(Actuator) عملگر
(Actuator) عملگر یا اکچوئیتر در شیرهای دستی (Manually operated) نیروی لازم برای باز یا بسته کردن و ایجاد تغییرات در حالت شیر را تامین می کند.
در یک سیستم ممکن است که نتوان از شیرهای صنعتی اتوماتیک استفاده کرد. در این حالت از شیرهای دستی استفاده می شود. برای کنترل و حرکت شیر نیاز به مکانیزه کردن شیر داریم.
برای مکانیزه کردن شیر نیاز به نصب یک قطعه جانبی به نام عملگر داریم.
دلایل نصب عملگر بر روی شیرهای صنعتی عبارتند از
- کنترل فرآیندهای تولیدی
- دسترسی به شیر و کنترل شیر از راه دور
- قطع عملگر سیستم در موارد اضطراری از یک محل امن
- تامین گشتاورهای زیاد برای باز یا بسته کردن شیر
- تامین ایمنی سیستم
انواع عملگر یا اکچوئیتر
مکانیزم اکچوئیتر به یکی از حالت های زیر است:
- خطی linear
- دورانی با زاویه محدود Part turn
- دورانی پیوسته Multi turn
نوع سیستم یا انرژی تحریک شیر به یکی از حالتهای زیر ممکن است باشد:
- الکتریکی
- پنوماتیکی
- هیدرولیکی
عملگرهای الکتریکی(Electric actuator)
عملگرهای مدرن شامل موتورهای الکتریکی می شوند. از اکچوئیترهای الکتریکی می توان برای راه اندازی دستی و یا از راه شیرهای صنعتی استفاده کرد.
اکچوئیترهای الکتریکی شامل بخش های زیر می شوند:
- موتور الکتریکی
- سیستم کنترل
- گیربکس
- لیمیت سوئیچ
مزایای اکچوئیرهای الکتریکی
- سرعت موتورهای الکتریکی را می توان با گیربکس کاهش داد و به سادگی،سرعت دورانی مطلوب را به دست آورد.
- با توجه به وجود گیربکس بین موتور و اکچوئیتر،ثبات وضعیت خوبی در عملگرهای الکتریکی وجود دارد.
- موتور الکتریکی را می توان توسط سیستم کنترل فرایند،تحت کنترل داشت.
- اکچوئیترهای الکتریکی آلودگی و رطوبت در محیط ایجاد نمی کنند.
- تامین انرژی اکچوئیترهای الکتریکی بسیار ساده است.
- انرژی الکتریکی و خروجی عملگرهای الکتریکی دچار نوسان نمی شود.
- عملگر های الکتریکی طراحی مناسب و بهینه ای دارند.
معایب
- عملگرهای الکتریکی نسبتا گران هستند.
- درصورت قطع انرژی الکتریکی، عملگر الکتریکی در همان وضعیت باقی می ماند.
با توجه به مزایای ذکر شده، اکچوئیترهای الکتریکی برای سیستم ها و فرآیندهای الکتریکی که نیاز به کنترل دقیق دارند، انتخاب مناسبی هستند.
در انتخاب عملگر الکتریکی باید توجه داشت که بی جهت از موتورهای قوی تر استفاده نکرد.
موتورهای الکتریکی،قطعات متحرک کمی دارند بنابراین نیاز به نگهداری کمتری دارند و از نظر مصرف انرژی نیز بازده بالاتری دارند.
عملگرهای پنوماتیکی(Pneumatic actuators)
به دلیل قیمت نسبتاً ارزان تر و نوع انرژی مورد نیاز آنها (هوای فشرده) عملگرهای پنوماتیکی پرکاربردترین عملگرها در شیرهای صنعتی هستند.
ساختار این عملگرها نسبت عملگرهای الکتریکی یا هیدرولیکی بسیار ساده است و این عامل یکی از مزایای دیگر این مدل محسوب می شود
همچنین با توجه به ساختار ساده این مدل تعمیر و نگه داری آنها آسان تر است.
اکچوئیترهای پنوماتیکی را می توان در شیرهای خطی و شیرهای دورانی با زاویه محدود نصب کرد.
همچنین این اکچوئیترها را می توان برای شیرهای صنعتی با سایزهای مختلف به کار برد.
مزایای اکچوئیترهای پنوماتیکی
- تهیه هوای فشرده نسبتا ارزان و آسان است.
- حرکت آزادانه پیستون ها و خود به خود قفل نمی شوند.
- در تماس با منبع گرمایی افزایش هوای گرم به عملگر پنوماتیک کمک می کند.
- هوای اضافی و خارج شده از سیستم بدون ایجاد هیچ مشکلی وارد محیط می شود.
- طراحی این عملگرها ساده تر و هزینه نگهداری و تعمیر آنها نسبتا کم است.
معایب اکچوئیترهای پنوماتیکی
انرژی کم هوای فشرده را نمی توان برای حرکت دیسک های گوه ای و باز کردن شیرهای بزرگ به کار برد.
هوا یک ماده قابل تراکم است و نمی تواند میله شیر متصل به پیستون را دقیقا در یک وضعیت نگهدارد.
در طراحی اکچوئیترهای پنوماتیکی رینگ هایی با آب بندی لاستیکی در نظر گرفته شده است که باعث محدودیت دمایی اینگونه عملگرها می شود. در نتیجه نیاز به عایق حرارتی و قطعات پیشگیری کننده از آتش می باشد.
موتورهای بادی(air motors) ممکن است به علت وجود مواد خارجی ریز، ممکن است در عملکردشان اخلال ایجاد شود و قطعات موتور دچار خوردگی شوند.
ممکن است نیروی هوای فشرده قادر به حرکت دادن شفت شیرهای بزرگ نباشند.
عملگرهای پنوماتیکی رایج ترین عملگرهای مورد استفاده در شیرهای صنعتی هستند.
این اکچوئیترها مزایای قابل توجهی دارند. به عنوان مثال می توان موارد زیر را نام برد:
- تعمیر و نگهداری آسان
- قطعات یدکی فراوان
- ساخت قطعات و اجزا از متریال های فلزی مختلف
- مناسب برای محیط ها و کاربردهای مختلف
اکچوئیترهای هیدرولیکی(Hydraulic actuators)
اکچوئیترهای هیدرولیکی امکان ایجاد گشتاورهای خیلی بزرگ را دارند به همین دلیل برای به گردش درآوردن شیرهای صنعتی بزرگ بهترین انتخاب هستند.
ثبات وضعیت این اکچوئیترها بسیار عالی است زیرا در مواردی که نتوان در آنها از اکچوئیترهای الکتریکی یا پنوماتیکی استفاده کرد اکچوئیترهای هیدرولیکی بهترین انتخاب هستند.
مزایا اکچوئیترهای هیدرولیکی
- توانایی ایجاد نیروهای بزرگ
- امکان ذخیره فشار هیدرولیکی
- پوشش و عایق کم هزینه
معایب اکچوئیترهای هیدرولیکی
انرژی جنبشی کم عملگرهای هیدرولیکی
ساخت یک شبکه هیدرولیکی برای تامین فشار زیاد تعداد زیادی عملگر اقتصادی نیست.
در لوله های طویل حامل سیال هیدرولیک ،افت فشار قابل توجهی به وجود می آید که ممکن است انرژی کافی در عملگرها تولید نکند.
سیال انبساط گرمایی بالایی دارد و باید سیستم هیدرولیک را در برابر آتش و حرارت های بالا حفظ کرد.
عملگرهای هیدرولیکی و الکتریکی ساختار صلب دارند و عملکرد مطمئن و دقیقی دارند.
اغلب عملگرهای هیدرولیکی به خوبی نسبت به فضای خارجی آب بندی شده اند. بنابراین می توان از این اکچوئیترها در محیط های مرطوب استفاده کرد.
البته این اکچوئیترها به نسبت گران قیمت هستند و احتیاج به مراقبتهای بیشتری به هنگام کار دارند.
برای بهبود عملکرد اکچوئیترها بهتر است همراه با آن از پوزیشنر نیز استفاده کرد.
