابق شکل بالا دارای سه درگاه است. (یک اتصال ورودی و دو خروجی) عملکردی مشابه سوئیچِ الکتریکیِ SPDT دارد. این شیر ترکیبی از شیر دو پورت (NC) و شیر دو پورت (NO)، در یک بدنه و با یک بوبین است. دارای دو حالت (موقعیت) است که در حالت بیبرق یکی از آنها همیشه باز و یکی همیشه بسته است.
با فعال شدن شیر توسط سیگنال ورودی، بین دو مسیر مختلف سوئیچ میکند. زمانی که نیاز است مسیر جریان را منحرف کنیم میتوانیم از آن استفاده کنیم.
۳- شیربرقی چهار پورت (برگشتپذیر)
شیر برقی چهار پورت معمولاً به عنوان شیر برگشتپذیر شناخته میشود، دارای دو ورودی و دو خروجی است. از این شیر در سیستمهای تبرید به منظور مکش و تخلیه استفاده میشود.
سلونوئید ولو هیدرولیک چیست؟
شیر هیدرولیک به عنوان واحد کنترل، نقش اساسی در سیستمهای هیدرولیک ایفا میکند. نوعی عملکننده اتوماتیک برای باز و بستن مسیر، کنترل سرعت، تنظیم فشار و تغییر جهت روغنهای هیدرولیک است و کاربرد زیادی در صنعت دارد.
شیر برقی پنوماتیک چیست؟
یکی از تجهیزات بسیار دقیق در صنعت که جهت کنترل جریان هوا و یا گاز بکار میرود، شیر پنوماتیک است که در کنترل هوای فشرده بسیار کاربردی است. این شیر در واقع نیروی الکتریکی اعمال شده به بوبین را جهت تغییر موقعیت شیر استفاده کرده و یک حرکت مکانیکی ایجاد میکند، در نتیجه مسیر سیال تغییر خواهد کرد.
تفاوت شیر برقی هیدرولیک و پنوماتیک در چیست؟
ویژگیهای شیر پنوماتیک
- دارای دقت کم است.
- در محیطهای تمیز برای بارهای سبک استفاده میشود.
- سرعت بالایی دارد.
- سیال آن هوای فشرده است.
- در کمپرسور هوا کاربرد دارد.
ویژگیهای شیر هیدرولیک
- شیر هیدرولیک دارای دقت بالا (به دلیل سیال تراکمناپذیر) است.
- در محیطهای کثیف برای بارهای سنگین استفاده میشود.
- سرعت کمی دارد.
- سیال آن روغن است.
- در یونیت کنترل کاربرد دارد.
نحوه نامگذاری سلونوئید ولو
مطابق الگوی زیر از چپ به راست شیر را نامگذاری میکنیم.
نوع تحریک/ وضعیت وسط/ تعداد وضعیت/ تعداد پورت
- تعداد پورت: تعداد ورودی و خروجیها است.
- تعداد وضعیت: on و off یا وضعیت دیگر (تعداد مربعها) شیر را نشان میدهد.
- نوع تحریک: میتواند برقی، دستی، پدالی، فشاری، فنری و … باشد.
- نوع عملکرد: مطابق تصویر زیر به صورت فلش نمایش داده میشود.
مثال:
شیر بالا یک شیر پنوماتیک با ۵ پورت و ۲ موقعیت است که با بوبین تحریک میشود. به صورت زیر آن را نامگذاری کرده و نمایش میدهیم.
تک سر بوبینِ برگشت فنر/۵/۲
نکته:
- در شیرهای سه وضعیته باید حتما در نامگذاری وضعیت وسط بیان شود.
- نامگذاری پورتها تنها برای یک وضعیت
- شیر تنها در یک وضعیت عمل میکند.
- در نقشهها شیرها در حالت استراحت (عدم تحریک) رسم میشوند.
معیارهای انتخاب شیربرقی
وجود طیف گستردهی شیر برقی این امکان را به ما میدهد که شیری مناسب با پروژه و شرایط محیطی انتخاب کنیم. هنگام انتخاب شیر برقی برای نصب در یک خط لوله یا سیستم جریان خاص، باید به موارد زیر دقت کنیم:
نرخ جریان سیال
(اغلب به صورت حجم در دقیقه بیان می شود): اگر شیر برای جریان مورد نیاز یک سیستم، بیش از حد بزرگ و قدرتمند باشد، مقرون به صرفه نیست و اگر برای دبی مورد نیاز، بسیار کوچک یا کم توان باشد، عملکرد بهینه ندارد.
نوع سیال
شیرها برای کاربردهای خاص طراحی شدهاند، بنابراین باید نوع سیال را بدانیم. (آب، روغن، نفت، گاز، اسید و …)
فشار
فشار عملیاتی بزرگترین تاثیر را بر نرخِ جریانِ شیر برقی دارد، بنابراین شیر باید حداکثر فشار مورد نیاز را تحمل کند. برای مثال فشار قابل تحمل شیر ۱۰ بار (bar) است و بیش از آن شیر برقی خراب میشود.
جنس بدنه
با توجه به خورنده بودن یا نبودن سیال تعیین میشود.
- برنج برای سیالات غیر خورنده مثل هوا، آب، گازهای بیاثر و …
- فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) برای سیالات خورنده مانند آب دریا
- پلاستیک برای آبیاری و مصارف خانگی
نوع آب بند
بستگی به نوع و دمای سیال دارد.
- NBR:برای مایعات خنثی (آب و روغن) تا دمای 75 درجه و فرآوردههای نفتی استفاده میشود.
- EPDM: برای آب، بخار، اسید و قلیاهای با غلظت پایین بکار میرود.
- FKM: برای هوای فشرده، روغن و سوخت در محدوده دمایی 10- تا 130 درجه کاربرد دارد.
- PTEF (تفلون): مقاوم در برابر تمام مایعات در دمای 20- تا 180 درجه است.
نوع عملکرد شیر
- NC: در حالت استراحت شیر (بیبرق) زمانی که سیال وارد شیر میشود، مسیر آن مسدود است و تا زمانی که شیر تحریک نشده است سیال از خروجی خارج نمیشود، به محض تحریک بوبین (حالت برقدار) مسیر سیال باز شده و سیال عبور میکند.
- NO: در حالت استراحت شیر (بیبرق) زمانی که سیال وارد شیر میشود، مسیر آن باز است و تا زمانی که شیر تحریک نشده است سیال از خروجی خارج میشود، به محض تحریک بوبین (حالت برقدار) مسیر سیال مسدود شده و سیال عبور نمیکند.
محیط اطراف
به رطوبت و دمای شیربرقیها باید توجه شود. (IP مرسوم برای شیر برقی 65 است)
سایز و تعداد پورت
سایزِ پورت ورودی و خروجی به علت عبور سیال و همچنین تعداد پورت مورد نیاز در پروسه اهمیت دارد.
مشخصات الکتریکی
DC یا AC بودن و رنج ولتاژ شیر بسته به کاربرد مهم است.
- AC: در ولتاژهای ۲۴، ۱۱۰، ۲۲۰، ۳۸۰ ولت و بالاتر موجود است.
- DC: در ولتاژهای ۵، ۱۲، ۲۴، ۴۸ ولت موجود است.
توجه داشته باشید که با اعمال ولتاژ نامناسب به شیر، بوبین شیر آسیب میبیند و میسوزد.
نوع اتصال یا نصب فرآیند
بسته به نوع سیستم و خط لوله از اتصالات و روشهای مختلف استفاده میکنیم.
- اتصالات فشاری برای لوله های گاز یا آب
- اتصالات شلنگ فشاری
- اتصالات پی وی سی برای لوله پی وی سی
- انواع آداپتور، مانند سوکت و بوش کاهنده
پلاک خوانی شیر برقی
قبل از نصب شیر برقی دفترچه راهنما و دستورالعملهای ایمنی را چک کنید تا شیر برای کاربرد مد نظر مناسب و ایمن باشد.
روی شیرها دو دسته اطلاعات وجود دارد که مربوط به کویل (coil) و بدنه شیر (valve) هستند. (شکل ۱۵)
اطلاعات کویل
- کد کویل (۱)
- فرکانس و ولتاژ (۲)
- درجه حفاظت (۳)
- استاندارد (۴)
اطلاعات بدنه شیر
- کد شیر (۵)
- نوع عملکرد پیستون (۶)
- نوع اتصال لوله (۷)
- جنس آببند (۸)
- قطر حفره (۹)
- حداقل و حداکثر فشارهای عملیاتی برای جریانهای متناوب و مستقیم (۱۰)
برندهای سازنده سلونوئید ولو
- EMC: برند چینی تولیدکننده شیر برقی است.
- بورکرت (Burkert): برند آلمانی فال در زمینه تولید و توسعه تجهیزات کنترل حرارتی و شیرهای دستی و برقی است.
- سامسون (Samson): برند آلمانی با تجربه ۱۰۰ ساله تجهیزات کنترلی را تولید میکند.
- پارکر (parker): برندی چند ملیتی است که در کشور ایتالیا در زمینه تولید شیر برقی فعالیت دارد.
- شم (Ceme): برند ایتالیایی فعال در زمینه تولید شیر برقی و پمپ است.
- کاموزی (camozzi): برند ایتالیایی تولیدکننده شیر برقی و جک و سیلندر است.
- شاکو (Shako): برند تایوانی است که قطعات و تجهیزات صنعتی تولید میکند.
- یونی دی (Uni-d): شرکت سازنده شیر برقی در تایوان است.
- آسکو (ASCO): این برند مخترع شیر برقی در فرانسه بود و بعدها توسط شرکت امرسون (Emerson) خریداری شد.
- نوجیکس (Nogix): این شرکت در زمینه تهویه مطبوع، شیرهای پنوماتیک و تست نیمه هادیها در کره جنوبی فعال است.
- او دی ای (Ode): شرکت ایتالیایی تولیدکننده شیر برقی است.
قیمت شیر برقی
قیمت شیر برقی در زمان نگارش مقاله (۲۲ شهریور ماه ۱۴۰۲) در بازار ایران با توجه به برند، سایز، نوع،جنس و کاربرد، در رنج قیمتی ۳۹۰ هزار تا ۱۰۰ میلیون تومان موجود است.
سؤال:
با توجه به محیط کار و پروژههایتان، اولویت شما برای انتخابِ تجهیزات کدام است؟! کیفیت یا قیمت؟؟
نظر خود را در زیر این مقاله برای ما بنویسید.
جمع بندی
شیر برقی یا سلونوئید ولو، تجهیزی الکترومکانیکی است که با استفاده از جریان برق، مسیر سیال را بهصورت خودکار باز و بسته میکند. این شیرها بسته به نوع عملکرد، ساختار، تعداد پورت و وضعیت پیشفرض (NC/NO) در مدلهای مختلف تولید میشوند.
در این مقاله دانستید که شیر برقی چیست و ساختار، عملکرد، انواع، مزایا و کارایی بررسی شد. همچنین تفاوت شیر برقی صنعتی با مدلهای عادی شرح داده شد تا انتخاب مناسبی برای شرایط کاری داشته باشید.
در بخش عیبیابی نیز روشهایی مانند تست بوبین با مولتیمتر، بررسی صدای کلیک و نشتی شیر بیان شد.
با بیان مثالهایی از کاربرد شیر برقی در صنایع غذایی، گلخانه، CNC و تصفیهخانهها، اهمیت آن در صنعت مشخص شد.
در پایان، معیارهای انتخاب شیر مناسب شامل نوع سیال، فشار، جنس بدنه، نوع آببند و مشخصات الکتریکی مرور شد.
اکنون که با انواع شیر برقی و کاربرد آن آشنا شدید، برای یادگیری عملی و تسلط کامل بر این تجهیز و سایر عملگرهای صنعتی، پیشنهاد میکنیم نگاهی به دوره جامع برق صنعتی ماهر بیندازید
سوالات متداول
شیر برقی چیست؟
شیر برقی یک تجهیز الکترومکانیکی و پر کاربرد در صنعت است. شامل دو بخشِ بوبین و بدنه میشود که مسیرِ سیال را از طریقِ حفرهها باز، بسته یا منحرف میکند.
شیر برقی چگونه کار میکند؟
عبور جریان الکتریکی از سیم پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد میکند، این میدان مانند آهنربای الکتریکی عمل کرده و باعث حرکت پیستون به سمت بالا یا پایین (خلاف جهت فنر) میشود. از این مکانیزم برای باز یا بسته کردن شیر (کنترل سیال) استفاده میشود.
شیر برقی برای چه مواردی استفاده میشود؟
شیر برقی برای باز کردن، بستن، مخلوط کردن یا منحرف کردن مسیر سیالات در کاربردهای مختلف از جمله سیستمهای آبیاری، مخازن سوخت، ماشینآلات پرکن و … استفاده میشود. به طور کلی هر جایی که نیاز به کنترل سیال باشد از شیر برقی استفاده میشود.
چگونه شیر برقی انتخاب کنیم؟
هنگام انتخاب شیر برقی، باید سیال را به خوبی بشناسیم و بسته به نوع سیال و میزان جریان عبوری، اندازه روزنه، دما، فشار، ولتاژ، زمان پاسخ و … آن را انتخاب کنیم.
منابع
maher.ir/Hydraulic and pneumatic course
maher.ir/Industrial electrician course
uk.rs-online.com
tameson.com
0 پاسخ
عالی و آموزنده بود
سپاس از شما جناب مهندس
عالی بود مرسی فقط لینک دانلود بیزحمت بفرستین
سلام وقتتون بخیر.
متاسفانه دانلود فایل مقالات با مشکل مواجه شده و در حال بررسی و رفع مشکل آن هستیم.
عالی بود مرسی
سپاس از لطف شما جناب مهندس