عملگر برقی

عملگر 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 عملگر یا اکچویتور است.

انواع عملگر در صنایع مختلف:

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

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

1- عملگر خطی.

2- عملگر دورانی.

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

1- عملگر برقی.

2- عملگر پنوماتیکی.

3- عملگر هیدرولیکی.

4- عملگر ترکیبی.

عملگر برقی:

عملگر برقی یکی از پر مصرف‌ترین انواع عملگر است. در عملگر برقی، یک موتور الکتریکی (متناوب یا مستقیم) شیر (Valve) را به حرکت در می‌آورد. دوران موتور الکتریکی توسط چند چرخ دنده به خروجی عملگر 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 عملگر برقی:

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

1- عملگر برقی چند دور.

2- عملگر برقی یک چهارم دور.

عملگر برقی چند دور مخصوص شیر آلات صنعتی چند دور مانند شیر دروازه‌ای (Gate Vale) و شیر گلاب (Globe Valve) است. در حالیکه عملگر 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 عملگر برقی:

حال به بررسی عملگر برقی پرداخته و مزایا و معایب آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. یکی از معروف‌ترین انواع عملگر صنعتی، عملگر برقی است. عملگر برقی از طریق یک الکتریکال موتور به حرکت در می‌آید. مهمترین مزیت کاربرد عملگر برقی این است که آنها قابلیت نصب گیربکس دارند. گیربکس صنعتی تنها بر روی عملگر برقی نصب میشود و عملگر 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، عملگر برقی از ثبات وضعيتي خوبي برخوردار خواهد بود.

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

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

عملگر برقی AUMA (عملگر برقی آیوما):

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

طبقه بندی عملگر برقی بر پایه نوع موتور الکتریکی:

موتور الکتریکی عملگر برقی انواع مختلفی دارد که هر کدام کاربرد مخصوص به خود را دارند و در شرایطی خاص و تعریف شده به کار میروند. عملگر 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 عملگر برقی بر اساس نوع موتور:

سابقاً در مقاله‌ی "انواع عملگر صنعتی" گفته شد که عملگر برقی دارای دقت حرکتی فوق العاده‌ای است. لذا در مواردی که به دقت حرکتی بالا نیاز داریم اغلب از عملگر 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 عملگر برقی به 2 گروه کلی تقسیم می‌شود:

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

2- عملگر 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 عملگر برقی استفاده شده در هر یک از این دو گروه مربوط به ساختمان داخلی موتور الکتریکی آن است و سایر قسمت‌های عملگر برقی یکسان است. استاندارد جهانی IEC موتورهای الکتریکی را تشریح و دسته بندی کرده است. بر طبق این استاندارد جهانی، موتور های الکتریکی به 9 گروه مختلف (S1 تا S9) تقسیم می‌شوند. (برای اطلاع از جزئیات کامل این دسته بندی به مقاله‌ی "طبقه بندی عملگر برقی AUMA بر اساس عملکرد" به آدرس: www.auma-iran.com/article/electrical-motor مراجعه نمایید). عملگر برقی باز و بسته (Open-Close Duty) دارای موتور S2 و عملگر برقی کنترلی (Modulating Duty) مجهز به موتور S4 است. تفاوت این 2 موتور در تحمل آنها در برابر استارت‌های اولیه و مدت زمان کارکرد است.

شرکت AUMA (شرکت آیوما آلمان) عملگر برقی AUMA (شرکت آیوما آلمان) را با موتور S2-15min برای 15 دقیقه کار مداوم و S2-30min برای 30 دقیقه کار مداوم و نوع کنترلی با موتور S4-25% و S4-50% به بازار عرضه می‌کند. موتور های الکتریکی خانواده S2 می‌تواندد به صورت پیوسته و مداوم کار کنند. این موتور الکتریکی توان تحمل تعداد زیاد استارت‌ اولیه را ندارد. از طرف دیگر موتور الکتریکی سری S4 می‌تواند استارت‌های اولیه زیادی را تحمل کند. این موتور الکتریکی مخصوص عملگر 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 عملگر برقی استفاده می‌کند. برای مثال: SAR بیانگر یک عملگر برقی چند دور کنترلی (Modulating Duty) است.

عملگر 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 عملگر برقی ای که در مناطق پر خطر نصب می‌شود باید ضد انفجاری باشد. این عملگر برقی به گونه‌ای طراحی می‌شود که عامل ایجاد جرقه نشده تا در نتیجه انفجار رخ ندهد.تفاوت یک عملگر برقی ساده ضد انفجاری در پوسته‌ی آنهاست. پوسته‌ی عملگر برقی ضد انفجاری به گونه‌ای است که اگر داخل عملگر برقی دچار آتش سوزی هم بشود، این آتش به فضای خارج سرایت نمی‌کند. شایان ذکر است که قطعات الکتریکی به کار رفته در عملگر 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:

1- منطقه صفر

2- منطقه یک

3- 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.

عملگر ضد انفجاری AUMA ( عملگر ضد انفجاری آیوما):

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