ما هو صمام الملف اللولبي - تعريف موجز ونطاقه

أ صمام الملف اللولبي هو صمام يتم تشغيله كهروميكانيكيًا يتحكم في تدفق السوائل (السائل أو الغاز) عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. ويستخدم على نطاق واسع في الأتمتة، HVAC، التحكم في العمليات، الأنظمة الهوائية والهيدروليكية. تركز هذه المقالة على مبادئ العمل العملية والسلوك على مستوى المكونات ومعايير الاختيار وحسابات الأداء والتثبيت العملي وإرشادات استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

المكونات الأساسية ووظائفها

يوضح فهم الأجزاء الداخلية كيف تتحول الإشارات الكهربائية إلى حركة الصمام. المكونات الرئيسية:

• الملف (المغناطيس الكهربائي): يولد التدفق المغناطيسي عند تنشيطه. يتم تصنيف الملفات النموذجية حسب الجهد ودورة العمل.
• المكبس / المحرك: قلب مغناطيسي يتحرك محوريًا تحت القوة المغناطيسية للملف.
• الزنبرك: يعيد المكبس إلى وضعه الافتراضي (المغلق أو المفتوح عادةً) عند إلغاء تنشيط الملف.
• المقعد / الفوهة: واجهة الختم التي تمنع التدفق أو تسمح به؛ هندستها تحدد معامل التدفق.
• الجسم والمنافذ: قم بتوجيه سائل العملية وتوصيل الصمام بالأنابيب. تختلف الخامات (النحاس، الفولاذ المقاوم للصدأ، البلاستيك).
• الأختام والأغشية: ضمان الإغلاق المحكم ومقاومة مشكلات توافق الوسائط.

مبدأ العمل - صمامات الملف اللولبي ذات الفعل المباشر

تعمل صمامات الملف اللولبي ذات المفعول المباشر عن طريق سحب الملف للمكبس مباشرة تجاه الزنبرك لفتح (أو إغلاق) مسار التدفق. إنها بسيطة وسريعة ويمكن أن تعمل عند مستوى صفر من الضغط التفاضلي. التسلسل النموذجي:

• الإدخال الكهربائي: قم بتطبيق جهد DC أو AC المحدد على الملف.
• التدفق المغناطيسي: ينتج الملف مجالًا مغناطيسيًا؛ تركز خطوط التدفق من خلال المكبس.
• إزاحة المكبس: تتغلب القوة المغناطيسية على قوى الزنبرك والسوائل؛ المكبس يرفع عن المقعد.
• تم إنشاء التدفق: تتدفق الوسائط عبر الفتحة حتى يتم إلغاء تنشيط الملف ويعيد الزنبرك تثبيت المكبس.

تعتبر الصمامات ذات الفعل المباشر مناسبة للفتحات الصغيرة، وتطبيقات الدورة السريعة، وحيثما لا يمكن الاعتماد على ضغط الخط لتشغيل المرحلة التجريبية.

مبدأ العمل - صمامات الملف اللولبي التي تعمل بشكل تجريبي (مؤازرة).

تعمل بالطيار صمام الملف اللولبيs استخدم الملف اللولبي فقط للتحكم في فتحة تجريبية صغيرة؛ يستخدم الصمام الرئيسي ضغط النظام (الضغط التفاضلي) للفتح أو الإغلاق. يحقق هذا التصميم تدفقًا أكبر باستخدام ملفات أصغر ولكنه يتطلب الحد الأدنى من فرق الضغط للتشغيل.

تسلسل للصمام التجريبي المغلق عادة:

• أt rest: main spool/diaphragm is held closed by upstream pressure; the pilot orifice is sealed.
• ينشط الملف: يفتح فتحة الطيار قليلاً، مما يسمح بتدفق الضغط بشكل متحكم فيه من أعلى الحجاب الحاجز أو البكرة.
• انخفاض الضغط: يؤدي عدم توازن الضغط إلى تحريك الحجاب الحاجز أو البكرة الرئيسية، مما يفتح مسار التدفق الرئيسي بسعة تدفق كاملة للخط.
• يتم إلغاء تنشيط الملف: يتم إغلاق الفتحة الدليلية، ويعادل الضغط، ويعيد ضغط الزنبرك أو الخط الصمام الرئيسي.

تعمل بالطيار valves are energy-efficient for large flow rates, but will not operate below their specified minimum differential pressure (ΔPmin).

الصمامات المتناسبة والمؤازرة ذات الملف اللولبي – التحكم المستمر

النسبي صمام الملف اللولبيs تغيير الفتح بشكل مستمر مع تغير تيار الملف؛ فهي تجمع بين زنبرك ردود الفعل أو مستشعرات الموضع أو التحكم في التيار/الجهد وغالبًا ما تشتمل على مكبر صوت مدمج. يتم استخدامها عند الحاجة إلى التحكم في التدفق أو الضغط المتغير بدلاً من التبديل البسيط بين التشغيل والإيقاف.

• تعمل إشارة التحكم (التناظرية/PWM) على تعديل تيار الملف.
• يختلف موضع المكبس وتدفقه بشكل متناسب؛ تستخدم إصدارات الحلقة المغلقة أجهزة استشعار الموضع للحصول على دقة أعلى.
• أpplications: precise dosing, lab equipment, proportional pressure control in hydraulic systems.

حساب التدفق والمعادلات الرئيسية

يحتاج المصممون إلى طريقة سريعة لتقدير انخفاض الضغط والتدفق عبر الصمام. اثنين من المعلمات شائعة الاستخدام:

• معامل كيلو فولت / السيرة الذاتية: Kv (m³/h عند انخفاض 1 بار) أو Cv (جالون أمريكي في الدقيقة عند انخفاض 1 رطل لكل بوصة مربعة) يحدد سعة الصمام. استخدم الشركة المصنعة Kv لحجم الصمام للتدفق المطلوب.
• معادلة الفتحة (السوائل غير القابلة للضغط): س = أ · C_d · sqrt(2·ΔP/ρ) ، حيث Q هو التدفق، A هي منطقة الفتحة الفعالة، C_d هو معامل التفريغ، ΔP هو انخفاض الضغط، و ρ هي كثافة السوائل.

بالنسبة للغازات، قم بتطبيق علاقات تدفق قابلة للضغط أو استخدم جداول Cv/Kv المكافئة المقدمة من قبل الشركات المصنعة وتصحيح اللزوجة ورقم رينولدز عند الضرورة. تأكد دائمًا من أن ΔP المتوفر أعلى من ΔPmin التجريبي للصمامات التي يتم تشغيلها بشكل تجريبي.

جدول المقارنة: الفعل المباشر مقابل التشغيل التجريبي مقابل التناسبي