شیر برقی دیزل ژنراتور
شیر برقی (Solenoid Valve) نوعی شیر کنترل است که با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی جریان سیال (مایعات یا گازها) را در یک سیستم کنترل میکند. این شیرها از یک سیمپیچ مغناطیسی تشکیل شدهاند که با اعمال ولتاژ، میدان مغناطیسی ایجاد میکند و باعث باز یا بسته شدن دریچه درون شیر میشود. در دیزل ژنراتورها، شیرهای برقی معمولاً برای کنترل جریان سوخت به موتور یا هوا به محفظه احتراق استفاده میشوند و نقش اساسی در ایمنی، عملکرد صحیح و بهینهسازی مصرف سوخت دارند.
از آغاز تا کنون، شیرهای برقی از یک ابزار ساده برای کنترل جریان سوخت در دیزل ژنراتورها به یک جزء اساسی و پیشرفته در سیستمهای ایمنی و کنترل تبدیل شدهاند. این پیشرفتها در طی سالها به افزایش کارایی، ایمنی و عمر مفید دیزل ژنراتورها کمک کردهاند و نقش این شیرها در بهینهسازی عملکرد ژنراتورها همچنان رو به افزایش است. این تحولات به شیرهای برقی امکان دادهاند که به بخش جداییناپذیری از دیزل ژنراتورها تبدیل شوند، بهطوریکه امروزه تصور عملکرد بدون آنها دشوار است.
اجزاء تشکیل دهنده شیربرقی
شیر برقی یک شیر کنترل شده الکتریکی است که جریان سیال را از یک نقطه به نقطه دیگر وصل یا قطع می کند. شیر از دو جزء اصلی تشکیل شده است:
بوبین الکتریکی و بدنه شیر.
در داخل این اجزا، بخشهای مختلفی وجود دارد. شیر برقی به مهندسان اجازه میدهد تا به طور مستقل و از راه دور جریان سیال را در یک سیستم کنترل کنند.شیرهای برقی نسبت به انواع دیگر شیرها زمان پاسخگویی سریعتر و مصرف برق کمتری دارند.
در اینجا ماده قابل انتقال توسط شیر برقی را سیال در نظر میگیریم.
لوله آرمیچر (A) :
لوله آرمیچر یک فضای توخالی است. هر گونه نقص در لوله میتواند حرکت پیستون را محدود کند. تجمع آلودگی همچنین میتواند بر حرکت پیستون تأثیر بگذارد و عملکرد شیر برقی را مختل کند.
حلقه های شکاف (B) :
حلقه های شکاف از لرزش و نویز سیم پیچ های AC در شیر برقی جلوگیری میکنند. این قسمت از تماس مستقیم پیستون با لوله آرمیچرجلوگیری میکند.
سیل (C) :
سیل قسمتی است که شیر را میبندد و از جریان سیال از طریق شیر جلوگیری میکند. سیل با سیالی که باید کنترل شود در تماس است. بنابراین، اطمینان از سازگاری سیال با متریال سیل بسیار مهم است. همچنین برای آب بندی کامل و جلوگیری از نشتی در هنگام بسته بودن شیر، سیل باید عاری از هرگونه آلودگی باشد.
روزنه (D) :
دهانه ورودی و خروجی را به هم متصل میکند. پیستون بر روی روزنه عمل می کند و جریان سیال را به داخل و خارج از شیر محدود میکند. یک شیر برقی بسته به اصل کار مورد استفاده و عملکرد مورد نیاز می تواند یک یا چند روزنه داشته باشد.
بدنه شیر (E) :
مجموعه شیر برقی به بدنه شیر وصل شده است. بدنه شیر به مداری متصل می شود که سیال مورد تنظیم را حمل می کند. دو دهانه در بدنه شیر وجوددارد که به درگاههای ورودی و خروجی معروف هستند.
درگاه ورودی (F):
مایع از طریق درگاه ورودی وارد شیر می شود و پس از آن با عملکرد بسته شدن یا باز شدن شیر مواجه می شود.
سیم پیچ برق یا بوبین (G) :
بوبین متشکل از چندین دور سیم لاکی است که از داخل شکل استوانه ای و توخالی دارد. هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود و باعث حرکت قسمت محرک در شیر برقی میشود. بدنه کویل از فولاد پوشیده شده و دارای روکش فلزی است.
فنر (H) و پیستون (I) :
پیستون قسمتی از شیر است که برای بستن یا باز کردن شیر، بالا و پایین می رود. پیستون معمولاً به شکل استوانه ای است و از مواد فرومغناطیسی ساخته شده است که در فضای توخالی سیم پیچ قراردارد. فنر نیروی مورد نیاز برای نگه داشتن پیستون در موقعیت خود را فراهم می کند.
درگاه خروجی (J):
سیال تنظیم شده از طریق درگاه خروجی از شیر خارج می شود. یک شیر برقی بسته به کاربرد می تواند یک یا چند درگاه خروجی داشته باشد.
دسته بندی های کلی شیر برقی عبارتند از:
یک شیر برقی NC در حالت عادی بسته است و پس از تحریک شدن باز میشود در حالیکه یک شیر برقی NO در حالت عادی باز است و پس از تحریک شدن بسته می شود. یک شیر برقی NC، وقتی سیمپیچ برقی با عبور جریان برق، میدان مغناطیسی ایجاد میکند پیستون به سمت بالا جذب میشود (از آنجایی که پیستون از ماده فرومغناطیسی ساخته شده است)، بر نیروی فنر غلبه میکند. همانطور که پیستون حرکت می کند، دریچه باز می شود، درست مثل اینکه توسط اپراتوری که یک شیر دستی یا یک اهرم روی دریچه را حرکت میدهد، باز میشود. بسته به عملکرد مورد نیاز و مکانیسم کار سوپاپ، حرکت پیستون جریان رسانه را از طریق شیر کنترل میکند. با توجه به نوع شیر برقی ممکن است به سیال اجازه عبور، مسدودکردن یا تنظیم مقدار عبوری را بدهد. یک شیر برقی NO برعکس عمل می کند (یعنی با تحریک بوبین، شیر را می بندد).
بسته به عملکرد مدار، شیرهای برقی می توانند 2 طرفه، 3 طرفه، 5 طرفه، 7 طرفه و غیره باشند به عنوان مثال شیر برقی 2 طرفه دارای دو درگاه است، یعنی یک ورودی و یک خروجی. به طور مشابه، یک شیر 3 طرفه دارای سه درگاه اتصال است. به طور معمول، دو حالت یا موقعیت وجود دارد که می تواند در آن قرار گیرد، که شیر را قادر می سازد بین دو مدار مختلف سوئیچ کند. این شیر مانند یک کلید تبدیل عمل میکند یعنی در هر حالت تحریک ورودی به یکی از خروجیها متصل است.
شیرهای برقی میتوانند با تغذیه AC یا DC کار کنند. برای مثال ولتاژ تغذیه آنها میتواند 12 یا 24 ولت مستقیم همچنین 110 یا 220 ولت متناوب باشد.
مشخصات فنی شیر برقی دیزل ژنراتور
نوع و جنس بدنه:
شیرهای برقی معمولاً از مواد مقاوم مانند برنج، فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای خاصی ساخته میشوند تا در برابر خوردگی، فشار و دمای بالا مقاومت کنند.
فشار عملیاتی:
فشار عملیاتی به مقدار فشاری گفته میشود که شیر برقی باید بتواند آن را تحمل کند. معمولاً برای دیزل ژنراتورها فشار عملیاتی بین ۱۰ تا ۲۰ بار است، اما در برخی شرایط ویژه میتواند بیشتر باشد.
ولتاژ کاری:
ولتاژ شیر برقی یکی از پارامترهای اصلی است و معمولاً در محدوده ۱۲، ۲۴، ۴۸ DC یا ۱۱۰،220 ولت AC طراحی میشود.
دمای کاری:
شیرهای برقی باید توانایی تحمل دماهای مختلف را داشته باشند، بهخصوص در موتورهای دیزلی که دمای اطراف بالا میرود. محدوده دمای کاری معمولاً از ۴۰- تا ۸۰ درجه سلسیوس است.
نوع کنترل:
شیرهای برقی میتوانند به صورت (Normally Open) NO یا (Normally Closed) NC باشند. این ویژگی تعیین میکند که شیر در حالت عادی باز یا بسته باشد و با دریافت فرمان الکتریکی به حالت مخالف تغییر وضعیت دهد.
زمان پاسخدهی:
زمان پاسخدهی شیر برقی (زمان باز یا بسته شدن) باید سریع باشد تا عملکرد موتور دیزلی تحت تأثیر قرارنگیرد. معمولاً این زمان در حد چند میلیثانیه است.
حفاظت در برابر نفوذ:
یکی از ویژگیهای مهم، درجه حفاظت IP است که نشاندهنده مقاومت در برابر گرد و غبار و آب است. برای استفاده در دیزل ژنراتورها، استاندارد IP66 یا بالاتر ترجیح داده میشود.
دبی و ظرفیت جریان:
دبی یا میزان جریان عبوری از شیر برقی باید به گونهای باشد که توانایی کنترل جریان سوخت مورد نیاز موتور را داشته باشد.
در دیزل ژنراتورها شیربرقی از لحاظ ساختار میتواند تقسیمبندی زیر را داشته باشد:
این نوع شیر برقی برای کنترل ساده جریان سیال، یعنی باز و بسته کردن آن، استفاده میشود. این شیرها معمولاً در مسیر ورودی سوخت یا هوا قرارمیگیرند تا جریان را بهصورت کامل قطع یا وصل کنند.
این نوع شیرها برای تنظیم میزان جریان سیال استفاده میشوند و قادرند جریان را بهصورت متغیر کنترل کنند. این ویژگی به دیزل ژنراتورها امکان میدهد که میزان سوخت ورودی را بر اساس نیاز موتور تنظیم کنند، که میتواند مصرف سوخت را بهینه کند. این نوع شیر برقی میتواند به صورت درصدی باز و بسته شوند.
شیرهای برقی پیستونی برای کاربردهایی که فشار سیال بالا است، استفاده میشوند. این شیرها دارای ساختار قویتری هستند که به آنها اجازه میدهد تا در برابر فشارهای بالاتر مقاومت کنند.
این نوع شیرها در دیزل ژنراتورهای با توان بالا که نیاز به کنترل جریان سوخت با فشار بالا دارند، بسیار مناسب هستند.
این شیرها برای کاربردهایی با فشار متوسط یا پایین مناسب هستند و از یک دیافراگم لاستیکی یا پلاستیکی استفاده میکنند که جریان سیال را کنترل میکند.
شیرهای دیافراگمی معمولاً برای دیزل ژنراتورهای کوچک و متوسط به کار میروند که نیاز به کنترل جریان با دقت متوسط دارند.
این نوع شیرها در مواقعی استفاده میشوند که نیاز به تغییر مسیر جریان سیال وجود دارد. برای مثال، در شرایطی که نیاز است جریان سوخت به یک مسیر جایگزین هدایت شود.
در یک سیستم دیزل ژنراتور که به شبکه برق اصلی متصل است و در صورت بار اضافی باید جریان سوخت را به مسیر جایگزین هدایت کند، از شیر برقی بایپس استفاده میشود. این شیر بهطور خودکار جریان سوخت را به مسیر دیگری هدایت میکند تا سوخت اضافی در مواقع اضطراری به محل دیگری منتقل شود و از ایجاد فشار زیاد در سیستم جلوگیری شود.
دلایل خرابی شیرهای برقی در دیزل ژنراتورها
آلودگی و ذرات معلق: وجود ذرات معلق در سوخت یا روغن، باعث گیرکردن قطعات داخلی شیر میشود. این امر موجب انسداد یا عدم عملکرد صحیح میگردد. فیلترهای مناسب میتوانند به کاهش این مشکل کمک کنند، اما آلودگیها همچنان یکی از اصلیترین عوامل خرابی شیرهای برقی هستند.
خوردگی و زنگزدگی: محیطهای مرطوب و دمای بالا میتوانند باعث خوردگی قطعات فلزی و زنگزدگی آنها شوند.
ولتاژ ناپایدار: شیرهای برقی DC برای کارکرد به یک منبع تغذیه مستقیم پایدار نیاز دارند. نوسانات برق میتواند باعث آسیب به بوبین و سایر قطعات الکتریکی شود و در نتیجه عملکرد آنها را مختل کند. مشکلاتی مانند سوختن بوبین، تغییر اهم بوبین، قطع شدن جریان یا افت ولتاژ، از جمله نتایج ولتاژ ناپایدار هستند.
افزایش دما: دمای بالای محیط یا دیزل ژنراتور میتواند باعث تغییر شکل یا خرابی قطعات پلاستیکی و واشرها شود. این مشکل نه تنها باعث کاهش عمر قطعات میشود، بلکه ممکن است منجر به نشت یا عدم آببندی مناسب شود.
مشکلات مکانیکی: خرابیهای مکانیکی مانند گیرکردن قطعات متحرک، که ناشی از تجمع آلودگی، زنگزدگی یا فشار بیش از حد بر قطعات داخلی است، نیز از عوامل مهم خرابی شیر برقی به شمار میروند.
جهت استعلام قیمت شیر برقی دیزل ژنراتور و یا دریافت مشاوره با کارشناسان متخصص ماه صنعت انرژی میتوانید از طریق راه های ارتباطی زیر اقدام نمایید.
ارتباط با کارشناسشیر برقی دیزل ژنراتور