شیر برقی
کاربرد شیر برقی Solenoid valve در تبرید
شیر برقی یا سولونوئید والو یکی از انواع شیرهای مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد. در تهویه مطبوع و تبرید نیز شیر برقی با قطع و وصل جریان مبرد نقشی مهم و کلیدی را به عهده دارد. در این صنایع به منظور کنترل جریان مبرد در خطوط مایع، مکش و گاز داغ از این نوع شیر استفاده می گردد. از جمله کاربردهای مرسوم شیر برقی در سیکل برودتی عبارت است از:
- سیکل پمپ دان Pump-down
- کنترل دمای مستقل یونیت های مجرا در کاربری هایی با تعدد یونیت
- خط ساکشن یا مکش کمپرسور
- بی بار نمودن کمپرسور
- سیکل بای پس گاز داغ (Hot gas bypass)
- دیفراست به وسیله گاز داغ
اجزای اصلی شیر برقی Solenoid valve
شیر برقی یا سولونوئید والو از دو قسمت اصلی بدنه و کویل تشکیل شده است. ساختار شیر و عملکرد آن مربوط به بدنه شیر بوده و کویل تنها وظیفه تامین نبروی مغناطیسی لازم برای باز یا بسته شدن شیر را فراهم می کند.
ساختار بدنه شیر برقی
بدنه شیر برقی از قسمت های اصلی اتصالات ورود و خروج سیال، پیستون (Plunger)، سیلندر، فنر برگشت، سوزن یا آببند و نشیمنگاه تشکیل شده است. ایتدای پیستون به کویل و انتهای آن به سوزن متصل است. قبل از اینکه بوبین کویل شیر برقی برق دار شود در حالت بسته بودن شیر، پیستون در انتهای سیلندر بوده و سوزن بر روی نشیمنگاه نشسته است و مسیر عبور سیال مسدود می باشد. با برق دار شدن بوبین کویل، پیستون به سمت بالا حرکت کرده، سوزن از روی نشیمنگاه بلند شده و مسیر جریان سیال باز می شود. مجدد با قطع جریان برق، فنر برگشت پیستون را به حالت اولیه باز می گرداند. البته کورس پیستون ممکن است در برندها و مدل های مختلف متفاوت باشد (Short-stroke-Long-stroke) و یا بجای پیستون از دیافراگم (Diaphragm valve) استفاده گردد.
کویل شیر برقی
کویل مورد استفاده در کاربری های برودتی، معمولا از نوع بسته encapsulated می باشد. کویل های بسته معمولا بوسیله فرایند تزریق پلاستیک ساخته می گردند. در این نوع کویل ابتدا، سیم پیچ بصورت لایه لایه بر روی یک بوبین از جنس نایلون پیچیده شده و سپس این مجموعه در داخل قالب قرار گرفته و اطراف آن بسته می شود. کویل های بسته، از عمر مفید بالا و مقاومت بیشتری در برابر شرایط محیطی و رطوبت برخوردار خواهند بود.
این کویل ها معمولا در انواع ولتاژ تغذیه بشرح ذیل و با انصال های مختلف برقی از نوع کابلی یا سوکتی تولید می گردد.
- 12 یا 24 ولت DC
- 12 یا 24 ولت AC
- 220 ولت AC
نکات مهم درباره دمای کاری کویل شیر برقی
- کویل های شیر برقی بر اساس حداکثر افزایش دمای مجاز به سه دسته H ،N و F طبقه بندی می شوند.
- پارامترهایی از قبیل دمای سیال، ولتاژ و فرکانس نیز بر دمای کویل تاثیر گذار خواهند بود. با افزایش دمای سیال و ولتاژ، دمای کاری کویل افزایش می یابد. در فرکانس 50 هرتز کویل دمای بالاتری را به نسبت فرکانس 60 هرتز تحمل خواهد کرد.
- دمای کاری کویل شیر برقی تاثیر مستقیمی بر عمر مفید آن دارد. در صورت کارکرد کویل در محدوه مجاز کارکرد عمر مفید کویل بسیار طولانی بوده و در صورت تجاوز از محدوده کارکرد بطور تقریبی بازای هر 10 درجه سانتیگراد تا میزان 50% از عمر مفید کویل کاسته می شود.
- همچنین باید توجه داشت در صورتی که کویل بر روی شیر برقی نصب نبوده و برق دار باشد میزان آمپراژ افزایش یافته و سطح کویل بسیار داغ می گردد. لذا می بایست قبل از جداسازی کویل، برق آن قطع گردد.
انواع شیر برقی از لحاظ ساختار
شیر برقی از لحاظ ساختار به دو دسته کلی، شیر برقی مستقیم Direct acting و شیر برقی پایلوت دار Pilot operated تقسیم می شود.
در نوع مستقیم Direct acting نیروی مورد نیاز برای باز کردن شیر برقی، مستقیما بواسطه نیروی الکترومغناظیسی ایجاد شده در کویل تامین می گردد. عملکرد شیر برقی مستقیم متناسب با توان کویل بوده و لذا از این نوع شیر برقی در سایزهای کوچک استفاده می گردد.
در نوع پایلوت دار شیر برقی Pilot operated پیستون بطور مستقیم پورت اصلی را باز نمی کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است با بلند شدن سوزن از روی پورت، جریان سیال از زیر پیستون به زیر پورت پایلوت منتقل شده و فشار زیر پیستون و زیر پورت به تعادل می رسد. با گذشت زمان، فشار زیر پورت افزایش یافته و باعث می شود پیستون به سمت بالا حرکت کرده و شیر برقی کاملا باز گردد. نحوه بسته شدن شیر نیز عکس این قضیه خواهد بود. در شیر برقی پایلوت دار، یک اختلاف فشار حداقل (Min ODP) برای ثابت نگاه داشتن پیستون مورد نیاز است. در صورتی که شیر برقی بزرگتری انتخاب شده باشد ممکن است فشار حداقل تامین نشده در نتیجه شیر باز نشود و یا به درستی عمل نکند. البته نوع سومی از شیر برقی نیز وجود دارد که ترکیبی از دو حالت فوق می باشد ولی در کاربری های برودتی معمولا مورد استفاده قرار نمی گیرد.
انواع شیر برقی از لحاظ عملکرد
شیرهای برقی از لحاظ عملکردی به دو نوع نرمال باز Normally open و نرمال بسته Normally closed تقسیم بندی می شوند:
در شیر برقی نرمال بسته NC که استفاده از آن در سیستم های برودتی رایج تر است، شیر در حالت قطع برق، بسته بوده و جریان سیال متوقف است. در این نوع شیر با برق دار شدن کویل، مسیر شیر باز می گردد. در نوع نرمال باز NO، شیر در حالت قطع برق باز بوده و جریان سیال در حرکت است. با برق دار شدن کویل شیر بسته می شود.
شیر برقی دو راهه و شیر برقی سه راهه
در شیر برقی دو راهه سیال از یک قسمت وارد شیر شده و از سمت دیگر خارج می گردد. اما در نوع سه راهه، سیال دارای یک ورودی و دو خروجی می باشد. سیال از یک طرف وارد شیر شده و متناسب با فرمان صادر شده از سیستم، از مسیر اول یا مسیر دوم خارج می گردد. شیرهای سه راهه معمولا بصورت مستقیم Direct می باشند.
