شیر پنوماتیک؛ قلب کنترل جریان در صنعت اتوماسیون
شیر پنوماتیک (Pneumatic Valve) یکی از پرکاربردترین اجزای سیستمهای کنترل سیال در صنایع مختلف (نفت و گاز، پتروشیمی، مواد غذایی، نساجی و غیره) است. این شیرها با استفاده از نیروی هوای فشرده، مسیر عبور سیال را قطع، وصل یا تنظیم میکنند و به عنوان عنصر کلیدی در اتوماسیون خطوط تولید و کنترل حرکت عمل میکنند.
۱. اجزای اصلی شیر پنوماتیک
هر شیر پنوماتیک چند قسمت کلیدی دارد:
- بدنه شیر (Valve Body): ساختار اصلی که سیال را هدایت میکند؛ معمولاً از فولاد ضدزنگ، برنج یا آلومینیوم ساخته میشود.
- اکچویتور پنوماتیک (Pneumatic Actuator): یک محفظه سیلندر و پیستون که با تغییر فشار هوای فشرده، باعث حرکت قسمتهای داخلی شیر (پوش، پلاگ یا دیسک) میشود.
- سنسور موقعیت (Position Sensor): در مدلهای اتوماتیک، سنسورهایی مانند رید سوئیچ یا القایی برای اعلام وضعیت باز/بستهبودن شیر استفاده میشوند.
- اتصالات هوایی و برقی: یونیتهای ورودی هوای کنترل، کانکتورهای برقی (در مدلهای الکترونیوماتیک)، و در برخی مدلهای پیشرفته، واحدهای فرعی مانند رگولاتور فشار هوا و فیلتر رطوبت. خرید شیر پنوماتیک
۲. انواع شیر پنوماتیک
انواع متداول شیرهای پنوماتیک بر اساس نوع عملکرد و ساختار به شرح زیر است:
الف) شیرهای قطع و وصل (On/Off)
- شیر توپی پنوماتیک (Pneumatic Ball Valve): با حرکت سریع و کامل ۹۰ درجه، برای مسیرهای قطع و وصل سیال و خطوط انتقال با دبی بالا مناسب است.
- شیر پروانهای پنوماتیک (Pneumatic Butterfly Valve): صفحات دیسکدار با حرکت گرد، برای کنترل سیالات با ویسکوزیته پایین و خطوط با قطر زیاد استفاده میشوند.
ب) شیرهای کنترل تدریجی (Modulating/Control Valve)
اینگونه شیرها با تغییر موقعیت تدریجی عمل میکنند و برای تنظیم دقیق دبی، فشار یا دما در فرآیندها استفاده میشوند.
ج) شیرهای سلونوئیدی پنوماتیک (Pneumatic Solenoid Valve)
- 3/2، 5/2، 5/3 راهه: کنترل مسیر هوا و سیال در اکچویتورهای پنوماتیک و سیلندرها، با سرعت سوییچینگ و قابلیت فرمانپذیری برقی مستقیم. انتخاب نوع به تعداد راهها و عملکرد مورد انتظار بستگی دارد.
۳. مزایا و کاربردهای شیر پنوماتیک
- سرعت عملکرد بالا: به دلیل واکنش سریع سیلندر پنوماتیک، شیرها در فرآیندهای نیازمند پاسخ سریع بسیار محبوبند.
- ایمنی و دوام: ساختار مقاوم در برابر ضربه و خوردگی، مناسب برای محیطهای صنعتی سخت. قابلیت کارکرد در محیطهای خطرناک (با تاییدیه ATEX).
- اتوماسیون پیشرفته: قابلیت ترکیب با کنترلرهای PLC، موقعیتیابهای هوشمند، و سنسورهای موقعیت جهت پایش و مدیریت از راه دور. قیمت شیر پنوماتیک
۴. نکات تخصصی نصب و نگهداری
نصب:
- جهت جریان سیال: همیشه باید طبق فلش حک شده روی بدنه شیر رعایت شود تا آببندی داخلی دچار مشکل نشود.
- تأمین هوای تمیز: استفاده از واحد FRL (فیلتر، رگولاتور، روغنزن) برای جلوگیری از ورود ذرات و رطوبت به اکچویتور ضروری است.
- اتصال الکتریکی: اگر شیر دارای سنسور، سولونوئید یا کنترلر هوشمند است، اتصال دقیق و ایمن کانکتورها و آزمون عملکرد توصیه میشود.
نگهداری:
- بازبینی ادواری پکینگها و آببندها: هر چند ماه یکبار، عدم نشتی و صحت عملکرد پکینگها کنترل شود.
- تست کارکرد اکچویتور: برای اطمینان از حرکت آزاد و کامل پیستون و دریچه، تست دستی و الکتریکی انجام گیرد.
- پایش وضعیت سنسورها: به ویژه در کاربردهای ایمنی، سنسورهای موقعیت (باز و بسته) بهصورت دورهای بازبینی و تست شوند. عمده شیر پنوماتیک
۵. استانداردها و الزامات فنی
شیرهای پنوماتیک باید مطابق با استانداردهای بینالمللی زیر باشند:
- ISO 5599 برای شیرهای راهه سلونوئیدی
- IEC 61508/SIL و ATEX برای محیطهای انفجاری و کاربردهای بحرانی ایمنی
- EN 161 برای شیرهای قطع اضطراری گاز
طبقهبندی دقیقتر شیرهای کنترل جهت پنوماتیک (DCVs)
شیرهای کنترل جهت، که اغلب به سادگی به آنها “شیر پنوماتیک” گفته میشود، وظیفه هدایت هوای فشرده به عملگرها (مانند سیلندرها یا اکچویتورها) را بر عهده دارند. این شیرها با دو پارامتر اصلی تعریف میشوند: تعداد پورتها (راهها) و تعداد موقعیتها (حالتها).
الف) شیرهای 2/2 راهه (Two-Way/Two-Position Valves)
- ساختار: دارای دو پورت (ورودی و خروجی) و دو موقعیت (باز یا بسته).
- عملکرد: برای قطع و وصل ساده جریان هوا به یک سمت از عملگر یا یک خط پنوماتیک.
- کاربرد: فعال یا غیرفعال کردن یک مدار پنوماتیک، یا کنترل عملگرهای یکطرفه.
ب) شیرهای 3/2 راهه (Three-Way/Two-Position Valves)
- ساختار: دارای سه پورت (ورودی فشار، خروجی به عملگر، اگزوز) و دو موقعیت.
- عملکرد: برای کنترل عملگرهای یکطرفه (Single-Acting Actuators). در یک موقعیت، هوا به عملگر میرسد و در موقعیت دیگر، هوای داخل عملگر را به اگزوز تخلیه میکند.
- کاربرد: سیلندرهای یکطرفه، اکچویتورهای فنر برگشتی. فروش شیر پنوماتیک
ج) شیرهای 5/2 راهه (Five-Way/Two-Position Valves)
- ساختار: دارای پنج پورت (ورودی فشار، دو خروجی به عملگر، دو اگزوز) و دو موقعیت.
- عملکرد: برای کنترل عملگرهای دوطرفه (Double-Acting Actuators). در هر موقعیت، هوا را به یک سمت عملگر فرستاده و سمت دیگر را به اگزوز تخلیه میکند.
- کاربرد: سیلندرهای دوطرفه، اکچویتورهای دوطرفه.
د) شیرهای 5/3 راهه (Five-Way/Three-Position Valves)
- ساختار: دارای پنج پورت و سه موقعیت.
- عملکرد: علاوه بر دو موقعیت عادی (جلو و عقب)، یک موقعیت میانی نیز دارند. موقعیت میانی میتواند پورتها را بسته نگه دارد (Centre Closed)، یا هر دو پورت عملگر را به اگزوز وصل کند (Centre Open/Exhaust)، یا هر دو پورت عملگر را تحت فشار قرار دهد (Centre Pressurized).
- کاربرد: توقف دقیق پیستون در هر موقعیت دلخواه در طول کورس، نگهداشتن بار در حالت خنثی.
ملاحظات مواد و آببندها (Materials & Seals)
انتخاب جنس بدنه و آببندها برای طول عمر و کارایی شیر حیاتی است:
- بدنه (Body):
- آلومینیوم: سبک و ارزان، برای کاربردهای عمومی.
- برنج: مقاومت خوب در برابر خوردگی، برای کاربردهای آب و گاز.
- فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): مقاومت عالی در برابر خوردگی و دماهای بالا، برای صنایع شیمیایی و غذایی.
- آببندها (Seals):
- NBR (Nitrile Butadiene Rubber): متداولترین، برای هوای فشرده و روغنهای هیدرولیک.
- Viton (FKM): مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و دماهای بالاتر.
- EPDM: مقاومت خوب در برابر آب و بخار، اما نه برای روغنها.
جمعبندی تخصصی
انتخاب مدل مناسب شیر پنوماتیک، سایزینگ دقیق (قطر اسمی، دبی)، تأمین هوای تمیز و رعایت استانداردهای ایمنی از کلیدیترین عوامل موفقیت در پروژههای اتوماسیون صنعتی و نگهداری خطوط تولید است. این شیرها ضامن سرعت، انعطافپذیری و امنیت فرآیندهای شما هستند.