اکچویتور (Actuator) در لغت به معنای عملگر است و می­‌توان گفت آخرین تجهیز یک کنترلر است که دستور کنترلی را به اجرا در می‌­آورد. در واقع یک دستور برقی را با استفاده از یک منبع تغذیه به یک عمل مکانیکی تبدیل می­‌کند. این عمل مکانیکی باید ویژگی­ هایی داشته باشد: به اندازه کافی سریع باشد، دقیق باشد و حداقل انرژی ممکن را لازم داشته باشد.

Actuator دستورات کنترلی را با کنترل پارامتر اندازه گیری شده اجرا می کند اما اکچویتور چیست؟ در واقع اکچویتور ها عملگران سیستم ما هستند. در بلوک دیاگرام زیر جایگاه اکچویتور ها را در یک سیستم کنترلی می بینیم. اکچویتور ها را می توان واسط بین سیستم و محیط پیرامون دانست.

پرکاربرد­ترین موارد مصرف اکچویتورها در باز و بسته کردن شیر­ها است. معمولا از اکچیوتور در مواردی که از لحاظ ایمنی نیاز به قطع سریع جریان است، گشتاور زیادی مورد نیاز است، لزوم دسترسی به شیر از راه دور است و یا دسترسی سریع مورد نیاز است، استفاده می‌­شود. این اکچویتور­ها بسته به نوع منبع انرژی و حرکتی که ایجاد می­‌کنند به دسته­‌های: الکتریکی، هیدرولیکی، پنوماتیکی با حرکت خطی و دورانی تقسیم می­‌شوند.

فیلم اموزشی درباره انواع اکچویتور

انواع اکچویتور (Actuator) از منظر عامل حرکت

همان طور که ذکر شد اکچویتور ها در خروجی خود یک حرکت مکانیکی به ما می دهند مانند موتور های الکتریکی. این عمل مکانیکی باید دارای سرعت و دقت مناسب باشد. اکچویتور ها با توجه به عامل تحریکشان انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

اکچویتور الکتریکی یا برقی

 

عملگر الکتریکی Electrical Actuator دسته ای از عملگر‌ها هستند که از نظر عامل تحریک با برق کار می‌کنند. در واقع نوع مدرن اکچویتور‌ها هستند که از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی مورد نیاز بهره می‌­‌گیرند. این نوع اکچویتور­ها از یک موتور الکتریکی، سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی تشکیل می‌­‌شوند. در عملگر برقی با استفاده از گیربکس، سرعت موتور الکتریکی را کاهش داده و به سرعت دورانی مطلوب می‌‌رسانند. گیربکس باعث می‌­‌شود دقت و پایداری مناسبی در اکچویتور بوجود آید. سیستم کنترلی موجود در این اکچویتور­ها کنترل کردن این اکچویتورها بسیار ساده کرده است و می‌‌­توان از آن­ها در سیستم­‌هایی که نیاز به کنترل دقیق دارند استفاده کرد. با توجه به اینکه منبع تغذیه این اکچویتور­ها برق است آلودگی و نشتی ندارند و تجهیز تمیزی به حساب می‌‌­آیند. این اکچویتور­ها قیمت نسبتا بالایی دارند ولی با توجه به اینکه قطعات متحرک کمی دارند هزینه تعمیر نگهداری پایینی دارند.

مزایای اکچویتورهای الکتریکی در دقت، انعطاف پذیری و هزینه‌های کم عملیاتی است که منجر به استفاده در رباتیک، الکترونیک و مونتاژ الکترونیکی، ابزارآلات و بسیاری از بخشهای دیگر صنعتی می‌‌شود.

انرژی مورد نیاز

موتور های الکتریکی مورد مصرف برای شیر های دورانی با زاویه محدود و با گردش پیوسته،ممکن است از نوع موتور های ac  تک فاز یا موتور های dc  باشند. البته برای شیر های صنعتی بزرگ بهتر است از موتور های سه فاز قوی استفاده کرد،زیرا این موتور ها توان قابل توجهی دارند و کنترل انها نیز ساده تر است.

حفاظت محیطی

موتور های الکتریکی مورد استفاده در اکچویتور شیر های صنعتی باید در محلی نصب شوند که رطوبت و سیال جاری در فرایند نتواند به داخل انها نفوذ کند.

کاهش دوران

موتور الکتریکی غالبا با سرعت می چرخند و لازم است دور انها خیلی کاهش یابد تا بتوان از ان،برای به گردش در اوردن میله شیر هاذ استفاده نمود.برای شیر های دورانی با زاویه محدود،سرعت گردش موتور باید باز هم بیشتر کاهش یابد.

امکان به کارگیری دستی

در شیر های مجهز به عملکرد های الکتریکی،لازم است اهرامی های دستی مناسب وجود داشته باشد تا به هنگام عدم عملکرد سیستم الکتریکی،بتوان شیر را کنترل کرد.

اجزای عملگر برقی

نحوه کارکرد عملگر الکتریکی

با چرخش روتور یا اسپیندل ( Spindle )، موتور الکتریکی یک حرکت جرخشی را ایجاد می‌کند. اسپیندل از طریق یک پیچ به شافت متصل می‌شود و آن را می‌‌چرخاند. موتور توسط یک درایو الکتریکی کنترل می‌شود.

آیا برای کارکرد عملگرهای برقی به چیز دیگری نیاز داریم؟

تأمین برق مناسب و کابل کشی مربوط به تجهیزات ضروری است. برای سیگنال‌های قدرت و کنترل بین موتور و درایو به کابل کشی نیاز است.

انواع عملگرهای برقی

• چرخشی (روتاری)

• ۱۸۰ درجه

• ۹۰ درجه (ربعگرد)

• خطی (Linear)

• double acting

• single acting

• two stage

• کنترلر AM

• کنترلر AC

کاربرد عملگر الکتریکی در صنایع آب و فاضلاب:

• تاسیسات تصفیه آب
• تاسیسات تصفیه فضلاب
• توزیع آب آشامیدنی
• نمک زدایی آب دریا
• سازه‌های فولادی برای سیستم‌های آب
• استحصال فاضلاب

کاربرد عملگر الکتریکی در صنایع انرژی:

• نیروگاه‌های سوخت فسیلی ( ذغال، سنگ، گاز، نفت )
• نیروگاه‌های اتمی
• نیروگاه‌های سیکل ترکیبی
• نیروگاه‌های هیدروالکتریک
• نیروگاه‌های ژئوترمال
• نیروگاه‌های انرژی خورشیدی

کاربرد عملگر الکتریکی در صنایع نفت و گاز:

• انبارهای نفت
• سکوهای استخراج
• خطوط لوله
• پالایشگاه‌ها
• ایستگاه‌ها پمپاژ

کاربرد عملگر الکتریکی در سایر صنایع:

• سیستم‌های تهویه مطبوع
• صنایع شیمیایی و دارویی
• کارخانه‌های تولید فولاد
• صنایع کاغذسازی
• صنایع سیمان
• صنایع استخراج معادن
• صنایع تولید کشتی و زیر دریایی

مزایا

1.سرعت موتور های الکتریکی را می توان با گریبکس کاهش داد و به سادگی،سرعت دورانی مطلوب را به دست اورد.

2.با توجه به وجود گیریبکس در بین موتور و اکچویتور،ثابت وضعیتی خوبی در اکچویتور های الکتریکی و جود دارد

3.موتور های الکتریکی باعث ایجاد الودگی ئ رطوبت در محیط نمی شوند و قطعات تمیزی هستند.

4.موتور های الکتریکی را می توان توسط سیستم کنترل فرایند،تحت کنترل داشت.

6.تامین انرژی  الکتریکی بسیار ساده است.

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

معایب

1.اکچویتور الکتریکی نسبتا گران هستند

2.ساختار پیچیده ای دارند و نگخداری  وتعمیر انها پر هزینه است

3.در محیط های کاری گرم ،باید از کابلهای حفاظت نمود

4.موتور و ادوات الکتریکی را باید در برابر رطوبت محافظت کرد

5.انرژی الکتریکی را به راحتی نمی توان ذخیره کرد

6.در صورت قطع برق  اکچویتور الکتریکی در همان وضعیت باقی می ماند مگر انکه دارای باطری باشند.

7.در محیط های خطرناک و انفجاری باید از موتور های مخصوص استفاده کرد.

از بهترین برند های تولید کننده اکچویتور الکتریکی می توان به شرکت های :روتورک و ایومآ و j+j  را نام برد.

نکاتی که هنگام خرید عملگرهای الکتریکی باید به آن توجه کنیم؟

• فشار کاری عملگر
• گشتاور کاری
• محدوده تغییرات دمایی
• محدوده کاری ولتاژ و جریان
• سرعت کاری ( دور موتور )
• ابعاد و وزن دستگاه
• قطر و اندازه پیستون
• توان خروجی
• نحوه نصب

اکچویتور پنوماتیکی

اکچویتور در صنایع با نام عملگر نیز شناخته می شود، انواع مختلفی دارد. یکی از پر مصرف ترین اکچویتورها، عملگر های پنوماتیکی هستند که به آنها اکچویتور یا عملگر بادی نیز گفته می شود.

اکچویتور پنوماتیکی یا عملگر بادی یکی از قطعات صنعتی مکانیکی بوده که نسبت به فشار جریان به صورت لحظه ای و یا با برنامه از پیش تعریف شده سریعا عکس العمل نشان می دهند. این عملگر ها حین استفاده، باید دائما از سوی یک منبع تغذیه هوای فشرده تحت فشار باشند. از این رو در مواقع ضروری و لازم، برای کنترل یا باز و بسته کردن شیرآلات از آنها استفاده می شود. این عملگر های پنوماتیکی بر اساس گشتاوری که تولید می شود دسته بندی می شوند و هر کدام برای ارائه بهترین کارکرد، متناسب با مواد و فشار خاصی بکار می روند. بنابراین برای انتخاب اکچویتور پنوماتیک بایستی فشار جریان و سیال درون لوله و همچنین سایز شیرآلات مورد استفاده را مدنظر قرار داد.

فیلم اموزشی درباره اکچویتور

لیست اجزا و قعطات اکچویتور پنوماتیک بادی نوجیکس:

نقشه انفجاری اکچویتور پنوماتیک بادی

 

در شکل بالا نقشه انفجاری اکچویتور پنوماتیک بادی کشیده و بر اساس آن در جدول پایین لیست اجزاء اکچویتور پنوماتیک بادی بصورت تفکیکی به همراه جنس استاندارد آن آورده شده‌است.

نام و جنس اجزاء اکچویتور پنوماتیک بادی نوجیکس بصورت تفکیکی

مشخصات فنی اکچویتور پنوماتیک

برای اینکه بتوان شیر را به صورت همزمان با حالت های کاملا باز یا کاملا بسته و به طور درصدی کنترل کرد یک دستگاه بسیار کار آمد به نام پوزیشنر را به همراه اکچویتور بر روی شیر نصب کرده و آن را از طریق سیگنال های آنالوگ بدست آمده از پوزیشنر به درصد دلخواه و مورد نیاز به حالت های کمی باز و یا کمی بسته در می آوریم.

مقدار گشتاور های تولیدی اکچویتور بادی یا عملگر پنوماتیکی متفاوت و البته بسیار کار آمد برای موقعیت های مختلف می باشند، برای نمونه گشتاور های تولیدی از کمترین که مقدار 40N.m بوده شروع شده و به بالاترین مقدار گشتاور که 270N.m می باشد می رسد. از دیگر گشتاور های تولید شده می توان به مقدار های 52N.m، 63N.m، 75N.m، 83N.m، 92N.m، 105N.m، 125N.m، 140N.m، 160N.m، 190N.m، 210N.m، 240N.m اشاره کرد. دستگاه های اکچویتور بادی بر طبق استاندارد های جهانی تولید و با برند های معتبر عرضه گردیده است.

خطاهای مرسوم در مورد اکچویتور پنوماتیک بادی:

عدم حرکت یا حرکت آهسته اکچویتور پنوماتیک بادی می‌تواند بعلت خرابی شیر برقی نامور یا کویل آن، کافی نبودن فشار کاری، مناسب نبودن سایز اکچویتور پنوماتیک بادی، خرابی یا کثیفی مسیر تامین فشار هوا و یا لوله کشی نامناسب باشد.

انواع اکچویتور پنوماتیک

• اکچویتور پنوماتیک دیافراگمی
• اکچویتور پنوماتیک پیستونی

• اکچویتور پنوماتیکی پره ای

اکچویتور پنوماتیک یا عملگر بادی دیافراگمی

این عملگر های پنوماتیک دو منظوره بوده و برای نصب هم بر روی شیر های با حرکت خطی و هم شیر های با حرکت دورانی مفید و کار آمد هستند. نمونه ای از این اکچویتور ها با یک فنر برگشتی تولید می شود، به این منظور که گاها در سیستم فشار هوا و تزریق آن به آکچویتور کاهش میابد در این زمان ها فنر برگشتی موجود در اکچویتور بادی به برگشت دیافراگم به جای خود کمک بسیاری می کند.

نوع دیگری نیز از این عملگر های پنوماتیک وجود دارد که به آن اکچویتور دیافراگمی دبل اکشن گفته می شود. این نوع عملگر واکنش سریعتری نسبت به بسته شدن شیر تحت فشار هوای فشرده نشان می دهد، و هر زمان به هر دلیلی فشار هوای فشرده قطع شود شیر را به حالت کاملا باز در آورده و در همین پوزیشن نگه می دارد تا زمانی که دوباره فشار هوا اعمال شود.

اکچویتور بادی یا عملگر پنوماتیک پیستونی

اکچویتور های پیستونی در ساختار خود دارای یک سیلندر بهمراه یک پیستون لغزنده است که در جهت آب بند کردن پیستون نسبت به سیلندر از اورینگ های مخصوص با درصد تحمل فشار و دمای بالا استفاده شده است، و سیلندر که که به واسطه قاب ریخته گری شده در بدنه شیر طراحی شده است. از این رو فضای کافی جهت استفاده و نصب دیگر قطعات جانبی کنترل مهیا می باشد.

لازم به ذکر است که این دسته از عملگر های پنوماتیک استفاده کمتری نسبت به عملگر های دیافراگمی داشته اما مزایا و کارایی های خاص آنها باعث می شود که در برخی از صنایع خاص مانند سیستم های فشار بالا و دارای سیال های خاص مورد استفاده قرار گیرند.

اکچویتور پره ای

اکچویتور های پره ای vane actuator معمولا برای دوران های 90 درج به کار می رود. در داخل این اکچویتور، یک پره نوسانی که لبه آن نسبت به دیواره داخلی محفظه ابتدی شده است، قرار دارد. با ورود و خروج هوای فشرده به فضای طرفین این پره، یک حرکت دورانی محدود در شفت متصل به آن به وجود می اید.وقتی هوا به فضای یک پره وارد می شود، هوای طرف دیگر تخلیه شده و پره حول شفت خود می چرخد. طراحی این اکچویتور (عملگر) ساده، قیمت آن پایین و تعداد اجرای آن کم است و به همین دلیل، نگهداری و تعمیر آن نیز آسان است. این اکچویتورها را می توان فقط برای گشتاورد های پایین و فشار های کم به کار برد، که این موضوع از محدودیت های این اکچویتور (عملگر) محسوب می شود.

نحوه عملکرد اکچویتور پنوماتیک

اکنون نحوه عملکرد اکوچیتور پنوماتیک را شرح خواهیم داد. اکچویتور بر روی شیرآلات نصب شده تا درست در زمان های معین و بر طبق دستورالعمل یا گاه در صورت لزوم در زمان های اضطراری به واسطه هوای فشرده ای که کمپرسور موجود در سیستم فراهم کرده است، دهانه شیر را به صورت نیمه باز یا نیمه بسته جهت کاهش فشار جریان و کنترل آن یا کاملا باز و کاملا بسته در آورد. به این منظور، اکچویتور در زمان مقرر فشار هوا را به چرخ دنده و از چرخ دنده به میله یا شافت شیر انتقال می دهد و باعث هر کدام از این فعالیت ها می شود. از این رو از اکچویتور بادی یا عملگر پنوماتیکی در محیط های خطرناک، غیر قابل دسترس و مخصوصا بر روی شیرآلات با سایز های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.

اجزای اکچویتور خطی پنوماتیک

• میله پیستون
• آب بندی میله
• پیستون و آب بندی
• لیمیت سوئیچ باکس پنوماتیک
  • لیمیت سوئیچ باکس یکی از قطعات و جزئی از تجهیزات الکترومکانیکی می باشد، که از یک عدد محرکی که متصل شده به یک سری اتصالات، تشکیل شده است که این اتصالات عموما در تنظیمات صنعتی، بودن یا نبودن، نزدیک بودن یا نبودن یک ماده (مایع یا جامد یا گاز) را برای لیمیت سوئیچ باکس فراهم و مهیا می کنند. این سوئیچ ها مانند شیر های برقی ضد انفجار بوده و سلامت سیستم را با وجودشان تضمین می کنند.
• شیر برقی پنوماتیک
  • این شیر ها مسئولیت جابجایی و انتقال فرمان را به عملگر ها دارند، که در صنایع آنها را به نام سلونوئید نیز می شناسند. این شیر ها با وجود ساختار ساده و سهولت بسیاری که برای نصب و انجام کار دارند اما نقش واقعا مهم و با ارزشی را در سیستم ها ایفا می کنند، از این رو به پر مصرف ترین قطعات در صنت های مختلف تبدیل شده اند. یکی دیگر از مزیت های شیر های برقی ضد انفجار بودن آنهاست به همین خاطر طول عمر و کارایی بسیار بالایی را دارند.

مزایای اکچویتور پنوماتیک

• تهیه هوای فشرده آسان و ارزان
• وجود فنر این دستگاه ها را قابل اطمینان تر کرده است
• بالا رفتن راندمان عملکرد اکچویتور با افزایش فشار هوای گرم
• ساختار ساده و خرابی کم و به نسبت آن تعمیرات کمتر
• تحمل بار های سنگین
• نیرو و سرعت بالا
• بدون ایجاد گرمای بیش از حد
• دوام بالا و جایگزین مقرون به صرفه
• بی خطر بودن در استفاده

اکچویتور هیدرولیکی

انواع مایعات می توانند منبع انرژی آن باشند در واقع این عملگرها با تبدیل انرژی هیدرولیک به مکانیکی می توانند باعث حرکت دادن، چرخاندن و یا بلند کردن یک تجهیز یا قسمتی از آن شوند. از آنجایی که مایعات تراکم پذیر نیستند یک عملگر هیدرولیکی میتواند نیروی بزرگی را تحمل کند و گشتاور بالایی ایجاد کند.

از پر کاربرد­ترین اکچویتورها در زمینه شیرآلات صنعتی هستند. زیرا قیمت مناسبی دارند و تامین کننده انرژی آن­ها که هوای فشرده است در اغلب محیط ­های صنعتی در دسترس است. همچنین این نوع از اکچویتورها ساختار ساده‌­تری نسبت به دو نوع دیگر دارند. از این بابت هزینه تعمیر و نگهداری پایین ­تری نیز دارند. این اکچویتور­ها دو نوع حرکت چرخشی و خطی را پوشش می‌­دهند و بر روی سایز­­های مختلف شیر نیز قابل نصب هستند.

هوای مورد نیاز این اکچویتور (Actuator) ها به راحتی و با هزینه کم قابل تامین است. اگر در محیط گرم کار کنند افزایش فشار هوا به عملکرد آن کمک خواهد کرد و همچنین هوای اضافی نیز به راحتی به محیط دفع می­‌شود. اما با توجه به نیروی تقریبا کم سیستم­های پنوماتیکی نمی­‌توان از آن­ها برای شیر­های بزرگ که برای باز و بسته شدن نیاز به گشتاور زیادی دارند استفاده کرد. تراکم پذیری زیاد هوا باعث شده تنظیم و ثابت کردن پیستون­های اکچویتور سخت باشد.

همچنین رینگ­‌های آب بندی لاستیکی در آن­ها باعث ایجاد محدودیت دمایی در کارکرد این نوع اکچویتور­ها شود. هرچند می­‌توان با به کار بردن قطعات کاملا فلزی در این اکچویتورها از آن­ها در محیط‌­ها و کاربرد­های مختلفی استفاده کرد. یکی دیگر از مسائل در استفاده از اکچویتور پنوماتیکی تامین هوای کاملا تمیز برای منبع انرژی این سری اکچویتور­ها است. هوای مورد استفاده در این اکچویتورها باید عاری از مواد خارجی و خشک باشد تا به تجهیزات اکچویتور آسیب نزند.

 

انواع اکچویتور بر حسب نوع حرکت

اکچویتور خطی

این Actuator ها حرکت خطی ای را تولید می کنند و عملکردی به مانند یک جک دارند نیروی زیادی نیز تولید می­‌کند و در عین حال دقت بالایی دارد و از این بابت معمولا در آزمایشگاه­ ها نیز از آن استفاده می­شود اما معمولا نسبت به عملگر چرخشی فضای بیشتری اشغال می­‌کند و از این بابت معمولا در کاربرد­های خاصی از آن استفاده می‌­شود.

اجزای اکچویتور خطی

اکچویتور چرخشی یا دورانی

حرکت تولیدی این اکچویتورها به صورت دورانی یا چرخشی (روتاری) می باشد. این اکچویتورهای پنیوماتیکی ساختمان ساده‌­ای دارند، به طور خلاصه یک شفت دندانه دار که باید به شیر وصل شود در وسط قرار دارد و دو پیستون در دو طرف آن قرار گرفته‌­اند که با دندانه‌­ای به شفت متصل هستند. دو محفظه جدا از هم در یک اکچویتور وجود دارد که  ناحیه درونی، بین دو پیستون و ناحیه خارجی، بین هر پیستون و دیواره قراردارد و کاملا از هم ایزوله هستند.

سیال محرک با پر و خالی شدن در این دو ناحیه باعث به حرکت درآمدن پیستون می­‌شود. پیستون نیز با استفاده از دنده­‌هایی که آن ­را به شفت متصل کرده، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را تامین می­‌کنند. اکچویتور تک و دو عملکردی از دیگر دسته بندی‌­های اکچویتور­ها است. در نوع تک عملکردی به جای محفظه خارجی پیستون که با پر شدن سیال در آن باعث حرکت شفت می­‌شود.

در این حالت از فنر بهره می­‌گیریم به صورتی که با پر شدن سیال در محفظه بین پیستون‌­ها، هر دو پیستون حرکت می­‌کنند و از هم دور می­‌شوند و فنر را که یک سر آن به دیواره اکچویتور و یک سر آن به پیستون است را فشرده می­‌کنند. با خالی شدن سیال از محفظه بین دو پیستون، فنر که در مرحله قبل جمع شده بود، باز شده و پیستون را به حالت قبلی برمی­‌گرداند.

عملگرهای دورانی نیز یه دو دسته تقسیم بندی می شوند:

1. دورانی با زاویه محدود (Part-turn)

2. دورانی پیوسته (Multi-turn)

فاکتورهای موثر در انتخاب اکچویتور چیست

برند­ها و مدل­های گوناگونی از عملگر در بازار موجود است. بنابراین برای انتخاب یک اکچویتور مناسب باید فاکتور­های زیادی را بررسی کنیم. مانند هر خرید دیگری، فاکتور­های تاثیرگذار در خرید ما را نیاز­های ما تعیین می‌­کنند. یکی از مهمترین عامل­‌های تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور، اندازه و نوع اتصال خروجی آن که به شیر است. بنابراین با توجه به نوع و اندازه اتصال شیر مورد نظر باید اکچویتور مناسب با آن را انتخاب کرد.

فاکتور دیگر تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور، گشتاور خروجی ای است که می­تواند تولید کند. شیرها با توجه به اندازه و نوعی که دارند، گشتاور­های مختلفی برای باز و بسته کردن آن­ها مورد نیاز است. بنابراین باید اکچویتوری انتخاب شود که بتواند گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته کردن پمپ را تامین کند. در غیر اینصورت اکچویتور بی‌فایده خواهد بود.

زاویه چرخش اکچویتور (Actuator)، دیگر فاکتور تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور است. هر شیر با توجه به نوع آن و محلی که نصب شده است لازم است تا درصد خاصی باز و بسته شود، بنابراین اکچویتوری باید برای آن انتخاب شود که ارائه دهنده آن مقدار زاویه باشد. همچنین دو پیچ بر روی اکچویتور قرار دارد که با استفاده از آن می­توان تا 10 درجه، مقدار زاویه باز و بسته شدن شیر را تغییر داد. از دیگر فاکتورهای تاثیرگذار برای تهیه تجهیزات مکانیکی و الکتریکی می­‌توان به فشار و دمای کاری، استاندارد و … اشاره کرد.

اکچویتورها را می‌­توان به دو دسته ساعتگرد و پاد ساعتگرد تقسیم کرد. دسته اول در ابتدا ساعتگرد چرخیده و شیر باز را می­‌بندند. دسته دوم در ابتدا پادساعتگرد چرخیده و شیر بسته را باز می­‌کنند. این تقسیم بندی کمک می­‌کند تا با توجه به اینکه شیر اغلب باز است یا بسته، از اکچویتور مناسب­ی استفاده کرد.

بررسی انواع اکچویتور از نظر برند

اکچویتور Valbia

این اکچویتور در هر دو مدل تک و دو عملکردی ارائه شده است، زاویه چرخش استاندارد این اکچویتورها 0-90 که نسخه 180-0 آن نیز موجود می‌­باشد. این اکچویتور با داشتن استاندارد Atex برای محیط‌­هایی با ریسک بالای آتش سوزی عملکرد مناسبی دارد. در انتخاب مواد مورد استفاده در ساخت این محصول دقت زیادی شده است. با توجه به قدیمی بودن تکنولوژی اکچویتورها، طراحی این اکچویتور جدید به نظر می‌­آید. از همین بابت است که شرکت Valbia از لحاظ کیفیت، استاندارد، عملکرد و عمر طولانی و مفید کاری، محصول خود را ضمانت می‌­کند.

ساختارها و مواد متنوع به کار رفته در این اکچویتور­ها، مدل­های گوناگونی از اکچویتور­های Valbia را بوجود آورده است که همه­ تجهیزات و محیط­های عملکردی را پوشش می­دهند و باتوجه به گستردگی مدل­ها با بیشتر تجهیزات هماهنگ می­‌شوند. همچنین این شرکت تجهیزات جانبی متنوعی که با اکچویتورها هماهنگ باشند و عملکرد آن­ها را بهبود ببخشند، ارائه داده است که از جمله آن­ها می­توان به شیر سلنوئید، لیمیت سوئیچ، positioners وچرخدنده اورژانسی اشاره کرد. سری 82 و 83 بدنه آلومینیومی دارند و به ترتیب زاویه چرخش 90-0 و 180-0 دارند و سری 84 بدنه فولادی و زاویه چرخش 90-0 دارد. در همه‌­ی مدل­ها با استفاده از پیچ تنظیم می­توان زاویه چرخش را 5 درجه کم و زیاد کرد.

بدنه این اکچویتورها محکم بوده و در مقابل خوردگی مقاوم هستند و همچنین تجهیزات متحرک برای عمر طولانی تر، اکثرا خود روان کن بوده و اصطکاک کمی دارند. در مدل تک عملکردی که فنر دارد، فنر به کار رفته با کیفیت بوده و توانایی کار با فشار و گشتاورهای مختلف را دارد. در اکچویتورهای شرکت Valbia فضای کوچکی در پیستون جدا شده است که در فشار محفظه هم تاثیر ندارد، این فضای کوچک از نشتی­‌های احتمالی جلوگیری می‌­کند که شرکت Valbia ادعا می­‌کند این روش فقط در اکچویتورهای شرکت خودش به کار رفته و باعث عملکرد بهتر و طول عمر بیشتر اکچویتور خواهد شد.

 

اکچویتور Genebre

این برند اسپانیایی از سال 1981 فعالیت خود را آغاز کرده است و از برند­های مطرح و با کیفیت به حساب می‌­آید. اکچویتور پنوماتیکی این برند به نسبت جمع و جور طراحی شده است و بدنه‌ای آلومینیومی دارد و سطح پیستون ضریب اصطکاک پایینی دارد و ضد خوردگی است. انواع شیر­های سلنوئید و positioner بر روی این اکچویتورها قابل نصب هستند. مدل استاندارد این سری اکچویتورها 90 درجه چرخش است اما مدل­های 120،135،150 و 180 نیز در دسترس هستند و همچنین با پیچ­های تنظیم روی اکچویتور می­توان زاویه باز شدن را تا 10 درجه کم و زیاد کرد. در مواقع اورژانسی نیز می‌­توان به صورت دستی با اکچویتور کار کرد.

بهتر است از هوای تمیز فیلتر شده و خشک در این اکچویتورها استفاده کرد و اگر هوای خشک در دسترس نبود می­توان از هوای غیر خشک استفاده کرد اما باید روان کننده بهتری نیز استفاده کنیم. فنر استیل به کار رفته در مدل تک عملکردی با epoxy پوشش‌­دهی شده و کلیه قطعاتش در مقابل خوردگی مقاوم هستند. این برند نیز دو مدل ساعتگرد و پاد ساعتگرد ارائه کرده است که با توجه به وضعیت معمول شیر مورد نظر از مدل مناسب استفاده می­‌کنیم. به طور مثال اگر شیر مورد نظر ما معمولا باز است و لازم است گاهی بسته و دوباره باز شود، باید از اکچویتور مدل ساعتگرد استفاده کرد که در ابتدای حرکتش شیر باز است و با چرخش ساعتگرد آن را می­بندد و دوباره باز می‌­کند.

 

اکچویتور Duravis

این برند ترکی محصولات دیگری مانند انواع شیر نیز ارائه می­‌دهد و از لحاظ کیفیت فرق چندانی با برند­های اروپایی ندارد. عملگر های این برند زیبا و کم حجم و مدرن ساخته شده­‌اند. این شرکت سعی کرده است انواع نیاز مشتری‌­ها را پوشش دهد و 16 سایز مختلف، 3 مدل برای دمای کاری­‌های متفاوت و 2 مدل برای کار در محیط اسیدی و عادی ارائه داده است. اکچویتور­های Duravis نیز در مدل تک و دوبل عملکردی موجود می­‌باشند و از دو پیستون و چرخدنده شانه‌­ای بهره می‌­گیرند.

زاویه چرخش استاندارد این اکچویتورها 90 درجه است که مدل­های 120،180 و 240 درجه نیز موجود می­‌‌باشند و می­توان با پیچ تنظیم 5 درجه زاویه چرخش را کم و زیاد کرد. گشتاور تولیدی توسط این اکچویتورها بین 3 تا 6000 نیوتون متر است. این اکچویتور­ها از کیفیت ساخت بالایی برخوردار هستند و مواد به کار رفته در ساخت آن­ها نیز مرغوب و به روز است. برای مثال جنس بدنه آلومینیوم آنودایز شده، جنس پیستون آلومینیوم ریخته گری شده، چرخدنده‌­ها از جنس فولاد ضد زنگ و بیرینگ‌­ها تکنوپلیمر هستد. این شرکت تجهیزات جانبی متنوعی برای محصولات خود ارائه داده است که می­‌توان به سوئیچ حدی و شیر سلنوئید اشاره کرد. ویژگی مثبت این برند این است که محصولات و قطعات یدکی اش بیشتر و راحت­‌تر در دسترس قرار می­‌گیرد و طیف قابل قبولی از محصولات را نیز ارائه کرده است.

 

اکچویتور Festo

این برند با کیفیت با بیش از 61 کشور مشغول به همکاری است و در 35 صنعت نیز فعالیت دارد. اکچویتور­های این برند نیز مانند اکثر اکچویتورها در مدل تک و دوبل عملکردی موجود است و از سیستم چرخدنده شانه­‌ای بهره می­‌گیرد که می­تواند گشتاور ثابتی تولید کند. actuator های برند Festo در سایز­های مختلف در دسترس هستند و برای خودکار کردن شیر پروانه­ای، شیر توپی و تجهیزات تهویه مطبوع  و همچنین سیستم­های انتقال آب و تجهیزات صنعت دارو مورد استفاده قرار می­‌گیرند.

طراحی کم جا و حساب شده آن و مدل­ها مختلف این اکچویتور  باعث شده تا با تجهیزات گوناگون به کار برده شود. اکچویتور­های این برند در دو مدل دما بالا و دما پایین موجود می‌­باشند که می­‌توانند بازه دمای عملکردی 50- تا 150 درجه سانتی­گراد را پوشش دهند. مدل ساعتگرد و پادساعتگرد نیز برای این اکچویتورها وجود دارد. به طور کلی اکچویتور­های این برند کیفیت بالایی دارند و از بهترین مواد ساخته شده‌­اند و در دسترس نیز هستند و از لحاظ گوناگونی مدل­ها نیز کاملا قابل قبول هستند.

 

خرید اکچویتور

همانطور که در بالا توضیح داده شد در انتخاب یک اکچویتور فاکتورهایی تاثیر گذار هستند، از جمله: نوع و سایز تجهیزی که اکچویتور می­خواهد به آن متصل شود، دما و فشار و به طور کلی شرایط محیط عملکردی اکچویتور، گشتاور مورد نیاز، زاویه چرخش مورد نیاز و … .

با توجه به بررسی شرایط بالا و انتخاب نوع اکچویتور مورد نیازیتان لازم است از جدول­های مدل­های مختلف یک برند، مدل مورد نیازتان را انتخاب کنید. به اینصورت که برای مثال اگر می­‌خواهید برای یک شیر اکچویتور انتخاب کنید ابتدا با گشتاور سنج، گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته کردن آن را بدست آورید سپس این گشتاور را در ضریب اطمینان حدودا 2/1 ضرب کرده و گشتاور اصلی که باید از طرف اکچویتور تامین شود را بدست می‌­آوریم سپس مقدار فشاری که می­توانیم برای سیستم پنوماتیک اکچویتور تامین کنیم را نیز در نظر می­گیریم. سپس با استفاده از این دو عددِ گشتاور و فشار، وارد جدول مدل­ها می­‌شویم و مدل مورد نظر را انتخاب می­‌کنیم.

اکچویتور، عنصر نهایی سیستم های ابزار دقیق

اکچویتور یا عملگر (Actuator) بخش مهمی از تجهیزات ابزار دقیق به حساب می آیند که وظیفه آنان در سیستم کنترلی، تبدیل سیگنال کنترلی به سیگنال فیزیکی مورد نیاز فرآیند است. به عنوان مثال برای تغییر وضعیت یک شیر از حالت باز به بسته و برعکس نیاز به یک حرکت داریم که این حرکت توسط اکچویتور انجام می شود و برای همین هم به اکچویتور ها محرک نیز می گویند.

انواع Actuator بر حسب ساختار داخلی

1. تک عملکردی (Single Acting):

این مدل به مدل عملکرد با کمک فنر بازگشتی (spring return) نیز معروف است چرا که در ساختار آن ها یک فنر وجود دارد که با خروج سیال، وضعیت اکچویتور را به حالت اولیه برمی گرداند. در واقع برای کنترل ولو ما فقط لازم است یک طرف اکچویتور را تحت فشار قرار دهیم.

2. دو عملکردی (Double Acting):

در این اکچویتور ها باز و بسته شدن و تغییر وضعیت Actuator فقط با کمک سیال انجام می شود. ورود سیال در یک بخش باعث باز شدن و ورود از سمت دیگر باعث بسته شدن می شود. در واقع برای کنترل ولو ما باید دو طرف اکچویتور را به صورت متناوب تحت فشار قرار دهیم

در کاربرد های مثل کنترل ولو ها، شیر های توپی و چوک ولو ها (choke valve) معمولا هر دو نوع ذکر شده استفاده می شوند. و می توان گفت تقریبا گشتاور تولیدی آن ها مساوی است (در برخی موارد مشابه دو عملکردی ممکن است بیشتر باشد) در شکل زیر در یک مثال از اکچویتور هیدرولیک یا پنوماتیک خطی تفاوت این دو مدل را بررسی می کنیم:

مقایسه اکچویتور Single acting و Double acting

ممکن است مدل های دیگری از اکچویتور ها را شنیده باشید که در دسته بندی های فوق نباشند. لذا در ادامه به معرفی برخی از مدل های معروف می پردازیم:

1. اکچویتورهای دیافراگمی: نوعی از اکچویتور های پنوماتیک به حساب می آیند. عملکرد اکچویتورهای دیافراگمی به این صورت است که هوای فشرده به دیافراگم (غشای انعطاف پذیر) اعمال می شود.
2. اکچویتورهای پیستونی: این سری از اکچویتور ها نیز از جمله اکچویتور های پنوماتیک است که قابلیت تاب آوری در فشار های بالا را دارد.
3. اکچویتور دستی: در این مدل از اکچویتور ها یک چرخ دستی وجود دارد که به کمک آن نیز میتوان وضعیت عملگر را از باز به بسته و بلعکس تغییر داد.
4. سلف اکچویتد ولو: این اکچویتورها نیازی به دریافت سیگنال کنترلی ندارند و با توجه به فشار سیال درون خود باز و بسته می شوند.

در این بخش علایم اختصاری شیر صنعتی را می‌توانید مشاهده کنید.

مقایسه عملگرهای پنوماتیک و برقی

عملگرهای پنوماتیک به منظور باز و بسته کردن شیرها و دمپرها مورد استفاده قرار می گیرند و در دو نوع دورانی و خطی هستند در این مقاله با عملگرهای برقی مقایسه شده اند.

عملگرهای پنوماتیک آخرین جزء از اجزای یک سیستم پنوماتیک می باشند که هوای فشرده را به یک حرکت خطی یا زاویه ای تبدیل می کنند. این عملگرها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از جک ها، عملگرها دورانی و گریپرها. در این مقاله این عملگرها را در مقایسه با عملگرهای برقی بررسی کرده ایم. این مقایسه در زمینه های محتلف نظیر: ابعاد (وزن)، سختی نصب (اتصالات)، سیکل کار (تعمیر و نگهداری)، کارکرد دایمی و چرخه کاردهی (زمان روشن بودن)، سیگنالهای ورودی و خروجی، انرژی (قطعی قدرت) و ... انجام می گیرد.

مقایسه عملگرهای پنوماتیکی و برقی

1- نوع حرکت: خطی و دورانی

هر دو نوع عملگر هر دو نوع حرکت را پوشش می دهند.

 2- اجزاء 2- قطعات یدکی

اجزای عملگرهای پنیوماتیک تعداد محدودی از قطعات است و در مقایسه با آنها قطعات عملگرهای برقی پیچیده تر و مفصل تر است.

3- اتصالات نیرو و کنترل

 در عملگرهای پنوماتیکی به دو شیلنگ برای انتقال هوای فشرده رفت و برگشت عملگر و دو رشته سیم کنترلی نیاز است. اما برای کنترل عملگر برقی به برق سه فاز با 5 رشته سیم و حداقل دوازده رشته سیم برای کنترل نیاز دارید.

  4- سرعت دوران

سرعت دوران در عملگرهای پنوماتیکی به راحتی از طریق شیر تنظیم قابل تنظیم است اما در عملگرهای برقی به کنترل کننده سرعت و مدارات کنترلی گران قیمت نیاز دارد.

  5- عمر مفید

در عملگرهای پنوماتیک علاوه بر عمر مفید بیشتر در هر دو مد استفاده کنترلی شیر یا قطع و وصل عمر مفید تغییر نمی یابد اما در عملگرهای برقی عمر مفید تحت تاثیر نوع استفاده هم قرار دارد.

 6- قرار گرفتن در شرایط قطعی نیرو

قطعی نیرو در عملگرهای پنوماتیک و برقی پیامدهای متفاوتی ایجاد می کند. در عملگرهای پنوماتیک از یک منبع هوای قابل حمل در مواقع اضطراری می توان استفاده کرد. اما در عملگرهای برقی باید این کار با چرخاندن دسته کنترلی انجام شود.

 7- استفاده در محیط خارجی (الزام به داشتن حفاظت IP67)

عملگرهای پنوماتیک هیچ محدودیتی ندارند و به راحتی در این محیط ها نصب می شوند و حتی در زیر آب هم کار می کنند اما عملگرهای برقی نیاز به اقدامات حفاظتی دارند سیکل کاری آنها کاهس می یابد و دچار گرمایش دایمی می شوند و بایستی از آنها در برابر ورود آب حفاظت کرد.

 8- محافظت در برابر انفجار

عملگرهای پنوماتیکی ذاتا ضد انفجار هستند و با گواهینامه ضد انفجار به بازار عرضه می شوند فقط برای سلونوئیدها نیاز به تغییر و اندکی هزینه می باشد اما در عملگرهای برقی نیازمند قطعات ویژه و هزینه مبلغ قابل توجه می باشیم.

 9- تحت تاثیر سایش و پوسیدگی

در عملگرهای پنوماتیک تعمیر و نگهداری ساده و کم هزینه است. این عملگرها نیاز به روغن کار و گریس ندارند. و برای آب و مایعات نیز آلودگی ایجاد نمی کنند. اما در عملگرهای برقی تعمیر و نگهداری بسیار مهم است. نیاز به روغن کار چرخ دنده ها، نظافت محور رزوه ها، کنترل دمایی و تعویض آب بندها وجود دارد.

10- تلفات اصطکاک

تلفات ناشی از اصطکاک در عملگرهای پنوماتیک ناچیز است اما در عملگرهای برقی نسبتا بالاتر است. در عملگرهای پنوماتیک آب بندی پیستون با توجه به فشار اعمالی برقرار می شود، تعمال نیرو در یک راستا بوده بدون نیاز به روغن و اثر چسپندگی کار می کنند و مقدار نیرو برابر مقدار محاسبه شده است. اما در عملگرهای برقی در صورتیکه محور بدرستی روغن کاری نشده باشد مقدار گشتاور کاهش چشمگیری خواهد داشت و تلفات افزایش می یابد.

 11- تنظیمات موقعیت نهایی

در عملگرهای پنوماتیک مقدار گشتاور با تنظیم فشار هوای ورودی تنظیم می شود اما در عملگرهای برقی هیچ محدودیت مکانیکی وجود ندارد و تنظیم آنها بسیار دشوار است.

 12- شناسایی خطا

عیب یابی در عملگرهای پنوماتیک به مهارت خاص و ابزار اندازه گیری خاصی نیاز ندارد. عیب یابی با دمیدن هوا یا نشانگر LED می باشد. اما در عملگرهای برقی فقط تکنسین های برق ماهر و با تجربه با اندازه گیری می توانند این کار را انجام دهند.