1. Actuators & Final Elements
عملگر ها و عناصر نهايي
Actuators & Final Elements

2. هدف از اندازه گیری! اطمینان از مطلوب بودن مقدار کمیت
تغییر در میزان کمیت (کنترل)

3. کنترل
دستی
این نوع کنترل کننده ها به تنهایی نمی توانند کمیتی را کنترل کنند مگر بکمک حواس انسان
شدت نور با بينايی، سرعت با دیدن و سرعت سنج و غیره
اعمال نهاده با دست (قطع و وصل کلید، باز و بست شير آب و پدال گاز ماشین)
خودکار
اندازه گیری خودکار يک کمیت
تعیین مقدار انحراف از مقدار مطلوب
اعمال نهاده تا رسیدن به مقدار مطلوب

4. 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).

5. 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
تغيير مکان خطی
تغيير مکان زاويه ای (دوران، شبه دوران)
عمل الکتريکی
تغيير ولتاژ، شدت جريان،.....
عمل کننده
عمل (مکانيکی)
فرمان از کنترل کننده
عمل (الکتريکی)

6. در سيستم های غير الکتريکی عملگر بطور مکانيکی به عنصر نهايي کنترل متصل بوده و باعث تغيير در وضعيت آن می شود
مقدار انرژی يا ماده به پروسس تغيير می کند
تغيير در نهايت باعث تصحيح متغيير کنترل شده Controlled Variable می شود
مثلاً باعث تغيير وضعيت باز وبسته بودن شير سوخت به کوره در نتيجه درجه حرارت کوره بعنوان متغير کنترل شده تغيير خواهد کرد
عمل مکانيکی
ماده يا انرژی
فرمان از کنترل کننده
عنصر نهايي
عملگر

7. عنصر نهايي Final element
شير (شير کنترل)
دريچه (دريچه کنترل)
دروازه (دروازه کنترل)
محور (محور کنترل)
اکثراً مجموعه عمل کننده و عنصر نهايي را عملگر می نامند

8. انواع عملگر
نيو ماتيکی
هيدروليکی
الکتريکی
ترکيبی

9. عملگر نیوماتیکی ديافراگمی دو وضعیتی
                                                                                                                                                                                                                                                                                     
عملگر نیوماتیکی ديافراگمی دو وضعیتی

10. عملگر های نيو ماتيکی
بسته و باز شدن شير به تعادل بين نيروی فنر و فشار باد دارد
از عملگر های بادی پيستونی در جاهايي استفاده می شود که تغيير مکان بيشتر از 2 اينچ باشد

11. عملگر های نيو ماتيکی
سعی می شود در محدوده 3 تا 15 پی اس آی رابطه بين حرکت بازوی عمل کننده و فشار باد خطی باشد
اگر خطی نباشد دستگاه خوب کار نمی کند
پس ماند به دليل اصطکاک در ساقه هميشه وجود دارد
درعمل کاملاً خطی نيست
غير خطی بودن فنر
متغير بودن سطح موثر ديافراگم
نيرو های اصطکاکی
حدود 10% خطا در 50 کورس
وضعيت بازو
25%
50%
100%
فشار بالای ديافراگم psi 3 15
پس ماند
بسته

12.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
عملگر مستقیم و معکوس

13. محرک Positioner در موارديکه نيروی زيادی برای شير نياز باشد بايد :
بزرگ کردن سطح ديافراگم
حجيم شدن
تاخير زياد در حرکت بازو
راه حل
استفاده از علائم پنوماتيکی با شدت جريان بيشتر و فشار بيشتر
اينکار توسط محرک انجام می گيرد

14. Basic pneumatic positioner fitted to actuator pillars (valve not shown)

15. The positioner as a signal amplifier

16. Pneumatic Actuator with Controller and Positioner

17. 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 Some positioners incorporate an electropneumatic converter so that an electrical input (typically mA) can be used to control a pneumatic valve. 4. Some positioners can also act as basic controllers, accepting input from sensors.

18.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
عملگر شبه دورانی

20. General arrangement of a non-adjustable on/off level control system for a tank

21. سیستم کنترل سطح آب در بویلر

22. عملگر های الکتريکی ساده ترين نوع سلونوئيد (Solenoid) کاربرد های مختلف
شيرها
پمپ بنزين موتور
در باز کنها.....
F = (I2/2) dL/dx   newtons

23. عملگر های الکتريکی موتوری دو جهته
شامل
عمل کننده موتوری
در موتور های Dc برای دو جهته کردن جای مثبت و منفی عوض می شود
در موتور های AC از خازن
مجهز به سويچ حدی برای ايمنی و کنترل عمل
مدار الکتريکی موتور دو جهته AC

24. 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.

25. Typical VMD electric valve actuator
                                                                                                                                                                                            
Typical VMD electric valve actuator

26. 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.
                                                                                                                                                                                                                                                                                             
Valve motor drive (VMD) actuator system

27. Integral positioning circuit for modulating electric actuators
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 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

28. It is a board inside actuator
Input signal: 4-20mA, 1-5V, 2-10V.
Output signal: 4-20mA, 2-10V.

29. عملگر های هيدروليکی جک های هيدروليکی موتورها يک طرفه دوطرفه بالانس شده
باکنترل کورس
موتورها
رفت وبرگشتی
دورانی
شبه دورانی