أوضح المحركات: أنواع المحركات ، واختيار التطبيق ، والصيانة

تتطلب المشغلات الصناعية المستخدمة في التطبيقات الصناعية وغيرها من التطبيقات تحليلًا دقيقًا للمتطلبات قبل اختيار المشغل المناسب للتطبيق.

تتطلب المحركات الصناعية تحليلًا دقيقًا لمتطلبات التطبيق قبل اختيار المشغل المناسب للتطبيق.

ما هو المحرك الصناعي؟

المحرك الصناعي هو جهاز ميكانيكي أو كهربي ميكانيكي يحول الطاقة من إشارة التحكم إلى حركة ميكانيكية. بعبارات أبسط ، فإن المشغل هو جهاز يسمح بالحركة أو المواقع التي يتم التحكم فيها.

يحتاج المحركات إلى إشارة تحكم ومصدر للطاقة لتحقيق الحركة الميكانيكية. يستخدم المحركات مصدرًا للطاقة-مثل الهواء الكهربائي أو المضغوط أو الضغط الهيدروليكي-وإشارة تحكم يمكن أن تكون يدويًا أو نظامًا إلكترونيًا تلقائيًا أو نظامًا ميكانيكيًا ثابتًا أو نظامًا يدير البرمجيات أو نظام تحكم آلي.

من تنظيم تدفق الوقود إلى توربينات الغاز ، إلى الصمامات التشغيلية والأسطوانات الهيدروليكية في النباتات الصناعية ، تخدم المحركات الغرض العام للتحكم في الحركة ، وهي مكون رئيسي في العديد من تطبيقات التحكم في الصمام الصناعية.

ما هي أنواع المحركات المختلفة؟ يتم تصنيف المحركات وفقًا لنوع الحركة التي ينتجونها ونوع الطاقة أو مصدر الطاقة التي يستخدمونها للتحكم في التطبيق.

أنواع المحركات: بناءً على الحركة

يمكن للمحركات إنشاء نوعين رئيسيين من الحركات - الخطية والدوار.

المحركات الخطية: تستخدم مشغلات الصمامات الخطي لتحويل الطاقة الكهربائية والهدية والهيدروليكية إلى حركة دفع أو حركة خطية. يمكن للمشغل الخطي إنشاء حركة إلى الأمام والخلف على طائرة خطية محددة. معظم المعدات الموجودة في مصانع معالجة الأغذية والمشروبات التي تتطلب حركة مستقيمة تستخدم صمامات خطية للتحكم في تدفق المواد الخام والمنتجات النهائية.

المحركات الدوارة: تتحرك المحركات الدوارة في حركة دائرية. تحتوي الآلات التي لديها أجزاء دوارة على مشغل دوار لإكمال حركة الدوران على مستوى دائري. تستخدم المحركات الدوارة على نطاق واسع في صمامات التحكم وصمامات الكرة. يمكن للمشغل الدوار أن يستمر في الدوران في اتجاه معين ويمكنه العودة ذهابًا وإيابًا. غالبًا ما تستخدم مشغلات الصمامات الدوارة في صناعة النفط والغاز.

يمكن استخدام المشغلات الخطية والدوار معًا في الحالات التي تستلزم فيها الآلية التشغيل في طائرتين من الحركة ، مما يتطلب كل من الحركات الدورانية ، في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة ، وكذلك الحركة الخطية لأعلى ولأسفل.

ستة أنواع من المحركات - مصدر الطاقة

فيما يلي الأنواع المختلفة من المحركات المصنفة وفقًا لمصدر الطاقة

المحركات الهوائية: 

تستخدم المحركات الهوائية فراغًا أو غازًا مضغوطًا للعمل كمكبس داخل أسطوانة لإنشاء حركة ميكانيكية.

هناك أسطوانات أحادية المفعول بها منفذ واحد يدخل فيه الغاز المضغوط في اتجاه واحد. يجبر الهواء المضغوط المكبس على التحرك في اتجاه واحد بضغط ربيع تم تركيبه على المكبس. تمتد الأسطوانات المزدوجة المفعول وتتراجع بدون ربيع ولديها منفذان حيث يمكن للهواء الدخول والخروج.

تفضل المشغلات التي تعمل بالطاقة الهوائية لأنها آمنة وسريعة بشكل عام وفعالة من حيث التكلفة ويمكن أن تنتج كميات كبيرة من عزم الدوران مع تغييرات صغيرة في الضغط. نظرًا للضغط العالي الذي ينطوي عليه تشغيل مشغل هوائي ، فإن هذه الصمامات تستجيب بسرعة ، وهي الخيارات المفضلة في التطبيقات التي تحتاج إلى إيقافها وبدء عناصر التحكم الرئيسية على الفور.

من بين العديد من الاستخدامات الأخرى ، غالبًا ما يتم استخدام المحركات الهوائية على الصمامات المستخدمة للتحكم في تدفق مياه التبريد في محطات الطاقة.

المحركات الكهربائية: 

تتطلب المحركات الكهربائية طاقة كهربائية لتمكين الحركة. كونها مدفوعة بمصدر للطاقة المتاح بسهولة ، تعتبر المحركات الكهربائية أكثر كفاءة ونظيفة في الطاقة.

أكبر مشكلة في المحركات الكهربائية هي أنها يمكن أن ترتفع درجة حرارة إذا كانت هناك تغييرات شديدة في دورة العمل. سرعات أبطأ بسبب القصور الذاتي تجعلها أقل شعبية في بعض التطبيقات. بعض التطبيقات شائعة الاستخدام في فتح وإغلاق صمامات الفراشة أو الكرة. يتم تقسيم المشغلات الكهربائية إلى المحركات الكهروميكانيكية والمشغلات الكهربائية.

المحركات الكهروميكانيكية: 

تقوم هذه المحركات بتحويل الإشارات الكهربائية إلى حركات دوارة ، أو حركات خطية ، أو مزيج من الاثنين. المحركات الكهروميكانيكية دقيقة ، ولها عمر أطول وتتطلب صيانة منخفضة.

المحركات الكهربائية: 

يتم تشغيل هذه المحركات كهربائيًا ، ولكنها تعطي الحركة لمراكب هيدروليكية ، والتي بدورها توفر القوة للحركة. عند استخدام هذه المحركات ، ليست هناك حاجة لمضخة هيدروليكية منفصلة ؛ هذا يقلل التكلفة ، ويعزز الموثوقية والسلامة.

المحركات الهيدروليكية:

تحتوي المحركات الهيدروليكية على أسطوانة ، أو محرك سائل مع مكبس ، يستخدم الطاقة الهيدروليكية لتوليد حركة ميكانيكية. يتم تحويل الحركة الميكانيكية بدورها إلى حركة خطية أو دوارة أو تذبذبية وفقًا للتطبيق.

السوائل غير قابلة للضغط تقريبًا ؛ تتغير الكثافة الناجمة عن الضغط ودرجة الحرارة. لهذا السبب ، فإن كمية عزم الدوران المتولدة من صمام المحرك الهيدروليكي مرتفع ، مما يجعله قويًا للغاية. هناك صمامات مشغل هيدروليكي أحادي المفعول تطبق الضغط على جانب واحد من المكابس ، ونقلها في الاتجاه المعاكس. سيكون الربيع ضروريًا للحركة العكسية. من ناحية أخرى ، تطبق المشغلات الهيدروليكية المزدوجة المفعول الضغط على جانبي المكبس لحركة من كلا الجانبين.

بعض التطبيقات التي يتم فيها استخدام المشغلات الهيدروليكية في الصمامات الرئيسية والتحكم في أنابيب التوربينات البخارية عالية الضغط.

المحركات المغناطيسية: 

تستخدم المحركات المغناطيسية التأثيرات المغناطيسية لتوليد قوة ميكانيكية ، أو حركة دوارة أو خطية ، أو حركة مستمرة أو محدودة. تم العثور على المحركات المغناطيسية في مجموعة واسعة من تطبيقات HVAC لإغلاق السوائل أو خلطها.

المحركات الحرارية:

 يولد المحرك الحراري حركة خطية استجابة لتغيرات درجة الحرارة ، باستخدام مكبس ومواد حساسة حرارية.

تستخدم المحركات الحرارية على نطاق واسع في التطبيقات التي يكون فيها خلط السوائل وتحويلها ضروريًا ، وفي عمليات الإغلاق في السلامة حيث يُطلب من صمام فتح أو إغلاق صمام بناءً على نقطة مجموعة درجة الحرارة.

يمكن أن تعمل مشغلات الصمامات الحرارية حتى لو كان هناك انقطاع في الطاقة وموثوقة وآمنة لأنها لا تتعرض لدوائر قصيرة.

كيفية اختيار المشغل المناسب

كل مشغل لديه غرض فريد ومتطلبات الطاقة. من المهم أن نفهم كيف يعمل كل مشغل على اختيار مشغل الصمام المناسب.

ألقِ نظرة على النقاط التالية لتحديد المشغل المناسب:

مصدر الطاقة: أحد أهم العوامل في اختيار مشغل الصمام المناسب هو مصدر الطاقة المتاح. بالنسبة لموقع صناعي مع مصدر هواء مضغوط دون انقطاع ، سيكون الموقع الصحيح للاختيار هو محرك هوائي. ومع ذلك ، إذا لم يكن هناك هواء مضغوط متاحًا ، فيمكنك اختيار نوع كهربائي أو هيدروليكي.

الحركة المطلوبة: هناك اعتبار مهم آخر عند اختيار مشغل هو الحركة المطلوبة لتطبيقك. حدد نطاق الحركة التي تحتاجها للمعدات الخاصة بك - خطية أو دوارة أو مزيج من الاثنين - واختر المشغل المناسب للصمام.

الدقة: تتطلب بعض الصناعات مستوى أعلى من الدقة والتكرار من غيرها. المحركات الهوائية هي خيار متفوق لحركات محددة.

السلامة - متطلبات تصنيف NEMA: يجب أن تكون السلامة عاملاً حاسماً آخر عند اختيار مشغل صمام. من المهم معرفة نوع البيئة التي سيتم استخدامها للمشغل. تحتاج إلى أخذ متطلبات تصنيف NEMA في الاعتبار واتباع إرشادات NEMA لتحسين السلامة.

تفسيرات تصنيف العلبة NEMA

تصنيفات NEMA الأكثر شيوعًا هي NEMA 4 و 4X و 7.

تهدف حاويات NEMA 4 إلى إما إلى الداخل أو في الهواء الطلق وتوفر درجة من الحماية للموظفين ضد الاتصال العرضي ، وهي محكمة - الحماية من السقوط الأوساخ والأمطار والخلايا والثلوج والغبار الرياح والمياه الرشية والخرطوم الموجه - والتكوين الخارجي للجليد.

حاويات NEMA 4X هي نفسها NEMA 4 ، ولكنها توفر مستوى إضافيًا من الحماية ضد التآكل.

يمكن استخدام حاويات NEMA 7 في المناطق ذات الظروف الخطرة المحددة ويمكنها تحمل الضغوط الناتجة عن الانفجار الداخلي للغازات وتلبية مواصفات اختبار التصميم المائية واختبار درجة الحرارة.

على سبيل المثال ، قد يكون تشغيل مشغل كهربائي بالقرب من مصدر المياه ، دون غلاف واقية وغيرها من تدابير السلامة ، خطيرًا.

الحفاظ على المحرك

تتعرض الصمامات المفعمة ، مثل معدات المصانع الصناعية الأخرى ، ببيئات خطرة ، وارتداء المسيل للدموع. يجب أن تخضع جميع مشغلات الصمامات للصيانة الوقائية لـ:

زيادة طول طول محركات الصمام.

زيادة موثوقية المحرك.

تحديد أي مشاكل قبل حدوثها وتؤثر على العملية.

تقليل تكاليف الصيانة.

منع الإغلاق الرئيسي والتعطل.

يجب مراعاة النقاط التالية عند الحفاظ على مشغل:

تفقد محركاتك خارجيًا بانتظام لارتداء المسيل للدموع.

تحقق من التسريبات ومستويات السوائل الهيدروليكية. إذا وجدت أجزاء فضفاضة أو تالفة في المحرك الخاص بك ، استبدلها.

تحقق من الأداء عن طريق تحليل الرسوم البيانية الآلية وحساب الإخراج.

يتم استخدام المحركات على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الصناعية وغيرها. يجب إجراء التحليل الدقيق للمتطلبات قبل اختيار الملاءمة المناسبة لغرض تطبيق المشغل.