عملگرها توضیح داد: انواع محرک، انتخاب اپلیکیشن، نگهداری

محرک های صنعتی که در کاربردهای صنعتی و سایر کاربردها استفاده می شوند، قبل از انتخاب محرک مناسب برای کاربرد، نیازمند تجزیه و تحلیل دقیق نیازمندی ها هستند.

محرک های صنعتی قبل از انتخاب محرک مناسب برای برنامه، نیازمند تجزیه و تحلیل دقیق الزامات برنامه هستند.

محرک صنعتی چیست؟

محرک صنعتی وسیله ای مکانیکی یا الکترومکانیکی است که انرژی سیگنال کنترلی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. به عبارت ساده تر، محرک وسیله ای است که امکان حرکت یا موقعیت کنترل شده را فراهم می کند.

عملگرها برای ایجاد حرکت مکانیکی به سیگنال کنترل و منبع انرژی نیاز دارند. عملگرها از یک منبع انرژی - مانند فشار الکتریکی، هوای فشرده یا فشار هیدرولیک - و یک سیگنال کنترلی استفاده می کنند که می تواند دستی، یک سیستم الکترونیکی خودکار، یک سیستم مکانیکی ثابت، یک سیستم نرم افزاری یا یک سیستم کنترل رباتیک باشد.

از تنظیم جریان سوخت به یک توربین گاز گرفته تا دریچه‌های عملیاتی و سیلندرهای هیدرولیک در کارخانه‌های صنعتی، محرک‌ها هدف کلی کنترل حرکت را انجام می‌دهند و یک جزء کلیدی در چندین کاربرد کنترل سوپاپ صنعتی هستند.

انواع مختلف محرک ها چیست؟ عملگرها بر اساس نوع حرکتی که تولید می کنند و نوع قدرت یا منبع انرژی که برای کنترل برنامه استفاده می کنند طبقه بندی می شوند.

انواع محرک: بر اساس حرکت

عملگرها می توانند دو نوع حرکت اصلی ایجاد کنند - خطی و چرخشی.

محرک های خطی: محرک های شیر خطی برای تبدیل انرژی الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی به یک حرکت فشار و کشش یا حرکت خطی استفاده می شود. یک محرک خطی می تواند یک حرکت رو به جلو و عقب را در یک صفحه خطی تنظیم شده ایجاد کند. اکثر تجهیزات موجود در کارخانه های فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی که نیاز به حرکت مستقیم دارند از شیرهای خطی برای کنترل جریان مواد خام و محصولات نهایی استفاده می کنند.

محرک های چرخشی: محرک های چرخشی در یک حرکت دایره ای حرکت می کنند. ماشین هایی که دارای قطعات دوار هستند دارای یک محرک چرخشی برای تکمیل یک حرکت چرخشی در یک صفحه دایره ای هستند. محرک های چرخشی به طور گسترده در شیرهای کنترلی و شیرهای توپی استفاده می شوند. یک محرک چرخشی می تواند در یک جهت معین به چرخش ادامه دهد و می تواند به عقب و جلو برود. عملگرهای شیر دوار اغلب در صنعت نفت و گاز استفاده می شود.

محرک‌های خطی و چرخشی ممکن است با هم در مواردی استفاده شوند که مکانیزمی نیاز به عملکرد در دو صفحه حرکت داشته باشد که به حرکت‌های چرخشی، در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت و همچنین حرکت خطی به سمت بالا و پایین نیاز دارد.

شش نوع محرک - منبع انرژی

انواع مختلف محرک ها که بر اساس منبع انرژی طبقه بندی می شوند در زیر آورده شده است

محرک های پنوماتیکی: 

محرک های پنوماتیکی از خلاء یا گاز تحت فشار استفاده می کنند تا به عنوان پیستون در داخل سیلندر عمل کنند تا حرکت مکانیکی ایجاد کنند.

سیلندرهای تک اثر وجود دارند که دارای یک پورت هستند که گاز تحت فشار در یک جهت وارد می شود. هوای فشرده، پیستون را مجبور می‌کند تا در یک جهت حرکت کند و فنری را که به پیستون متصل است، فشرده کند. سیلندرهای دو کاره بدون فنر منبسط و جمع می شوند و دارای دو درگاه هستند که هوا می تواند وارد و خارج شود.

محرک های با نیروی پنوماتیک ترجیح داده می شوند زیرا ایمن، عموما سریع، مقرون به صرفه هستند و می توانند مقادیر زیادی گشتاور را با تغییرات فشار کوچک تولید کنند. با توجه به فشار زیادی که برای تغذیه یک محرک پنوماتیکی وجود دارد، این شیرها به سرعت پاسخ می‌دهند و در برنامه‌هایی که باید بلافاصله کنترل‌های اصلی را متوقف کرده و راه‌اندازی کنید، گزینه‌های ارجح هستند.

در میان بسیاری از کاربردهای دیگر، محرک‌های پنوماتیکی اغلب بر روی شیرهایی که برای کنترل جریان آب خنک‌کننده در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند، استفاده می‌شوند.

محرک های الکتریکی: 

محرک های الکتریکی برای فعال کردن حرکت به انرژی الکتریکی نیاز دارند. محرک های الکتریکی که توسط یک منبع انرژی به راحتی قابل دسترس هدایت می شوند، از نظر انرژی کارآمدتر و تمیزتر هستند.

بزرگترین مشکل محرک های الکتریکی این است که در صورت تغییرات شدید در چرخه کاری، ممکن است بیش از حد گرم شوند. سرعت های آهسته تر به دلیل اینرسی نیز باعث می شود در برخی از برنامه ها محبوبیت کمتری داشته باشد. برخی از کاربردهای رایج در باز و بسته کردن شیرهای پروانه ای یا توپی است. محرک های الکتریکی بیشتر به محرک های الکترومکانیکی و محرک های الکتروهیدرولیک تقسیم می شوند.

محرک های الکترومکانیکی: 

این عملگرها سیگنال های الکتریکی را به حرکات چرخشی، حرکات خطی یا ترکیبی از این دو تبدیل می کنند. محرک های الکترومکانیکی دقیق هستند، طول عمر بیشتری دارند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند.

محرک های الکتروهیدرولیک: 

این محرک ها به صورت الکتریکی تغذیه می شوند، اما به یک باتری هیدرولیکی حرکت می کنند که به نوبه خود نیروی حرکت را فراهم می کند. هنگامی که از این محرک ها استفاده می شود، نیازی به پمپ هیدرولیک جداگانه نیست. این هزینه را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان و ایمنی را افزایش می دهد.

محرک های هیدرولیک:

محرک های هیدرولیک دارای یک سیلندر یا یک موتور سیال با پیستون هستند که از نیروی هیدرولیک برای ایجاد حرکت مکانیکی استفاده می کند. حرکت مکانیکی به نوبه خود بر اساس کاربرد به حرکت خطی، چرخشی یا نوسانی تبدیل می شود.

مایعات تقریبا غیر قابل تراکم هستند. تغییرات چگالی ناشی از فشار و دما ناچیز است. به همین دلیل، مقدار گشتاور تولید شده از یک دریچه محرک هیدرولیک زیاد است و آن را بسیار قدرتمند می کند. دریچه‌های محرک هیدرولیک تک‌عملی وجود دارند که به یک طرف پیستون‌ها فشار وارد می‌کنند و آن را در جهت مخالف حرکت می‌دهند. یک فنر برای حرکت معکوس ضروری است. از طرف دیگر، محرک های هیدرولیک دو اثره برای حرکت از هر دو طرف، فشار را بر دو طرف پیستون اعمال می کنند.

برخی از کاربردهایی که از محرک های هیدرولیک استفاده می شود، در شیرهای توقف اصلی و کنترل برای لوله کشی توربین بخار فشار بالا هستند.

محرک های مغناطیسی: 

محرک های مغناطیسی از اثرات مغناطیسی برای تولید نیروی مکانیکی، حرکت چرخشی یا خطی، حرکت پیوسته یا محدود استفاده می کنند. محرک های مغناطیسی در طیف گسترده ای از کاربردهای HVAC برای خاموش کردن یا مخلوط کردن مایعات و بخار یافت می شوند.

محرک های حرارتی:

 یک محرک حرارتی با استفاده از یک پیستون و یک ماده حساس به حرارت، حرکت خطی را در پاسخ به تغییرات دما ایجاد می کند.

محرک های حرارتی به طور گسترده در کاربردهایی که اختلاط و انحراف سیال ضروری است و در فرآیندهای قطع ایمنی که نیاز به باز یا بسته شدن یک شیر بر اساس یک نقطه تنظیم دما است، استفاده می شود.

محرک‌های شیر حرارتی می‌توانند حتی در صورت قطع برق کار کنند و قابل اعتماد و ایمن هستند زیرا در معرض اتصال کوتاه نیستند.

نحوه انتخاب محرک مناسب

هر محرک هدف و نیاز انرژی منحصر به فردی دارد. درک نحوه عملکرد هر محرک برای انتخاب محرک شیر مناسب بسیار مهم است.

برای انتخاب محرک مناسب به نکات زیر توجه کنید:

منبع تغذیه: یکی از مهم ترین عوامل در انتخاب محرک شیر مناسب، منبع برق موجود است. برای یک سایت صنعتی با منبع هوای بدون وقفه تحت فشار، انتخاب مناسب یک محرک پنوماتیکی است. با این حال، اگر هوای تحت فشار در دسترس نباشد، می توانید نوع برقی یا هیدرولیک را انتخاب کنید.

حرکت مورد نیاز: یکی دیگر از نکات قابل توجه در انتخاب یک محرک، حرکت مورد نیاز برای برنامه شما است. محدوده حرکتی را که برای تجهیزات خود نیاز دارید - خطی، چرخشی یا ترکیبی از هر دو - تعیین کنید و محرک مناسب برای شیر را انتخاب کنید.

دقت: برخی از صنایع به دقت و تکرارپذیری بالاتری نسبت به سایرین نیاز دارند. عملگرهای پنوماتیکی برای حرکات خاص انتخابی برتر هستند.

ایمنی - الزامات رتبه بندی NEMA: ایمنی باید یکی دیگر از عوامل مهم در هنگام انتخاب یک محرک سوپاپ باشد. مهم است که بدانید محرک در چه نوع محیطی مورد استفاده قرار می گیرد. شما باید شرایط رتبه بندی NEMA را در نظر بگیرید و دستورالعمل های NEMA را برای بهبود ایمنی دنبال کنید.

توضیحات رتبه بندی محفظه NEMA

رایج ترین رتبه بندی های NEMA NEMA 4، 4x و 7 است.

محفظه‌های NEMA 4 برای فضای داخلی یا خارجی در نظر گرفته شده‌اند و درجه‌ای از محافظت را برای پرسنل در برابر تماس اتفاقی فراهم می‌کنند، ضد آب هستند - محافظت در برابر ریزش خاک، باران، برف، برف، گرد و غبار باد، پاشیده شدن آب و آب هدایت شیلنگ - و تشکیل بیرونی یخ.

محفظه های NEMA 4X همانند NEMA 4 هستند، اما سطح بیشتری از محافظت در برابر خوردگی را ارائه می دهند.

محفظه های NEMA 7 را می توان در مناطقی با شرایط خطرناک خاص استفاده کرد و می تواند فشارهای ناشی از انفجار داخلی گازها را تحمل کند و مشخصات آزمایش طراحی انفجار، هیدرواستاتیک و دما را برآورده کند.

به عنوان مثال، کارکردن یک محرک الکتریکی نزدیک به منبع آب، بدون غلاف محافظ و سایر اقدامات ایمنی، ممکن است خطرناک باشد.

نگهداری یک محرک

شیرهای فعال مانند سایر تجهیزات کارخانه صنعتی در معرض محیط های خطرناک، سایش و پارگی قرار دارند. تمام محرک‌های شیر باید تحت مراقبت‌های پیشگیرانه قرار گیرند تا:

افزایش طول عمر عملگرهای شیر.

قابلیت اطمینان محرک را افزایش دهید.

هر گونه مشکل را قبل از وقوع شناسایی کنید و بر عملیات تأثیر بگذارد.

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری.

جلوگیری از خاموشی و خرابی عمده

هنگام نگهداری از محرک باید نکات زیر را در نظر گرفت:

محرک های خود را به طور منظم از نظر ساییدگی و پارگی به صورت خارجی بازرسی کنید.

نشتی و سطح مایع هیدرولیک را بررسی کنید. اگر قطعات شل یا آسیب دیده در محرک خود پیدا کردید، آنها را تعویض کنید.

عملکرد را با تجزیه و تحلیل نمودارهای خودکار و محاسبات خروجی بررسی کنید.

عملگرها به طور گسترده در بسیاری از کاربردهای صنعتی و دیگر کاربردها استفاده می شوند. تجزیه و تحلیل دقیق الزامات باید قبل از انتخاب مناسب مناسب برای هدف برنامه محرک انجام شود.