أتمتة العمليات- المشغلات الحقلية 2 Process Automation System- Actuators
أتمتة
العمليات- المشغلات الحقلية 2 Process
Automation System- Actuators
المشغلات
الكهربائية Electronic Actuators:
تعمل
المشغلات الكهربائية الوظيفة نفسها التي تقوم بها المشغلات الهوائية والاختلاف
الوحيد هو أن الحركة تتم من خلال محرك كهربائي، حيث تستخدم المحركات الكهربائية
لتشغيل الصمامات الكبيرة وغالبا ما يتم استخدامها لعمليات الفتح والاغلاق للصمام.
جلبت التطورات الحاصلة للمحركات الكهربائية ودارات قياداتها على سرعة انتشارها
ومنافستها للمشغلات الهوائية فعوضاً عن النابض أو البسطون يتم استخدام محرك ثلاثي
الطور عادة لتحقيق المطلوب. تستخدم غالباً المشغلات الكهربائية مجموعة من التروس
(مسننات – علبة سرعة) لتقليل سرعة دوران المحرك والحصول على العزم المطلوب لفتح
واغلاق الصمام.
يتم
تعشيق مسننات المسمار اللولبي مع مسننات الترس الدوراني بشكل دقيق لنقل الحركة من
شكلها الخطي الى شكلها الدوراني، حيث تعمل عدة دورات لحركة المسمار اللولبي
المربوط مع المحرك الكهربائي على تحريك الترس الدوراني دورة واحدة والمربوط مع جذع
الصمام.
الشكل
التالي يبين المكونات الأساسية للمشغل الكهربائي والذي يحوي:
المحرك
الكهربائي التحريضي ثلاثي الطور-علبة التروس لنقل الحركة والتي تعطي عزم دوران
كبير للصمام مقارنة بعزم الدوران المقدم من المحرك -حساسات نهاية الشوط (موضع، عزم)
-دارات التحكم بالمحرك-دارات الموائمة والاتصال مع نظام التحكم-فتحة الاتصال بين
المشغل والصمام الميكانيكي-ذراع الحركة اليدوية لفتح واغلاق الصمام دوياً. يتم الاتصال مع نظام التحكم وأوامر
الفتح والاغلاق من خلال إشارة تحكم 4-20 ma
أو من خلال بروتوكول بروفي بص Profibus.
تحوي
معظم المشغلات الكهربائية على إشارة تغذية راجعة تبين موضع الصمام بدقة على طول
مجال العمل وبنك ذلك اما من خلال استخدام انكودر Encoder أو من خلال استخدام المحول التفاضلي الخطي LVDT
أو الدائري RVDT. بالإضافة لذلك يملك
المشغل الكهربائي تماسات مساعدة تبين موضع الصمام النهائي الفتحOpen
limit والاغلاق
Close limit أو تماسات تبين عزم الفتح Torque
open limitوعزم الاغلاق
Torque Close limit.
يتم
عادة اظهار موضع الصمام والأوامر التحكمية المطلوبة للفتح والاغلاق من خلال شاشة
رقمية محلية متوضعة على طرف المشغل، كما يملك المشغل عادة امكانية الاتصال وتبادل
جميع القيم من أوامر الفتح والاغلاق والموضع مع نظام التحكم.
المشغلات
الهيدروليكيةHydraulic Actuators :
تستخدم
المشغلات الهيدروليكية ضغط السائل الزيتي عوضاً عن ضغط الهواء لتشغيل وحركة الصمام.
جميع المشغلات الهيدروليكية تستخدم البسطون بدلاً من الغشاء diaphragm
لتحويل ضغط الزيت الى حركة ميكانيكية للصمام. يساعد ضغط الزيت
الهيدروليكي على التغلب على الاحتكاك بدلا من ضغط الهواء. تتميز قوى الضغط
الهيدروليكية بقوة تشغيل هائلة فعلى سبيل المثال اذا تم تطبيق ضغط مقداره 2000 PSI على طرف بسطون قطره 3 انش فانه يولد قوة دفع خطية مقدارها 7 طن.
بالإضافة
لقوى الضغط العالية المطبقة التي تتمتع بها المشغلات الهيدروليكية فإنها تتميز
بالاستقرار وعدم انضغاط الزيت الهيدروليكي خلافاً للمشغلات الهوائية التي يكون
فيها الهواء مرن وقابل للانضغاط. تعمل المشغلات الهيدروليكية على الحفاظ على
الموضع المطلوب بدقة وذلك عند وضع صمام قابل للتحكم على الطريق من والى أسطوانة
الزيت الهيدروليكية.
يتطلب عمل المشغلات الهيدروليكية وجود مضحات يتم
التحكم بها كهربائياً لتأمين الضغط المطلوب للزيت، خزان للزيت، دارة تبريد للزيت، صمامات
يدوية وكهربائية، أنابيب توزيع سميكة كفاية لتحمل ضغط الزيت المرتفع إضافة لذلك
يتطلب وجود نظام لإزالة فقاعات الهواء من الدارة المغلقة للزيت والحفاظ الدائم على
عدم وجود أي تسريب على طول دارة الزيت. جميع العوامل السابقة تحد من انتشار
الدارات الهيدروليكية على مساحات جغرافية واسعة لمنشأة صناعية. عيب آخر على
المشغلات الهيدروليكية هو عدم إمكانية الحفاظ وتخزين الطاقة الذاتية على عكس
المشغلات الهوائية التي تعمل على تخزين الطاقة الهوائية بسبب إمكانية انضغاط
الهواء ضمن أحجام معينة وبالتالي توفير طاقة احتياطية في حال غياب الضاغط الرئيسي
للهواء.
تبين
الصورة التالية مشغل هيدروليكي ذو مكبس اسطواني متصل بصمام احكام كبير واسطوانتين
فوق الصمام الدائري مثبتتين بشكل افقي.
صمامات
التنظيم الذاتي :Self-Regulated
Valve
تعمل
هذه الصمامات على تنظيم حركتها من خلال المادة المتدفقة نفسها التي تمر ضمن
الأنبوب المركب عليه هذا الصمام. يتم توجيه ضغط
المادة المتدفقة مباشرة الى عنصر التشغيل ضمن الصمام (البسطون أو الغشاء Diaphragm) أو يتم تمريره ضمن آلية صغيرة تدعى الموجه(Pilot) تعمل على تعديل الضغط قبل دخوله الى الصمام مما يسمح بإمكانية
التحكم بحركة الصمام الرئيسي.
من
التطبيقات الشهيرة لهذا الصمام هو تنظيم ضغط الغاز الداخل الى منشاة صناعية أو
حراقات أو حتى الغاز المنزلي.
الشكل
التالي يبين كيفية عمل التنظيم الذاتي المزود بنابض:
يحاول
النابض إجبار السدادة على الاغلاق، بينما يعمل ضغط الغاز "الخلقي Feedback" من الجانب السفلي للصمام على تطبيق ضغط من جهة الأسفل على الغشاء المرن لتحريك السدادة
نحو الاغلاق. كلما قل الضغط في اتجاه مجرى التدفق زادت فتحة السدادة وكلما زاد
الضغط في اتجاه مجرى التدفق قلت فتحة السدادة. يحدد النابض قيمة "نقطة الضبطSet
Point " المطلوب تنظيم الضغط عندها. إذا كانت
هناك حاجة إلى نقطة ضبط مختلفة فيجب استبدال بآخر له صلابة مختلفة.
بالنسبة
لصمامات تنظيم الضغط التي تستخدم الموجه "Pilot" يكمن الاختلاف بوجود منظم
ضغط يستخدم ضغط غاز خارجي لتحديد نقطة تنظيم الضغط المطلوبة. هنا يتم استخدام منظم
ضغط يدوي بسيط كجهاز توجيه لإرسال الضغط إلى الجزء العلوي من الحجاب الحاجزDiaphragm
للمنظم الرئيسي:
وبذلك
عوضاً عن استخدام نابض داخلي صلب يحدد نقطة ضبط الضغط المطلوبة يتم ضبط الضغط
المطلوب بشكل يدوي من خلال المقبض وبذلك أيضاً يصبح المنظم الرئيسي قابلاً للتعديل
للوصول الى الضغط المطلوب.
تعليقات
إرسال تعليق