عملگر شیر کنترلی Actuator
عملگر، بخش متحرک شیر کنترلی است که نیروی لازم برای باز و بسته کردن المان مسدودکننده (مانند پلاگ در شیرهای کروی، توپی در شیرهای توپی و دیسک در شیرهای پروانه‌ای) را تامین می‌کند. نوع عملگر مورد استفاده بستگی به عوامل مختلفی از جمله اندازه شیر، فشار کاری، دقت مورد نیاز، سرعت پاسخ‌دهی و منبع تغذیه موجود دارد.
سه نوع اصلی عملگر برای شیرهای کنترلی وجود دارد:
۱. عملگرهای پنوماتیکی (Pneumatic Actuators):
این نوع عملگرها از هوای فشرده به عنوان منبع تغذیه برای ایجاد حرکت استفاده می‌کنند و به دلیل سادگی طراحی، قابلیت اطمینان بالا، هزینه نسبتاً کم و ایمنی در محیط‌های خطرناک (ضد انفجار)، رایج‌ترین نوع عملگر در صنایع فرآیندی هستند.
- عملگرهای دیافراگمی (Diaphragm Actuators):
- از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر برای تبدیل فشار هوا به نیروی خطی استفاده می‌کنند.
- هوا به یک طرف دیافراگم اعمال می‌شود و اختلاف فشار بین دو طرف دیافراگم باعث حرکت استم (Stem) متصل به آن می‌شود.
- معمولاً برای شیرهای کوچک تا متوسط و فشارهای کاری نسبتاً پایین استفاده می‌شوند.
- طراحی ساده‌ای دارند و نگهداری آن‌ها آسان است.
- می‌توانند از نوع عملکرد مستقیم (Direct Acting – افزایش فشار هوا باعث باز شدن یا بسته شدن شیر می‌شود) یا عملکرد معکوس (Reverse Acting – افزایش فشار هوا باعث بسته شدن یا باز شدن شیر می‌شود) باشند.
- عملگرهای پیستونی (Piston Actuators):
- از یک پیستون که در داخل یک سیلندر حرکت می‌کند برای تبدیل فشار هوا به نیروی خطی استفاده می‌کنند.
- قادر به تولید نیروی بیشتری نسبت به عملگرهای دیافراگمی هستند و برای شیرهای بزرگتر و فشارهای کاری بالاتر مناسب‌ترند.
- می‌توانند از نوع یکطرفه (Single-Acting – حرکت در یک جهت با فشار هوا و بازگشت با فنر) یا دو طرفه (Double-Acting – حرکت در هر دو جهت با فشار هوا) باشند.
عملگر شیر اکچویتور شیر برند نوربرو فلوسرو (از موجودی های شرکت ژیکاسه الکتریک)
- عملگرهای روتاری (Rotary Actuators):
- برای شیرهای با حرکت چرخشی مانند شیرهای توپی و پروانه‌ای استفاده می‌شوند.
- می‌توانند از نوع پره‌ای (Vane)، دنده‌ای (Rack and Pinion) یا اسکاچ یوک (Scotch Yoke) باشند.
- نیروی چرخشی مورد نیاز برای باز و بسته کردن شیر را فراهم می‌کنند.
۲. عملگرهای الکتریکی (Electric Actuators):
این نوع عملگرها از یک موتور الکتریکی برای ایجاد حرکت چرخشی استفاده می‌کنند که از طریق یک گیربکس و مکانیزم‌های دیگر (مانند اسکرو یا اهرم) به حرکت خطی یا چرخشی مورد نیاز برای باز و بسته کردن شیر تبدیل می‌شود.
- برای کاربردهایی که دسترسی به هوای فشرده محدود است یا نیاز به کنترل دقیق‌تر موقعیت شیر وجود دارد، مناسب هستند.
- می‌توانند از نوع ساده (On/Off) یا مدولار (Modulating – با قابلیت دریافت سیگنال کنترلی و تنظیم موقعیت شیر به صورت پیوسته) باشند.
- سرعت پاسخ‌دهی آن‌ها معمولاً کمتر از عملگرهای پنوماتیکی است.
- در محیط‌های خطرناک نیاز به طراحی ضد انفجار دارند.
- نیاز به منبع تغذیه الکتریکی دارند.
۳. عملگرهای هیدرولیکی (Hydraulic Actuators):
این نوع عملگرها از فشار روغن هیدرولیک برای تولید نیروی بسیار زیاد استفاده می‌کنند و برای شیرهای بزرگ با فشارهای کاری بسیار بالا که نیاز به نیروی زیادی برای باز و بسته شدن دارند، مناسب هستند.
- قادر به تولید نیروهای بسیار زیاد و سرعت‌های بالا هستند.
- نیاز به یک واحد قدرت هیدرولیک (Hydraulic Power Unit) برای تامین فشار روغن دارند.
- پیچیده‌تر و گران‌تر از عملگرهای پنوماتیکی و الکتریکی هستند.
- در کاربردهای خاص با نیازهای نیرویی بسیار زیاد استفاده می‌شوند.
انتخاب عملگر مناسب:
انتخاب عملگر مناسب برای یک شیر کنترلی به عوامل زیر بستگی دارد:
- اندازه و نوع شیر: شیرهای بزرگتر و انواع خاصی از شیرها ممکن است به عملگرهای قوی‌تری نیاز داشته باشند.
- فشار کاری: فشارهای بالاتر نیاز به عملگرهایی با توانایی غلبه بر این فشارها دارند.
- دقت کنترل: برای کنترل دقیق موقعیت شیر، عملگرهای مدولار (الکتریکی یا پنوماتیکی با پوزیشنر) مناسب‌تر هستند.
- سرعت پاسخ‌دهی: عملگرهای پنوماتیکی معمولاً سرعت پاسخ‌دهی بالاتری نسبت به عملگرهای الکتریکی دارند.
- منبع تغذیه موجود: در دسترس بودن هوای فشرده یا برق، نوع عملگر قابل استفاده را محدود می‌کند.
- شرایط محیطی: دما، رطوبت و وجود مواد خطرناک می‌توانند بر انتخاب نوع عملگر تاثیر بگذارند (نیاز به عملگر ضد انفجار).
- هزینه: هزینه‌های خرید، نصب و نگهداری هر نوع عملگر متفاوت است.
در عمل، عملگرهای پنوماتیکی به دلیل مزایای ذکر شده، رایج‌ترین انتخاب برای اکثر کاربردهای شیرهای کنترلی در صنایع فرآیندی هستند. با این حال، در شرایط خاص، عملگرهای الکتریکی یا هیدرولیکی ممکن است انتخاب بهتری باشند.