شیر برقی آسکو ASCO

مقدمه

شیر برقی آسکو (ASCO Solenoid Valve) به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و معتبرترین محصولات صنعت کنترل سیال،​ جایگاه بسیار مهمی در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز،​ پتروشیمی،​ آب و فاضلاب،​ صنایع غذایی و دارویی،​ پالایشگاه‌ها،​ خودروسازی،​ تهویه مطبوع (HVAC) و خطوط تولید اتوماتیک دارد. کارایی،​ طول عمر،​ دقت عملکرد و تنوع استثنایی،​ این شیرها را تبدیل به انتخاب اصلی برای متخصصان و مهندسان صنعتی نموده است. شناخت اصول عملکرد،​ ساختار،​ انواع،​ کاربردها،​ روش‌های نگهداری و مزایای این خانواده از شیرها،​ لازمه انتخاب درست و نگهداری کارآمد تجهیزات اتوماسیون سیالات است.

ساختار و اجزای شیر برقی آسکو

قسمت‌های اصلی شیر برقی

شیر برقی‌های آسکو ASCO معمولاً از دو قسمت پایه تشکیل شده‌اند:

• سلونوئید (Solenoid): شامل سیم‌پیچ (کویل)،​ هسته متحرک (Core)،​ لوله هسته (Core Tube)،​ سیم سایه‌زن (Shading Coil) و فنر بازگشت. این واحد بخش الکترومغناطیسی دستگاه است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند.
• بدنه شیر (Valve Body): شامل محفظه،​ اوریفیس (منفذ)،​ دیسک (Disc)،​ دیافراگم یا پیستون (براساس نوع سازه)،​ نگهدارنده دیسک،​ آب‌بندها (Seals/Disc Seals)،​ و درپوش (Bonnet) می‌باشد.

ترکیب این اجزا منجر به عملکرد دقیق و اطمینان‌بخش برای قطع و وصل یا تنظیم سیال می‌شود. بدنه شیر اغلب از فلزاتی نظیر برنج،​ فولاد ضدزنگ 304 یا 316L ساخته می‌شود که مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالایی دارند.

اجزای داخلی مهم

در جدول 1 اجزای سازنده شیر برقی های آسکو به همراه متریال مورد استفاده در آنها ذکر شده است.

جدول 1: اجزا و متریال سلنوئید ولو آسکو

اجزای فوق در کنار هم ضمن افزایش دوام و اطمینان،​ نیاز به تعمیرات را کاهش داده و عملکردی بی‌وقفه را در شرایط سخت صنعتی تضمین می‌کنند. وجود گزینه‌های ضدخوردگی و ضدانفجار (Explosionproof) و نسخه‌های بدون سرب برای استفاده در تأسیسات آب آشامیدنی،​ مطابقت این محصولات با استانداردهای جهانی (UL, CSA, CE, ATEX/IECEx) را نشان می‌دهد.

اصل عملکرد شیر برقی ASCO

نحوه کار سلونوئید ولو

شیر برقی آسکو بر مبنای فرآیند «برقی-مکانیکی» کار می‌کنند؛​ به این صورت که اعمال ولتاژ به سیم‌پیچ،​ میدان مغناطیسی تولید کرده و هسته داخلی را جابه‌جا می‌کند. این جابجایی منجر به باز یا بسته شدن منفذ اصلی شیر (اوریفیس) می‌شود.

دو نوع مهم نحوه عملکرد در شیرهای برقی وجود دارد:

عملکرد مستقیم (Direct Acting)

در این مدل،​ هسته به‌صورت مکانیکی و مستقیم دیسک یا آب‌بند منفذ را جابجا می‌کند. مزیت اصلی این نوع عدم وابستگی به فشار خط سیال بوده و حتی در فشارهای پایین یا صفر نیز فعال می‌شود. این شیرها معمولاً در سایز‌های کوچک و ظرفیت دبی پایین کاربرد دارند و زمان پاسخ‌دهی کمتری دارند.

عملکرد پایلوت (Pilot Operated)

در این نوع از فشار سیال برای عملکرد استفاده می‌شود؛​ یعنی ابتدا با فعال شدن سلونوئید،​ دریچه کوچکی با عنوان «پایلوت» باز شده و فشار فوقانی دیافراگم یا پیستون کاهش می‌یابد. در نتیجه،​ فشار پایین‌تر باعث بلند شدن دیافراگم یا پیستون و بازشدن منفذ اصلی می‌شود. این مدل برای سایزها و دبی‌های بزرگ‌تر به‌منظور کاهش مصرف انرژی و تسهیل عملکرد بسیار رایج است. معمولاً حداقل اختلاف فشار (ΔP) برای فعال شدن نیاز دارد (مثلاً 0.35 بار).

در مدل‌هایی با دیافراگم معلق مکانیکی (Hung-type)،​ فعال‌سازی تغذیه الکتریکی می‌تواند بدون نیاز به اختلاف فشار،​ باز و بسته شدن شیر را تضمین کند که برای برخی کاربردها و سیالات با فشار ناچیز اهمیت دارد.

برای مطالعه در مورد شیرهای کنترلی به مقاله آشنایی با شیر کنترل مراجعه نمایید.

انواع شیر برقی‌ آسکو

دسته‌بندی بر اساس عملکرد و پیکربندی

شیرهای 2/2 (دو راهه) پرکاربردترین مدل بوده و عمدتاً در نسخه‌های سری 210 (8210) عرضه می‌شوند. برای کاربردهایی که نیاز به توزیع یا تخلیه سیال بین چند مسیر وجود دارد،​ از مدل‌های سه‌راهه (سری 8314 و 8320)،​ چهارراهه و پنج‌راهه استفاده می‌شود.

جدول تطبیقی برخی سری‌های شیر برقی آسکو و عملکرد آن‌ها

این تنوع باعث شده شیر برقی آسکو برای هر نوع نیاز صنعتی،​ مدل تخصصی با امکانات متفاوت ارائه دهد. همچنین مدل‌های ویژه ضدانفجار با پیشوند EF/EV و تنوع در جنس بدنه (برنج،​ استیل،​ آلومینیوم…)،​ سازگاری با انواع سیال،​ محیط و کاربرد را به حداکثر رسانده است.

مقایسه شیرهای با عملکرد مستقیم و پایلوت آسکو

ویژگی‌های عملکرد مستقیم

• نیاز به حداقل فشار راه‌اندازی ندارد و از فشار ۰ تا حداکثر نامی کارایی دارد.
• عموماً برای سایز و دبی پایین استفاده می‌شود.
• پاسخ‌دهی سریع با زمان واکنش بین ۵ تا ۱۰ میلی‌ثانیه (در شیرهای کوچک).

ویژگی‌های عملکرد پایلوت

• نیازمند حداقل فشار تفاض سیال است (مثلاً ۰.۳۵ بار).
• مناسب برای سایز و دبی بالا.
• باز و بسته شدن با کاهش یا افزایش فشار پشت دیافراگم/پیستون انجام می‌شود.
• زمان پاسخ‌دهی بر اساس سایز دیافراگم یا پیستون؛​ از ۱۵ تا ۱۵۰ میلی‌ثانیه متغیر.
• مصرف انرژی نسبتاً کمتر در سایزهای بزرگ به دلیل عدم نیاز مستقیم به قدرت زیاد در حرکت هسته…

انتخاب نوع مناسب بستگی به پارامترهایی مانند فشار،​ دبی،​ نوع سیال،​ کاربرد و الزامات دقت یا سرعت پاسخ‌دهی دارد. برای مثال،​ در محیط‌های صنعتی که فشار سیال متغیر یا پایین است،​ مدل‌های مستقیم پیشنهاد می‌شود؛​ اما در خطوط پمپاژ آب یا بخار با ظرفیت بالا،​ مدل‌های پایلوت عملکرد بهینه‌ای خواهد داشت.

کویل سلونوئید ASCO و کلاس‌های عایق‌بندی

انواع کویل و اصول انتخاب

کویل‌ها یا سیم‌پیچ‌های شیر برقی آسکو،​ نقش کلیدی در عملکرد دارند و از نظر طراحی،​ ولتاژ و عایق‌بندی بسیار متنوع‌اند:

• کویل‌های استاندارد: برای کار مداوم و پیوسته بدون گرم شدن بیش از حد طراحی شده‌اند و معمولاً کلاس عایق F (تا ۱۵۵°C) و H (تا ۱۸۰°C) دارند.
• کویل ضدانفجار (Explosionproof): با پیشوند EF برای محیط‌های Hazardous و انفجاری،​ با کاهش احتمال جرقه و ایمنی بیشتر.
• کویل واترجت (Watertight): مناسب برای شرایط رطوبتی؛​ با محافظت IP65 یا بالاتر.
• کویل کم مصرف (Low Power): با توان انرژی پایین؛​ مناسب خطوط باتری،​ انرژی خورشیدی یا برق محدود.
• کویل قاب باز (Open Frame): مخصوص محیط‌های تمیز و داخلی با کم‌ترین اثرگذاری گرد و غبار.
• کویل پوشش اپوکسی/ترموپلاستیک: مقاوم در برابر رطوبت،​ گرد و غبار،​ خوردگی و شرایط سخت محیطی.

جدول متداول کلاس و دمای عایق سیم‌پیچ ASCO

ولتاژها نیز متنوع بوده و شیرهای ASCO با ولتاژهای ۲۴V،​ ۱۲۰V،​ ۲۴۰V،​ ۴۸۰V AC و ۶V،​ ۱۲V،​ ۲۴V،​ ۱۲۵V،​ ۲۵۰V DC به طور استاندارد عرضه می‌شوند. همه کویل‌ها مطابق با استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 335،​ UL،​ CSA و CE ساخته و عرضه می‌گردند.

انتخاب کویل مطابق با ولتاژ و کلاس عایق مورد نظر انجام می‌شود. در طراحی صنعتی،​ جریان راه‌اندازی (Inrush) و جریان نگهدارنده (Holding) برای کویل AC و جریان کمتر برای کویل DC باید لحاظ شود. همچنین برای دوام بیشتر و کاهش ریسک خرابی،​ همیشه باید از قطعات اصلی و مطابقت کامل کد کویل با مدل شیر استفاده شود.

مواد بدنه و عناصر آب‌بندی شیرهای ASCO

فلزات و آب‌بندها

شیرهای آسکو بر اساس نیاز کاربرد،​ با جنس‌های متنوعی تولید می‌شوند:

• بدنه: برنج،​ فولاد ضدزنگ 304 و 316L،​ آلومینیوم (در برخی مدل‌های خاص).
• دیسک و آب‌بندها: NBR (نیتریل بوتادین)،​ PTFE (تفلون)،​ FKM (ویتُن)،​ EPDM (آتکل)،​ CR (کلروپرن). انتخاب بر اساس نوع سیال،​ دما و مقاومت به خوردگی انجام می‌شود.

تمام اجزای داخلی مانند فنر و مغزی از فولاد ضدزنگ (سری 302،​ 305،​ 430F) ساخته می‌شود تا دوام و عدم خوردگی در شرایط چالش‌برانگیز صنعتی تضمین گردد. استفاده از سیم سایه‌زن مسی یا نقره‌ای نیز عملکرد پایدار و بدون نویز را در شیرهای AC تضمین می‌کند.

کاربردهای صنعتی شیرهای برقی آسکو

صنایع و بازارهای هدف

شیرهای برقی آسکو تقریباً در تمامی زمینه‌های صنایع سیالات و اتوماسیون نقش حیاتی دارند،​ از جمله:

• پروسه‌های پالایشگاه و پتروشیمی: کنترل انواع سیالات فرآیندی،​ سوخت و گازهای صنعتی.
• سیستم‌های آب شهری و تأسیسات ساختمان: قطع و وصل و تنظیم آب،​ سیستم‌های آبیاری هوشمند،​ استخر.
• سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC: کنترل جریان آبگرم،​ سیالات سرمایشی و بخار.
• صنایع غذایی و دارویی: به دلیل نیاز به استیل ضدزنگ و استاندارد NSF،​ کنترل سیال بهداشتی و مطابق با الزامات FDA.
• کارواش و تجهیزات اتوماتیک شستشو: قطع و وصل سریع جریان آب و مواد شوینده.
• ماشین‌آلات و خطوط تولید: کنترل عملکرد سیلندرها،​ محرک‌ها و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی.
• صنایع نفت و گاز،​ نیروگاه‌ها: قطع و وصل ایمن و دقیق جریان گازهای قابل انفجار،​ اجرای لوپ‌های ایمنی طبق استاندارد SIL/IEC61508.
• پمپ‌ها،​ کمپرسورها و سیستم‌های آب صنعتی: کنترل ورودی/خروجی جریان،​ اتصال به سنسورهای فشار/سطح.

بدیهی است که وجود نسخه‌های مخصوص مواد خورنده،​ مدل‌های ضدانفجار و شیرهای مخصوص دمای پایین (تا -60°C) یا دمای بالا (تا 366°F) باعث پوشش کامل نیازهای عملیاتی در لایه‌های مختلف صنعت می‌شود

نگهداری و تعمیرات شیرهای برقی ASCO

اهمیت و اصول سرویس نگهداری

نگهداری مناسب،​ کلید اطمینان از عمر بلند و کاهش خرابی و توقف تولید است. موارد مهم در برنامه سرویس و نگهداری عبارتند از:

• بازرسی‌های منظم: بازبینی سلامت کویل (علامت خرابی: داغ شدن بیش از حد،​ عدم کارکرد،​ صداهای غیرعادی)،​ هسته و کلیه قطعات آب‌بندی.
• تمیزکاری دوره‌ای: حذف رسوبات،​ آلودگی و حذف مواد زائد در ورودی با فیلتر مجزا.
• تعویض منظم قطعات مصرفی: استفاده از کیت‌های ریپیر مخصوص مدل (کیت کامل شامل دیافراگم،​ فنر،​ اورینگ‌ها،​ دیسک و عناصر آب‌بندی).
• روانکاری اتصالات و اجزای متحرک: جلوگیری از اصطکاک و گیر کردن مکانیسم.
• عیب‌یابی سریع: بررسی ولتاژ کویل،​ جهت صحیح جریان برق،​ نشتی احتمالی و عملکرد فنر بازگشت.
• نکات ایمنی: پیش از هرگونه تعمیر یا سرویس،​ برق را قطع و فشار سیستم سیال را صفر نمایید تا از آسیب و خطر جلوگیری شود.

دلایل خرابی رایج

• خرابی یا سوختگی کویل به‌دلیل اضافه بار یا نوسان برق.
• رسوب و آلودگی (به‌ویژه در مدارهای آبی و بخار).
• آسیب دیدگی واشر یا دیافراگم به‌علت افزایش عمر یا نامناسب بودن جنس با سیال.
• انجام نشدن سرویس دوره‌ای و تعویض نکردن قطعات مصرفی طبق جدول کارخانه.

استفاده از قطعات یدکی اورجینال و دستورالعمل سازنده تضمین‌کننده کارکرد ایمن و استاندارد شیر است. توصیه اکید می‌شود همواره دستورالعمل نصب و سرویس کارخانه و کد فنی محصول (Catalog Number) به دقت بررسی و اجرا گردد.

جدول مدل‌های رایج و مشخصات فنی شیرهای برقی آسکو

این جدول نمونه‌ای از چند مدل پرفروش است که بر اساس کاربرد،​ نوع سیال و شرایط محیطی قابل انتخاب و سفارش هستند. هر مدل،​ محدوده ولتاژ و خاصیت مقاومت به محیط‌های انفجاری/خورنده را برحسب پسوند کاتالوگ خود نیز دارد.

ویژگیهای استثنایی شیرهای برقی آسکو

• عمر طولانی و نشتی داخلی بسیار کم: طراحی برتر بدنه،​ دیافراگم و آب‌بندها.
• انتخاب مواد مقاوم یا بدون سرب: تطابق با SDWA و NSF از جهت استاندارد آب شرب.
• تنوع گسترده: انتخاب از نظر قطر،​ جنس،​ نوع عملکرد،​ ولتاژ و کلاس عایق.
• قابلیت استفاده در محیط‌های ویژه: مدل‌های ضدانفجار،​ کم‌مصرف یا مناسب برای مواد خورنده و خطوط بخار و دمای پایین.
• تعمیرپذیری و سرویس آسان: دسترس سریع به قطعات مصرفی و امکان تعمیر و بازسازی.

شیر برقی ASCO علاوه بر ویژگی‌های ممتاز فنی و ایمنی،​ به‌دلیل تطابق با انواع استاندارد جهانی و سهولت اجرا و نگهداری،​ به عنوان انتخاب اول طراحان و مهندسان شناخته می‌شود.

نتیجه‌گیری و راهنمای انتخاب شیر برقی ASCO

برای انتخاب و استفاده بهینه از شیر برقی آسکو باید پارامترهای زیر را مدنظر قرار داد:

1. نوع و دبی سیال،​ فشار و دمای کاری: برای انواع سیالات،​ آب،​ گاز،​ روغن،​ بخار یا سیالات شیمیایی مدل مناسب انتخاب شود.
2. نوع عملکرد (مستقیم/پایلوت)،​ تعداد پورت و موقعیت: براساس کاربرد و نیاز سیستم اتوماسیون.
3. جنس بدنه و آب‌بند: مناسب برای محیط‌های خورنده،​ بهداشتی یا معمولی.
4. ولتاژ و کلاس عایق کویل: بر مبنای شرایط برق و محیط نصب.
5. استانداردها و مدارک ایمنی: برای محیط‌های انفجاری یا کاربردهای آب خوراکی.
6. امکان تعمیرات و دریافت قطعات یدکی: سهولت در سرویس و نگهداری.

پیشنهاد نهایی:
انتخاب مدل دقیق بر اساس کاتالوگ فنی شرکت (مطابق با شماره فنی و پسوند‌های خاص هر محیط) انجام شود. همچنین نگهداری منظم و استفاده از کیت‌های اورجینال،​ بهره‌وری و طول عمر شیر را به شکل قابل توجهی افزایش خواهد داد.