خانه / خبر / اخبار صنایع / محرک چیست و چگونه نوع مناسب را برای شیر خود انتخاب می کنید؟

محرک چیست و چگونه نوع مناسب را برای شیر خود انتخاب می کنید؟

تعریف محرک ها: چه هستند و چه می کنند

تقریباً در هر کارخانه فرآیندی، تأسیسات تصفیه آب یا عملیات استخراج زیرزمینی، یک قطعه تجهیزات وجود دارد که بی سر و صدا کار فیزیکی را انجام می دهد که سیستم را در حال کار نگه می دارد: محرک. تعریف محرک ها به محض حذف اصطلاحات ساده است: محرک وسیله ای مکانیکی است که منبع انرژی، معمولاً الکتریکی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی را به حرکت فیزیکی کنترل شده تبدیل می کند. سپس از این حرکت برای باز کردن، بستن یا دریچه گاز یک سوپاپ، دمپر یا سایر عناصر کنترل نهایی استفاده می شود.

تعریف سریع: یک محرک ماهیچه ای است که در پشت کنترل خودکار دریچه قرار دارد. این یک سیگنال کنترلی دریافت می کند، انرژی ذخیره شده یا تامین شده را به حرکت چرخشی یا خطی تبدیل می کند و ساقه یا توپ سوپاپ را به موقعیت فرمان حرکت می دهد.

بنابراین محرک از نظر عملی برای چه استفاده می شود؟ عملگرها در هر جایی که نیاز باشد یک سوپاپ، گیت یا اتصال مکانیکی از راه دور، مکرر یا با دقتی که شخصی که چرخ دستی را می چرخاند نمی تواند با آن مطابقت داشته باشد، مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای معمولی شامل تنظیم جریان در یک خط لوله، جداسازی بخشی از سیستم در هنگام خاموش شدن اضطراری، تنظیم موقعیت دمپر در مجرای HVAC، و کنترل تجهیزات تهویه زیرزمینی در معدن زغال سنگ است. بدون عملگرها، اپراتورهای نیروگاه باید به صورت دستی به سمت هر شیر رفته و آن را با دست تنظیم کنند، که کند، ناسازگار و در بسیاری موارد ناایمن است.

انواع محرک ها: 4 دسته اصلی توضیح داده شده است

هنگامی که مردم در مورد انواع مختلف محرک ها می پرسند، اکثر کاتالوگ های صنعتی آنها را بر اساس منبع انرژی خود به چهار دسته کلی دسته بندی می کنند. درک این 4 نوع محرک اولین گام در جهت تعیین تجهیزات مناسب برای یک کاربرد معین است.

نوع محرک	منبع انرژی	حرکت معمولی	برنامه مشترک
برقی	برقی motor and gearbox	چرخشی یا خطی، موقعیت یابی دقیق	شیرهای فرآیند، اتوماسیون از راه دور
پنوماتیک	هوای فشرده	یک چهارم گردش سریع یا حرکت خطی	شیرهای روشن و چرخشی سریع
هیدرولیک	سیال تحت فشار	نیروی زیاد، سرعت آهسته تا متوسط	شیرهای با قطر زیاد، ماشین آلات سنگین
دستی یا مکانیکی	تلاش انسان یا نیروی فنری	چرخ دستی یا اهرمی	عملیات پشتیبان گیری، شیرهای کوچک

هر دسته نقاط قوت خود را دارد. محرک‌های الکتریکی و پنوماتیکی بر اتوماسیون صنعتی مدرن غالب هستند زیرا به راحتی با سیستم‌های کنترل ارتباط برقرار می‌کنند، در حالی که واحدهای هیدرولیک برای کاربردهایی در نظر گرفته می‌شوند که نیروی خام بیشتر از نیاز به اندازه فشرده باشد. محرک های دستی به عنوان یک پشتیبان ایمن در هنگام قطع شدن برق یا هوا، مرتبط باقی می مانند.

محرک های الکتریکی: ستون فقرات اتوماسیون سوپاپ مدرن

Electric Actuators for industrial valve automation

محرک های الکتریکی از یک موتور انتگرال، چرخ دنده کاهش و یک ماژول کنترل برای حرکت ساقه یا توپ سوپاپ به یک موقعیت فرمان استفاده کنید. از آنجایی که آنها فقط هنگام جابجایی نیرو می گیرند، برای تأسیساتی که زیرساخت هوای فشرده گران است یا در دسترس نیست، مناسب هستند. واحدهای مدرن معمولاً شامل یک ایستگاه کنترل محلی، بازخورد موقعیت، محدود کردن گشتاور، و رابط های ارتباطی برای ادغام در یک سیستم کنترلی در سراسر کارخانه هستند.

مزایای اصلی تحریک الکتریکی در اتوماسیون شیر صنعتی عبارتند از:

موقعیت یابی دقیق و قابل تکرار مناسب برای تعدیل کنترل، نه فقط کار باز و بسته
بدون نیاز به شبکه هوای فشرده، هزینه نصب در مکان های دور را کاهش می دهد
تشخیص های داخلی مانند نظارت بر گشتاور و حفاظت حرارتی
سازگاری با پروتکل های استاندارد ارتباطی صنعتی برای نظارت از راه دور

محرک های الکتریکی معمولاً برای شیرهای دروازه، کره، توپ، پروانه، و شیرهای پلاگین در صنایع تصفیه آب، تولید برق، نفت و گاز و صنایع شیمیایی مشخص می شوند.

محرک های الکتریکی چند دور در مقابل یک چهارم چرخش: تطبیق محرک با شیر

همه سوپاپ ها به یک شکل حرکت نمی کنند، و اینجاست که تمایز بین محرک های چند دور و یک چهارم دور برای مشخصات صحیح مهم می شود.

Multi Turn Electric Actuator for gate and globe valves

محرک الکتریکی چند دور

A محرک الکتریکی چند دور به گونه ای طراحی شده است که بسیاری از چرخش های کامل گشتاور خروجی را ارائه دهد که با حرکت ساقه رزوه ای دریچه های دروازه و گلوب مطابقت دارد. این محرک‌ها در جایی ایده‌آل هستند که شیر به ده‌ها یا حتی صدها چرخش نیاز دارد تا از حالت کاملاً بسته به کاملاً باز حرکت کند.

Quarter Turn Electric Actuator for ball and butterfly valves

محرک الکتریکی ربع دور

A محرک الکتریکی یک چهارم دور یک ضربه خروجی 90 درجه ارائه می دهد که با محدوده عملکرد شیرهای توپی و پروانه ای مطابقت دارد. از آنجایی که کورس کامل کوتاه است، این محرک‌ها معمولاً سریع‌تر از واحدهای چند دور با درجه گشتاور مشابه حرکت می‌کنند.

ویژگی	چند چرخشی	دور یک چهارم
نوع شیر معمولی	دروازه، کره، دوشاخه	توپ، پروانه، دمپر
حرکت خروجی	چرخش های متعدد	چرخش 90 درجه
سرعت چرخه	آهسته تر، تدریجی	سریعتر، نزدیک به آنی
بهترین مناسب برای	دریچه گاز و ایزوله در شیرهای ساقه بلند	خاموش شدن سریع و انحراف جریان

محرک های الکتریکی خطی برای کنترل حرکت مستقیم

Liner Electric Actuator for straight line valve stem travel

برخی از شیرها و مجموعه های مکانیکی به هیچ وجه نمی چرخند. در عوض، آنها به یک ساقه کشش فشاری متکی هستند که در یک خط مستقیم حرکت می کند. الف محرک الکتریکی لاینر برای تبدیل خروجی چرخشی یک موتور داخلی به رانش خطی از طریق پیچ سرب یا مکانیزم مشابه ساخته شده است. این طرح در شیرهای کنترل، دمپرها با دروازه‌های کشویی، و برخی از شیرهای جداسازی خطی که حرکت چرخشی را نمی‌توان مستقیماً روی ساقه اعمال کرد، رایج است.

ملاحظات کلیدی هنگام تعیین یک محرک الکتریکی خطی شامل حداکثر طول ضربه، نیروی رانش مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک ساقه و بارگذاری فشار، و نیاز به نادیده گرفتن دستی در صورت از دست دادن توان است.

محرک‌های پنوماتیکی: دوچرخه‌سواری سریع با گزینه‌های غیرقابل ایمنی ذاتی

Pneumatic Actuators with fail safe spring return

محرک های پنوماتیکی از هوای فشرده که روی پیستون یا دیافراگم عمل می کند برای تولید نیروی چرخشی یا خطی استفاده کنید. از آنجایی که هوای فشرده انرژی ذخیره شده است، محرک های پنوماتیکی به طور طبیعی برای سیستم های محرک ایمن مناسب هستند: طراحی فنر برگشتی به طور خودکار در صورت قطع شدن منبع هوا، بدون اتکا به نیروی الکتریکی، شیر را به موقعیت ایمن از پیش تعیین شده هدایت می کند.

مزایای معمول فعال سازی پنوماتیک عبارتند از:

زمان چرخه بسیار سریع، اغلب کمتر از یک ثانیه برای واحدهای کوچکتر یک چهارم چرخش
ساخت و ساز ساده و مستحکم با چند قطعه الکترونیکی که از کار می افتد
سازگاری ذاتی با مناطق خطرناک زیرا هیچ جرقه الکتریکی در خود محرک ایجاد نمی شود
هزینه واحد کمتر در جایی که یک شبکه هوای فشرده از قبل در محل وجود دارد

معاوضه این است که سیستم های پنوماتیکی به یک منبع هوای قابل اطمینان و به خوبی نگهداری شده نیاز دارند و کنترل دقیق تعدیل معمولاً پیچیده تر از محرک الکتریکی است.

محرک الکتریکی معدن زغال سنگ: مهندسی شده برای شرایط شدید زیرزمینی

Coal Mine Electric Actuator for underground mining valve control

استخراج زیرزمینی یکی از سخت‌ترین محیط‌های عملیاتی را برای هر قطعه از تجهیزات اتوماسیون ارائه می‌کند. گازهای قابل اشتعال، گرد و غبار زغال سنگ، رطوبت بالا و ارتعاش ثابت همگی نیازهای بیشتری را برای فعال کردن سوپاپ ایجاد می کنند. الف محرک الکتریکی معدن زغال سنگ با یک محفظه مقاوم و ضد شعله ساخته شده است که حاوی هرگونه جرقه یا قوس داخلی است بنابراین نمی تواند فضای انفجاری را در خارج از محفظه مشتعل کند.

هنگام انتخاب محرک مناسب برای کاربردهای معدن، عوامل متعددی فراتر از چک لیست استاندارد کارخانه سطحی است:

رتبه بندی محفظه ضد انفجار یا ضد شعله تایید شده متناسب با طبقه بندی گاز و گرد و غبار معدن
پوشش های مقاوم در برابر خوردگی و آب بندی برای مقاومت در برابر نفوذ رطوبت و گرد و غبار زغال سنگ
کابل و اتصالات تقویت شده مقاوم در برابر ضربه مکانیکی ناشی از حرکت تجهیزات
نادیده گرفتن دستی محلی، بنابراین دریچه های تهویه یا آبگیری همچنان می توانند در هنگام قطع برق کار کنند

این الزامات باعث می‌شود که محرک‌های الکتریکی معدن زغال‌سنگ به‌جای یک نوع ساده از یک واحد صنعتی استاندارد، یک دسته محصول متمایز باشند.

نحوه انتخاب محرک مناسب: یک چارچوب تصمیم عملی

انتخاب بین تحریک الکتریکی، پنوماتیکی، چند دور، ربع دور یا خطی به لیست کوتاهی از سوالات مهندسی خلاصه می شود. نمودار زیر توالی تصمیم گیری کلی را نشان می دهد که توسط مهندسان اتوماسیون در هنگام تعیین یک محرک جدید استفاده می شود.

الزامات گشتاور برای شیرهای توپی: یک مرجع عمومی

گشتاور مورد نیاز برای شیرهای توپی با قطر شیر و فشار خط افزایش می یابد و سازندگان جداول گشتاور را برای اندازه دقیق منتشر می کنند. به عنوان یک مرجع کلی فقط برای اهداف برنامه ریزی، مهندسان معمولاً الگوی نسبی زیر را می بینند:

محدوده اندازه شیر توپی	تقاضای نسبی گشتاور	کلاس محرک معمولی
سوراخ کوچک، تا 2 اینچ	کم	برقی یا پنوماتیکی ربع دور جمع و جور
سوراخ متوسط، 3 تا 8 اینچ	متوسط	برقی استاندارد ربع دور
سوراخ بزرگ، بالای 8 اینچ	بالا	چرخش سنگین یا کمک هیدرولیک

همیشه قبل از نهایی کردن انتخاب محرک، گشتاور واقعی مورد نیاز را در برابر برگه اطلاعات سازنده سوپاپ، از جمله حاشیه ایمنی برای اصطکاک صندلی و گشتاور صندلی پایان سفر، تأیید کنید.

تحریک الکتریکی در مقابل پنوماتیک در محیط های خطرناک

برای پروژه هایی که شامل گاز قابل اشتعال، گرد و غبار زغال سنگ یا سایر مناطق خطرناک طبقه بندی شده است، انتخاب بین تحریک الکتریکی و پنوماتیکی در محیط های خطرناک سزاوار توجه ویژه است.

در نظر گرفتن	برقی Actuator	پنوماتیک Actuator
ایمن در صورت از دست دادن عرضه	نیاز به پشتیبان گیری باتری یا ماژول ایمن مکانیکی دارد	ذاتی طراحی فنر برگشتی
روش حفاظت در برابر انفجار	محفظه ضد شعله یا افزایش ایمنی	ذاتاً خطر جرقه کم در بدنه محرک
دقت موقعیت یابی	بالا, suitable for modulating duty	بهترین کار برای در حین انجام وظیفه، مگر اینکه مجهز به پوزیشنر باشد
وابستگی به زیرساخت	منبع برق و کابل کشی قابل اعتماد	شبکه هوای فشرده تمیز، خشک و با اندازه کافی

در عمل، بسیاری از تاسیسات مناطق خطرناک از ترکیبی از هر دو فناوری استفاده می‌کنند، از فعال‌سازی پنوماتیکی که خاموشی سریع و ایمن حیاتی است، و از فعال‌سازی الکتریکی که مدولاسیون دقیق و کنترل از راه دور اولویت دارد، استفاده می‌کنند.

سوالات متداول

Q1: محرک برای چه چیزی در یک کارخانه فرآیند معمولی استفاده می شود؟

یک محرک برای باز کردن، بستن یا دریچه گاز به طور خودکار یک سوپاپ یا دمپر بر اساس یک سیگنال کنترل استفاده می شود و نیاز به اپراتور برای تنظیم دستگاه با دست را از بین می برد.

Q2: 4 نوع محرک که بیشتر در صنعت به آنها اشاره می شود چیست؟

چهار دسته که معمولاً به آنها ارجاع می شود عبارتند از: محرک های الکتریکی، پنوماتیکی، هیدرولیک و دستی یا مکانیکی که هر کدام با منبع انرژی خود تعریف می شوند.

Q3: چگونه بفهمم که به یک محرک الکتریکی چند دور یا یک چهارم دور نیاز دارم؟

نوع شیر این را تعیین می کند: شیرهای دروازه و گلوب با ساقه های رزوه ای معمولاً به یک محرک الکتریکی چند دور نیاز دارند، در حالی که شیرهای توپی و پروانه ای با حرکت 90 درجه به محرک الکتریکی یک چهارم دور نیاز دارند.

Q4: چرا محرک های الکتریکی معدن زغال سنگ با واحدهای استاندارد متفاوت هستند؟

محرک های الکتریکی معدن زغال سنگ شامل محفظه های ضد شعله، آب بندی تقویت شده و حفاظت در برابر خوردگی برای کار ایمن در شرایط انفجاری، گرد و غبار و زیرزمینی مرطوب است.

Q5: آیا یک محرک پنوماتیک همیشه در برابر خرابی ایمن است؟

به صورت خودکار نیست. رفتار ایمن در هنگام از دست دادن هوا بستگی به این دارد که آیا محرک با مکانیزم برگشت فنری طراحی شده است تا شیر را به موقعیت ایمن از پیش تعیین شده هدایت کند یا خیر.

Q6: گشتاور برای محرک شیر توپی چگونه تعیین می شود؟

گشتاور بر اساس داده های منتشر شده سازنده سوپاپ بر اساس اندازه سوپاپ، فشار خط و اصطکاک صندلی، با حاشیه ایمنی افزوده، به جای یک مقدار ثابت تعیین می شود.