اکچویتور برقی

اکچویتور برقی چیست؟

اکچویتور برقی که با نام عملگر برقی نیز شناخته می شود دستگاهی است که انرژی الکتریکی را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند و نقش مهمی در اتوماسیون صنعتی برعهده دارد. از اکچویتور برقی در کنترل دبی و یا قطع و وصل شیرآلات در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود. اکچویتورها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، تولید و تجهیزات خانگی و … کاربرد فراوانی دارند.

اکچویتورهای برقی شامل یک موتور الکتریکی هستند که حرکت آن به صورت مکانیکی به خروجی منتقل می‌شود. این دستگاه براساس نوع کاربرد خود می‌تواند نیرو یا حرکتی متفاوت ایجاد کند. برای مثال در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی از اکچویتورهای برقی برای باز و بسته کردن شیرآلات استفاده می‌شود.

اجزای اکچویتور برقی

ساختمان اکچویتور شامل قطعات مختلفی است که با همکاری یکدیگر حرکت مکانیکی ایجاد می‌کنند. موتور الکتریکی که مهمترین قطعه در اکچویتوربرقی است با چرخش روتور یا اسپیندل یک حرکت چرخشی را ایجاد می‌کند. این قطعه از طریق یک پیچ به شافت متصل شده و آن را می‌چرخاند. اکچویتورهای برقی اکثراً برای سیستم‌هایی با شرایط خاص و بر روی شیرآلات با سایزهای بزرگ به کار می‌روند. در ساختار عملگرهای برقی برای انجام این کار و کنترل سرعت چرخش و حرکت باز و بسته شدن از یک گیربکس برای رسیدن به سرعت مطلوب استفاده شده است و نقش اصلی آن حفظ پایداری و دقت در سیستم است. عموماً اکچویتور برقی به دو حالت باز و بسته یا ON/OFF و یا کنترل تدریجی جریان سیال را کنترل می‌کنند. در بخش زیر مهمترین اجزای اکچویتور برقی را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

1. موتور الکتریکی

موتور الکتریکی منبع اصلی حرکت در اکچویتور برقی است. این موتور می‌تواند به صورت موتور DC و یا موتور AC سه فاز و یا تک فاز باشد.

2. گیربکس

گیربکس یا جعبه دنده معمولاً برای کاهش سرعت موتور و افزایش گشتاور استفاده می‌شود. این بخش چرخش‌های سریع و با گشتاور پایین موتور را به حرکاتی کنترل شده ولی با گشتاور بیشتر تبدیل می‌کند که برای ایجاد نیروی بیشتر ضروری است.

3. سنسور گشتاور

سنسورهای گشتاور در اکچویتور برقی معمولاً برای تعیین موقعیت دیسک و متوقف کردن موتور هنگام رسیدن به نقطه یا موقعیت مورد نظر استفاده می‌شوند.

4. اتصال

اکچویتور از دو قسمت به شیر متصل می‌شود. اتصال اول فلنج است که اکچویتور را روی بدنه متصل می‌کند و هرچقدر گشتاور موردنیاز برای باز و بست شیر بیشتر باشد فلنج قوی‌تری باید استفاده شود. اتصال دوم نیز بخشی است که شفت موتور را به استم شیر وصل می‌کند.

5. عملگر دستی شیر

کاربرد این قطعه به صورت دستی و به هنگامی است که به هر دلیل کارکرد موتور مختل شده باشد. در این شرایط عملگر دستی شیر برای باز و بسته کردن مسیر کاربرد دارد. در این شرایط کلیدهای محدود کننده گشتاور الکترونیکی در حین کار دستی کار نمی‌کنند و دستگاه‌های مکانیکی محدود کننده گشتاور معمولاً برای جلوگیری از اضافه بار گشتاور در حین کار دستی استفاده می‌شوند.

عملکرد اکچویتور برقی

عملکرد اکچویتور برقی بر مبنای تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی است که این فرایند به کمک موتور الکتریکی و اجزای مکانیکی دستگاه صورت می‌گیرد. به طور کلی عملگرهای برقی می‌توانند دو نوع حرکت چرخشی و یا حرکت خطی ایجاد کنند. اکچویتورهای برقی از طریق سیگنال های کنترلی که می‌تواند به صورت ولتاژ یا جریان باشد فرمان حرکت دریافت می‌‌کنند. سپس کنترلر داخلی اکچویتور این سیگنال را پردازش کرده و فرمان لازم را به موتور الکتریکی می‌فرستد. موتور نیز انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل کرده و شفت موتور شروع به چرخش می‌کند. در این لحظه گیربکس گشتاور خروجی را افزایش داده و سرعت چرخش موتور را کنترل می‌کند. به عبارت دیگر گیربکس شرایطی ایجاد می‌کند که اکچویتور با توان کافی بار را حرکت دهد. سپس هنگامی که اکچویتور به موقعیت یا زاویه مورد نظر رسید کنترلر سیگنالی برای توقف موتور ارسال می‌کند و در این حالت موتور خاموش می‌شود و حرکت متوقف می‌گردد. در برخی از کاربردها نیاز است که اکچویتور به موقعیت اولیه یا نقطه شروع برگردد که این حرکت ممکن است به طور خودکار توسط سیستم کنترل مدیریت شود و اکچویتور به وضعیت اولیه بازگردد.

کاربرد و مزایای اکچویتور برقی

اکچویتورها عموماً در فرایند اتوماسیون صنعتی و در خطوطی که نیاز به کنترل اتوماتیک جریان سیال باشد و یا در مواردی که از لحاظ ایمنی نیاز به قطع و وصل سریع مسیر جریان باشد کاربرد دارند. همچنین در خطوطی که نیاز به کنترل دقیق و سیر جریان وجود دارد که این امر به صورت دستی امکان پذیر نیست و یا دقت کافی را نداشته باشد اکچویتورها گزینه ای مناسب به شمار می‌روند. در برخی موارد در فرایندهایی که فشار سیال بسیار بالا است و یا سایز اتصالات بزرگ است کارائی دارند چرا که باز و بست شیر در این حالت به نیرو و گشتاور بسیار بالائی نیاز دارد بنابراین استفاده از اکچویتورها یا عملگرهای اتوماتیک منطقی است. به طور کلی اکچویتور برقی کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارد که برخی از آنها عبارتند از:

1. صنایع نفت و گاز
2. اتوماسیون صنعتی
3. صنعت خودروسازی
4. تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی
5. صنایع ساختمان
6. صنعت هوافضا
7. کشاورزی و ماشین آلات صنعتی
8. تجهیزات الکترونیکی و خانگی
9. صنعت دریایی
10. صنعت انرژی و نیروگاه ها

انواع اکچویتور برقی

اکچویتورهای برقی انواع مختلفی دارند که هریک براساس نوع حرکت و ساختار خود برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. این ابزار عمدتاً براساس الگوی حرکت به دو دسته اصلی زیر تقسیم می‌شوند:

اکچویتور برقی خطی

این نوع اکچویتور حرکت خطی ایجاد می‌کند و معمولاً برای جابجایی بارها یا قطعات در یک خط مستقیم استفاده می‌شود. اکچویتورهای خطی برای کاربردهایی مثل باز و بسته کردن شیرها مانند ولوهای کشویی و سوزنی طراحی شده‌اند و غالباً برای کاربرد قطع و وصل جریان سیال یا ON/OFF استفاده می‌شوند.

اکچویتور برقی چرخشی

اکچویتورهای چرخشی الکتریکی برای تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت چرخشی استفاده می‌شوند. آنها شامل یک موتور الکتریکی و یک مکانیزم چرخشی هستند که حرکت چرخشی را تولید می‌کنند. این اکچویتورها معمولاً برای انواع شیرآلات صنعتی استفاده می‌شوند که نیاز به حرکت چرخشی برای باز و بسته شدن دارند. این نوع اکچویتورها می‌توانند شیر را در زوایای مختلف مانند 90، 180، یا 360 درجه بچرخانند و برای شیرآلاتی از جمله شیرپروانه ای، شیر توپی، پلاگ ولو، دیسک ولو، گیت ولو کاربرد دارند.

شیرآلات قابل استفاده با اکچویتور برقی یا عملگر برقی

– شیر پروانه ای با اکچویتور برقی

شیر پروانه ای نوعی از شیر های صنعتی بوده که در آن یک دیسک دایره شکل با چرخش باعث کنترل و یا بستن مسیر سیالات می شود. برای قطع و وصل جریان سیالات و سیستم های نیازمند اتوماسیون صنعتی از کوپل کردن شیر پروانه‌ای با اکچویتور برقی استفاده می‌شود. مشخصات و ویژگی های این نوع از شیرها وابسته به کاربرد آن‌ها است که در چه فضایی نصب می‌شوند و با چه نوعی از سیالات در ارتباط هستند. بیشترین کاربرد آن برای سیالات مایع غلیظ است. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای شیر پروانه ای، پارامترهایی نظیر گشتاور شیر، دمای سیال،سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال مهم است و البته قیمت شیر پروانه‌ای با عملگر برقی به برند سازنده‌ی این دو جزء وابسته است.

– شیر توپی یا بال ولو با اکچویتور برقی

شیر توپی یا بال ولو نوعی از شیر های صنعتی است که در آن یک گوی جهت مسدود کردن جریان سیالات تعبیه شده است. شیر توپی با اکچویتور برقی در صنایع مختلف نظیر دارویی، نساجی، خودروسازی، پلاستیک و همچنین سیستم‌های آب و فاضلاب کاربرد دارد و برای قطع و وصل جریان سیالات و سیستم‌هایی که نیاز به اتوماسیون صنعتی داشته و کنترل آن ها توسط کاربر انجام نمی‌شود از کوپل کردن شیر توپی با اکچویتور برقی استفاده می‌شود. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای شیر توپی پارامترهایی نظیر گشتاور شیر، دمای سیال،سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال کاملا دخیل هستند. و البته قیمت شیر توپی با اکچوتیور برقی تماماً به برند سازنده شیر و عملگر و کیفیت محصول وابسته است.

– شیر کشویی با اکچویتور برقی

شیر کشویی یا دروازه‌ای نوعی دیگر از شیرهای صنعتی بوده که از یک دریچه دایره ای برای باز و بست جریان سیال استفاده شده است. این نوع شیرها در حالت نیمه باز دچار مشکل خواهند شد. شیر کشویی با اکچویتور برقی بیشتر برای سیال مایع غلیظ کاربرد دارد. از مواردی که از شیرهای کشویی استفاده می‌شود، در پالایشگاه ها، مجتمع‌های پتروشیمی، نیروگاه‌ها،مجتمع‌های پتروشیمی و تاسیسات دریایی است. جهت باز و بست جریان سیالات و آن دسته از سیستم‌هایی که اتوماسیون صنعتی که کنترل آن‌ها توسط کاربر ممکن نیست از کوپل کردن شیر کشویی به همراه عملگر (برقی یا پنوماتیک) بهره برده می‌شود. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای شیر کشویی پارامتر هایی نظیر گشتاور شیر، دمای سیال، سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال کاملا دخیل بوده که علاوه بر کارکرد، روی قیمت شیر کشویی با اکچویتور برقی نیز دخیل است.

– شیر گیوتینی با اکچویتور برقی

شیر گیوتینی آن دسته از شیرهای صنعتی هستند که در وسط شیر یک تیغه عمودی دارند و باز و بست آن ها به صورت تدریجی است. این نوع شیرها در انتقال سیالات دارای ذرات جامد مورد استفاده قرار می‌گیرند همچنین در صنایع کاغذسازی، صنایع غذایی و سیمان و آب و فاضلاب می‌توان از شیر گیوتینی استفاده کرد. جهت باز و بست جریان سیالات و آن دسته از سیستم‌هایی که اتوماسیون صنعتی دارند و کنترل آن ها توسط کاربر ممکن نیست از کوپل کردن شیرگیوتینی با اکچویتور برقی استفاده می‌شود. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای شیر گیوتینی پارامترهایی نظیر دمای سیال، سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال کاملا دخیل هستند.

– شیر چاقویی یا نایف ولو با اکچویتور برقی

این نوع شیرها ظاهرشان شبیه به شیر پروانه‌ای و عملکرد آن‌ها به این صورت است که از یک دسته برای باز و بست آن استفاده می‌شود. همچنین باز و بست آن ها به صورت تدریجی هست. شیر چاقویی هم برای مایعات و هم برای جامدات و جریانات لجنی که مقدار زیادی جامدات دارند کاربرد فراوان دارد. جهت باز و بست جریان سیالات و آن دسته از سیستم هایی که اتوماسیون صنعتی دارند و کنترل آن ها توسط کاربر ممکن نیست از کوپل کردن شیر چاقویی با اکچویتور برقی استفاده می‌شود. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای نایف ولو ها پارامترهایی نظیر دمای سیال، سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال کاملا دخیل هستند.

– شیر سوزنی با اکچویتور برقی

شیرهای سوزنی نوعی از شیرهای صنعتی هستند که توسط آن جریان سیالات توسط یک قطعه سوزنی که توسط رزوه‌های طراحی شده بر روی آن حرکت می‌کند، کنترل می‌شود. جهت باز و بست جریان سیالات و آن دسته از سیستم‌هایی که اتوماسیون صنعتی دارند و کنترل آن ها توسط کاربر ممکن نیست از کوپل کردن شیر سوزنی با اکچویتور برقی استفاده می‌شود. این نوع از شیرها به دلیل کنترل دقیق جریان در تمامی موارد کنترل سیالات کاربرد دارند که از پرکاربردترین آن‌ها در سیالات گاز است. برای انتخاب عملگر برقی مناسب برای شیر سوزنی، پارامترهایی نظیر دمای سیال، سایز، غلظت سیال، خورندگی سیال و فشار کاری سیال کاملا دخیل هستند.

– دمپرها و دریچه ها با اکچویتور برقی

جریان داشتن هوا در یک محیط بسیار مورد توجه و مهم است. دمپر یک دریچه یا صفحه‌ای است که جریان هوا را در کنترل کننده‌های هوا، دودکش ها و در کل تجهیزات انتقال دهنده هوا کنترل و یا قطع و مسدود می کند.حالا روی این دمپرها و دریچه‌ها، عملگر برقی نصب شده و دمپر را به صورت اتوماتیک کنترل می‌کند.

راهنمای خرید اکچویتور برقی

هنگامی که در فرایند اتوماسیون سیستم صنعتی خود به اکچویتور برقی نیاز پیدا می‌کنید احتمالاً به دلیل تنوع مدل‌های مختلف دچار سردرگمی می‌شوید. از آنجائی که عملگرهای برقی با ویژگی‌ها و مشخصات فنی در بازار عرضه می‌شود لازم است قبل از خرید اکچویتور برقی برخی از فاکتورهای تعیین کننده و مهم را برای انتخاب دستگاه متناسب با نیاز خود بدانید. در ادامه نکات و ویژگی های کلیدی در انتخاب و خرید اکچویتور برقی را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

1. نوع اکچویتور براساس حرکت

اولین گام در انتخاب نوع اکچویتور تعیین نوع حرکت آن براساس نوع شیر مورد نظر است. اگر شیر مورد نظر در سیستم نیاز به حرکت چرخشی دارد انواع اکچویتور چرخشی و نیاز به حرکت خطی دارد انواع اکچویتور خطی مناسب تر است.

به طور کلی اکچویتور برقی خطی برای قطع و وصل جریان همراه با شیرهای کنترل جریان خطی مانند شیر کشویی، گیت ولو، نیدل ولو به کار می‌روند و اکچویتور برقی چرخشی برای قطع و وصل و کنترل تدریجی جریان همراه با شیرهای ربع گرد و چرخشی مانند بال ولو، باترفلای ولو، پلاگ ولو و دیسک ولو مناسب هستند.

2. نیروی موردنیاز یا گشتاور

محاسبه کنید که برای باز و بسته کردن شیر، چه میزان نیرو یا گشتاور مورد نیاز است. گشتاور مورد نیاز بسته به فشار سیال، نوع شیر و اندازه آن متغیر است. اکچویتوری با توان کافی انتخاب کنید تا بدون ایجاد مشکل و با کمترین استهلاک عمل کند.

3. اندازه و نوع منبع تغذیه

برق AC یا DC: بسیاری از اکچویتورها با برق AC کار می‌کنند، اما برای برخی کاربردها به ویژه کاربردهای سیار یا کم‌قدرت ممکن است برق DC مورد نیاز باشد. بنابراین، نوع و ولتاژ تغذیه را با منبع برق موجود تطبیق دهید.

4. مصرف برق

در نظر داشته باشید که اکچویتورهای بزرگ‌تر مصرف برق بیشتری دارند. به ویژه در کاربردهای صنعتی بزرگ، انتخاب مدل‌های با مصرف بهینه‌تر، به صرفه‌جویی در هزینه کمک می‌کند.

5. سرعت عملکرد

بسته به کاربرد، سرعت باز و بسته شدن شیر می‌تواند مهم باشد. اگر به واکنش سریع نیاز دارید (مثلاً در مواقع اضطراری)، اکچویتوری با سرعت بالاتر انتخاب کنید. در غیر این صورت، اکچویتورهای با سرعت کمتر ممکن است برای تنظیم دقیق جریان مناسب‌تر باشند.

6. برند و کیفیت ساخت

عملگرها عمدتاً نقش سنگینی در کنترل و ایمنی سیستم برعهده دارند بنابراین در خرید اکچویتور برقی حتما از برندهای معتبر و شناخته‌شده استفاده کنید. برندهای با سابقه معمولاً از نظر کیفیت ساخت و قابلیت اطمینان بهتر عمل می‌کنند و دارای ضمانت و خدمات پس از فروش بهتری هستند. با این حال ممکن است نوع برند و کیفیت و استانداردهای اکچویتور در قیمت تمام شده محصول تاثیرگذار باشد که البته با توجه به دوام و عمر دستگاهی که تهیه می‌کنید قابل جبران است.

خلاصه‌ای از عوامل مهم در خرید اکچویتور برقی:

قیمت اکچویتور برقی

قیمت اکچویتور برقی تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد که هر کدام از این عوامل می‌توانند به طور قابل توجهی قیمت نهایی محصول را تحت تأثیر قرار دهند. از جمله عوامل اصلی موثر بر قیمت اکچویتور برقی می‌توان به مشخصات فنی دستگاه از جمله نوع خطی یا چرخشی بودن اکچویتور، توان و ظرفیت آن و منبع تغذیه AC یا DC اشاره کرد. همچنین اکچویتورهای مجهز به سیستم‌های کنترل فنی و کنترل و اکچویتورهایی که قابلیت اتصال به سیستم های اتوماسیون و شبکه‌های صنعتی دارند از نظر قیمت بالاتر هستند. در نظر داشته باشید اکچویتورها با درجه حفاظت بالا که برای محیط های مرطوب و یا برای استفاده در محیط های شیمیایی ساخته شده‌اند به دلیل جنس بدنه و اجزای مقاوم و همچنین عایق‌های بیشتر از نمونه‌های معمول گران‌تر هستند. از دیگر مواردی که تاثیر مستقیم بر قیمت اکچویتور برقی دارد برند محصول و کشور سازنده آن است. به طور کل اکچویتورهای ساخت برندهای ترکیه و چین از نظر کیفیت و قیمت در رده پایین تر و اکچویتور های ساخت اروپا از لحاظ کیفیت، دوام، کارکرد و قیمت در رده بالاتری قرار می‌گیرند. همچنین نحوه عملکرد دستگاه از لحاظ تدریجی یا ON/OFF، حالت کنترل دستی، سرعت عملکرد، اندازه و ابعاد و در نهایت ویژگی‌های جانبی مانند ضد انفجار بودن و یا اتصال به سیستم های هوشمند می‌تواند قیمت اکچویتور برقی را افزایش دهد.

سوالات متداول 

• تفاوت شیرهای برقی با شیر برقی موتوری (اکچویتور) چیست؟

شیرهای موتوری یا در واقع شیرهای صنعتی مجهز به اکچویتور برقی را نمی‌توان شیربرقی نامید. اگرچه برگردان فارسی آن می‌تواند به این شکل باشد اما شیرهای برقی در ایران بیشتر به شیرهای سلونوئیدی گفته می‌شود که دو ویژگی مهم دارند: نخست آنکه تنها دارای دو وضعیت on و  off بوده و دوم اینکه عملکرد آن توسط بوبین، به کمک جریان سیال و به شکل مقطعی (مثلاً 1 ساعت) است. این در حالی است که شیرهای مجهز به اکچویتور برقی امکان کنترل تدریجی و تنظیم جریان را دارند. از تفاوت‌های دیگر شیرهای برقی با شیرهای مجهز به اکچویتور برقی یا همان شیر برقی موتوری این است که شیرهای برقی سرعت بالایی در قطع و وصل جریان آب و سیال مورد نظر دارند اما فرایند باز و بست در شیرهای مجهز به عملگر برقی عموماً تا چند ثانیه طول می‌کشد بنابراین در جاهایی که سرعت قطع و وصل باید سریع باشد از شیرهای مجهز به اکچویتور استفاده نمی‌شود. از دیگر تفاوت‌های شیرهای برقی و شیرهای مجهز به اکچویتور در این است که در مواردی که غلظت جریان سیال بالا است عملکرد شیرهای مجهز به اکچویتور مناسب تر گزارش شده است.

• اکچویتور برقی با اکچویتور پنوماتیک چه تفاوتی دارد؟

اکچویتور برقی از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی مورد نیاز بهره می‌گیرند. وجود گیربکس در ساختمان آنها موجب دقت و پایداری مناسبی در عملکرد اکچویتورهای برقی می‌شود و به همین دلیل می‌توان از آنها در سیستم‌هایی که نیاز به کنترل دقیق دارند استفاده کرد. سرعت عمل باز و بست جریان سیال با استفاده از عملگرهای برقی بین 20 تا 30 ثانیه است.
عملگرهای پنوماتیک، اکچویتورهای پرکاربرد در شیرهای صنعتی هستند. تامین کننده انرژی اکچویتور پنوماتیک، هوای فشرده است که غالبا در محیط های صنعتی در دسترس است. اکچویتور پنوماتیک نسبت به انواع الکتریکی در سیستمهای ON/OFF دارای قیمت مناسب تر و همچنین ساختار ساده تری است. ساده بودن ساختار آنها باعث می‌شود که هزینه‌های مربوط به تعمیرات و نگهداری این سیستم‌ها نیز پایین تر بوده و آنها را به سیستم‌های مقرون‌به‌صرفه تری تبدیل کرده است. سرعت عمل باز و بست جریان سیال در عملگرهای پنوماتیک بین 1 تا 3 ثانیه است، بنابراین زمانی که سرعت عمل در باز و بست جریان سیال مدنظر باشد اکچویتور پنوماتیک، اولین و بهترین گزینه محسوب می‌شوند.