شیر برقی، همه آنچه باید بدانید

شیر برقی چیست؟

شیر برقی یا سلونوئید ولو (Solenoid valve) یکی از انواع دستگاه‌های کارآمد است که به صورت گسترده در صنعت و در بخش تاسیسات استفاده می‌شود. شیرهای برقی یک شیر کنترل شده الکترومکانیکی هستند که وظیفه کنترل، قطع و وصل کردن جریان سیال مایع و گاز را با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی برعهده دارند. شیرهای برقی از دو قسمت بوبین و بدنه اصلی شیر تشکیل شده‌اند که هر کدام کارایی خاص خودشان را دارند.

شیر سلونوئید چگونه عمل می‌کند؟

نحوه عملکرد شیکر سلونوئید بر خلاف نام آن، پیچیده نیست. این نوع ولو دارای یک کویل الکتریکی به همراه هسته فرومغناطیسی است که در داخل آن قرار می‌گیرد و قابلیت جابجایی آن را فراهم می‌کند. هسته این سیم پیچ که پیستون نام دارد، در حالت عدم تحریک روی یک حفره قرار می‌گیرد و آن را می‌بندد. بنابراین، جریان خروجی مایع قطع می‌شود.

زمانی که تحریک به واسطه حضور جریان الکتریکی اتفاق می‌افتد، یک میدان مغناطیسی در شیر ایجاد می‌شود و همین موضوع باعث حرکت پیستون میانی شده و هسته را باز می‌کند. با باز شدن هسته، حفره نیز باز می‌شود و امکان خروج مایع از طریق آن وجود دارد.

بنابراین، عملکرد این شیر سلونوئید بر اساس نیروی الکتریکی اعمال شده است و با کمک همین نیروی الکتریکی می‌توان میزان جریان سیال را در یک سیستم هیدرولیک و قطع و وصل کردن آن را کنترل نمود.

مزایای سلونوئید ولو چیست؟

سلونوئید ولو مزایای بسیار زیادی دارند و همین موضوع باعث محبوبیت آن‌ها در پروژه‌های مختلف شده است. از جمله مهم‌ترین مزایا و ویژگی‌های برتر این شیرآلات می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

• طراحی یکپارچه و هوشمند

• سرویس دهی بسیار طولانی

• قطع و وصل کردن سریع

• قابلیت اطمینان بالا

• سرعت بسیار بالا برای باز و بسته کردن

• جریان برق مصرفی بسیار پایین

انواع شیر برقی

شیر برقی به عنوان یکی از انواع شیرآلات صنعتی شناخته می‌شود که دارای انواع مختلفی است. با توجه به اینکه این شیرآلات را می‌توان بر اساس نوع عملکرد، جریان برق استفاده شده، نوع ساختار و جریان برق عبوری به انواع مختلفی تقسیم بندی نمود، در ادامه دقیق‌تر با جزئیات این شیرهای برقی و انواع آن‌ها بر اساس هر یک از فاکتورهای ذکر شده آشنا می‌شوید.

انواع سلونوئید ولو بر اساس نحوه عملکرد

از نظر عملکرد سلونوئید ولوها را می‌توان به سه دسته زیر تقسیم بندی کرد:

• عملکرد مستقیم

• عملکرد غیر مستقیم

• عملکرد نیمه مستقیم

شیر برقی با عملکرد مستقیم

ساده‌ترین نحوه عملکرد مربوط به این شیرهای برقی است. نحوه عملکرد آن‌ها به این شکل است که یک فنر کوچک پیستون را به سمت پایین نگه می‌دارد تا شیر بسته شود. پیستون‌های به کار رفته در این شیر از جنس مواد فرومغناطیسی هستند. یک سیم پیچ الکتریکی نیز در اطراف پیستون قرار می‌گیرد و می‌تواند نقش بسیار مهمی را در عملکرد آن داشته باشد.

زمانی که سیم پیچ با جریان الکتریکی تحریک می‌گردد، میدان الکتریکی ایجاد شده و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند. این اتفاق باعث باز شدن دریچه و جاری شدن سیال می‌شود. برعکس هر زمانی که نیاز به بسته شدن ولو باشد، سیم پیچ در حالت خنثی قرار می‌گیرد و پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و دریچه را می‌بندد. این نوع شیر برقی این توانایی را دارد تا در فشارهای صفر تا ماکزیمم فشار مجاز عمل کند و عملکرد خوبی را نیز به همراه داشته باشد.

شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم

شیر سلونوئید با عملکرد غیر مستقیم یکی از انواع شیرهای برقی موجود در بازار بوده که از اختلاف فشار سیال بین مجراهای ولو جهت باز و بسته شدن استفاده می‌کند. این نوع شیر نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی 0.5 بار است. ورودی و خروجی‌ها توسط یک واسط لاستیکی (دیافراگم) از یکدیگر جدا می‌شوند. این واسط لاستیکی دارای یک حفره بوده و سیال از طریق آن می‌تواند به بخش بالایی جریان پیدا کند. میزان فشار و فنری که در بالای دیافراگم قرار می‌گیرد، بسته ماندن ولو را به بهترین شکل تضمین می‌کند.

چمبر بالای دیافراگم از طریق یک مسیر کوچک به مجرای فشار پایین متصل می‌گردد. این اتصال در حالت بسته توسط ولو قطع می‌شود. قطر این حفره از قطر حفره دیافراگم بزرگ‌تر است. بنابراین، زمانی که شیر سلونوئید تحریک می‌شود حفره پایلوت باز می‌شود و فشار دیافراگم نیز افت می‌کند. این اختلاف فشار ایجاد شده باعث بالا رفتن دیافراگم شده و سیال نیز می‌توانید از طریق آن به ورودی و خروجی جریان پیدا کند.

شیر برقی با عملکرد نیمه مستقیم

این نوع سلونوئید ولو به صورت همزمان دارای دو مشخصه‌های دو نوع شیر مستقیم و غیر مستقیم برقی را دارا است. این نوع ولو می‌تواند در فشار صفر کار کند و شدت جریان را نیز تحت کنترل داشته باشد. ساختار این نوع شیر بسیار نزدیک به شیر برقی غیر مستقیم است و یک دیافراگم و یک حفره کوچک در دو طرف دارد. با این حال تفاوت در اینجاست که پیستون مستقیما به دیافراگم متصل می‌شود و زمانی که پیستون به سمت بالا می‌رود، مستقیما دیافراگم را حرکت می‌دهد تا ولو را باز کند.

همزمان با این اتفاق، حفره دیگری نیز توسط پیستون باز می‌شود که قطر بزرگ‌تری نسبت به حفره اول دیافراگم دارد. این می‌تواند افت فشار در بالای دیافراگم ایجاد کند و این اختلاف فشار دیافراگم را حرکت می‌دهد. بنابراین، هم پیستون و هم دیافراگم در این نوع شیر سلونوئید به سمت بالا حرکت می‌کنند.

انواع سلونوئید ولو بر اساس ساختار

سلونوئید ولو به عنوان یک وسیله کاربردی در صنعت از نظر ساختار دارای چندین نوع مختلف است که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه بیشتر با آن‌ها آشنا می‌شوید.

• شیر دو راهی برقی: شیر دوراهی برقی یکی از متداول‌ترین انواع شیر برقی است که دو پورت دارد. هر دو طرف شیر برقی برای عبور و قطع جریان سیال کاربردی هستند. این شیرها به دو صورت باز و بسته طراحی می‌شوند و زمانی که انرژی الکتریکی در آن‌ها جریان پیدا نمی‌کند، در همان حالت اولیه باقی می‌مانند.

• شیر سه راهی برقی: شیر سه راهی برقی یکی دیگر از انواع شیرهای برقی است که سه پورت دارد. بنابراین، امکان تغییر میان خروجی‌ها و ورودی‌ها فراهم است. این نوع شیر را می‌توان به دو شکل ترکیبی و انحرافی نصب نمود که در حالت ترکیبی دو ورودی و یک خروجی وجود دارد و می‌توان تغییر جریان ورودی را انجام داد. در مدل انحرافی نیز دو خروجی وجود دارد و جریان از یک ورودی وارد و تغییر خروجی‌ها امکان‌پذیر است.

• شیر چهارراهی برقی: شیر برقی چهارراهی دارای 4 پورت است و معمولا با محرک دورکاره و سیلندر استفاده می‌شود. این نوع شیر برقی دارای دو پورت ورودی و دو پورت خروجی به صورت مجزاست. می‌توان این شیر را در دو شکل انحرافی و ترکیبی نصب نمود.

انواع شیر برقی بر اساس جریان برق عبوری

یکی دیگر از مشخصات فنی شیر برقی، جریان برق عبوری از آن است. این شیرها دارای 3 نوع 12 ولت، 24 ولت و 220 ولت هستند که با منبع تغذیه متناوب و مستقیم ارائه می‌گردند. شیر سلونوئید DC عملکرد ساده‌تری را در اختیار قرار می‌دهند. بدین شکل که هر زمان جریان برق وارد شیر می‌شود، نیروی مغناطیسی ایجاد شده و پیستون به سمت بالا کشیده می‌شود تا جریان سیال باز شود.

شیر سلونوئید AC عملکرد نسبتا پیچیده‌تری نسبت به مدل DC دارد و این موضوع در واقع به دلیل موج جریان سینوسی در آن است که در هر تناوب دو بار به صفر می‌رسد. بنابراین، نیروی فنر دو بار در هر تناوب به نیروی تولید شده در شیر غلبه خواهد کرد.

بنابراین، لرزش پیستون در این نوع شیر بسیار متداول است و می‌تواند خرابی بیشتری را به همراه داشته باشد. برای اینکه صدمه‌ای به شیر برقی AC وارد نشود، معمولا از حلقه‌های رسانا استفاده می‌گردد که به شکل مسی هستند و می‌توانند در نزدیکی سیم پیچ نصب شوند تا ارزش و انحرافات شیر را کاهش دهند.

کاربردهای شیر برقی چیست؟

شیرهای برقی در انواع مختلفی در بازار موجودند که از جمله آن‌ها می‌توان به شیرهای AC و DC، شیرهای چند راهه و شیرهایی با عملکرد مستقیم و غیر مستقیم اشاره کرد. این شیرها در پروژه‌هایی که نیاز به کنترل دقیق ورودی و خروجی سیال با جریان الکتریکی است، استفاده می‌شوند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای شیر سلونوئید می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

• مناسب برای کنترل شیر صنعتی بزرگ

• قابل استفاده برای کنترل سیلندرها در سیستم‌های پرقدرت بادی و هیدرولیک

• کنترل سیلندرها و سیال‌های وارد شده به موتور در پروژه‌های صنعتی

• قابل استفاده برای سیستم آبپاش صنعتی و اتوماتیک

• مناسب استفاده برای ماشین‌های خانگی همچون ظرفشویی و لباسشویی برای کنترل آب ورودی

• قابل استفاده در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی‌ها برای کنترل جریان

• قابل استفاده در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع فضاهای صنعتی و غیر صنعتی

سخن پایانی

شیر سلونوئید یا برقی یکی از انواع شیرآلات پرکاربرد در صنایع مختلف است که اجازه جابجایی و حرکت سیال را می‌دهد. این شیر می‌تواند مزایای زیادی را همچون عملکرد سریع باز و بسته شدن به همراه داشته باشد. علاوه بر این به دلیل تنوع بالا از نظر عملکرد و ساختار شیر برقی توانسته به عنوان یکی از شیرآلات پرکاربرد صنعتی در پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها، مراکز تولیدی و ... شناخته شود.