شیر برقی چیست ؟ و کاربرد آن
شیربرقی چیست و چگونه کار می کند؟
شیر برقی یک شیر الکترو مکانیکی است که به آن سلونوئید ولو نیز گفته می شود و معمولاً برای کنترل جریان مایع یا گاز استفاده می شود. انواع مختلفی از آن وجود دارد. دریچه های پیلوت، که بیشترین استفاده را دارند، از فشار خطی سیستم برای باز و بسته شدن دهانه اصلی در بدنه دریچه استفاده می کنند. در حالی که دریچه های برقی مستقیم عمل می کنند روزنه اصلی شیر را که تنها مسیر جریان شیر است باز یا بسته می کنند. آنها در سیستم های نیاز به ظرفیت جریان کم یا برنامه هایی با دیفرانسیل فشار کم از طریق روزنه دریچه استفاده می شوند.
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.
عملکرد سلونوئید ولو :
یک شیر برقی از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- بوبین
- بدنه شیر
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.
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)

کاربرد های شیر برقی
برنامه های شیر برقی شامل طیف گسترده ای از تنظیمات صنعتی، از جمله حلقه های کنترل نیروگاه، سیستم های کنترل فرآیند و برنامه های مختلف تولید کننده تجهیزات اصلی است که به چند مورد اشاره می شود. شیرهای برقی را می توان در بخشهای مختلف یافت، از جمله:
- تامین آب
- تصفیه آب آشامیدنی
- تصفیه فاضلاب
- تصفیه آب خاکستری و سیاه
- مهندسی ماشین و کارخانه
- خدمات ساختمان
- سیستم های گرمایشی بزرگ، کنترل آب و هوا
- مهندسی ایمنی
- سیستم های حفاظت از شبکه و آتش
- کمپرسور
- کاهش فشار و زهکشی
- تامین سوخت
- امکانات حمل و نقل و مخزن
- سیستم های شلیک
- کنترل مشعل روغن و گاز
- کروماتوگرافی گازی
- تنظیم شعله گاز
- ابزار آنالیز خون
- کنترل فرایندهای تمیز کردن
کاربرد شیر برقی در تصفیه آب
این شیر جهت کنترل ورود آب به سیستم قابل استفاده است با دارا بودن یک بدنهی فلزی و یک سیمپیچ می تواند در حالت عادی بسته باشد و مسیر آب را ببندد. وقتی که مدار برقی آن وصل می گردد، مسیر آب را باز می کند. این وسیله در سیستم های تصفیه آب نیز استفاده می شود و دلیل استفاده از آن این است که، در زمانی که دستگاه خاموش است و از آن استفاده نمی شود، آب ورودی را قطع می کند.این قطعه معمولا بعد از فیلتر مرحله اول قرار می گیرد. جهت عیب یابی تصفیه آب و چنانچه دستگاه خاموش باشد و آب خروجی فاضلاب قطع نگردد، می تواند از این قطعه باشد.

دلایل استفاده از شیربرقی
در بیشتر برنامه های کنترل جریان، برای کنترل مایعات در سیستم لازم است جریان را در مدار شروع یا متوقف کنید. برای این منظور معمولاً از شیر برقی با کار الکترونیکی استفاده می شود. این شیرهای با فعال شدن می توانند در مکان های از راه دور قرار بگیرند و به راحتی توسط سوئیچ های الکتریکی ساده کنترل می شوند و بیشترین عناصر کنترلی را در سیالات استفاده می کنند. آنها معمولاً برای خاموش کردن، آزاد کردن، توزیع یا مخلوط مایعات استفاده می شوند. به همین دلیل، آنها در بسیاری از مناطق یافت می شوند. سلونوئیدها معمولاً سوئیچینگ سریع و ایمن، عمر طولانی، قابلیت اطمینان بالا، طراحی جمع و جور را ارائه می دهند.
نحوه تعویض شیرهای برقی
برای عملکرد کنترل صحیح و دقیق، شیرهای برقی باید با توجه به کاربرد خاص موجود،پیکربندی و انتخاب شوند. مهمترین پارامترهای انتخاب شیر برقی مقدار Kv و دامنه فشار برنامه است. هرچه روزنه شیر کمتر باشد یا سیم پیچ قوی تر باشد، فشار شیر می تواندکمتر شود. بر اساس مقدار Kv محاسبه شده و دامنه فشار برنامه ریزی شده،یک نوع شیر مناسب و دهانه مورد نیاز آن می تواند تعیین شود.