مشخصات شیر برقی

شیر برقی در زمانی که جریان مایع باید خودکار کنترل شود کارایی دارند. این نوع شیرها امروزه بیشتر در انواع مختلفی از وسایل و کارخانه ها  مورد استفاده قرار میگیرند. تنوع بسیار زیاد در طراحی شیرهای برقی باعث شده که این شیرها در جاهای مختلف بکار گرفته شوند.

ساختار

شیر برقی قطعاتی دارد که با قطع یا وصل انرژی به آنها اجازه جریان پیدا کردن مایع یا قطع جریان را میدهند. قسمت محرک نقش الکترومغناطیسی به خود میگیرد و وقتی به مدار وصل میشود میدان مغناطیسی ایجاد می شود که باعث می شود پیستون یا آرمیچر محرک بر خلاف نیروی فنر عمل کند. وقتی انرژی از مدار قطع شود پیستون یا آرمیچر محرک با نیروی فنر به جای خود باز میگردد.

عملکرد شیربرقی

دسته بندی شیر برقی موجود با توجه به نحوه تحریک شیر به سه دسته شیرهای عملکرد مستقیم، شیرهای کنترل شونده از داخل و شیرهای کنترل شونده از خارج تقسیم میشود. یک روش دیگر برای دسته بندی توجه به تعداد ورودی های شیر یا تعداد مسیر های جریان مربوط به یک شیر است.

شیرهای عملکرد مستقیم

در شیرهای عملکرد مستقیم محل بسته شدن به هسته اتوماتیک وصل می‌باشد و در موقع قطع بودن از مدار روزنه بسته میباشد، که در هنگام وصل شدن به مدار باز می شود.

شیرهای عملکرد مستقیم دو راهه

شیر های دو راهه، شیرهای خاموش شونده‌ای هستند که یک پورت ورودی و یک پورت خروجی دارند(تصویر یک). در هنگام قطع جریان از مدار، فنر مرکزی با کمک فشار مایع دریچه عایق را روی بدنه شیر قرار میدهد و جریان مایع قطع می‌شود. در هنگام وصل به مدار هسته و دریچه عایق  به سمت سیم پیج اتوماتیک شیر حرکت میکنند و شیر باز میشود. نیروی الکترومغناطیسی از نیروهای فنر و فشار دینامیکی و استاتیکی محیط بیشتر است.

شیرهای عملکرد مستقیم سه راهه

شیرهای عملکرد مستقیم سه راهه دارای سه پورت ورودی و دو دریچه عایق می‌باشند. یک دریچه عایق همیشه باز میماند و دریچه دیگر در هنگام قطع جریان بسته است. وقتی که سیم پیچ به مدار وصل میشود این چرخه برعکس میشود. شیر سه راهه نشان داده شده در شکل دو با یک هسته پیستون مانند طراحی شده است. عملکرد های مختلفی با توجه به نحوه اتصال جریان محیطی که در شکل دو دیده میشود از شیر برمیآید. زیر بدنه شیر فشار مایع ایجاد میشود. وقتی که سیم پیچ از مدار قطع میشود یک فنر مخروطی دریچه مهر و موم را به بدنه شیر فشار میدهد و جریان مایع قطع میشود. پورت A توسط پورت R تخلیه میشود. وقتی که هسته به مدار وصل میشود هسته جمع میشود و بدنه شیر در قسمت R توسط دریچه عایق با فشار فنر بسته میشود که باعث میشود جریان محیطی از P به A حرکت کند.

برخلاف ورژن های با هسته پیستون مانند، شیرهای آرمیچر متحرک دارای نقاط اتصال پورت در تمام بدنه شیر هستند. یک دریچه دیافراگم جدا کننده باعث میشود که جریان محیطی به محفظه سیم پیچ نفوذ نکند. شیرهای آرمیچر متحرک در تمامی مکان هایی که شیر سه راهه استفاده میشود قابل استفاده هستند. طراحی ساده این شیر در شکل سه دیده میشود. شیر های با آرمیچر محرک دارای القای دستی هم به عنوان یک ویژگی استاندارد هستند.

شیر های برقی کنترل شونده از داخل

با شیرهای کنترل مستقیم فشار استاتیک با بزرگ شدن اندازه دریچه افزایش میابد که به این معنی است که انرژی الکترومغناطیس بیشتری برای غلبه به این فشار لازم است. شیرهای کنترل شونده داخلی اتوماتیک به این دلیل برای استفاده در فشار های بالا و دریچه های بزرگتر ساخته شدند. در این شیرها تفاوت فشار مایع کار اصلی در باز و بسته کردن شیر را انجام میدهد.

شیرهای برقی کنترل شونده از داخل دو راهه

شیرهای کنترل شونده از داخل اتوماتیک دو یا سه راهه هستند. یک دیافراگم یا یک پیستون باعث مهر و موم محفظه اصلی شیر میشود. این پروسه در شکل چهار دیده میشود. وقتی که شیر کنترل بسته است فشار مایع در دو سطح دیافراگم با یک دریچه ریزش ایجاد میشود. تا وقتی که اختلاف فشار بین خروجی و ورودی پورت ها وجود دارد یک نیروی خاموش کننده با توجه به نیروی بیشتر روی دیافراگم وجود دارد.وقتی که شیر کنترل شونده باز شود فشار از بالای دیافراگم برداشته میشود. فشار از پایین بیشتر میشود و دیافراگم را بلند میکند که شیر باز میشود. در کل شیر های کنترل شده داخلی یک اختلاف فشار کم برای باز و بسته شدن قابل قبول نیاز دارند. پیشنهاد میشود از شیرهای اتوماتیک کنترل داخلی با هسته دوگانه و دیافراگم قابل استفاده در اختلاف فشار صفر مثل شکل پنج استفاده شود.

شیرهای برقی کنترل شونده داخلی چند راهه

شیرهای کنترل شونده داخلی چهار راهه اتوماتیک بیشتر در پروژه های هیدرولیک و پنوماتیک برای فعال کردن سیلندر های دوتایی استفاده میشود. این شیر ها چهار نقطه اتصال دارند یکی ورودی P یا ورودی فشار، دو ورودی سیلندری A و B و نقطه اتصال خروجی به اسم R. شیر کنترل شوند داخلی دو یا چهار راهه در شکل شش نشان داده شده است. وقتی که شیر کنترل با جریان مدار باز میشود فشار از ورودی P به محفظه کنترل وارد میشود. در این حالت هر دو قسمت اصلی شیر تحت فشار قرار گرفته و تغییر کرده‌اند. در این حالت اتصال P به A وصل است و اتصال B می‌تواند از طریق R تخلیه شود.

شیرهای برقی کنترل شونده از خارج

در این شیرها یک محیط کنترل خارجی برای باز و بسته کردن شیر تعبیه شده است. شکل ۷ یک شیر کنترل شونده با حرکت پیستون که با زاویه در کنار فنر قرار گرفته را نشان میدهد. در حالت بدون فشار مایع محفظه شیر بسته است. یک شیر اتوماتیک سه راهه که میتواند روی فعال کننده قرار بگیرد محیط کنترل کننده خارجی را کنترل میکند. وقتی که شیر اتوماتیک فعال میشود پیستون بر خلاف نیروی فنر بالا رفته و جمع میشود و شیر را باز میکند. در ورژن باز در حالت خاموش این شیر فنر در جهت مخالف پیستون محرک قرار گرفته و در نبود جریان شیر باز می‌باشد. در این حالات محیط کنترل کننده خارجی مستقل به بالای فعال کننده شیر متصل است. شیر های دو یا چهار راهه دو عملکردی هیچ فنری در خود ندارند.

مواد اولیه

کلیه مواد اولیه بکار رفته در ساخت شیر آلات با توجه به کاربرد آنها با دقت انتخاب میشوند. مواد اولیه بدنه، عایق و قسمت اتوماتیک برای قابل اطمینان بودن، سازگاری حرکت مایع ، عمر قطعه و هزینه سرویس کم بهینه میشوند.

مواد اولیه بدنه

برای مایعات خنثی از شیربرقی برنج و برنز استفاده میشود. برای مایعات با درجه حرارت بالا مثل بخار فولاد مقاوم در برابر خوردگی استفاده میشود. در ضمن برای مصارف اقتصادی از مواد پلی آمید در دریچه های پلاستیکی استفاده میشود.

مواد اولیه قسمت اتوماتیک

تمام قسمت های محرک متصل به قسمت اتوماتیک که با مایعات در ارتباط هستند از فولاد مقاوم در برابر خوردگی آستنیتی ساخته میشود. از این طریق در برابر خوردگی از محیط خنثی یا کمی خشن محافظت میشود.

مواد اولیه قسمت عایق

ویژگی های مکانیکی و حرارتی و شیمیایی مکان استفاده شیر در انتخاب جنس قسمت عایق موثر هست. مواد اولیه استاندار تا دمای ۱۹۴ درجه فارنهایت و مایعات خنثی فلورو الاستومر است. برای دماهای بالاتر اتیلن پروپلین و پلی تترافلوروتیلین استفاده میشود. پلی تترافلوروتیلین تقریبا در برابر تمامی مایعات مقاومت دارد.

مقادیر فشار

تمامی مقادیر فشار بیان شده اعداد فشارسنج هستند و طبق سیستم PSI هستند. شیر ها در فشار های گفته شده به صورت کامل کار میکنند. نتایج تست های ما تا ۱۵ درصد ولتاژ پایینتر و ۱۰ درصد ولتاژ بالاتر قابل قبول است. اگر شیر های دو یا سه راهه در جاهای دیگر استفاده شوند مقادیر فشار گفته شده تغییر میکند. اطلاعات بیشتر در برگه های اطلاعات نوشته شده.

در هنگام خلا باید مراقب بود که خلا در خروجی وجود داشته باشد و فشار بالاتر مثل فشار هوا به ورودی شیر متصل باشد.

مقادیر جریان مایع

مقدار جریان یا توجه به نحوه طراحی شیر و نوع مایع تعیین میشود. سایز شیر مناسب برای کار خاص با توجه به نمره Cv تعیین میشود. این مقدار بر اساس مقادیر و حالات استاندارد تعیین شده است. به طور مثال در دمای بین ۴۰ تا ۸۶ درجه فارنهایت و با استفاده از آب فشار یک PSI است. مقادیر Cv هر شیر ذکر شده است. همچنین یک سیستم استاندارد شیرهای جریان در پنوماتیک ها استفاده میشود. در این حالت حجم با واحد فوت مکعب زیاد شده و فشار تا ۱۵ PSI در دمای ۶۸ درجه فارنهایت کاهش می یابد.

 

سیم پیچ ها

سیم پیچ های اومگا در ولتاژ های AC و DC موجود هستند. مصرف انرژی کم مخصوصا در شیر های کوچکتر با کنترل مدار حالت جامد امکان دارد.

میدان مغناطیسی موجود در شیر بدون توجه به جریان AC یا DC ورودی با کاهش اختلاف هوا بین هسته و مهره اتصال افزایش می‌یابد. سیستم اتوماتیک AC میدان مغناطیسی بزرگتر در مقایسه با سیستم اتوماتیک DC در اختیار دارد. مقدار ضربه یا فشار در مقابل نیرو در شکل ۸ نشان داده شده است.

میزان مصرف جریان AC شیر اتوماتیک با ظرفیت القایی مشخص می‌شود. با افزایش نیروی ضربه، مقاومت القایی کاهش می‌یابد و باعث افزایش مصرف جریان می‌شود. این به این معنی است که در هنگام اتصال به مدار جریان به بالاترین مقدار خود می رسد.

حالت برعکس آن در جریان DC شیر های اتوماتیک اتفاق می افتد که مصرف جریان با مقدار مقاومت هسته مرکزی مربوط می‌شود. یک مقایسه بر حسب زمان  وصل شدن به مدار برای جریان AC و DC شیر های اتوماتیک در شکل هفت نشان داده شده است. در هنگام وصل شدن به مدار وقتی که خلأ هوا به بیشترین مقدار خود می رسد شیرهای اتوماتیک جریان بیشتری را نسبت به وقتی که هسته کاملاً بر می‌گردد مصرف می‌کنند مثل زمانی که خلأ هوا نداریم. این مورد باعث بازدهی بالا و محدوده فشار بالا میشود. در سیستم های DC پس از اتصال جریان جریان نسبتاً آهسته افزایش می یابد تا اینکه به یک جریان ثابت برسد. بنابراین این شیرها قادر به کنترل فشار های پایین تر نسبت به شیر های AC در اندازه یکسان هستند، فشار های بالاتر با کاهش اندازه دیافراگم و کمتر کردن جریان مایع امکان پذیر هستند.

اثرات دما

مقدار مشخصی از حرارت وقتی که سیم پیج القا میشود تولید میشود. ورژن های استاندارد شیر برقی افزایش حرارت کمی دارند. شیر ها طوری طراحی شده‌اند که در حالت ۱۰۰ درصدی کار کردن و ۱۰ درصد ولتاژ بالاتر از نرمال به دمای ۱۴۴ درجه فارنهایت برسد. با این وجود دمای محیطی ۱۳۰ درجه فارنهایت مجاز است. میزان حرارت مایع قابل استفاده در شیر با توجه به جنس مواد اولیه عایق یا بدنه مشخص میشود.

اصطلاحات زمانی پاسخ‌دهی

حجم های کوچک و نیروهای مغناطیسی بالا که درگیر با شیرهای برقی هستند باعث بدست آوردن زمان پاسخ بالا میشوند. شیرهایی با زمان پاسخگویی مختلف برای کار های مختلف موجود هستند. زمان پاسخدهی همان زمان بین انجام دستور و ارسال سیگنال تا تمام شدن مکانیزم باز یا بسته شدن شیر است

دوره روشن

دوره روشن به زمانی میگویند که جریان اتوماتیک در شیر قطع یا وصل میشود

دوره چرخه

به کل زمان قطع و وصل از مدار دوره چرخه میگویند، مقدار معمول دوره های چرخه ۲ یا ۵ یا ۱۰ دقیقه تا ۳۰ دقیقه است.

چرخه وظایف نسبی

چرخه وظیفه نسبی نسبت درصدی دوره وصل به مدار به کل چرخه میباشد. کار مداوم یا چرخه ۱۰۰ درصد به صورت کار مداوم تا رسیدن به دمای پایدار تعریف میشود.

عملکرد شیربرقی

کد گذاری عملکرد شیر همیشه با حروف بزرگ نشان داده می شود. خلاصه در سمت چپ نشان دهنده کد های کارهایی که شیر انجام میدهد و مدار های مناسب آن است.

چسبناکی

داده های تکنیکال برای چسبناکی تا سطح گفته شده معتبر است. چسبناکی های بالاتر در صورتی که محدوده تحمل ولتاژ کم و زمان پاسخ دهی بالا برود، مجاز هستند.

محدوده دمایی

محدوده دمای محیطی مایعات همیشه ذکر شده است. مولفه های خاصی مثل شرایط محیط، چرخه، تحمل ولتاژ، جزئیات نصب و غیره بر عملکرد دمایی تاثیر دارند. با توجه به این شیر های گفته شده در این مقاله باید با توجه به دفترچه راهنما کلی استفاده شوند.

منبع مطالب بالا سایت اومگا