انواع محرک شیر صنعتی بر اساس منبع انرژی | مقایسه محرک‌ الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی

محرک شیر صنعتی چیست؟

محرک شیر صنعتی ابزاری است که سیگنال کنترلی (الکتریکی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی) را دریافت کرده و به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند تا ولو یا دمپر را باز یا بسته کند. به همین دلیل در دنیای اتوماسیون صنعتی و کنترل شیرآلات، واژه «محرک» جایگاه بسیار مهمی دارد.

محرک‌ همان ابزاری است که وظیفه باز و بسته کردن شیر صنعتی یا ولو، کنترل حرکت یا تنظیم فشار را دارد. این تجهیز اساس عملکرد سیستم‌های کنترل در ولوها محسوب می‌شود. این سیستم قلب هر فرآیند کنترلی در صنایع است.

به جرئت می توان گفت در دنیای پرچالش و پویای صنعت، به ویژه در حوزه‌های نفت، گاز، پالایشگاه، پتروشیمی و نیروگاه‌ها، استفاده از محرک ولو (Actuators) و سیستم‌های کنترلی دقیق، نقش حیاتی در تضمین ایمنی، کارایی و بهره‌وری ایفا می‌کند.

محرک های صنعتی بر اساس منبع انرژی خود یا به عبارتی با توجه به نوع سیگنال کنترلی که دریافت می کنند انواع متنوعی نیز دارند. این دسته بندی رایجترین نوع تفکیک انواع محرکهای صنعتی می باشد. یعنی بررسی اینکه محرک با استفاده از چه نوع انرژی، عملیات مکانیکی را انجام می‌دهد.

انواع محرک شیر بر اساس منابع انرژی

محرک ولو تجهیزی است که با دریافت یک سیگنال (برقی، پنوماتیکی یا هیدرولیکی) باعث حرکت یک شیر صنعتی یا مکانیزم مکانیکی می‌شود. این حرکت می‌تواند به صورت خطی یا چرخشی باشد و وظیفه‌اش کنترل جریان، فشار یا دمای سیال در یک سیستم است.

این مقاله با هدف ارائه مرجعی کامل، دقیق و تخصصی برای متخصصان فنی، مدیران پروژه، مهندسان ابزار دقیق و کارشناسان خرید صنعتی تدوین شده است. از دیدگاه نوع حرکت و از نظر عامل حرکت، محرک ولو یا هر نوع سیستمی که یک شیر صنعتی را تحریک می کند به 3 دسته کلی زیر تقسیم می شوند. این رایجیترین دسه بندی محرک های صنعتی است:

1. محرک برقی یا الکتریکی (ELECTRICAL ACTUATOR): دقیق با کنترل پیشرفته
2. محرک پنوماتیکی (PNEUMATIC ACTUATOR): سریع و ارزان
3. محرک هیدرولیکی (HYDRAULIC ACTUATOR): قدرتمند با دقت بالا

و ضمن آن به مفاهیمی مانند:

محرک شیر صنعتی پنوماتیک

محرک ولو صنعتی در خطوط نفت و گاز

راهنمای خرید محرک شیر نیوماتیک

مشخصات فنی محرک ولو صنعتی نیز خواهیم پرداخت.

محرک شیر برقی (الکتریکی) یا MOV

درپاسخ به پرسش اولیه محرک الکتریکی چیست؟ باید توضیح دهیم که محرک الکتریکی (Motor Operated Valve) از جریان برق (AC یا DC) برای ایجاد حرکت مکانیکی استفاده می‌کند. این نوع محرک‌ اغلب در محیط‌هایی استفاده می‌شود که کنترل دقیق و سریع مورد نیاز است.

این محرک های جدید و پیشرفته به یک موتور الکتریکی تجهیز شده اند. بنابراین برای تحریک شیر از راه دور یا حتی به صورت دستی از موتور الکتریکی خود استفاده می کنند. علاوه بر این به گیربکس، سوئیچ و سیستم کنترل نیز مجهزند.

مزایا

1. در شرایط نگهداری مناسب دارای عمر طولانی  هستند.
2. تامین انرژی موتور الکتریکی در صنعت کار بسیار آسانی است.
3. محرک الکتریکی بی‌نیاز از منابع جانبی مانند کمپرسور می باشد.
4. کنترل دقیق موقعیت و سرعت از ویژگی های مهم محرک شیر برقی است.
5. موتور الکتریکی با کمترین نوسان ممکن انرژی الکتریکی مورد نیاز را تامین می کند.
6. موتور الکتریکی قطعه بسیار تمیزی است و باعث رطوبت یا آلودگی هوا نمی شود.
7. وجود گیربکس باعث می شود تا سرعت موتور الکتریکی را کاهش داده و کنترل نمود.
8. از نطر اندازه می توان گفت محرک های کوچکی هستند و این یک امتیاز به حساب می آید.
9. عملکرد موتور الکتریکی دقیق و پایدار ایست. البته وجود گیربکس به این ثبات کمک می کند.
10.  تعمیر و نگهداری موتورهای الکتریکی راحت و از نظر قیمت ارزان است. چون قطعات متحرک کمی دارند.
11. از منظر مصرف انرژی هم بازده بالایی دارند. چون منبع تغذیه آنها برق است. بنابراین نشتی و آلودگی ندارند.

معايب

1. به نوسانات برقی می توانند حساس باشند.
2. در محیط های انفجاری دارای محدودیت هایی هستند.
3. نسبت به سایر انواع اکچویتر، اکچویترهای برقی گران قیمت تر هستند.
4. در صورت انرژی الکتریکی، موتور از کار افتاده و اکچویتور در همان وضعیت باقی می ماند.
5. چنانچه نیاز به تعمیر باشد احتمالا با تعویض قطعه همراه است. حتی گاهی باید خود عملگر را عوض کرد.

محرک شیر پنوماتیک (Pneumatic actuators)

در پاسخ به پرسش محرک پنوماتیکی چیست؟ باید توضیح دهیم که محرک پنوماتیکی یا محرک بادی با استفاده از هوای فشرده باعث ایجاد حرکت خطی یا دورانی می‌شود. این محرک‌ها بسیار سبک، سریع و کم‌هزینه هستند و در محیط‌های صنعتی بسیار پرکاربرد می‌باشند. این نوع محرک شیر؛ به دلیل سادگی، دوام و هزینه پایین، یکی از پرکاربردترین تجهیزات در اتوماسیون صنعتی محسوب می‌شود.

نیروی باد یا پنوماتیک نیرویی با اندازه و قدرت زیاد و در عین حال قابل اطمینان و سالم است که هیچ ضرری برای محیط زیست ندارد. به همین دلیل محرک شیر نیوماتیکی یکی از پر کاربردترین انواع این تجهیز در صنعت است. نیروی اولیه مورد استفاده در این اکچویترها نیروی باد یا فشار هواست که در کارگاه های صنعتی به راحتی یافت می شود. دلیل نام گذاری این قطعه هم همین است. این تغییرات فشار هوا در راستای تعریف شده است که باعث تولید نیروی مورد نیاز در این دستگاه می شود.

منبع تغذیه محرک های پنوماتیکی هوای فشرده است. سرعت بالای این عملگر ارزان قیمت مهمترین مزیت آنهاست و باعث استفاده آنها در کاربردهای انفجاری می شود. نگهداری آنها آسان بوده و طول عمر بالایی دارد. در عین حال دقت این تجهیز نسبت به مدل های دیگر کمی پایینتر است.

با این وجود این مدل کم خطاترین نوع اکچویتور است. وقتی در مجاورت هوای گرم یا یک منبع گرمایی قرار می گیرد، هوای فشرده اش هم گرم شده و عملکرد آن بهبود هم می یابد. و این یک امتیاز ویژه به حساب می آید. چون خطوط لوله انتقال گاز و نفت و آب بیشتر در مناطق جنوبی ایران هستند که گرمترین و شرجی ترین منطقه کشور می باشند. به همین دلایل محبوبترین و پرمصرف ترین اکچویتور موجود هم به حساب می آید.

این نوع از اکچویتورها از هوای فشرده برای ایجاد حرکت استفاده می‌کنند. به دلیل ساختار ساده و هزینه پایین، در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی و صنایع غذایی کاربرد دارند.

اجزاء اصلی اکچویتر نیوماتیک:

1. کمپرسور
2. سیلندر پنوماتیکی
3. رگلاتور و واحد مراقبت

 

در ادامه مزایا و معایب محرک شیر پنوماتیک را بررسی می کنیم:

مزايا

1. سرعت بالا و هزینه پایین.
2. هزینه نصب و راه اندازی پایینی دارند.
3. تهیه هوای فشرده آسان و ارزان است.
4. با محیط های قابل انفجار سازگار هستند.
5. امکان خراب شدن آن به نسبت سایر مدل ها کم است.
6. تعمیر آن کار ساده ای است و هزینه نگهداری زیادی هم ندارد.
7. سرعت عملکرد بالایی نسبت به سایر عملگرهای صنعت درند.
8. قیمت نسبتا ارزانی هم دارد. چون تهیه هوای فشرده آسان و ارازن است.
9. عملکرد آن راحت است و هوای خارج شده و اصافی دستگاه به راحتی به هوای آزاد بر می گردد.
10. در انواع شیرهای صنعتی با اندازه های متفاوت و همچنین شیرهای با حرکت دورانی و خطی به کار می رود.

معایب

1. نسبت به محرک های الکتریکی از دقت کمتری برخوردار هستند.
2. افت فشار در مسیرهای طولانی را می توان از دیگر معایب این عملگرهای صنعتی برشمرد.
3. دقت کمتر و وابستگی به کیفیت هوای فشرده مهمترین ایراد این محرک های صنعتی هستند.
4. با توجه به نیروی تقریبا کم سیستم‌­های پنوماتیکی نمی‌­توان از آن­ها برای شیر­های بزرگ که برای باز و بسته شدن نیاز به گشتاور زیادی دارند استفاده کرد.
5. هوای مورد استفاده باید به دور از هر گونه  ناخالصی و مواد خارجی باشد. اگر چنین نباشد یا هوا به اندازه کافی خشک نباشد، قطعات موتور در معرض خوردگی قرار می گیرند. از طرفی ثابت نگه داشتن تراکم هوای فشرده کار آسانی نیست و نمی توان میله شیر متصل به پستون را در یک وضعیت ثابت و دقیق نگه داشت. بنابراین در بسیاری مواقع نیروی هوای فشرده توانایی چرخاندن میله شیرهای بزرگ را ندارد.

محرک شیر هیدرولیکی

در پاسخ به پرسش محرک هیدرولیکی چیست؟ باید توضیح دهیم که این محرک با استفاده از روغن یا مایع تحت فشار، نیروی مکانیکی عظیمی تولید می‌کند. برای کاربردهای سنگین و محیط‌های سخت ایده‌آل است.

کاربرد این محرک ها در شیرهای صنعتی بزرگ است و توان بالایی دارند. به این دلیل که توانایی این را دارند که گشتاور زیادی ایجاد کنند. با توجه به این به نسبت سایر عملگرها گران قیمت تر است. دلیل عمده خرابی یک اکچویتور هیدرولیکی بیشتر در نتیجه روغن ریزی می باشد. منبع تحریک آنها روغن فشرده و یا مایع مخصوص می باشد. توان بالای آن مناسب فشار کاری بالا برای بارهای سنگین است. ولی نشتی روغن یکی از دردسرهای این نوع محرک است. نیازمند سیستم هیدرولیک کامل است و هزینه نگهداری بالایی نیز دارد.

اجزاء اصلی اکچویتر هیدرولیک:

1. پمپ هیدرولیک
2. سیلندر یا موتور هیدرولیکی
3. شیرهای کنترل و مخزن روغن

در ادامه مزایا و معایب محرک های هیدرولیکی را بررسی می کنیم:

مزایا:

1. توان بسیار بالایی دارند.
2. مناسب فشارهای زیاد است.
3. عملکرد پایدار و با ثباتی دارند.
4. نیروی زیادی را می توانند تولید کنند.
5. برای بارهای سنگین مناسب هستند.
6. عایق کاری آنها کار کم هزینه ای است.
7. فشار هیدرولیکی را می توان ذخیره کرد.
8. در محیط های مرطوب به خوبی کار می کنند.
9. کنترل دقیق و یکنواخت از مهمترین ویژگی های محرک های هیدرولیکی است.

معایب:

1. هزینه نگهداری آن بالا می باشد.
2. انرژی جنبشی یک محرک هيدرولیکی کم است.
3. می تواند دچار نشت شود و در این صورت آلودگی محیطی دارد.
4. تعمیر آن زمانبر و پیچیده بوده و هزیته بالایی هم دارد. از طرفی نیاز به تعمیر و نگهداری مستمر نیز دارد.

عملگر گاز روی روغن (GOV) Gas Over Oil

عملگر (Gas Over Oil) GOV مهمترین محرک هیدرولیکی است که از فشار گاز برای فشار دادن روغن استفاده می‌کند. این مدل معمولاً در خطوط لوله گاز با فشار بالا کاربرد دارد. و مناسب شرایط بحرانی است.

مزایا:

• قابلیت Fail Safe
• مناسب شرایط بحرانی
• تحمل فشار بسیار بالا

معایب:

• هزینه بالا
• پیچیدگی سیستم و نیاز به مانیتورینگ دائم

محرک سرچاهی (SSV یا 2SV)

شیر ایمنی نصب‌شده سر چاه که نقش کلیدی در ایمنی سرچاه دارد.

محرک درون چاهی (SSSV)

این تجهیز از مهمترین تجهیزات چاه پیمایی در صنعت نفت به شمار می رود.

کنترل ولو (Control Valve)

برای تنظیم دقیق جریان سیالات در فرآیندهای حساس استفاده می‌شود.

محرک گرمایی یا حرارتی

اکچویتر حرارتی کمتر رایج است و برای کاربردهای خاصی که در دماهای بالا نیاز به حرکت کنترل شده دارند، استفاده می‌شود.

چک لیست خرید اکچویتور و ولو

برای خرید و انتخاب هر محرک شیر باید موارد زیر ار حتما در نظر داشته باشید.

1. نوع محرک (پنوماتیکی، هیدرولیکی، الکتریکی)
2. دمای کاری (Working Temperature) (بررسی محدوده دما)
3. فشار کاری (Operating Pressure) (مطابق با سیستم)
4. نیاز به استاندارد ATEX / IECEx
5. نوع ولو (Ball, Gate, Globe, Control…)
6. کلاس فشار ولو (ANSI Class 150-2500)
7. الزامات SIL یا سیستم ESD (سطح ایمنی عملکردی)
8. سایز اتصال و نوع فلنج
9. منبع انرژی موجود (هوا، برق، روغن)
10. نیاز به پوزیشنر یا کنترل پیشرفته
11. نیاز به گواهی ضد انفجار ATEX, IECEx
12. نوع اکچویتور Fail Safe (بستن خودکار در شرایط اضطراری)

جدول مقایسه بین انواع محرک شیر صنعتی

با بررسی جدول مقایسه‌ای زیر بین انواع محرک‌ها به‌صورت حرفه‌ای و دقیق میتوان عملکرد، مزایا، معایب و کاربردهای محرک‌های الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی را در یک نگاه مقایسه نمود.

نوع سیستم / عملگر	نوع عملکرد	منبع انرژی	مناسب برای سیستم ایمنی	هزینه نگهداری	زمان پاسخ	کاربرد اصلی
پنوماتیکی	ON/OFF، کنترل پیوسته	هوا	متوسط	پایین	سریع	صنایع عمومی، پتروشیمی
هیدرولیکی	ON/OFF، گشتاور بالا	روغن	بالا	متوسط	سریع	فشار بالا، نفت و گاز
الکتریکی	ON/OFF، دقیق	برق	پایین	بالا	متوسط	نیروگاه، آب و فاضلاب
Gas Over Oil	ON/OFF، ایمن	گاز/روغن	بالا	بالا	سریع	خطوط انتقال، شرایط بحرانی
SSV / SSSV	قطع اضطراری	هیدرولیک	بسیار بالا	بالا	سریع	سرچاه نفت/گاز
MOV	ON/OFF	برق	متوسط	متوسط	کند	خطوط بزرگ، شیرهای سنگین
Control Valve	کنترل دقیق	هر سه نوع	بستگی دارد	متوسط	متغیر	فرآیند دقیق، صنایع پالایش
ESD / LBV	قطع اضطراری سریع	ترکیبی	بسیار بالا	بالا	سریع	ایمنی فرآیند

پرسش های متداول (FAQ)

در اینجا به تعدادی از رایج ترین پرسش های کاربران درباره محرک های شیرهای صنعتی پاسخ می دهیم:

محرک برقی در مقایسه با مدل هیدرولیکی چه مزایا و معایبی دارد؟

هیدرولیکی: توان و گشتاور بالا؛ اما نشتی روغن و نگهداری پیچیده.
برقی: دقت و کنترل پذیری بالا؛ ولی هزینه بالاتر و نیاز به حفاظت الکتریکی.

محرک Gas Over Oil (GOV) چیست و چه کاربردی دارد؟

GOV نوعی عملگر هیدرولیکی است که با فشار گاز، روغن را به پیستون میراند. مناسب خطوط انتقال گاز پرفشار و شرایط Fail-Safe است.

کدام نوع محرک ولو برای محیط‌های خطرناک (ضد انفجار) مناسب است؟

در محیط‌های مستعد انفجار، استفاده از:

اکچویتور پنوماتیکی یا اکچویتور برقی ضد انفجار (Explosion Proof) برندهایی مانند AUMA پیشنهاد می‌شود.

محرک برقی بهتر است یا پنوماتیکی؟

اگر دقت و کنترل هوشمند لازم دارید، اکچویتور برقی مثل AUMA مناسب است. اگر سرعت بالا، قیمت پایین‌تر و ایمنی در محیط‌های انفجاری اهمیت دارد، اکچویتور پنوماتیکی انتخاب بهتری است.

جمع‌بندی نهایی

انتخاب نوع محرک مناسب بستگی به شرایط عملیاتی، نوع فرآیند، محیط کار و نیاز به دقت یا توان بالا دارد. به‌طور خلاصه:

• اگر کنترل‌پذیری و دقت اولویت دارد: محرک الکتریکی پیشنهاد می‌شود.
• اگر سرعت و ایمنی در محیط‌های خطرناک مهم است: محرک پنوماتیکی ایده‌آل است.
• اگر بار سنگین در کار است و توان بالا نیاز دارید: محرک هیدرولیکی انتخاب مناسبی است.

فراموش نکنید که هنگام خرید محرک شیر صنعتی نیوماتیک یا بررسی تفاوت محرک شیر برقی و هیدرولیکی، به مشخصات فنی دقیق، شرایط محیطی و هزینه‌های تعمیر و نگهداری توجه ویژه‌ای داشته باشید.

در پایان، برای انتخاب هوشمندانه‌تر، می‌توانید با تیم فنی ما تماس بگیرید یا از خدمات مشاوره تخصصی ما بهره‌مند شوید.