اکچویتور برقی (Electrical Actuator)

اکچویتور وسیله ای است که شیر آلات صنعتی را به حرکت در می‌آورد. اکچویتور در صنعت با نام های مختلفی شناخته می‌شود. برخی از این نام‌ها عبارتند از: اکچویتور، شیر کنترلی، شیر موتوری، سروُ ولو، کنترل ولو و غیره. اما معمولاً معروف‌ترین نامی که استفاده می‌شود اکچویتور یا اکچویتور است.

کاربرد اکچویتور در صنایع گوناگون:

در صنعت از مدل‌های گوناگون اکچویتور استفاده می‌شود. اکچویتور نقشی مهم و حیاتی در صنعت بر عهده دارد. اکچویتور به تنهایی کاربری خاصی ندارد و همواره در کنار شیر (Valve) به کار می‌رود. لذا قوانین حاکم بر طراحی اکچویتور منوط به احکام شیر (Valve) است. در نتیجه برای آگاهی هر چه بهتر از اکچویتور بهتر است اول به بررسی شیر آلات صنعتی (Valve) بپردازیم.

شیر صنعتی (Valve):

از شیرهای صنعتی در خطوط لوله (Pipe Line) استفاده می‌شود. شیر آلات صنعتی وظایف متنوعی دارند از جمله تغییر مسیر عبور سیال در خط لوله، کنترل دبی سیال عبوری از لوله و مدیریت شرایط بحرانی. جایی که در مسیر لوله یک مسیر Bypass نیاز داشته باشیم، در آغاز این مسیر از شیر (Valve) استفاده می‌کنیم. یکی دیگر ازمهمترین کاربردهای شیر آلات صنعتی، کنترل دبی سیال عبوری از لوله است. در اینجا از شیری استفاده می‌کنیم که قدرت کنترل داشته و بتواند میزان عبور سیال را کنترل کند. مدیریت شرایط بحرانی، یکی دیگر از مصارف مهم شیرآلات صنعتی است. شرایط بحرانی انواع مختلفی دارند و شیر آلات صنعتی نقشی حیاتی در مدیریت آنها ایفا می‌کنند. ممکن است در مسیر خط لوله نشتی ایجاد می‌شود. در اینجا با بستن شیری که قبل از محل نشتی قرار دارد، مانع هدر رفتن سیال می‌شویم. از سوی دیگر احتمال دارد در مسیر خطوط انتقال سوخت (مایع یا گاز) حریق رخ دهد. در اینجا، با بستن شیری که بلافاصله بعد از محل حریق است از گسترش آتش سوزی ممانعت می‌شود. برای اثبات اهمیت شیر آلات صنعتی مثال‌ها و کاربردهای فراوانی وجود دارد که از حوصله‌ی این مقاله خارج است.

انواع اکچویتور صنعتی:

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، اکچویتور باید کاملاً منطبق بر شیر (Valve) باشد و از قوانین و شرایط شیر (Valve) تبعیت کند. اکچویتور صنعتی بر اساس نوع حرکت به 2 گروه اصلی تقسیم بندی می‌شود: اکچویتور خطی و اکچویتور دورانی.

اکچویتور را به روش‌های دیگری نیز تقسیم بندی می‌کنند. یکی از این تقسیم بندی‌ها بر اساس نیروی محرکه‌ی اکچویتور است. اکچویتور به طرق مختلفی به حرکت در می‌آید. از جمله:

1- اکچویتور برقی.

2- اکچویتور پنوماتیکی.

3- اکچویتور هیدرولیکی.

4- اکچویتور ترکیبی.

اکچویتور برقی:

اکچویتور برقی یکی از پر مصرف‌ترین انواع اکچویتور است. در اکچویتور برقی، یک موتور الکتریکی (متناوب یا مستقیم) شیر (Valve) را به حرکت در می‌آورد. دوران موتور الکتریکی توسط چند چرخ دنده به خروجی اکچویتور برقی و شیر (Valve) منتقل می‌شود. سرعت گردش موتور الکتریکی 1440 یا 2880 دور در دقیقه است. این سرعت توسط مجموعه چرخ دنده‌ها کاهش یافته و به عددی بین 11 تا 180 دور در دقیقه می‌رسد.

انواع اکچویتور برقی:

اکچویتور برقی بر مبنای نوع شیر و ساختمان داخلی آن به 2 گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

1- اکچویتور برقی چند دور.

2- اکچویتور برقی یک چهارم دور.

اکچویتور برقی چند دور مخصوص شیر آلات صنعتی چند دور مانند شیر دروازه‌ای (Gate Vale) و شیر گلاب (Globe Valve) است. در حالیکه اکچویتور برقی یک چهارم دور مناسب شیر آلات صنعتی یک چهارم دور مانند شیر توپی (Ball Vale)، شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) و شیر سماوری (Plug Valve) است.

مزایا و معایب اکچویتور برقی:

حال به بررسی اکچویتور برقی پرداخته و مزایا و معایب آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. یکی از معروف‌ترین انواع اکچویتور صنعتی، اکچویتور برقی است. اکچویتور برقی از طریق یک الکتریکال موتور به حرکت در می‌آید. مهمترین مزیت کاربرد اکچویتور برقی این است که آنها قابلیت نصب گیربکس دارند. گیربکس صنعتی تنها بر روی اکچویتور برقی نصب میشود و اکچویتور صنعتی دیگری قابل تطبیق با گیربکس نیست. استفاده از گیربکس صنعتی مزایای زیادی دارد. سرعت و گشتاور الکتریکال موتور را مي‌توان با گيربكس عوض کرد و به اندازه‌ی دلخواه رساند و به راحتی، سرعت دوراني دلخواه و گشتاور لازم را به شير اعمال كرد. با توجه به وجود گيربكس، اکچویتور برقی از ثبات وضعيتي خوبي برخوردار خواهد بود.

اکچویتور برقی باعث ايجاد آلودگي در محيط اطراف نمي‌شود. تامين انرژي محرکه برای اکچویتور برقی بسيار آسان و در دسترس است. از سوی دیگر، بازده اکچویتور برقی بسیار قابل قبول است. اندازه اکچویتور برقی بسيار کوچک و سبک است. اکچویتور برقی در عين حال داراي گشتاور خروجي لازم براي باز و بسته كردن شيرهاي مختلف مي‌باشد.

اکچویتور برقی دارای قابلیت کنترل پذیری بسیار بالایی است و با انواع سیستم‌های کنترلی مطابقت دارد. دقت حرکتی اکچویتور برقی از سایر اکچویتور صنعتی بیشتر است.

اکچویتور برقی AUMA(اکچویتور برقی آیوما):

شرکت AUMA(شرکت آیوما) اکچویتور برقی چند دور خود را با کد فنی”SA” و اکچویتور برقی یک چهارم دور خود را با کد فنی “SG” و “SQ” عرضه می‌کند.

طبقه بندی اکچویتور برقی بر پایه نوع موتور الکتریکی:

موتور الکتریکی اکچویتور برقی انواع مختلفی دارد که هر کدام کاربرد مخصوص به خود را دارند و در شرایطی خاص و تعریف شده به کار میروند. اکچویتور برقی بر پایه مقدار و نوع ولتاژ ورودی به موتور به 3 گروه تقسیم می‌شود:

1- برق 3 فاز جریان متناوب

2- برق تک فاز جریان متناوب

3- برق مستقیم با ولتاژ ثابت

طبقه بندی اکچویتور برقی بر اساس نوع موتور:

سابقاً در مقاله‌ی "انواع اکچویتور صنعتی" گفته شد که اکچویتور برقی دارای دقت حرکتی فوق العاده‌ای است. لذا در مواردی که به دقت حرکتی بالا نیاز داریم اغلب از اکچویتور برقی بهره می‌جوییم. بهترین مثال در شیر های کنترلی (Control Valves) است. وقتی که نیاز است تا شیر در موقعیت‌های دقیقی بایستد و کوچکترین خطا به هیچوجه قابل قبول نیست. بر این اساس اکچویتور برقی به 2 گروه کلی تقسیم می‌شود:

1- اکچویتور برقی باز و بسته (Open-Close Duty).

2- اکچویتور برقی کنترلی (Modulating Duty).

بعضی از شیر آلات صنعتی توانایی کنترل جریان سیال را ندارند و لذا فقط در دو موقعیت 100 درصد بسته و 100 درصد باز متوقف می‌شوند. این شیر ها در میانه‌ی مسیر حرکت، توقفی نخواهند داشت. برای مثال شیر دروازه‌ای (Gate Valve) و شیر توپی (Ball Valve). از طرف دیگر، گروهی دیگر از شیر آلات صنعتی ماهیت کنترلی داشته و برای کنترل پارامترهای مختلفی از جمله دبی سیال عبور کننده از لوله، به کار می‌روند. برای مثال شیر گلاب یا شیر پروانه‌ای. تفاوت اکچویتور برقی استفاده شده در هر یک از این دو گروه مربوط به ساختمان داخلی موتور الکتریکی آن است و سایر قسمت‌های اکچویتور برقی یکسان است. استاندارد جهانی IECموتورهای الکتریکی را تشریح و دسته بندی کرده است. بر طبق این استاندارد جهانی، موتور های الکتریکی به 9 گروه مختلف (S1تا S9) تقسیم می‌شوند. (برای اطلاع از جزئیات کامل این دسته بندی به مقاله‌ی "طبقه بندی اکچویتور برقی AUMA بر اساس عملکرد" به آدرس: www.auma-iran.com/article/electrical-motor مراجعه نمایید). اکچویتور برقی باز و بسته (Open-Close Duty) دارای موتور S2 و اکچویتور برقی کنترلی (Modulating Duty) مجهز به موتور S4است. تفاوت این 2 موتور در تحمل آنها در برابر استارت‌های اولیه و مدت زمان کارکرد است.

شرکت AUMA(شرکت آیوما آلمان) اکچویتور برقی AUMA (شرکت آیوما آلمان) را با موتور S2-15minبرای 15 دقیقه کار مداوم و S2-30minبرای 30 دقیقه کار مداوم و نوع کنترلی با موتور S4-25%و S4-50% به بازار عرضه می‌کند. موتور های الکتریکی خانواده S2می‌تواندد به صورت پیوسته و مداوم کار کنند. این موتور الکتریکی توان تحمل تعداد زیاد استارت‌ اولیه را ندارد. از طرف دیگر موتور الکتریکی سری S4می‌تواند استارت‌های اولیه زیادی را تحمل کند. این موتور الکتریکی مخصوص اکچویتور برقی کنترلی است و قرار است برای کاربری کنترلی (Modulating Duty) استفاده شود. شرکت AUMA (شرکت آیوما آلمان) از کد فنی “R” برای نمایش این مدل اکچویتور برقی استفاده می‌کند. برای مثال: SARبیانگر یک اکچویتور برقی چند دور کنترلی (Modulating Duty) است.

اکچویتور برقی ساده و ضد انفجاری (Explosion Proof):

بعضی از مناطق مانند مجتمع های پتروشیمی‌ و پالایشگاه ها و مکان‌های مشابه آن، در معرض خطر انفجار هستند. لذا اکچویتور برقی ای که در مناطق پر خطر نصب می‌شود باید ضد انفجاری باشد. این اکچویتور برقی به گونه‌ای طراحی می‌شود که عامل ایجاد جرقه نشده تا در نتیجه انفجار رخ ندهد.تفاوت یک اکچویتور برقی ساده ضد انفجاری در پوسته‌ی آنهاست. پوسته‌ی اکچویتور برقی ضد انفجاری به گونه‌ای است که اگر داخل اکچویتور برقی دچار آتش سوزی هم بشود، این آتش به فضای خارج سرایت نمی‌کند. شایان ذکر است که قطعات الکتریکی به کار رفته در اکچویتور برقی ضد انفجاری باید دارای استاندارد ضد انفجاری باشند تا جرقه ایجاد نکنند.

انفجار حادثه‌ای مهلک است و جلوگیری از آن اهمیت بسیار بالایی دارد. همیشه تلفات جانی و خسارات ناشی از انفجار بسیار گزاف و جبران ناپذیر می‌باشد. لذا، همواره تلاش بر این است تا با رعایت ملاخظات لازم، از وقوع این حادثه ممانعت کنیم. لذا استانداردهای بین المللی متعددی در این زمینه به وجود آمده است که لازم الاجرا می‌باشند. یکی از مشهورترین استانداردهای ضد انفجاری در جهان "استاندارد ضد انفجاری اروپا" می‌باشد که با کد “Ex” نمایش داده می‌شود. در این استاندارد اروپایی، مناطق خطرناک از نظر انفجار به 3 گروه تقسیم می‌شوند. تفاوت این مناطق در میزان انفجاری بودن آنهاست. این مناطق عبارتند از: منطقه صفر، منطقه یک و منطقه دو.

برای مثال "منطقه‌ی صفر" پر خطرترین منطقه است و باید مجهز به بیشترین تدابیر امنیتی باشد. این منطقه تنها شامل داخل مخازن سوخت می‌باشد. جایی که هر لحظه در معرض مواد قابل اشتعال است.

اکچویتور ضد انفجاری AUMA( اکچویتور ضد انفجاری آیوما):

شرکت AUMA (شرکت آیوما آلمان) اکچویتور برقی ساده و اکچویتور برقی ضد انفجاری را در تمام مدل‌ها (اکچویتور برقی چند دور و اکچویتور برقی یک چهارم دور) تولید می‌کند. کد فنی “Ex” مخصوص اکچویتور برقی ضد انفجاری است. هر گاه این کد در نام اکچویتور برقی AUMA (شرکت آیوما آلمان) مشاهده شد به این معنی است که این اکچویتور برقی از نوع ضد انفجاری است. مانند اکچویتور برقی SQExC. این کد مربوط به یک اکچویتور برقی یک چهارم دور با خاصیت ضد انفجاری است.