اکچویتور (Actuator) یک عنصر مهم در سیستم‌های کنترلی است که وظیفه تبدیل سیگنال کنترلی به حرکت فیزیکی یا نیروی مکانیکی را بر عهده دارد. اکچویتورها در انواع مختلفی از قطعات و سیستم‌ها استفاده می‌شوند، اما معمولاً در صنعت مکانیک و خطوط لوله‌کشی به عنوان بخشی از شیرها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عملگرهای دستی، با اعمال نیروی فیزیکی توسط دست، حرکت و تغییر وضعیت شیر را ایجاد می‌کنند. اما در عملگرهای غیر دستی، مانند اکچویتورهای بادی، برقی یا هیدرولیک، این حرکت با اعمال نیروی برق، هوا یا هیدرولیکی به وجود می‌آید.

وظیفه اصلی اکچویتورها در سیستم‌های کنترلی، تبدیل سیگنال کنترلی (مانند سیگنال الکتریکی) به سیگنال فیزیکی (مانند حرکت یا نیرو) است. به عنوان مثال، برای تغییر وضعیت یک شیر از حالت باز به بسته و برعکس، نیاز به یک حرکت داریم که توسط اکچویتور انجام می‌شود. به همین دلیل، به اکچویتورها گاهی هم عملگر یا محرک نیز گفته می‌شود. در ادامه به معرفی مشخصه های مهم در انتخاب اکچویتور خواهیم پرداخت تا بتوان با توجه به توضیحاتی که ارائه می شود بهترین اکچویتور را بر حسب نیازهای کاربردی انتخاب کرد.

دسته بندی اکچویتورها بر اساس نوع حرکت

اکچویتورها بر اساس نوع حرکتی که ایجاد می‌کنند، به دو دسته اکچویتور خطی و اکچویتور چرخشی یا دورانی تقسیم می‌شوند.

1. اکچویتور خطی (Linear Actuator):

اکچویتورهای خطی حرکتی خطی ایجاد می‌کنند و نیروی مکانیکی را به استم شیر منتقل می‌کنند. این نوع اکچویتورها بیشتر در شیرهای کنترلی مانند شیرهای گلوب ولو و شیرهای دیافراگمی استفاده می‌شوند. معمولاً در این اکچویتورها، نیروی اعمالی به صفحه دیافراگم باعث فشرده شدن آن می‌شود و این نیرو توسط یک میله به استم ولو منتقل می‌شود که باعث تغییر وضعیت شیر می‌شود.

2. اکچویتور چرخشی یا دورانی (Rotary Actuator):

اکچویتورهای چرخشی حرکتی دورانی را ایجاد می‌کنند. این نوع اکچویتورها معمولاً در ساختار ساده‌ای قرار دارند و شامل یک شفت دندانه‌دار است که به شیر وصل می‌شود. دو پیستون در دو طرف شفت قرار دارند و با دندانه‌ها به شفت متصل شده‌اند. در این اکچویتورها، دو محفظه جداگانه درونی و خارجی وجود دارد که با پر و خالی شدن این دو محفظه با سیال محرک (مانند هوای فشرده)، پیستون به حرکت درمی‌آید و با استفاده از دنده‌ها، گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن شیر را فراهم می‌کند و شیر را باز یا بسته می‌کند.

اکچویتورهای پنوماتیکی در شیرهایی که برای قطع و وصل جریان استفاده می‌شوند مانند شیرهای توپی، پروانه‌ای و سماوری، استفاده می‌شوند.

انواع عملگرهای پنوماتیکی بر اساس عملکرد

انواع عملگرهای پنوماتیکی بر اساس عملکرد آنها را می‌توان به دو دسته مدل فنر برگشتی (Spring Return) و مدل دو عملکردی (Double Acting) تقسیم بندی کرد.

1. مدل فنر برگشتی (Spring Return):

در این نوع عملگرها، یک فنر در ساختار آنها وجود دارد که با خروج سیال (معمولاً هوا فشرده)، اکچویتور را به وضعیت اولیه برمی‌گرداند. به عبارت دیگر، فشار سیال در یک جهت باعث حرکت و تغییر وضعیت اکچویتور می‌شود و در صورت کاهش فشار سیال یا قطع آن، فنر بازگشتی اکچویتور را به وضعیت اولیه باز می‌گرداند.

2. مدل دو عملکردی (Double Acting):

در این نوع عملگرها، تغییر وضعیت و باز و بسته شدن اکچویتور فقط با استفاده از نیروی سیال (معمولاً هوا فشرده) از هر دو طرف اکچویتور انجام می‌شود. ورود سیال به یک سمت باعث باز شدن اکچویتور می‌شود و ورود سیال از سمت دیگر باعث بسته شدن آن می‌شود. بنابراین، برای کنترل ولو با استفاده از این نوع عملگرها، نیاز است که هر دو طرف اکچویتور به صورت متناوب تحت فشار قرار گیرند.

مدل فنر برگشتی بیشتر در کاربرد‌هایی استفاده می‌شود که فشار سیال برای تغییر وضعیت ولو فقط در یک جهت لازم است، در حالی که مدل دو عملکردی برای کاربردهایی استفاده می‌شود که نیاز به کنترل دقیق و چندین حالت وضعیت ولو دارند.

انواع اکچویتورها (Actuator) از لحاظ انرژی

انواع اکچویتورها (Actuator) از منظر انرژی عامل حرکت می‌توانند به صورت زیر دسته بندی شوند:

اکچویتور بادی یا پنوماتیکی (نیوماتیکی):

اکچویتورهای بادی یا پنوماتیکی با استفاده از نیروی هوای فشرده عمل می‌کنند. این نوع اکچویتورها دارای مزایا و معایبی هستند. یکی از مزایای آنها قابلیت دسترسی به نیروی هوا است. اما از سوی دیگر، نیاز به فشار هوای تمیز و خالی از آلودگی و ذرات معلق می‌تواند معایبی را ایجاد کند.

اکچویتور دیافراگمی

اکچویتورهای بادی یا نیوماتیکی نیز در انواع مختلفی وجود دارند. این نوع اکچویتورها معمولاً برای شیرها با حرکت خطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها از دیافراگم وسیله‌ای برای تحقق حرکت استفاده می‌کنند. نیروی هوا وارد دیافراگم می‌شود و با فشردن و حرکت دیافراگم، شیر تغییر وضعیت خود را می‌دهد.

اکچویتور پیستونی:

اکچویتورهای پیستونی در شیرهای صنعتی استفاده وسیعی دارند. این اکچویتورها از سیلندر و پیستونی لغزنده تشکیل شده‌اند که با اورینگ به سیلندر متصل شده است. سیلندر اکچویتور به بدنه شیر وصل می‌شود و این طراحی امکان نصب قطعات و لوازم جانبی کنترل را فراهم می‌کند.

اکچویتور چرخشی:

اکچویتورهای چرخشی برای دوران 90 درجه استفاده می‌شوند. آنها شامل پره‌های نوسانی هستند که با ورود و خروج هوا، حرکت دورانی محدودی دارند. این نوع اکچویتورها طراحی ساده‌ای دارند و قابلیت تعمیر و نگهداری آسانی دارند.

اکچویتور برقی یا الکتریکی:

اکچویتورهای برقی از موتورهای الکتریکی برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند. آنها شامل موتور الکتریکی، سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی هستند. با استفاده از گیربکس، سرعت موتور الکتریکی کاهمی‌شود و نیروی لازم برای حرکت را فراهم می‌کند. اکچویتورهای برقی به عنوان یکی از پرکاربردترین اکچویتورها در صنعت و رباتیک به شمار می‌روند.

اکچویتور هیدرولیکی:

اکچویتورهای هیدرولیکی از نیروی مایع هیدرولیک برای تولید حرکت استفاده می‌کنند. این نیروی مایع معمولاً روغن هیدرولیک است که توسط یک پمپ به اکچویتور ارسال می‌شود. اکچویتورهای هیدرولیکی معمولاً در سیستم‌هایی که نیاز به نیروی بالا و قدرت حمل بار دارند، استفاده می‌شوند.

همچنین، باید توجه داشت که هر نوع اکچویتور ممکن است در برخی از موارد خاص مورد استفاده قرار گیرد و تعدادی اکچویتور دیگر نیز وجود دارند که در این دسته‌بندی ذکر نشده‌اند.

معایب و مزایای اکچویتورهای بادی یا پنوماتیک:

مزایا:

1. سبک وزنی: اکچویتورهای بادی یا پنوماتیکی سبک وزن هستند و به فضای کمتری نیاز دارند. این ویژگی آنها را برای استفاده در کاربردهایی که از وزن سبک و اندازه کوچک برای اکچویتورها استفاده می‌کنند، مناسب می‌سازد.

2. سرعت عمل: اکچویتورهای پنوماتیکی با سرعت بالا عمل می‌کنند و می‌توانند حرکت‌های سریع را ارائه دهند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی که نیاز به حرکت سریع و دقیق دارند، مفید می‌سازد.

3. طراحی ساده: اکچویتورهای پنوماتیکی دارای طراحی ساده‌ای هستند و نصب و نگهداری آسانی دارند. این ویژگی آنها را در صنایع و کاربردهایی که نیاز به نصب سریع و آسان دارند، مناسب می‌سازد.

4. مقاومت در محیط‌های خشن: اکچویتورهای پنوماتیکی قابلیت عملکرد در محیط‌های خشن یا خطرناک را دارند. آنها معمولاً مقاومت بیشتری در برابر ضربه، لرزش، گرد و غبار و رطوبت دارند.

معایب:

1. نیرو محدود: اکچویتورهای پنوماتیکی برای کاربردهای با نیروی زیاد مناسب نیستند. نیروی تولید شده توسط هوا محدود است و برای بارهای سنگین و نیاز به نیروی بالا، ممکن است مناسب نباشند.

2. نیاز به هوا فشرده: استفاده از اکچویتورهای پنوماتیکی نیازمند تأمین مداوم هوای فشرده است. این ممکن است به معنای نیاز به یک سیستم هوا فشرده و مکانیزم‌های تأمین هوا باشد که نیاز به نگهداری و مدیریت دارد.

3. تأثیر محیطی: شرایط محیطی می‌تواند بر عملکرد اکچویتورهای پنوماتیکی تأثیر بگذارد. عوامل مانند درجه حرارت، رطوبت، ذرات معلق و غیره ممکن است باعث کاهش عمر مفید و عملکرد این اکچویتورها شود.

4. نشتی: سیستم‌های پنوماتیکی ممکن است نشتی داشته باشند که می‌تواند منجر به افت کارایی و هدر رفتن منابع هوا شود. نشتی در سیستم‌های پنوماتیکی می‌تواند ناشی از روشن کردن و خاموش کردن مکرر اکچویتور، خرابی در ترکیبات مکانیکی یا خطوط هوا باشد.

مزایا و معایب اکچویتورهای برقی

مزایا:

1. بهره‌وری انرژی: اکچویتورهای برقی بسیار کارآمد هستند و انرژی را با حداقل تلفات تبدیل می‌کنند.

2. نصب آسان: اکچویتورهای برقی نسبت به سایر نوع محرک‌ها مانند پنوماتیک یا هیدرولیک، نصب آسان‌تری دارند و برای نصب آنها نیاز به سیم‌کشی کمتری است.

3. کنترل دقیق: اکچویتورهای برقی قابلیت کنترل دقیق و تعیین موقعیت دقیق سوپاپ‌ها و دمپرها را فراهم می‌کنند.

4. نگهداری آسان: نسبت به سایر نوع محرک‌ها، اکچویتورهای برقی نیاز کمتری به نگهداری دارند و کمتر به مشکلاتی مانند ساییدگی و خوردگی از طریق عوامل خارجی مستعد هستند.

5. سازگاری با محیط زیست: اکچویتورهای برقی در مقایسه با نوعی دیگر از محرک‌ها مانند هیدرولیک یا پنوماتیک، گازهای مضری را منتشر نمی‌کنند و به همین دلیل دوستدار محیط زیست هستند.

معایب:

1. هزینه: اکچویتورهای برقی در مقایسه با محرک‌های دیگر مانند پنوماتیک یا هیدرولیک، هزینه بیشتری دارند. این مسئله می‌تواند برای برخی کاربردها محدودیتی باشد.

2. خروجی نیروی محدود: نسبت به محرک‌های هیدرولیک یا پنوماتیک، اکچویتورهای برقی خروجی نیروی محدودی دارند. این ممکن است در برخی کاربردها که نیاز به نیروی بالاتری دارند، محدودیت ایجاد کند.

3. نیاز به برق: برای عملکرد اکچویتورهای برقی، نیاز به تأمین منبع تغذیه برق مداوم است. در صورت قطع برق یا عدم تأمین برق، عملکرد اکچویتور متوقف می‌شود.

4. سیستم‌های کنترل پیچیده: اکچویتورهای برقی برای کارکرد به سیستم‌های کنترل پیچیده نیاز دارند. برای برخی کاربردها، نیاز به سیستم‌های کنترل پیچیده‌تری ممکن است و این می‌تواند از لحاظ هزینه و پیچیدگی مشکل

5. محدوده دمایی محدود: اکچویتورهای برقی دارای محدوده دمایی خاصی هستند و در دماهای بالاتر یا پایین‌تر از محدوده آنها به طور معمول عملکرد مناسبی ندارند. در برخی کاربردها مانند صنایع نفت و گاز یا محیط‌های بسیار سرد، استفاده از اکچویتورهای برقی ممکن است محدودیت‌هایی داشته باشد. در این موارد، معمولاً از اکچویتورهای هیدرولیک یا پنوماتیک استفاده می‌شود که محدوده دمایی گسترده‌تری دارند.

عوامل تاثیر گذار بر قیمت اکچویتور

قیمت اکچویتورها تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار می‌گیرد. در زیر، برخی از این عوامل تأثیرگذار بر قیمت اکچویتورها در زیر آمده است:

1. نوع و ابعاد اکچویتور: نوع اکچویتور (برقی، هیدرولیک، پنوماتیک و غیره) و ابعاد آن (ظرفیت نیرو، طول، قطر و غیره) قیمت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اکچویتورهای بزرگتر و با قدرت بالاتر معمولاً هزینه بیشتری دارند.

2. تکنولوژی و کیفیت ساخت: با توجه به پیشرفت تکنولوژی، اکچویتورهایی با قابلیت‌ها و عملکردهای متفاوت عرضه می‌شوند. اکچویتورهای پیشرفته‌تر و با کیفیت ساخت بالاتر در کلیه جنبه‌ها معمولاً هزینه بیشتری دارند.

3. مواد و قطعات استفاده شده: نوع مواد و قطعات استفاده شده در ساخت اکچویتور نقش مهمی در قیمت آن ایفا می‌کند. مواد با کیفیت بالا و قطعات مرغوب ممکن است قیمت را افزایش دهند.

4. نوع و تعداد سنسورها: وجود سنسورها و تجهیزات جانبی می‌تواند قیمت را تحت تأثیر قرار دهد. اکچویتورهایی که با سنسورهای پیشرفته و تجهیزات جانبی همراه هستند معمولاً هزینه بیشتری دارند.

5. نیاز به استانداردها: در برخی صنایع و کاربردها، اکچویتورها باید استانداردهای خاصی را رعایت کنند. وجود استانداردها و نیاز به تست و تأیید آنها ممکن است هزینه را افزایش دهد.

مهم است توجه داشت که این عوامل می‌توانند در هر بازار و صنعت خاصی متفاوت باشند و تأثیر آنها بر قیمت اکچویتورها نیز ممکن است متفاوت باشد. همچنین، تعامل بین این عوامل و تأثیر آنها روی قیمت نیز پیچیده است و برای تحلیل دقیق تر نیاز به بررسی بازار و شرایط خاص می‌باشد. شرکت تجهیز صنعت تامین کننده و وارد کننده ی انواع تجهیزات ابزار دقیق و شیر آلات پایپینگی می باشد. انواع اکچویتورها از برند های معتبر درفروشگاه این شرکت موجود می باشد. جهت خرید و فروش، استعلام قیمت و مشاوره فنی می توانید با مراجعه به سایت www.tajhiz-sanat.com با کارشناسان فنی و فروش درتماس باشید تا بتوانید با شماره تلفن 87700142-021 تماس بگیرید.