โซลินอยด์วาล์วคืออะไร — คำจำกัดความและขอบเขตที่กระชับ

ก โซลินอยด์วาล์ว เป็นวาล์วที่ทำงานด้วยกลไกไฟฟ้าซึ่งควบคุมการไหลของของไหล (ของเหลวหรือก๊าซ) โดยการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่ทางกล มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติ, HVAC, การควบคุมกระบวนการ, ระบบนิวแมติกและไฮดรอลิก บทความนี้มุ่งเน้นไปที่หลักการทำงานเชิงปฏิบัติ พฤติกรรมระดับส่วนประกอบ เกณฑ์การคัดเลือก การคำนวณประสิทธิภาพ ตลอดจนคำแนะนำในการติดตั้งและการแก้ไขปัญหาแบบลงมือปฏิบัติจริง

ส่วนประกอบหลักและหน้าที่ของมัน

การทำความเข้าใจชิ้นส่วนภายในจะทำให้สัญญาณไฟฟ้ากลายเป็นการเคลื่อนไหวของวาล์วได้อย่างไร ส่วนประกอบสำคัญ:

• คอยล์ (แม่เหล็กไฟฟ้า): สร้างฟลักซ์แม่เหล็กเมื่อมีพลังงาน ขดลวดทั่วไปได้รับการจัดอันดับตามแรงดันไฟฟ้าและรอบการทำงาน
• Plunger / Armature: แกนเฟอร์โรแมกเนติกที่เคลื่อนที่ในแนวแกนภายใต้แรงแม่เหล็กของคอยล์
• สปริง: ทำให้ลูกสูบกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้น (ปกติปิดหรือเปิด) เมื่อขดลวดไม่ทำงาน
• Seat / Orifice: ส่วนต่อประสานการปิดผนึกที่บล็อกหรืออนุญาตการไหล รูปทรงเรขาคณิตจะกำหนดสัมประสิทธิ์การไหล
• ตัวถังและช่องต่อ: ลำเลียงของไหลในกระบวนการและเชื่อมต่อวาล์วเข้ากับท่อ วัสดุแตกต่างกันไป (ทองเหลือง สแตนเลส พลาสติก)
• ซีลและไดอะแฟรม: รับประกันการปิดเครื่องอย่างแน่นหนาและต้านทานปัญหาความเข้ากันได้ของสื่อ

หลักการทำงาน - โซลินอยด์วาล์วออกฤทธิ์โดยตรง

โซลินอยด์วาล์วแบบออกฤทธิ์โดยตรงทำงานโดยคอยล์ดึงลูกสูบเข้ากับสปริงโดยตรงเพื่อเปิด (หรือปิด) เส้นทางการไหล ใช้งานง่าย รวดเร็ว และสามารถทำงานที่แรงดันต่างศูนย์ได้ ลำดับทั่วไป:

• อินพุตทางไฟฟ้า: ใช้แรงดันไฟฟ้า DC หรือ AC ที่ระบุกับขดลวด
• ฟลักซ์แม่เหล็ก: ขดลวดสร้างสนามแม่เหล็ก เส้นฟลักซ์มุ่งผ่านลูกสูบ
• การกระจัดของลูกสูบ: แรงแม่เหล็กเอาชนะแรงสปริงและของไหล ลูกสูบยกออกจากที่นั่ง
• การไหลที่จัดตั้งขึ้น: ตัวกลางจะไหลผ่านปากจนกระทั่งขดลวดถูกปลดพลังงานและสปริงจะกลับเข้าที่ลูกสูบ

วาล์วที่ออกฤทธิ์โดยตรงเหมาะสำหรับช่องเปิดขนาดเล็ก การใช้งานรอบเร็ว และทุกที่ที่ไม่สามารถพึ่งพาแรงดันในท่อเพื่อใช้งานในระยะนำร่อง

หลักการทำงาน - โซลินอยด์วาล์วควบคุมด้วยนักบิน (เซอร์โว)

ดำเนินการนำร่อง โซลินอยด์วาล์วs ใช้โซลินอยด์เพื่อควบคุมรูนำร่องขนาดเล็กเท่านั้น วาล์วหลักใช้แรงดันของระบบ (ความดันแตกต่าง) เพื่อเปิดหรือปิด การออกแบบนี้ทำให้มีการไหลที่มากขึ้นด้วยขดลวดขนาดเล็ก แต่ต้องใช้แรงดันที่แตกต่างกันขั้นต่ำในการทำงาน

ลำดับสำหรับวาล์วนำร่องที่ปิดตามปกติ:

• กt rest: main spool/diaphragm is held closed by upstream pressure; the pilot orifice is sealed.
• คอยล์เพิ่มพลังงาน: เปิดรูนำร่องเล็กน้อย ทำให้สามารถควบคุมแรงดันตกจากด้านบนของไดอะแฟรมหรือสปูลได้
• แรงดันตก: ความไม่สมดุลของแรงดันทำให้ไดอะแฟรมหรือแกนม้วนหลักเคลื่อนที่ โดยเปิดเส้นทางการไหลหลักด้วยความสามารถในการไหลเต็มเส้น
• คอยล์ลดพลังงาน: ไพล็อตออริฟิซปิด, แรงดันเท่ากัน และแรงดันสปริงหรือเส้นจะกลับเข้าที่วาล์วหลัก

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

วาล์วตามสัดส่วนและเซอร์โวโซลินอยด์ — การควบคุมอย่างต่อเนื่อง

สัดส่วน โซลินอยด์วาล์วs การเปิดเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสคอยล์ โดยจะรวมสปริงป้อนกลับ เซ็นเซอร์ตำแหน่ง หรือการควบคุมกระแส/แรงดันไฟฟ้าเข้าด้วยกัน และมักจะมีแอมพลิฟายเออร์ในตัวด้วย ใช้ในกรณีที่ต้องการการไหลแบบแปรผันหรือการควบคุมแรงดัน แทนที่จะใช้สวิตช์เปิด/ปิดแบบธรรมดา

• สัญญาณควบคุม (อนาล็อก/PWM) ปรับกระแสคอยล์
• ตำแหน่งและการไหลของลูกสูบแปรผันตามสัดส่วน เวอร์ชันวงปิดใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งเพื่อความแม่นยำที่สูงกว่า
• กpplications: precise dosing, lab equipment, proportional pressure control in hydraulic systems.

การคำนวณการไหลและสมการที่สำคัญ

นักออกแบบต้องการวิธีที่รวดเร็วในการประมาณแรงดันตกและการไหลผ่านวาล์ว พารามิเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปสองตัว:

• ค่าสัมประสิทธิ์ Kv / CV: Kv (m³/h ที่หยด 1 บาร์) หรือ Cv (แกลลอนสหรัฐฯ ต่อนาทีที่หยด 1 psi) เป็นตัวกำหนดปริมาณความจุของวาล์ว ใช้ผู้ผลิต Kv เพื่อปรับขนาดวาล์วสำหรับการไหลที่ต้องการ
• สมการออริฟิส (ของไหลที่ไม่สามารถอัดตัวได้): Q = A · C_d · sqrt(2·ΔP/ρ) โดยที่ Q คือการไหล A คือพื้นที่ออริฟิสที่มีประสิทธิภาพ C_d คือสัมประสิทธิ์การปล่อย ΔP คือแรงดันตกคร่อม และ ρ คือความหนาแน่นของของไหล

สำหรับก๊าซ ให้ใช้ความสัมพันธ์ของการไหลแบบอัดได้ หรือใช้ตาราง Cv/Kv ที่เทียบเท่าซึ่งจัดทำโดยผู้ผลิต และแก้ไขค่าความหนืดและหมายเลข Reynolds เมื่อจำเป็น ตรวจสอบให้แน่ใจเสมอว่า ΔP ที่มีอยู่นั้นสูงกว่านักบิน ΔPmin สำหรับวาล์วที่ควบคุมโดยนักบิน

ตารางเปรียบเทียบ: แบบออกฤทธิ์โดยตรงเทียบกับแบบควบคุมโดยนักบินเทียบกับแบบสัดส่วน