عملگرهای مورد استفاده بر روی شیرآلات چدنی

عملگرها، مکانیزمی برای باز و بسته کردن شیرآلات صنعتی می باشند. شیرهایی که به صورت دستی کار می کنند، نیاز به حضور فردی دارند تا بتواند با استفاده از مکانیزم اهرمی یا گیربکسی متصل به ساقه دریچه، آنها را تنظیم کند. عملگرها با استفاده از فشار گاز، فشار هیدرولیک یا جریان برق، می توانند شیرآلات بزرگ را با سرعت بیشتر باز و بسته نموده و یا از راه دور تنظیم نمایند. این تجهیزات ممکن است آخرین المان کنترل کننده جریان در خطوط تاسیساتی باشند و از این رو انتخاب عملگر مناسب از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
شیرآلات صنعتی که بر روی آن ها عملگر نصب شده است، در انواع کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. این شیرآلات در تصفیه خانه های فاضلاب، نیروگاه ها، پالایشگاه ها، معادن، کارخانه های مواد غذایی و خطوط لوله استفاده می شوند. شیرآلات همراه با عملگر نقش مهمی در کنترل خودکار جریان سیال عبوری از خطوط دارند. شیرآلات هم از نظر طراحی و هم در ابعاد متفاوت بوده و معمولا از عملگرهای اتوماتیک برای شیرآلاتی استفاده می شود که سایز بزرگی داشته و یا باید به سرعت باز و بسته شوند.
شیرآلات صنعتی انواع بسیار گوناگونی دارند، با این حال از نظر شیوه طراحی، دو نوع اصلی از عملگردها وجود دارند که به معرفی آن ها خواهیم پرداخت. برای انتخاب عملگر مناسب اولین گام شناخت عملکرد شیرآلات صنعتی می باشد:
1. شیرآلات یک چهارم گردش (Quarter-Turn): شامل شیرهای پلاگین، شیر توپی و شیرهای پروانه ای می شود. این نوع شیرها معمولاً راحت تر با عملگرها سِت می شوند زیرا نیاز به چرخش 90 درجه دارند.
2. شیرآلات خطی (Multi-Turn): این گروه از شیرها دارای ساقه هایی می باشند که به چرخش های متعدد احتیاج دارند تا دیسک شیر را از حالت باز به حالت بسته منتقل کند و برعکس. برخی از انواع این شیرآلات صنعتی عبارت اند از: شیر سوزنی، دروازه گیوتینی، شیر کشویی و... .

انواع عملگرهای شیرآلات صنعتی

شیرها برای کارکردن به فشار کمی احتیاج دارند و معمولاً نیروی ورودی را دو برابر یا سه برابر می کند. هرچه سایز شیرآلات بزرگتر باشد، فشار خروجی نیز بزرگتر خواهد بود. این فشارها به اندازه می توانند بزرگ باشند که چند نفر باهم نتوانند شیر را باز یا بسته نمایند. به عنوان مثال، با ورودی 100Kpa که یک ورودی معمول برای یک شیر به سایز "10 ، می توانید یک اتومبیل کوچک را به راحتی بلند کرد.

چهار نوع محرک اصلی وجود دارد: دستی ، پنوماتیک ، هیدرولیک و برقی که در دو مدل (Quarter-Turn) و (Multi-Turn) موجود بوده و به توضیح آن ها می پردازیم:

عملگرهای دستی

یک محرک دستی برای حرکت ساقه شیر از اهرم یا چرخ دنده استفاده می کند. عملگرهای دستی همانطورکه از نام آن ها پیداست با نیروی دست کار می کنند. این تجهیزات ارزان بوده و کار با آن ها آسان می باشد. با این حال برای برخی از شیرآلات بزرگ استفاده از عملگرهای دستی غیرممکن است و یا ممکن است برخی شیرها در محیط های سمی یا گرم و... قرار بگیرند که نیاز به ریموت از راه دور داشته و تنظیم شیر توسط کاربر امکان پذیر نباشد. در این مواقع نیاز به استفاده از محرک هایی می باشد که این امکان را برای کاربر فراهم نماید و توان باز و بسته کردن شیرآلات بزرگ را داشته باشد.

عملگر پنوماتیک

فشار هوا (یا گازهای دیگر) منبع نیرو برای شیرآلات مجهز به عملگر پنوماتیک می باشد. این محرک ها برای هردو مدل از شیرها (Quarter-Turn) و (Multi-Turn) استفاده می شوند. فشار هوا بر روی پیستون اعمل می شود و نیروی خطی روی ساقه شیر ایجاد می کند.
محرک های پنوماتیک معمولاً برای کنترل فرآیندهایی مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز به عکس العمل سریع و دقیق برای باز بسته شدن شیر است و نیروی محرکه زیادی نیاز نباشد. هنگامی که به مقدار نیرو زیادی برای تعیین موقعیت یک شیر (مثلاً شیرهای اصلی سیستم بخار) نیاز است ، از محرک های هیدرولیکی به طور معمول استفاده می شود.
در زیر شماتیک ساده یک عملگر پنوماتیک نشان داده شده است. این تجهیزات با ترکیبی از نیروهای ایجاد شده توسط نیرو فشرده شدن هوا و نیروی فنر عمل می کند.

عملگر هیدرولیک

محرک های هیدرولیک فشار مایع را به حرکت تبدیل می کنند. همانند عملگرهای پنوماتیک، از آن ها نیز برای هر دو مدل شیرهای خطی یا ربع چرخشی استفاده می شود. محرک های هیدرولیک پرقدرت بوده و برای کاربردهای پر فشار مناسب می باشند. آنها می توانند نیروهایی به اندازه 25 برابر بیشتر از سیلندرهای پنوماتیک تولید کنند که مزیت بزرگی برای این تجهیزات می باشد. عملگرهای هیدرولیک همچنین در فشارهای کاری 4000 psi نیز کارایی دارند.

عملگر برقی

عملگرهای برقی بسیار پرکاربرد و دقیق می باشند. آنها می توانند به سرعت برخی از بزرگترین شیر ها را باز و بسته کنند و از یک موتور الکتریکی تک یا سه فاز استفاده می کنند.
محرک های الکتریکی بالاترین دقت را در کنترل شیرآلات، نسبت به سایر عملگرها داشته و از نظر سر و صدا، ساکت تر از محرک های پنوماتیک و هیدرولیک هستند. عملگرهای برقی غالباً شامل چرخ دستی هستند که امکان کار دستی را در صورت قطع برق فراهم می کند.