در صنایع گوناگون، از اجزا و تجهیزات متنوعی جهت کنترل و بهینه سازی سیستم های دارای شیرآلات و پایپینگ استفاده می شود. این تجهیزات در راستای بهبود کنترل فشار و دما در سیستم نقش مهمی ایفا می کنند. یکی از این تجهیزات مهم، اکچویتورها بوده که در این مقاله به آن پرداخته می شود.
معرفی عملگر یا اکچویتور
عملگر یا اکچویتورها در صنعت به صورت پنوماتیکی، الکتریکی و یا مکانیکی ساخته می شوند. با نصب این تجهیزات بر روی شیرآلات، می توان به طور کامل یا جزئی شیر را باز یا بسته کرده، و فرایند مورد نظر را به خوبی کنترل کرد. عملکرد عملگرها به صورت با تبدیل نیروهای مختلف به یکدیگر جهت دستیابی به به یک حرکت چرخشی یا خطی است. (مطالعه بیشتر: شیرآلات صنعتی)
برای مثال در یک اکچویتور پیستونی نوع حرکت مورد نظر به صورت خطی است. بنابراین با اعمال یک نیروی خارجی مانند الکتریکی یا پنوماتیکی می توان این عملگر را تحریک کرده تا به صورت خطی حرکت کند.
مشخصات اکچویتور
برای انتخاب عملگر مناسب، باید به مشخصات فنی آن توجه شود. از جمله مواردی که باید مد نظر قرار گیرد، نوع محرک اکچویتور، سایز آن، فشار و دمای قابل تحمل، و شرایط محیطی محل نصب می باشد.
علاوه بر موارد فوق. لازم است تا به سایر مشخصات ذکر شده در کاتالوگ و یا بدنه اکچویتورها توجه شود. این موارد شامل توان و گشتاور خروجی، فشار سیال درون لوله، نوع شیر (توپی یا پروانه ای)، نوع حرکت (تک اثره یا دو اثره) و نیاز یا عدم نیاز به شیر برقی اشاره کرد.
همچنین لازم به ذکر است که اکچویتورها نیز همانند بسیاری از تجهیزات صنعتی طبق استانداردهای خاصی تولید می شوند. اغلب این استانداردها شامل استانداردهایASTM B117-73 ASTM 6063 و ASTM B179 است.
انواع عملگر از نظر نوع حرکت
اکچویتورها بر اساس نوع حرکت خود به دو دسته خطی و چرخشی تقسیم بندی می شوند. در ادامه، به توضیح هر کدام پرداخته می شود:
اکچویتورهای خطی
خروجی این نوع اکچویتورها حرکتی خطی بوده و نیروی وارد شده به آن جهت اجرای حرکت خطی صرف می شود. اکچویتورهای خطی اغلب در شیرهای کنترلی مانند شیرهای گلاب و دیافراگمی استفاده می شوند. در این اکچویتورها با اعمال نیرو به صفحه دیافراگم، توسط یک میله که به شیر متصل است، باعث حرکت رو به بالا یا پایین شیر شده و وضعیت شیر را تغییر می دهد.
اکچویتورهای چرخشی
این دسته از اکچویتورها حرکتی دورانی یا چرخشی ایجاد می کنند. در این نوع اکچویتورها با اعمال نیروی ورودی، شفت خروجی اکچویتور فقط حرکت چرخشی انجام می دهد. به عنوان مثال در اکچویتورهای پنوماتیکی که دارای ساختار ساده ای هستند، از یک شفت دندانه دار که به شیر متصل شده، استفاده شده است. دو پیستون نیز در دو طرف آن قرار گرفته که با شفت دندانه دار در ارتباط است.
بنابراین با ایجاد دو محفظه جداگانه که یکی از آن ها بین دو پیستون و دیگری بین هر پیستون و دیواره ایجاد شده است، می توان با پر و خالی کردن این دو محفظه با هوای فشرده، پیستون ها را به حرکت درآورده و با استفاده از دنده هایی که آن ها را به شفت متصل می کند، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را فراهم کرد.
انواع عملگر از نظر انرژی محرک
از تقسیم بندی مهم عملگرها می توان به انواع آن ها از نظر انرژی مورد نیاز برای حرکت اشاره کرد. بر این اساس می توان اکچویتورها را به انواع برقی، پنوماتیکی، و هیدرولیکی تقسیم بندی کرد. (مطالعه بیشتر: شیر هواگیری چیست)
اکچویتور پنوماتیکی
عملگرهایی که توسط هوای فشرده عمل می کنند در این دسته بندی قرار می گیرند. این عملگرها دارای مزایا و معایب خاص خود بوده که از جمله مزایای آن می توان به در دسترس بودن نیروی پنوماتیکی (هوا) اشاره کرد. این عملگرها، خود به تعداد مختلفی تقسیم بندی می شوند که عبارت است از:
اکچویتور پنوماتیکی دیافراگمی: اکچویتور دیافراگمی معمولا برای شیرهای با حرکت خطی (شیر توپی، شیر دیافراگمی، شیر دروازه ای و غیره) به کار می رود. در بدنه این عملگرها از یک دیافراگم برای ورود هوا به آن و حرکت میله متصل به آن استفاده می شود.
اکچویتور پنوماتیکی پیستونی: در این نوع عملگر، از یک سیلندر و یک پیستون لغزنده که با اورینگ نسبت به سیلندر آب بندی شده، استفاده می شود. عملکرد این عملگر همانند سایر سیستم های سیلندر و پیستونی بوده و باعث ایجاد حرکت خطی عملگر می شود.
اکچویتور پنوماتیکی چرخشی: اکچویتورهای چرخشی شامل عملگرهای پره ای (vane actuator) می شود. در داخل این نوع عملگرها از یک یا چند پره استفاده شده است، که لبه آن نسبت به دیواره داخلی بدنه عملگر آب بندی شده است. بنابراین، با ورود و خروج هوای فشرده به فضای خالی بین پره و محفظه، یک حرکت دورانی در شفت متصل به آن به وجود می آید. در واقع، هنگامی که هوای فشرده به فضای یک پره وارد می شود، هوای سمت دیگر تخلیه و پره حول شفت خود می چرخد.
از مزایای عملگر پنوماتیکی می توان به تامین آسان هوای فشرده در محیط های صنعتی و همچنین، طراحی ساده و آسان بودن فرایند تعمیر و نگهداری آن ها اشاره کرد. همچنین هوای اضافی و خارج شده از این نوع عملگرها بدون ایجاد هیچ مشکلی به هوای آزاد بر می گردد. (مطالعه بیشتر: شیر صافی چیست)
اکچویتور الکتریکی
این نوع عملگر، از یک موتور الکتریکی جهت تامین انرژی مورد نیاز بهره می گیرد. اجزای کلی این اکچویتور شامل موتور الکتریکی، سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی است. عملکرد آن بدین صورت است که جریان الکتریکی وارد موتور شده و باعث چرخش شفت آن می شود.
این حرکت چرخشی وارد گیربکس شده و در آن از سرعت موتور الکتریکی کاهش، و گشتاور آن افزوده می شود. در نهایت این نیروی چرخشی به وسیله شفت از عملگر خارج می شود. از آنجا که منبع تغذیه این اکچویتورها انرژی الکتریکی است، لذا از ایجاد آلودگی و نشتی جلوگیری شده و تجهیز تمیزی به حساب می آید.
از طرفی می توان به کمک گیربکس های دور متغیر، سرعت و گشتاور آن را کنترل کرد. همچنین، از آنجا که سیستم برقی است، به راحتی می توان آن را با سیستم کنترلی کوپل کرد. اما باید توجه داشت که این عملگرها قیمت نسبتا بالایی دارند.
اکچویتور هیدرولیکی
در این نوع عملگر از نیروی هیدرولیک برای تامین انرژی استفاده می گردد. انواع مایعات می توانند منبع انرژی این عملگرها باشد، اما معمولا از روغن های هیدرولیک برای این منظور استفاده می شود. در این عملگرها با تبدیل انرژی هیدرولیک به مکانیکی می توان حرکت خطی و چرخشی لازم را تامین کرد.
از آنجایی که مایعات خصوصا روغن هیدرولیک، سیالاتی تراکم ناپذیر هستند، لذا این عملگرها می توانند نیروی زیادی را تحمل کرده و گشتاور بالایی را تولید کنند. از مزایای عملگر هیدرولیکی می توان به قابلیت ذخیره سازی فشار هیدرولیکی، آب بندی و عایق کاری کم هزینه، و ایجاد نیرو و گشتاور های بسیار بالا اشاره کرد.
کاربرد اکچویتورها
عملگرها به عنوان تجهیزاتی برای تولید حرکت خطی و چرخشی در سیستم های مختلف استفاده می شوند. از جمله کاربردهای مهم عملگر، می توان به قطع و وصل سریع مسیر جریان، و همچنین استفاده در فرآیندهایی که نیاز به کنترل اتوماتیک یا اتوماسیون دارند، اشاره کرد.
علاوه بر آن، از اکچویتورها در فرآیندهایی که نیاز به کنترل دقیق شیرها بوده، و عملگرهای دستی نمی توانند کنترل دقیقی داشته باشند، استفاده می شود. از کاربردهای دیگر این شیرها می توان به استفاده از آن در مواقعی که دسترسی اپراتور به شیرها محدود است، اشاره کرد. در نهایت در مواردی که نیاز به سرعت یا گشتاور بالایی باشد، انواع عملگرها می توانند این فرایند را آسانتر کنند.
قیمت اکچویتور یا عملگر
قیمت این عملگرها تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می گیرد. نوع عملگر، ظرفیت و ابعاد، جنس و کیفیت ساخت، برند تولید کننده و نیازهای خاص کاربرد، از جمله عواملی هستند که بر قیمت آن تأثیر دارند. اکچویتورهای پنوماتیکی اغلب به صرفه ترین گزینه هستند، در حالی که اکچویتورهای الکتریکی و هیدرولیکی با توجه به عملکرد برتر و ویژگی های منحصر به فرد خود، دارای هزینه بیشتری هستند.
ظرفیت و ابعاد عملگر نیز تأثیر مهمی در قیمت دارند؛ عملگرهای با ظرفیت و توان بیشتر، دارای هزینه بیشتری هستند. برند سازنده، جنس و کیفیت ساخت نیز عامل دیگری بر طول عمر عملگر و قیمت آن است. علاوه بر این موارد، ویژگی های خاص، استانداردها، مقاومت در برابر شرایط محیطی خاص و سفارشی سازی ها نیز باعث تغییر قیمت این عملگرها خواهد شد. برای دریافت قیمت انواع اکچویتور می توانید با کارشناسان مجموعه پردیس فولاد تماس حاصل فرمایید.
جمع بندی
اکچویتورها از جمله تجهیزاتی هستند که برای کنترل سیستم ها خصوصا شیرآلات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیزات دارای حرکت های خطی و دورانی بوده و از نظر نحوه عملکرد نیز به سه دسته الکتریکی، پنوماتیکی، و هیدرولیکی تقسیم بندی می شوند. هر یک از عملگرها دارای مزایای خاص خود بوده و لازم است تا با توجه به نیاز سیستم انتخاب شوند.
سوالات متداول
عملگر یا اکچویتور چیست؟
عملگر یا اکچویتور تجهیزی برای کنترل و تغییر وضعیت شیرآلات بوده و به کمک آن می توان میزان دبی عبوری از خطوط پایپینگ را بدون دخالت اپراتور کنترل کرد.
انواع اکچویتور از نظر نوع حرکت چیست؟
اکچویتورها به طور کلی دارای دو نوع حرکت خطی و دورانی هستند.
انواع اکچویتور از نظر انرژی مصرفی چیست؟
عملگرها را می توان از نظر انرژی مورد استفاده به سه دسته الکتریکی، پنوماتیکی، و هیدرولیکی تقسیم بندی کرد؛ که نوع الکتریکی مستقیما با انرژی برق، نوع پنوماتیکی با هوای فشرده، و نوع هیدرولیکی با کمک فشار روغن عمل می کنند.
