در برخی از سیستم های لوله کشی، بسته به ماهیت سیال، جداسازی اتوماتیک جریان سیال مورد نیاز است. در مورد
حرفه ای های لوله کشی، همه ما باید این نوع شیر برقی را بشناسیم تا نقش آن در سیستم لوله کشی را بهتر درک کنیم.
شیرهای برقی شیرهایی هستند که به صورت الکترومکانیکی فعال می شوند و برای کنترل سرعت جریان یا جهت سیال
استفاده می شوند. می توان از آن به دو روش پنوماتیک و هیدرولیک برای تنظیم جریان سیال استفاده کرد. این
شیرهای برقی فعال شده با برق معمولاً برای کنترل جریان و جهت جریان در سیستم استفاده می شوند. قرقره متصل
به دریچه یک فرورفتگی فلز آهنی r را که معمولاً در مرکز فنر قرار دارد، متصل می کند .
پیستون در داخل یک لوله هسته ای از فلز غیر آهنی می لغزد که توسط یک سیم پیچ سیم پیچ الکتریکی احاطه شده
است. سیم پیچ برقی با هر محدوده ولتاژ شیر برقی از محدوده 12-48 VDC تا 110-220 VAC وجود دارد . هنگامی که
سیم پیچ با الکتریسیته شارژ می شود، میدان مغناطیسی ایجاد می شود که پیستون را فشار می دهد یا می کشد.
انواع شیر برقی با توجه به کنترل جریان
عمدتاً دو نوع مختلف شیر برقی با توجه به کنترل جریان وجود دارد:
شیر برقی مستقیم
پیولت عمل کرد
شیر برقی مستقیم
این نوع شیر برقی دارای سیم پیچی است که به صورت مغناطیسی شیر را در یک عمل مستقیم باز می کند و در نتیجه
هسته و نشیمنگاه به جابجایی می رسد. دریچه های برقی مستقیم برای فعال کردن میدان مغناطیسی شیر برقی
استفاده می شود.
در یک شیر برقی با عمل مستقیم معمولی بسته، هنگامی که جریان الکتریکی به سیم پیچ اعمال نمی شود، جریان به
سمت درگاه خروجی مسدود می شود. هنگامی که هیچ جریانی اعمال نمی شود، فنر پیستون را روی صندلی سوپاپ
فشار می دهد. جریان از طریق پیستون نیرویی ایجاد می کند که آن را می کشد و در برابر نیروی فنر آب بندی می
کند. در چنین شرایطی، مسیر جریان باز است و سیال فرآیند از طریق شیر کنترل برقی مستقیم عمل میکند.
ویژگی های اصلی شیر برقی مستقیم
- عنصر آب بندی شیر مستقیماً به هسته متصل می شود.
- این نوع برای باز شدن نیازی به فشار دیفرانسیل ندارد.
- حداکثر اختلاف فشار در سراسر شیر توسط نیروی مغناطیسی سیم پیچ استفاده شده و قطر صندلی محدود می شود. این به عنوان یک شیر برقی با یک سوئیچ محدود عمل می کند.
- این شیر معمولاً برای حجم های جریان کم استفاده می شود.
شیر برقی پایلوت دار
در شیر برقی پایلوت، پیستون بر اساس فشار دیفرانسیل عمل می کند. شیرهای کنترل جهتی که توسط پایلوت کار می کنند برای کارکردن برای حفظ توان کامل با کنترل جریان خاص به انرژی الکتریکی کمتری نیاز دارند. این نوع شیر نسبت به شیر برقی مستقیم با سرعت کمتری عمل می کند.
این از یک دیافراگم برقی برای کنترل جریان با کنترل پایلوت با استفاده از یک محفظه کوچک مستقیماً بالای دیافراگم استفاده می کند که به عملکرد شیر کمک می کند. مایع فرآیند از طریق یک روزنه کوچک وارد محفظه می شود که در برابر دیافراگم فشرده می شود و صندلی را مجبور می کند تا مهر و موم بسته شدن را حفظ کند.
هنگامی که جریان به شیر برقی پیلوت اعمال می شود، دیافراگم در برابر نیروی فنر به سمت بالا کشیده می شود. سیال فرآیند در محفظه از طریق دهانه به سمت دریچه ورودی که در آن با جریان اصلی از طریق بدنه دریچه ادغام می شود، به عقب برمی گردد.
ویژگی های اصلی شیر برقی پایلوت
- دریچه توسط دیافراگم آب بندی می شود.
- از انرژی سیال جریان برای باز و بسته شدن استفاده می کند.
- این نوع شیر نیاز به باز و بسته شدن با حداقل فشار دیفرانسیل دارد که به عنوان “حداقل فشار کاری” شناخته می شود. این فشار بسته به ابعاد شیر از 0.1 تا 1 بار متغیر است.
- از همان اندازه سیم پیچ می توان برای عملکرد شیرهای با ابعاد مختلف استفاده کرد زیرا قطر صندلی خلبان برای ابعاد مختلف شیرها یکسان می ماند.
- جهت جریان برای شیر داده شده است.
انواع شیر برقی با توجه به توزیع جریان
در شیر کنترل برقی، ما می توانیم سیال فرآیند را بر اساس نیاز خود هدایت کنیم. این توزیع جریان را می توان بر اساس تعداد پورت های مورد نیاز برای توزیع انجام داد. بر اساس معیارهای توزیع جریان، شیرهای برقی دارای 03 نوع هستند:
- شیر برقی 2 طرفه
- شیر برقی 3 طرفه
- شیر برقی 4 طرفه
شیر برقی دو طرفه
این رایج ترین نوع شیر برقی مورد استفاده در صنایع است. یک شیر دو طرفه دارای دو پورت است که به جریان اجازه می دهد موقعیت باز یا بسته را کنترل کند. یک شیر برقی دو طرفه می تواند در عملکرد خود ” به طور معمول باز ” یا ” به طور معمول بسته ” باشد.
یک شیر برقی دو طرفه دارای یک مسیر جریان است که می توان از هر دو جهت کار کرد. ماهیت دو جهته شیرهای برقی باعث کارایی و بهره وری بیشتر آنها می شود.
یک “شیر برقی معمولی باز” باز می ماند تا زمانی که جریانی به سیم پیچ برای بستن شیر اعمال شود، در حالی که “شیر برقی معمولاً بسته” بسته می ماند تا زمانی که منبع تغذیه باعث باز شدن آن شود. شیر برقی دو طرفه دارای دو درگاه (ورودی و خروجی) و دو موقعیت (باز و بسته) است.
ویژگی های شیر برقی دو طرفه
- این شیر برای انجام عملیات باز یا بسته به فشار تفاضلی بستگی ندارد.
- نوع عملکرد خودکار بستگی به نوع “به طور معمول باز” یا “به طور معمول بسته” دارد.
- سریع و آسان برای کنترل جریان سیال.
- این می تواند در یک شیر دو طرفه عمل کند.
شیر برقی 3 طرفه
شیر برقی سه طرفه نیز دو نوع دارد. یعنی 1) به طور معمول باز و 2) به طور معمول بسته.
یک شیر برقی سه طرفه دارای 3 لوله (درگاه حفره، پورت دهانه بدنه و درگاه توقف) به آن متصل است و دارای 02 روزنه، دهانه بدنه و دهانه توقف می باشد . یکی از این روزنه ها برای تامین جریان سیال فرآیند همیشه باز است.
دهانه 2 در شیر برقی 3 طرفه 2 مسیر جریان سیال را ایجاد می کند. هنگامی که برق بسته می شود، پیستون این شیر بالا می رود که دهانه توقف را می بندد و دهانه بدنه را باز می کند و جریان را از طریق درگاه دهانه بدنه باز می کند.
در حالی که باز شدن دهانه توقف جریان را از طریق دریچه از درگاه حفره و از درگاه توقف دریچه وجود دارد.
در مورد شیر برقی 3 طرفه به طور معمول باز است، هنگامی که برق خاموش است، یک پیستون بلند می شود تا دهانه توقف را ببندد در حالی که در شیر برقی به طور معمول بسته است، هنگامی که برق وصل است، پیستون در حال پایین آمدن است و دهانه بدنه را می بندد.
ویژگی های شیر برقی سه طرفه
- این دارای دو دهانه با دو مسیر جریان است.
- در مواردی که برای دو نوع سیال به یک محیط اختلاط نیاز است مفید است.
- به صورت الکتریکی کار می کند و به فشار دیفرانسیل بستگی ندارد.
- نصب و راه اندازی آسان.
شیر برقی 4 طرفه
شیرهای برقی 4 طرفه تطبیق پذیری عملیاتی بیشتری را ارائه می دهند زیرا می توان از آنها برای هر چیزی استفاده کرد. یک شیر برقی 4 طرفه در واقع دارای 05 پورت است. شیر برقی 4 طرفه دارای چهار اتصال لوله است. 1) یک ورودی فشار 2) پورت دو سیلندر و 3) یک یا دو درگاه خروجی.
این سوپاپ ها برای سیلندرهای دو اثره مورد نیاز هستند زیرا در واقع جهت جریان هوا را از پایین ورودی سیلندر به سمت بالای درگاه دیگر سیلندر تغییر می دهند. این به سیلندر کمک می کند تا خیلی سریع باز و بسته شود. این نوع شیر زمانی بسیار مفیدتر است که انواع مختلف سیال با نسبت ثابت معینی با یکدیگر مخلوط شوند.
ویژگی های شیر برقی 4 طرفه
- سرعت جریان بالاتری را از طریق دریچه اجازه می دهد.
- می توان با سیلندرهای تک اثره با یا بدون سوراخ هوا استفاده کرد زیرا هوا می تواند از طریق شیر برقی برگشته و از درگاه اگزوز خارج شود (اگر باز باشد).
- به شما امکان می دهد نرخ جریان خروجی را کنترل کنید.
طراحی و عملکرد پایه شیر برقی
شیرهای برقی دارای یک واحد کنترل هستند که در صورت قطع یا قطع شدن برق این واحد باعث قطع شدن یا جریان سیال می شود. محرک یک شیر برقی به عنوان یک آهنربای الکتریکی عمل می کند. هنگامی که انرژی داده می شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که پیستون را در مقابل عمل فنر می کشد در حالی که پیستون بدون انرژی به موقعیت اولیه خود باز می گردد.
طراحی پایه شیر برقی را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
- اپراتور برقی
- قسمت بدنه دریچه
بخش اپراتور برقی شیر اساساً یک مدار الکتریکی است که با ایجاد میدان مغناطیسی در هنگام عبور جریان الکتریکی به حرکت پیستون شیر کمک می کند. اساساً 06 قسمت از این مدار کامل وجود دارد
- هسته
- سیم پیچ برقی
- محفظه برقی
- لوله هسته
- پلاگین
- گیره نگهدارنده
بدنه شیر اساساً قسمت عملیاتی شیر است که جریان سیال را با توجه به اعمال جریان الکتریکی در اپراتور برقی کنترل می کند. این قسمت از شیر شامل 08 بخش برای کنترل جریان است
- راکر
- هسته
- فنر هسته ای
- اپراتور دستی
- دیافراگم
- پوشش
- روزنه
- فنر اپراتور دستی
عملکرد هر یک از قطعات در قسمت فوق ( نام قطعات و اصطلاحات شیر برقی ) این مقاله توضیح داده شده است.
شیر برقی چگونه کار می کند؟
همانطور که قبلا در این مقاله بحث شد، شیر برقی دارای دو جزء اصلی است: شیر برقی و بدنه شیر. یک سلونوئید یک سیم پیچ القایی الکترومغناطیسی در اطراف هسته آهنی خود در مرکز دارد. در حالت استراحت، می تواند به طور معمول باز (NO) یا به طور معمول بسته (NC) باشد. در شرایط بدون انرژی، یک شیر به طور معمول باز برای جریان سیال باز است در حالی که یک دریچه معمولی بسته جریان سیال را محدود می کند.
هنگامی که جریان از شیر برقی عبور می کند، سیم پیچ انرژی می گیرد و میدان مغناطیسی ایجاد می کند که با پیستون جاذبه ایجاد می کند و آن را با غلبه بر نیروی فنر حرکت می دهد. اگر دریچه به طور معمول باز باشد، پیستون به سمت پایین حرکت می کند تا جریان را ببندد و در حالت عادی بسته است، سپس پیستون به سمت بالا حرکت می کند تا جریان سیال جریان یابد.
مزایا و معایب شیر برقی
شیرهای برقی به دلیل تطبیق پذیری این شیر در هر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. شیر برقی را می توان برای انتقال مایع یا گاز در سیستم لوله کشی استفاده کرد. ماهیت مغناطیسی الکترومکانیکی آن، شیر را به گزینه ای قابل اعتماد برای سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک تبدیل می کند .
مزایای شیر برقی
شیرهای برقی دارای مزایای زیادی هستند که با طراحی بهبود یافته در طول سال ها به دست می آیند که شیر را ایمن تر و کارآمدتر می کند. شیر برقی می تواند سازگار شود و در مکان های مختلفی نصب شود و شیر را برای بسیاری از کاربردها همه کاره کند. برخی از مزایای شیر برقی به شرح زیر است:
- پاسخگوی سریع
- مصرف برق کم
- عملیات از راه دور
- مناسب در انواع ماشین آلات و کاربردها
- قطعات تعویض ارزان قیمت
- سازگار با هر دو منبع تغذیه AC و DC
- استفاده در دمای پایین و بالا
- بلوک نشتی خارجی ایمنی
- قابل نصب به صورت عمودی یا افقی
معایب شیر برقی
مانند هر شیر دیگری، شیر برقی نیز دارای معایبی است که این شیر را با مقداری خطا مواجه می کند. معایب شیر برقی به شرح زیر است:
- حساس به تغییر ولتاژ
- اگر میدان مغناطیسی به درستی تنظیم نشود، شیر می تواند تا حدی بسته شود
- ممکن است سیم پیچ در طول عمر شیر نیاز به تعویض داشته باشد
- سیگنال کنترل باید در حین کار روشن بماند
- سیال دریچه می تواند تحت تأثیر جریان قرار گیرد (جریان قبل از شیر همیشه بیشتر از جریان برگشتی دریچه است)
کاربردهای رایج شیرهای برقی
برخی از مصارف رایج خانگی و صنعتی شیر برقی شامل موارد زیر است:
- سیستم های تبرید از شیرهای برقی برای معکوس کردن جریان مبرد استفاده می کنند. این به سرمایش در تابستان و گرمایش در زمستان کمک می کند.
- سیستم های آبیاری از شیرهای برقی با کنترل اتوماتیک استفاده می کنند.
- ماشین های ظرفشویی و ماشین لباسشویی از شیر برقی برای کنترل جریان آب استفاده می کنند.
- سیستم های تهویه مطبوع از شیرهای برقی برای کنترل فشار هوا استفاده می کنند.
- شیر برقی در سیستم های قفل اتوماتیک برای قفل درب استفاده می شود.
- تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی از شیرهای برقی برای کنترل جریان، جهت و فشار مایع استفاده می کنند.
- مخازن آب از شیرهای برقی برای کنترل ورودی یا خروجی آب استفاده می کنند که اغلب در ترکیب با یک سوئیچ شناور است.
- کارواش برای کنترل جریان آب و صابون.
- تجهیزات نظافت صنعتی
ویژگی های خاص شیر برقی
- کاهش توان الکتریکی: یک پالس جریان کوچک برای باز یا بسته کردن شیر کافی است و توان الکتریکی به اندازه کافی کاهش می یابد تا آن را در موقعیت خود نگه دارد. این به حفظ انرژی کمک می کند.
- Latching: نسخه سیم پیچ یا سیم پیچ پالس راه حلی برای کاربردهایی با سوئیچینگ فرکانس پایین نیز ارائه می دهد. این سوپاپ توسط یک پالس الکتریکی کوچک برای حرکت دادن پیستون به سمت بالا یا پایین انرژی می گیرد. یک آهنربای دائمی برای نگه داشتن پیستون در آن موقعیت بدون فنر یا میدان مغناطیسی اضافی استفاده می شود. این باعث کاهش مصرف برق و توسعه گرما در شیر می شود.
- فشار بالا: نسخه های پرفشار برای فشار مورد نیاز تا 250 بار طراحی شده اند.
- نادیده گرفتن دستی: قابلیت لغو اختیاری دستی ایمنی و راحتی بهتری را در هنگام راه اندازی، تست، تعمیر و نگهداری و در صورت قطع برق فراهم می کند. در برخی از انواع شیر، هنگامی که کنترل دستی قفل است، نمی تواند به صورت الکتریکی فعال شود.
- جداسازی رسانه: طراحی جداسازی رسانه اجازه جداسازی رسانه از قسمت های کاری شیر را می دهد و آن را به یک راه حل خوب برای رسانه های تهاجمی یا کمی آلوده تبدیل می کند.
- خلاء: شیرهایی که برای کارکرد در خلاءهای خشن نیازی به حداقل اختلاف فشار ندارند. شیرهای برقی مستقیم یا نیمه مستقیم عمل جهانی برای کاربرد در شرایط خلاء سیستم های لوله کشی مناسب هستند.
- زمان پاسخ دهی قابل تنظیم: زمان باز یا بسته شدن شیر را می توان فقط با چرخاندن پیچ های روی بدنه شیر تنظیم کرد. این ویژگی می تواند به جلوگیری از چکش آب در سیستم لوله کشی کمک کند.
- بازخورد موقعیت: وضعیت سوئیچینگ یک شیر برقی را می توان با بازخورد موقعیت الکتریکی یا نوری نشان داد.
- صدای کم: شیرها دارای طراحی میرایی برای کاهش نویز در هنگام بسته شدن شیر هستند.
معیارهای انتخاب شیر برقی
این باید قبل از طراحی یک سیستم لوله کشی با شیر برقی درک شود که کدام نوع شیر در آن شرایط خاص برای کارآمدترین کارکرد آن قابل استفاده است. معیارهای انتخاب شیرهای برقی به شرح زیر است:
نوع شیر برقی: این را می توان با توجه به نیاز جریان سیال که سیستم لوله کشی نیاز دارد و شیر برقی دو طرفه یا سه طرفه تعیین کرد.
ولتاژ قابل اجرا: شیرهای برقی معمولاً با برق AC یا DC کار می کنند. بنابراین، هنگام انتخاب نوع سوپاپ، باید در دسترس بودن و نیاز برق را در نظر داشت.
فشار سیستم لوله کشی: شیر انتخابی باید فشار بالای خط را تحمل کند، این به همان اندازه مهم است که به دنبال حداقل فشار خط نیز باشید زیرا اختلاف فشار می تواند باعث خرابی شیر شود.
دما: این si باید اطمینان حاصل کند که مواد دریچه دمای سیال را که در یک سیستم لوله کشی جریان دارد، حفظ می کند. در نظر گرفتن دما نیز برای بازده عملیاتی شیر با توجه به ویسکوزیته سیال مهم است.
مواد بدنه سوپاپ: قبل از انتخاب ماده مناسب بدنه شیر بر اساس خواص شیمیایی و دمای سیال و ماهیت خورنده محیط.
مواد مهر و موم: مواد آب بند باید بر اساس خواص شیمیایی و دمای سیال جاری در سیستم لوله کشی انتخاب شود. NBR، EPDM، FKM (Viton) و PTFE (تفلون) گزینه های رایجی هستند که می توانید از بین آنها انتخاب کنید.
عملکرد سوپاپ مورد نیاز: بسته به دوره عملیاتی، باید از بین شیرهای باز یا بسته معمولی انتخاب شود. اگر زمان باز شدن بیشتر از زمان بسته شدن باشد، شیر معمولی باز مناسب تر خواهد بود و بالعکس.
زمان عملیات: تعیین اینکه آیا شیر نصب شده به شیر برقی مستقیم، غیر مستقیم یا نیمه مستقیم نیاز دارد ضروری است.
زمان پاسخگویی: زمان پاسخ شیر برای تعیین اینکه آیا شیر برای ایزوله سازی سریع نیاز دارد یا خیر، مورد نیاز است. و اگر ایزوله سریع مورد نیاز است، پس چقدر زمان برای ایزوله کردن وجود دارد.
تاییدیه های شیر برقی: اطمینان حاصل کنید که شیر بسته به کاربرد شیر مناسب است.
لوله و اتصالات پنج لایه برندهای:
لوله پنج لایه نیوپایپ ،لوله پنج لایه آرین پایپ ، لوله پنج لایه بهتراشان ، لوله پنج لایه سوپرپایپ ، لوله پنج لایه ایزی پایپ ، لوله پنج لایه آذران ، لوله پنج لایه ایزوپایپ ، لوله پنج آرسین پایپ ، لوله پنج لایه بیست بسپار ، لوله پنج نیک بسپار،لوله پنج لایه نونام پایپ ، لوله پنج لایه وحید ، لوله پنج لایه یزد لوله
لوله و اتصالات پلیکا برندهای :
پلیکا اینگل ، پلیکا پلیمر گلپایگان ، پلیکا پارس زنده رود پلاست ، پلیکا یزدپلیمر ، پلیکا سمنان ، پلیکا وینوپلاستیک ، پلیکا داراکار ، پلیکا هراز ، پلیکا نوین پلاستیک
پلیکا سمنان پویش ، گلسار پلیمر گلپایگان ، پلیمر یاس ، پلیکا تهران اتصالات ، پلیکا سمنان
شیرآلات بهداشتی و صنعتی برندهای:
شیرآلات امین شیر ، شیرآلات کهن ، شیرآلات اوشه ، شیر آلات قهرمان ، شیرآلات کیزایران ، شیرآلات وگ ایران ، شیرآلات سیم ایتالیا ،شیرآلات کیتز ،شیرآلات اهورا داراکار ، آذران ، میراب ، شیر آلات سامین
لوله و اتصالات تک لایه برندهای :
اتصال بسپار ، یزدبسپار ، نیک بسپار ، آذین لوله سپاهان ، چابهار ، یزدپلیمر ، بیست بسپار ، وحید ، یزد لوله
پوش فیت برندهای:
پوش فیت پلی ران اتصال ، پوش فیت نیوفلکس ، پوش فیت یزد بسپار ، پوش فیت نیک بسپار ، پوش فیت سوپردرین ، پوش فیت وحید ، پوش فیت یزد لوله
پلی اتیلن برندهای:
پلی ران اتصال ، کوشان اتصال ، پلی رود اتصال ، ایران دریپ ، دینا پلیمر