چگونه یک سلونوئید ولو (Solenoid Valve) را انتخاب کنیم؟

در این مقاله، درباره ملاک‌هایی که باید هنگام انتخاب سلونوئید ولو در نظر بگیریم، بحث می‌کنیم.

برای درک بهتر سلونوئید ولو‌ها پیشنهاد می‌شود ابتدا کلیپ زیر را مشاهده بفرمایید:

ملاک‌های انتخاب سلونوئید ولو:

• چگونگی عملیات
• فشار
• بازه دمایی
• نرخ IP
• زمان پاسخ

اصل عملیات

انواع مختلفی از شیرهای القائی وجود دارد که هریک اصول عملکردی متفاوتی دارند:

– اجرای مستقیم (اجرا از فشار 0 بار)

– عملیات نیمه مستقیم (اجرا از فشار 0 بار)

– عملیات غیر مستیم (تفاوت فشار مورد نیاز است. معمولا حداقل 0.5 بار)

مهم این است که اصول کاری مناسبی را انتخاب کنید تا شیرها مستقیماً از 0 بار شروع به کار ‌کنند. شیر دارای یک سوراخ کوچک است که توسط پیستونی با واشر پلیمری بسته می‌شود.

در صورت وجود توان القائی (الکترومغناطیسی)، پیستون جلو آمده و شیر با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی باز میشود. این اصل اغلب برای شیرهای کوچک استفاده می‌شود، که ایده‌آل برای دبی‌های (فلو) پایین است.

برای دبی‌های بالا، یک شیر با کارکرد نیمه مستقیم یا غیر مستقیم توصیه می‌شود. برای باز و بسته شدن هر دو شیر از فشار متوسط استفاده می‌شود.

شیرهای نیمه‌مستقیم دارای سیم‌پیچ قوی‌تری نسبت به شیرهای غیر‌مستقیم هستند و از 0 بار شروع به کار می‌کنند. شیرهای غیرمستقیم برای عملکرد مناسب نیاز به اختلاف فشار تقریبا 0.5 بار دارند.

مزیت اصلی شیرهای غیر‌مستقیم این است که می‌توانند جریان‌های بزرگ را با یک سیم‌پیچ کوچک کنترل کرده و در نتیجه مصرف انرژی کمتری داشته باشند.

شیرهای القائی فقط در مایعات و گازهای خنثی مانند نفت، روان کننده، سوخت، آب، هوا یا بخار استفاده می‌شوند. هنگام انتخاب سلونوئید ولو، مهم است که مواد با محیط سازگار باشند. لازم به ذکر است رایج‌ترین نوع بدنه سلونوئید ولو، برنج است که برای اکثر مواد مناسب است.

فشار

فشار در کارکرد سیستم، نکته مهمی برای انتخاب سلونوئید ولو است. در صورت فراتر رفتن از حداکثر فشار تعیین شده، ممکن است وقایع خطرناکی از جمله ترکیدن یا خراب شدن شیر رخ دهد.

توجه داشته باشید که حداکثر فشار معمولا با محیط ارتباط دارد. بنابراین، گازها یا مایعات می‌توانند مقادیر متفاوتی از فشار را داشته باشند. حداقل اختلاف فشار بین خروجی و ورودی مورد مهم‌تری است. تفاوت میان فشار کم و زیاد معمولاً با بار بیان می‌شود.

بازه دمایی

هنگام انتخاب سلونوئید ولو مناسب، حداقل و حداکثر میزان دما را در نظر داشته باشید. به دلیل احتمال یخ‌زدگی، نباید از شیرهای آب زیر 0 درجه سانتی‌گراد استفاده کرد.

نرخ IP

در تجهیزات الکتریکی درجه IPIP Rateدرجه حفاظت سیستم یا کد IP، سطح حفاظت در برابر دسترسی به مناطق خطرناک، آب، گرد و غبار و اجزای بدن را نشان می‌دهد. استاندارد بین المللی IEC 60529 این کد را تعریف می‌کند.

نرخ IP شامل دو رقم می‌شود. رقم اول نشان دهنده سطح حفاظت در برابر دسترسی به مناطق و اشیا بالقوه خطرناک است. رقم دوم هم نشان دهنده درجه مقاومت در برابر رطوبت می‌باشد.

آخرین رقم در صورت وجود، نشان دهنده مقاومت در برابر تماس با عناصر خطرناک است. اکثر سیم‌پیچ‌های سلونوئید ولو دارای استاندارد IP-65 هستند. معنی دو رقم اول کدگذاری را طبق صحبت بالا می‌توایند متوجه شوید.

زمان پاسخ

زمان پاسخ سلونوئید ولو عبارت است از زمان فعال شدن سلونوئید ولو از 10٪ حداقل فشار تا افزایش به 90٪ حداکثر فشار آزمایش.

اگر حداکثر فشار کارکرد یک شیر بیشتر از شش بار باشد، زمان پاسخ با آن فشار اندازه‌گیری می‌شود. زمان واکنش به وسیله فاکتورهایی همچون ساختار شیر، ویژگی‌های سیم‌پیچ و فشار اتمسفر تعیین می‌شود.

زمان پاسخ شیرهای DC نسبت به شیرهای AC بسیار کندتر است. به صورت کلی، شیرهای با کارکرد مستقیم سریع‌تر از شیرهای غیرمستقیم هستند.

شیرهای کارکرد مستقیم معمولا دارای زمان پاسخی بین 5 تا 50 میلی ثانیه هستند. در صورتی که شیرهای غیرمستقیم دارای زمان پاسخ 50 میلی ثانیه برای نسخه‌های کوچکتر و حداکثر 1500 میلی ثانیه برای نسخه‌های بزرگتر می‌باشند.

در برخی از کاربردها، مانند اجتناب از چکش‌کاری شیر آب، نیازی به زمان پاسخ سریع نیست. بستن سریع شیرها می‌تواند باعث به وجود آمدن فشار در مدار شده و موجب خرابی لوله‌ها و سایر اجزا شود.

ولتاژ و سیم ‌پیچی

سلونوئید ولو یک شیر الکترومکانیکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.

سیم‌پیچ از سیم مسی ساخته شده که دور یک لوله پیچیده شده است. پیستون در هسته کار، از مواد فرومغناطیس ساخته شده است. هنگامی که جریان الکتریکی از سیم‌پیچ عبور می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. میدان مغناطیسی به پیستون نیرو وارد کرده و باعث حرکت آن می‌شود. شیر با استفاده از این اصل باز یا بسته می‌شود.

سیم‌پیچ‌های القائی در انواع مختلف ولتاژ جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) در دسترس هستند. رفتار شیر تحت تاثیر این انتخاب است.

اهمیت قطبیت در سیم‌پیچ DC سوالی متداول است. در بیشتر موارد، قطبیت سیم‌پیچ‌های DC اهمیت زیادی ندارد و تنها زمانی ارزش پیدا می‌کند که از تایمر یا کانکتور LED استفاده شود.

عملکردها:

وظیفه اصلی سلونوئید ولو، کنترل جریان سیال و هوا به داخل سیستم‌ها و موتورها است.

انواع سلونوئید ولو:

1. سلونوئید ولو کارکرد مستقیم
2. سلونوئید ولوِ پیلوت
3. سلونوئید ولو دو طرفه
4. سلونوئید ولو سه طرفه
5. سلونوئید ولو چهار طرفه
6. سلونوئید ولو مستقیم

این نوع شیرها از ساده‌ترین عملکرد برای کار کردن استفاده می‌کنند. سلونوئید ولو کارکرد مستقیم شامل یک پیستون است که بدون تکیه بر نیروی خارجی، یک سوراخ کوچک را مستقیما می‌بندد.

همچنین می‌توانند تحت فشارهای مختلف، اعم از پایین‌ترین تا بالاترین سطح مجاز عمل کنند. این نوع سلونوئید ولو می‌تواند به شکل باز یا معمولا بسته باشد.

در غیاب شیر، با استفاده از جریان الکتریکی، روزنه بسته می‌شود. در یک شیر عملگر مستقیم بسته، هنگامی که سیم‌پیچ‌های سلونوئید فعال می‌شوند، دهانه بسته و باز می‌شود.

سلونوئید ولو 3 حالته 2 موقعیته (2/3)، یک نوع ولو کارکرد مستقیم است. عملکرد آن مشابه شیر 2/2 است که در نحوه خروج سیال متفاوت است. این کار را می‌توان با بستن بالا و پایین پیستون انجام داد. استفاده از سلونوئید ولو مستقیم مزایا و معایبی دارد.

مزایا:

• این شیرها سریع و دقیق کار می‌کنند.
• این نوع شیرها می‌توانند در فشارهای مختلف، از کم تا زیاد عمل کنند.

معایب:

• ضعف اصلی سلونوئید ولوهای مستقیم قدرت و اندازه آنهاست.
• این نوع شیرها معمولا برای کار کردن به مقدار زیادی جریان نیاز دارند. چرا که عملکرد شیرها به نیرویی که توسط سیم پیچ سلونوئید تغذیه می‌شود، بستگی دارند.

این موضوع اغلب به معنی ساخت سلونوئید بزرگ است، به ویژه اگر سیستم‌ها بزرگ باشند.

سلونوئید ولو پیلوت

سلونوئید پیلوت یک شیر بسیار کوچکتر را فعال می‌کند و سپس یک شیر بزرگتر را باز می‌کند. اگرچه شیرهای پیلوت برای کار کردن به انرژی الکتریکی کمتری نیاز دارند، اما برای باز ماندن آنها معمولا به توانی کامل نیاز است و با سرعت کمتری نسبت به سلونوئید ولوهای مستقیم کار می‌کنند.

سلونوئید ولوهای کارکرد مستقیم فقط برای بازکردن شیر نیاز به توان کامل دارند چرا که می‌توانند موقعیت باز خود را حتی در صورت خاموش بودن حفظ کنند.

ولوهای سلونوئید پیلوت برای سیستم‌هایی با اختلاف فشار زیاد مانند سیستم‌های آبیاری و تجهیزات کارواش ایده‌آل هستند. معمولا در کاربردهایی با نرخ فلو یا قابلیت‌های بالاتر استفاده می‌شوند. این امر شامل سیستم‌هایی می‌شود که فلوی آب را کنترل می‌کنند، مانند مخازن.

سلونوئید ولو دو طرفه

این نوع شیرها از دو پورت برای بستن یا باز کردن جریان سیال استفاده می‌کنند. اگر اجازه داده شود که دهانه شیر در هنگامی که سیم‌پیچ بی‌برق de-energizeبی برق شدن شیر می‌شود، باز شود سلونوئید ولو دو طرفه به صورت NOnormally openحالت معروف به 'معمولا باز' در شیر های پنوماتیکی می‌شود و هنگامی که به سیال اجاز داده شود درون پورت جریان یابد، سیم‌پیچ سیال به صورت NCnormally closeحالت معروف به 'معمولا بسته' در شیر های پنوماتیکی شود.

سلونوئید ولو NC (معمولا بسته) بیش از سلونوئید ولو NO (معمولا باز) رایج است. سیستم‌هایی که دارای سلونوئید ولو کنترلی دو طرفه هستند فقط برای آزادسازی و محدود کردن محیط مورد نیاز می‌باشند. دستگاه‌های کمپرسور هوا و سایر تجهیزات مشابه در این دسته قرار می‌گیرند.

سلونوئید ولو سه طرفه

این شیرها دارای سه پورت و دو دهانه متفاوت هستند. از بین سه پورت، با توجه به وضعیت سیم‌پیچ سلونوئید، دو دهانه به طور متناوب باز می‌شوند.

معمولا این نوع شیرها دارای دو پورت ورودی به همراه یک خروجی واحد هستند. یک سلونوئید ولو سه طرفه در درجه اول، دو سیال مجزا را ترکیب می‌کند. در برخی از سلونوئید ولوهای سه طرفه، از پورت‌های ورودی تک و دو پورت خروجی استفاده می‌شود.

سلونوئید ولو چهار طرفه

 در این نوع شیرها از چهار پورت استفاده می‌شود. دو ورودی فشار و دو خروجی. معمولا از ولوهای چهار طرفه برای فعال کردن عملگرهای سلونوئید ولو دو طرفه استفاده می‌شود. پورت‌های ورودی، فشار ورودی را به عملگر یا سیلندر وارد می‌کنند و لوله‌های خروجی را به وسیله فشار کلی باز می‌کنند.