‫عملگر ها و عناصر نهايي‬
Actuators & Final Elements
‫هدف از اندازه گیری!‬
‫• اطمینان از مطلوب بودن مقدار کمیت‬
‫• تغییر در میزان کمیت (کنترل)‬
‫کنترل‬
‫• دستی‬
‫– اين نوع کنترل کننده ها به تنهايی نمی توانند کميتی را کنترل کنند مگر‬
‫بکمک حواس انسان‬
‫– شدت نور با بينايی‪ ،‬سرعت با ديدن و سرعت سنج و غيره‬
‫– اعمال نهاده با دست (قطع و وصل کليد‪ ،‬باز و بست شير آب و پدال گاز‬
‫ماشين)‬
‫• خودکار‬
‫– اندازه گيری خودکار يک کميت‬
‫– تعيين مقدار انحراف از مقدار مطلوب‬
‫– اعمال نهاده تا رسيدن به مقدار مطلوب‬
• Actuators
• The arm muscle and hand (the actuator) turned
the valve - (the controlled device).
• The operation of a control valve involves
positioning its movable part (the plug, ball or
vane) relative to the stationary seat of the valve.
The purpose of the valve actuator is to
accurately locate the valve plug in a position
dictated by the control signal.
The actuator accepts a signal from the control
system and, in response, moves the valve to a
fully-open or fully-closed position, or a more
open or a more closed position (depending on
whether ‘on / off’ or ‘continuous’ control action is
used).
‫عملگر یا عمل کننده ‪Actuator‬‬
‫• عمل کننده به مکانيزمی گفته می شود که فرمان های خروجی کنترل کننده را‬
‫دريافت ومتناسب با آن عمل مکانيکی يا الکتريکی و غيره مناسبی انجام دهد‪.‬‬
‫• عمل مکانيکی‬
‫عمل (مکانيکی)‬
‫عمل (الکتريکی)‬
‫– تغييرمکان خطی‬
‫– تغييرمکان زاويه ای (دوران‪ ،‬شبه دوران)‬
‫• عمل الکتريکی‬
‫– تغييرولتاژ‪ ،‬شدت جريان‪.....،‬‬
‫عمل کننده‬
‫فرمان ازکنترل کننده‬
‫• درسيستم های غيرالکتريکی عملگربطور مکانيکی به عنصرنهايي‬
‫کنترل متصل بوده و باعث تغييردروضعيت آن می شود‬
‫– مقدارانرژی يا ماده به پروسس تغيير می کند‬
‫– تغييردرنهايت باعث تصحيح متغييرکنترل شده ‪Controlled‬‬
‫‪Variable‬می شود‬
‫ً‬
‫ر‬
‫• مثال باعث تغييروضعيت بازوبسته بودن شيرسوخت به کو ه درنتيجه درجه‬
‫حرارت کوره بعنوان متغيرکنترل شده تغييرخواهد کرد‬
‫ماده يا انرژی‬
‫عنصرنهايي‬
‫عمل مکانيکی‬
‫عملگر‬
‫فرمان ازکنترل کننده‬
‫عنصر نهايي ‪Final element‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شير(شيرکنترل)‬
‫دريچه (دريچه کنترل)‬
‫دروازه (دروازه کنترل)‬
‫محور (محور کنترل)‬
‫ً‬
‫اکثرا مجموعه عمل کننده و عنصرنهايي را عملگرمی نامند‬
‫انواع عملگر‬
‫• نيو ماتيکی‬
‫• هيدروليکی‬
‫• الکتريکی‬
‫• ترکيبی‬
‫عملگر نیوماتیکی دیافراگمی دو وضعیتی‬
‫عملگر های نيو ماتيکی‬
‫• بسته و بازشدن شيربه‬
‫تعادل بين نيروی فنرو فشار‬
‫باد دارد‬
‫• ازعملگرهای بادی‬
‫پيستونی درجاهايي‬
‫استفاده می شود که تغيير‬
‫مکان بيشتراز‪ 2‬اينچ باشد‬
‫عملگر های نيو ماتيکی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سعی می شود درمحدوده ‪ 3‬تا ‪ 15‬پی اس آی رابطه بين حرکت بازوی‬
‫عمل کننده و فشارباد خطی باشد‬
‫اگرخطی نباشد دستگاه خوب کارنمی کند‬
‫پس ماند به دليل اصطکاک درساقه هميشه وجود دارد‬
‫ً‬
‫درعمل کامال خطی نيست‬
‫‪%100‬‬
‫‪%50‬‬
‫پس ماند ‪%25‬‬
‫بسته‬
‫‪15‬‬
‫فشار باالی ديافراگم ‪3 psi‬‬
‫وضعيت بازو‬
‫– غير خطی بودن فنر‬
‫– متغيربودن سطح موثر ديافراگم‬
‫– نيرو های اصطکاکی‬
‫– حدود ‪ %10‬خطا در‪ 50‬کورس‬
‫عملگر مستقیم و معکوس‬
‫محرک ‪Positioner‬‬
‫• درموارديکه نيروی زيادی برای شيرنيازباشد بايد ‪:‬‬
‫– بزرگ کردن سطح ديافراگم‬
‫– حجيم شدن‬
‫– تاخير زياد درحرکت بازو‬
‫• راه حل‬
‫– استفاده ازعالئم پنوماتيکی با شدت جريان بيشتر و فشاربيشتر‬
‫– اينکارتوسط محرک انجام می گيرد‬
Basic pneumatic positioner fitted to actuator pillars (valve not shown)
The positioner as a signal amplifier
Pneumatic Actuator with Controller and Positioner
• Summary - Positioners
1. A positioner ensures that there is a linear relationship between the
signal input pressure from the control system and the position of the
control valve. This means that for a given input signal, the valve will
always attempt to maintain the same position regardless of changes
in valve differential pressure, stem friction, diaphragm hysteresis
and so on.
2. A positioner may be used as a signal amplifier or booster. It
accepts a low pressure air control signal and, by using its own
higher pressure input, multiplies this to provide a higher pressure
output air signal to the actuator diaphragm, if required, to ensure
that the valve reaches the desired position.
3. Some positioners incorporate an electropneumatic converter so
that an electrical input (typically 4 - 20 mA) can be used to control a
pneumatic valve.
4. Some positioners can also act as basic controllers, accepting
input from sensors.
‫عملگر شبه دورانی‬
General arrangement of a non-adjustable on/off level control system for a tank
‫سیستم کنترل سطح آب در بویلر‬
‫عملگر های الکتريکی‬
‫• ساده ترين نوع سلونوئيد )‪(Solenoid‬‬
‫• کاربرد های مختلف‬
‫– شيرها‬
‫– پمپ بنزين موتور‬
‫– در باز کنها‪.....‬‬
‫‪F = (I2/2) dL/dx newtons‬‬
‫عملگر های الکتريکی موتوری دو جهته‬
‫• شامل‬
‫– عمل کننده موتوری‬
‫– در موتور های ‪ Dc‬برای دو‬
‫جهته کردن جای مثبت و منفی‬
‫عوض می شود‬
‫– در موتور های ‪ AC‬از خازن‬
‫– مجهز به سويچ حدی برای‬
‫ايمنی و کنترل عمل‬
‫مدار الکتريکی موتور دو جهته ‪AC‬‬
Electrical actuators
Where a pneumatic supply is not available or desirable it is possible
to use an electric actuator to control the valve. Electric actuators use
an electric motor with voltage requirements in the following range:
230 Vac, 110 Vac, 24 Vac and 24 Vdc.
types of electrical actuator (Valve Motor Drive);
1- On/Off
2- Modulating.
VMD (Valve Motor Drive)
This basic version of the electric actuator has three states:
1. Driving the valve open.
2. Driving the valve closed.
3. No movement.
Typical VMD electric valve actuator
Valve motor drive (VMD) actuator system
the forward and reverse travel of
the actuator is controlled directly
from any external 3-position or
two 2-position switch units. The
switches are rated at the actuator
voltage and may be replaced
by suitable relays.
A VMD actuator may be used for
on/off actuation or for modulating
control. The controller positions
the valve by driving the valve
open or closed for a certain time,
to ensure that it reaches the
desired position. Valve position
feedback may be used
with some controllers.
•
In order to position the control valve in response
to the system requirements a modulating
actuator can be used. These units may have
higher rated motors (typically 1 200 starts/hour)
and may have built-in electronics.
A positioning circuit may be included in the
modulating actuator, which accepts an analogue
control signal (typically 0-10 V or 4-20 mA). The
actuator then interprets this control signal, as the
valve position between the limit switches.
To achieve this, the actuator has a position
sensor (usually a potentiometer), which feeds
the actual valve position back to the positioning
circuit. In this way the actuator can be positioned
along its stroke in proportion to the control
signal.
Integral positioning circuit for modulating electric actuators
It is a board inside actuator
Input signal: 4-20mA, 1-5V, 2-10V.
Output signal: 4-20mA, 2-10V.
‫عملگر های هيدروليکی‬
‫• جک های هيدروليکی‬
‫– يک طرفه‬
‫– دوطرفه‬
‫– باالنس شده‬
‫– باکنترل کورس‬
‫• موتورها‬
‫– رفت وبرگشتی‬
‫– دورانی‬
‫– شبه دورانی‬