عملگر یا اکچویتور ( ACTUATOR )

عملگر یا اکچویتور ( ACTUATOR )

عملگر یا اکچویتور ACTUATOR چیست ؟

(Actuator)عملگر چیست؟

در شیرهای دستی ( Manually operated ) به دلیلی ممکن است نتوان از روش دستی برای کنترل شیرهای صنعتی استفاده کرد، حال باید برای کنترل و تحریک شیرها یک روش مکانیزه به کاربرده شود. برای مکانیزه کردن یک شیر باید یک قطعه اضافی که عملگر نامیده می شود بر روی شیر نصب کرد.

عملگر یا همان اکچویتور کاری را انجام میدهد که به دو دسته خطی و دورانی تقسیم میشوند.

عملگرهای خطی : حرکت خطی را تولید می‌کنند یعنی آن‌ها می‌توانند در یک صفحه خطی تنظیم‌ شده به جلو یا عقب حرکت کنند.

عملگرهای دورانی حرکت چرخشی را تولید می‌کنند یعنی عملگر روی یک صفحه مدور می‌چرخد.

بر خلاف عملگر خطی، عملگرهای گردان به یک مسیر مشخص محدود نمی‌شوند و می‌تواند تا هر زمانی که لازم است در همان مسیر حرکت کند یک عملگر به یک سیگنال از منبع انرژی جهت تحریک نیاز دارد، این سیگنال می تواند جریان الکتریکی، فشارباد و یا فشارهیدرولیکی باشد که در نهایت تبدیل به حرکت دورانی میشود.

دلایل استفاده از عملگر ( اکچویتر ) در یک شیر عبارتند از :

• روش کنترل در فرایند تولید

• قابلیت دسترسی به شیر و یا لزوم کنترل آن از راه دور

• نیاز به قطع عملگر سیستم در موارد اضطراری از یک محل امن

• گشتاور زیاد مورد نیاز برای باز کردن یا بستن شیر

• مسایل ایمنی

انواع اکچویترها ( عملگرها )

روش تحریک یک شیر ممکن است یکی از انواع ذکر شده ذیل باشد:

1- خطی (linear)

2- دورانی با زاویه محدود(Part-turn)

3- دورانی پیوسته(Multi-turn)

عملگرهای الکتریکی( Electric actuator )

عملگرهای مدرن مجهز به موتورهای الکتریکی هستند که می توان از آنها برای به کار انداختن دستی و از راه دور شیرهای صنعتی استفاده کردعملگرهای الکتریکی از یک موتور الکتریکی، سیستم کنترل، گیربکس و سوئیچهای حدی(Limit switches) تشکیل می شوند.

مزایا

1- سرعت موتورهای الکتریکی را می توان با گیربکس کاهش داد و به سادگی،سرعت دورانی مطلوب را به دست آورد.

2- با توجه به وجود گیربکس در بین موتور و عملگر،ثبات وضعیتی خوبی در عملگرهای الکتریکی وجود دارد،

3- موتور الکتریکی را می توان توسط سیستم کنترل فرایند،تحت کنترل داشت،

4- موتورهای الکتریکی باعث آلودگی و رطوبت در محیط نمی شوند، وقطعات " تمیزی " هستند،

5- تامین انرژی موتورهای الکتریکی بسیار ساده است،

6- انرژی الکتریکی و خروجی عملگرهای الکتریکی دچار نوسان نمی شود و

7- عملگر های الکتریکی جمع و جور و کوچک هستند.

معایب

1- عملگرهای الکتریکی نسبتا گران هستند.

2- درصورت قطع انرژی الکتریکی، عملگر الکتریکی در همان وضعیت باقی می ماند.

با توجه به مزایای ذکر شده فوق، عملگر های الکتریکی مخصوصا برای سیستمها و فرایندهایی که نیاز به کنترل دقیق هستند، مناسب می باشد. در انتخاب عملگر الکتریکی باید دقت کرد که بی جهت از موتورهای قوی تر استفاده نکرد. موتورهای الکتریکی،قطعات متحرک کمی دارند و به همین علت احتیاج به نگهداری کمتری دارند و از نظر مصرف انرژی نیز بازده بالاتری دارند.

عملگرهای نیوماتیکی(Pneumatic actuators)

عملگرهای نیوماتیکی احتمالا پرمصرف ترین عملگرها در شیر صنعتی هستند زیرا نسبتا ارزان هستند و انرژی مورد نیاز آنها (هوای فشرده) در اغلب کارگاه ها موجود است.عملگرهای پنوماتیکی ساده تری نسبت به انواع مشابه الکتریکی یا هیدرولیکی شان دارند و این عامل نیز یکی از مزایای دیگر آنها محسوب می شود زیرا تعمیر و نگهداری آنها آسان تر خواهد بود .

عملگر پنوماتیکی را می توان در شیرهای با حرکت خطی و شیرهای دورانی با زاویه محدود که کورس حرکتی محدودی دارند به کار برد این نوع عملگر را می توان بر روی شیرهای با سایزهای مختلف نیز به کار برد.

مزایا

1- تهیه هوای فشرده نسبتا ارزان و آسان است.

2- پیستون ها غالبا آزادانه حرکت می کنند و خود به خود قفل نمی شوند.

3- وقتی که در تماس با یک منبع گرمایی باشد افزایش فشار هوای گرم به عملگر نیوماتیکی کمک خواهد کرد.

4- هوای اضافی و خارج شده از سیستم بدون ایجاد هیچ مشکلی به هوای آزاد بر می گردد.

5- طراحی این عملگرها ساده تر و هزینه نگهداری و تعمیر آنها نسبتا کم است.

معایب

1- با توجه به انرژی جنبشی کم هوای فشرده نمی توان از نیروی حاصل از عملگر های نیوماتیکی برای از جاکندن دیسکهای گوه ای و باز کردن اینگونه شیرها استفاده کرد.

2- هوا یک ماده قابل تراکم است و نمی تواند میله شیر متصل به پیستون را دقیقا در یک وضعیت نگهدارد،

3- طراحی عملگر نیوماتیکی و به کارگیری رینگهای آب بندی لاستیکی در آنها باعث محدودیت دمایی اینگونه عملگرها می شود در نتیجه نیاز به عایق حرارتی و قطعات پیشگیری از آتش حس می شود.

4- موتورهای بادی (air motors) ممکن است به علت وجود مواد خارجی ریز، گیر کنند ویا اگر هوای فشرده به اندازه کافی خشک نشده باشد ممکن است قطعات موتور در معرض خوردگی قرار گیرد.

5- ممکن است نیروی هوای فشرده قادر به گرداندن میله شیرهای بزرگ نباشد.

عملگرهای نیوماتیکی رایج ترین عملگرهای مورد استفاده در شیرهای صنعتی هستند،زیرا مزایای قابل توجهی دارند، تعمیر آنها آسان و قطعات یدکی آنها فراوان است،قطعات و اجزای عملگرهای نیوماتیکی را می توان از مواد فلزی مختلف ساخت تا برای محیطها و کاربردهای مختلف،قابل استفاده باشد.

عملگرهای هیدرولیکی(Hydraulic actuators)

عملگرهای هیدرولیکی می توانند گشتاورهای خیلی زیادی ایجاد کنند و به همین دلیل برای به گردش درآوردن شیرهای صنعتی بزرگ مناسب هستند. ثبات وضعیتی این عملگرها عالی است زیرا در مواردی که نتوان در آنها از سیال هیدرولیکی یا الکتریکی یا استفاده کرد، می توان به خوبی، عملگرهای هیدرولیکی را به کار گرفت.

مزایا

1- امکان ایجاد نیروهای بالاتر.

2- فشار هیدرولیکی را می توان ذخیره کرد.

3- پوشش دادن و عایق کاری آنها کم هزینه است.

معایب

1- انرژی جنبشی عملگرهای هیدرولیکی کم است.

2- ایجاد یک شبکه لوله کشی هیدرولیکی برای تامین فشارتعداد زیادی عملگر، اقتصادی نیست.

3- در لوله های طویل حامل سیال هیدرولیک ،افت قابل توجهی در فشار به وجود میآید که ممکن است انرژی کافی در عملگرها تولید نکند.

4- سیال انبساط گرمایی بالایی دارد و باید سیستم هیدرولیک را در برابر آتش و حرارت های بالا حفظ کرد.

عملگرهای هیدرولیکی و الکتریکی دارای ساختارصلب، عملکردی مطمئن و دارای کورس حرکتی دقیق هستند. اغلب این عملگرها بخوبی نسبت به فضای خارج آب بندی شده و می توان از آنها با اطمینان در محیطهای مرطوب استفاده کرد.البته این عملگرها گران قیمت هستند و احتیاج به مراقبتهای بیشتری به هنگام کار دارند.