actuator چیست؟

در شیرهای دستی  (Manually operated) اپراتورها و پرسنل حاضر در کارگاه انرژی لازم برای باز کردن، بستن یا تغییر حالت شیر را تامین می کنند، 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 actuator نامیده می شود بر روی شیر نصب کرد

دلایل استفاده از actuator 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 actuator سیستم در موارد اضطراری از یک محل امن

• گشتاور زیاد مورد نیاز برای باز کردن یا بستن شیر و

• مسایل ایمنی

انواع actuator ها

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)

نوع سیستم تحریک شیر یا انرژی تحریک ممکن است به صورتهای زیر باشد:

1- الکتریکی 2-نیوماتیکی 3-هیدرولیکی

actuatorهای الکتریکی(Electric actuator)

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

مزایا عملگر

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 actuator،ثبات وضعیتی خوبی در actuatorهای 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 actuatorهای الکتریکی دچار نوسان نمی شود و

7. actuator های الکتریکی جمع و جور و کوچک هستند.

 

معایب

1. actuatorهای الکتریکی نسبتا گران هستند،

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

با توجه به مزایای ذکر شده فوق، actuator های الکتریکی مخصوصا برای سیستمها و فرایندهایی که نیاز به کنترل دقیق هستند، مناسب می باشد. در انتخاب actuator 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.

 

actuator های نیوماتیکی(Pneumatic actuators)

actuatorهای نیوماتیکی احتمالا پرمصرف ترین actuatorها در شیر صنعتی هستند زیرا نسبتا ارزان هستند و انرژی مورد نیاز آنها(هوای فشرده) در اغلب کارگاه ها موجود است.actuatorهای نیوماتیکی 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 .

actuator نیوماتیکی را می توان در شیرهای با حرکت خطی و شیرهای دورانی با زاویه محدود که کورس حرکتی محدودی دارند به کار برد این نوع actuator 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 actuator نیوماتیکی کمک خواهد کرد،

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

5. طراحی این actuatorها 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 actuator 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 actuator نیوماتیکی و به کارگیری رینگهای آب بندی لاستیکی در آنها باعث محدودیت دمایی اینگونه actuatorها 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 و

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

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

 

actuatorهای هیدرولیکی(Hydraulic actuators)

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

 

 

مزایا

1. امکان ایجاد نیروهای بالاتر،

2. فشار هیدرولیکی را می توان ذخیره کرد و

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

معایب

1. انرژی جنبشی actuatorهای هیدرولیکی کم است

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

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

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

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