اکچویتور (Actuator) یکی از تجهیزات حیاتی در هر شیر صنعتی است که انتخاب و خرید آن نیازمند دقت است. خرید اکچویتور نامناسب می‌تواند عملکرد مناسب و صحیح شیر را تحت تأثیر قرار داده و باعث اختلال در فرآیند شود. بنابراین، برای خرید اکچویتور مناسب، باید با توجه به سایز شیر، فشار خط، مقدار انرژی مورد نیاز برای عملکرد شیر و در نهایت سایزبندی اکچویتور، اقدام کرد. در این مطلب، به معرفی انواع اکچویتورها و مشخصات و ویژگی‌های هرکدام پرداخته می‌شود.
اکچویتور چیست؟
اکچویتور یا عملگر، یکی از تجهیزات حیاتی در صنعت ابزار دقیق، اتوماسیون و کنترل است. وظیفه آن کنترل و بهبود عملکرد یک ولو یا شیر صنعتی را بر عهده دارد.
اکچویتورها به دو نوع دستی و اتوماتیک (پنوماتیکی، برقی یا الکتریکی و هیدرولیکی) دسته بندی میشوند. در یک شیر صنعتی، اکچویتور وظیفه ی تبدیل انرژی مورد نیاز (باد، برق یا هیدرولیک) به انرژی مکانیکی و ایجاد حرکت خطی یا دورانی در شیر است.
به عنوان مثال، یک اکچویتور پنوماتیکی با استفاده از انرژی باد، نیروی لازم برای کنترل و تنظیم یک ولو را ایجاد می‌کند. همچنین، در یک اکچویتور برقی، انرژی الکتریکی توسط یک موتور حرکت خطی یا دورانی در شیر ایجاد می‌کند.
اکچویتورها یا عملگرهای غیر دستی در فرآیندهای صنعتی برای کنترل از راه دور یا بهبود عملکرد یک فرآیند صنعتی استفاده میشوند. استفاده از اکچویتورهای بادی یا هیدرولیکی، علاوه بر حذف نیروی انسانی و اپراتور، امکان کنترل بهتر و عملکرد بهینه‌تر در شیرآلات صنعتی و سیستم‌های لوله‌کشی را فراهم می‌کند.
بنابراین، اکچویتورها دارای انواع و متنوعی هستند که بسته به نوع انرژی مورد نیاز، مکانیزم و نحوه عملکرد، در طبقه‌بندی‌های مختلف قرار می‌گیرند.
انواع اکچویتور بر حسب نوع حرکت:
اکچویتورها بر حسب نوع حرکت و نیرویی که به استم شیر منتقل می‌کنند، دارای دو دسته اصلی خطی و چرخشی هستند.
1) اکچویتور خطی (Linear Actuator):
– اکچویتور خطی برای ایجاد حرکت خطی استفاده می‌شود.
– نیروی اعمالی به اکچویتور توسط حرکت خطی به شیر منتقل می‌شود.
– معمولاً در شیرهای کنترلی مانند گلوب ولو و شیر دیافراگمی استفاده می‌شود.
2) اکچویتور چرخشی یا دورانی (Rotary Actuator):
– اکچویتور چرخشی حرکتی دورانی یا چرخشی ایجاد می‌کند.
– ساختار ساده‌ای دارد که شامل یک شفت دندانه‌دار و دو پیستون در دو طرف آن است.
– با استفاده از سیال محرک (مانند هوای فشرده)، پیستون‌ها به حرکت درآمده و با دنده‌های متصل به شفت، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را تامین می‌کنند.
– اکثراً در شیرهای چرخشی مانند شیرهای گردان ولو استفاده می‌شود.
این انواع اکچویتورها بر اساس نوع حرکتی که ایجاد می‌کنند، دسته‌بندی میشوند.
انواع اکچویتورها با توجه به انرژی عامل حرکت:
1) اکچویتورهای پنوماتیکی:
– اکچویتور پنوماتیکی دیافراگمی: از نیروی هوای فشرده برای تحریک استفاده می‌کند و برای شیرهای با حرکت خطی مانند گلوب ولو، شیر دیافراگمی و شیر دروازه‌ای استفاده می‌شود.
– اکچویتور پنوماتیکی پیستونی: از سیلندر و پیستون لغزنده استفاده می‌کند و برای شیرهای صنعتی استفاده می‌شود.
– اکچویتور پنوماتیکی چرخشی (رک اند پینیون (Rack and Pinion)): از پره‌های نوسانی برای دوران 90 درجه استفاده می‌کند، وقتی هوا وارد یک پره می‌شود، پره حول شفت خود می‌چرخد.
2) اکچویتورهای الکتریکی:
– اکچویتورهای الکتریکی استفاده می‌کنند از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی مورد نیاز. این نوع اکچویتورها از سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی تشکیل شده‌اند. با استفاده از گیربکس، سرعت موتور الکتریکی کاهش می‌یابد و به سرعت دوران مطلوب می‌رسد.
3) اکچویتورهای هیدرولیکی:
– اکچویتورهای هیدرولیکی از نیروی هیدرولیک برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند. این اکچویتورها با تبدیل انرژی هیدرولیک به مکانیکی، قادر به حرکت و چرخش شیرهای صنعتی هستند. از انواع مایعات مختلفی می‌توان به عنوان منبع انرژی استفاده کرد.
با توجه به نوع انرژی عامل حرکت، هر نوع اکچویتور مزایا و معایب خاص خود را دارد و می‌توانند در کاربرد‌ها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.
مزایای عملگرهای پنوماتیکی:
تأمین هوای فشرده: تأمین هوای فشرده در هر محیط صنعتی به راحتی امکان‌پذیر است و همیشه در دسترس است. این به معنای آسانی و قابلیت استفاده آسان از عملگرهای پنوماتیکی است.
خروجی هوا: هوای اضافی و خروجی شده از عملگرهای پنوماتیکی بدون ایجاد هیچ مشکلی به هوای آزاد برمی‌گردد. این مزیت به معنای کارکرد ساکت و بدون صدا بودن عملگرهای پنوماتیکی است.
طراحی ساده: عملگرهای پنوماتیکی دارای طراحی ساده‌ای هستند که تعمیرات و نگهداری آنها را ارزان می‌کند. همچنین، سادگی طراحی آنها باعث استفاده آسان و قابلیت نصب سریع آنها می‌شود.
با توجه به اطلاعات ارائه شده، می‌توانیم به این نتیجه برسیم که مزایای عملگرهای پنوماتیکی شامل تأمین هوای فشرده به راحتی، خروجی هوای بدون مشکل و طراحی ساده و هزینه‌ی نگهداری کم می‌باشد.
مزایای عملگرهای الکتریکی:
تغییر سرعت: عملگرهای الکتریکی قابلیت تغییر سرعت موتور را با استفاده از گیربکس دارند. این ویژگی به کاربر اجازه می‌دهد تا سرعت موتور را به دلخواه خود تنظیم کند و به سرعت مطلوب برسد.
قابلیت کنترل: موتورهای الکتریکی با سیستم کنترلی مناسب قابلیت کنترل دقیق را دارند. با استفاده از سیستم کنترل، می‌توان سرعت، جهت و قدرت موتور را به طور دقیق کنترل کرد. این امر در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق و تغییر پذیری سرعت و قدرت دارند، بسیار مفید است.
عدم آلودگی و رطوبت: عملگرهای الکتریکی به طور طبیعی بدون تولید آلاینده‌های محیطی مانند دود، گازهای خروجی و ذرات جامد عمل می‌کنند. همچنین، این عملگرها مقاومت بالا در برابر رطوبت و آب دارند. این ویژگی باعث می‌شود عملگرهای الکتریکی در محیط‌هایی که نیاز به عدم آلودگی و مقاومت در برابر رطوبت دارند، مورد استفاده قرار گیرند.
طراحی فشرده: عملگرهای الکتریکی به دلیل طراحی فشرده و کوچک، قابلیت نصب در فضاهای محدود را دارند. این امر باعث می‌شود که این عملگرها در کاربرد‌ها و صنایعی که نیاز به فضای محدود و سیستم‌های کوچک دارند، مناسب باشند.
مزایای عملگرهای هیدرولیکی:
ذخیره فشار هیدرولیکی: یکی از مزایای عملگرهای هیدرولیکی، قابلیت ذخیره فشار هیدرولیکی است. با استفاده از سیستم‌های انتقال و ذخیره فشار، می‌توان انرژی را به طور مؤثر و با کارآیی بالا ذخیره کرد. این امر می‌تواند در کاربردهایی که نیاز به نیروی بلند مدت و پرشتاب دارند، بسیار مفید باشد.
آب‌بندی و عایق‌کاری کم هزینه: سیستم‌های هیدرولیکی به دلیل استفاده از روغن به عنوان ماده کاری، قابلیت آب‌بندی و عایق‌کاری را دارند. این به معنای کاهش هزینه‌های مربوط به عایق‌کاری و آب‌بندی می‌باشد. همچنین، روغن به عنوان ماده کاری، خوردگی و زنگ زدگی را نیز کاهش می‌دهد.
ایجاد نیرو و گشتاور بالا: عملگرهای هیدرولیکی قادرند نیروها و گشتاورهای بسیار بالا را ایجاد کنند. با استفاده از فشار مایع هیدرولیکی، می‌توان نیروی بسیار زیادی را به کاربرد مورد نظر اعمال کرد. این ویژگی از اهمیت بالایی در کاربردهایی است که نیاز به نیروی قوی و قدرتمند دارند، مانند صنعت ساختمانی و خودروسازی.
با توجه به اطلاعات ارائه شده، می‌توانیم به این نتیجه برسیم که مزایای عملگرهای هیدرولیکی شامل قابلیت ذخیره فشار هیدرولیکی، آب‌بندی و عایق‌کاری کم هزینه و ایجاد نیرو و گشتاور بالا می‌باشد.
کاربردهای اکچویتورها (عملگرها):
- کنترل اتوماتیک و اتوماسیون: یکی از مهمترین کاربردهای اکچویتورها استفاده آنها در فرآیندهایی است که نیاز به کنترل بصورت اتوماتیکی یا اتوماسیون دارند. اکچویتورها با دریافت سیگنال‌های پنوماتیکی یا الکتریکی از فاصله دور، می‌توانند عملکرد تجهیزات را کنترل کنند و به صورت خودکار و دقیق فرآیندها را انجام دهند.
- کنترل دقیق شیرها: در فرآیندهایی که نیاز به کنترل دقیق شیرها باشد و استفاده از عملگرهای دستی توسط اپراتور ممکن نباشد یا دسترسی به شیرها محدود باشد، اکچویتورهای اتوماتیک پنوماتیکی یا الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اکچویتورها با دریافت سیگنال‌های پنوماتیکی یا الکتریکی، شیرها را به صورت دقیق و به موقع باز و بسته می‌کنند.
- مقاومت در برابر فشار بالا: در فرآیندهایی که فشار سیال بسیار بالا یا سایز شیر و خط لوله بزرگی دارند و برای باز و بسته کردن شیر نیاز به نیرو و گشتاور بسیار بالایی است، اکچویتورها یا عملگرهای اتوماتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اکچویتورها با استفاده از نیروی هیدرولیک یا پنوماتیک، قادرند شیرها را باز و بسته کنند و به کنترل دقیق فرآیند کمک کنند.
با توجه به اطلاعات ارائه شده، می‌توانیم به این نتیجه برسیم که کاربردهای اکچویتورها شامل کنترل اتوماتیک و اتوماسیون، کنترل دقیق شیرها و مقاومت در برابر فشار بالا می‌باشد.
قیمت اکچویتورها:
نوع اکچویتور: نوع اکچویتور، مانند اکچویتور پنوماتیکی یا الکتریکی، تأثیر زیادی بر قیمت دارد. اکچویتورهای الکتریکی معمولاً گران‌تر از اکچویتورهای پنوماتیکی هستند.
نوع و سایز اکچویتور: اکچویتورها در انواع مختلفی تولید میشوند، از جمله دیافراگمی، پیستونی، اهرمی و فلکه‌ای. هر نوع و سایز اکچویتور دارای قیمت خاص خود است.
مقدار فشار کاری: اکچویتورها برای کار در فشارهای مختلف طراحی میشوند. اکچویتورهایی که برای فشارهای بالاتر طراحی شده‌اند، ممکن است قیمت بیشتری داشته باشند.
جنس و برند تولید کننده: برندهای مختلف اکچویتورها را تولید می‌کنند و قیمت‌ها بین برندها ممکن است متفاوت باشد. همچنین، جنس و کیفیت ساخت اکچویتور نیز تأثیر زیادی بر قیمت دارد.
برندهای تولید کننده اکچویتور:
در سراسر جهان، تعداد زیادی تولیدکننده مشغول به تولید انواع اکچویتورها یا عملگرها هستند. برخی از این تولیدکنندگان مجموعه‌های مختلفی از اکچویتورهای پنوماتیکی دیافراگمی در اندازه‌ها و مدل‌های متنوع تولید می‌کنند. شرکت‌های FISHER، MASONEILAN و SAMSON از جمله تولیدکنندگانی هستند که به طور تخصصی اکچویتورهای دیافراگمی و پیستونی را تولید می‌کنند. شرکت‌های دیگری مانند El-O-Matic و FESTO نیز انواع اکچویتورهای دورانی یا چرخشی (Rack and Pinion) را تولید می‌کنند.
همچنین، شرکت‌هایی مانند Biffi، AUMA و Rotork نیز جزو تولیدکنندگان برجسته انواع اکچویتورهای الکتریکی یا موتوری (MOV) هستند. این شرکت‌ها به طور تخصصی در زمینه تولید اکچویتورهای الکتریکی فعالیت می‌کنند.
همچنین، تعدادی از تولیدکنندگان اکچویتورهای مشهور در ایران را نیز اشاره میکینم:
- اکچویتور نوجیکس (Nogix)
- اکچویتور پروال (Proval)
- اکچویتور دوراویس (Duravis)
- اکچویتور مگا (Mega)
- اکچویتور آلفا ایر (Alphair)
- اکچویتور یورو کنترل (EURO Control)
- اکچویتور روپو (Ropo)
این شرکت‌ها، اکچویتورهای مختلف را با ویژگی‌ها و مدل‌های متنوع تولید می‌کنند.