elektrikli aktüatör

Isınan Elektrikli Aktüatörler ve Görev Döngüsü (Duty Cycle) Etkisi

Sahadan gelen bilgilerle kullanıcılar, pek çok elektrikli aktüatörün fazla ısındığını ve bunun ürün kaynaklı olduğunu iddia ederler. Kısmen bu sav doğrudur.

! Elektrikli bir aktüatör, aşırı ısınmadan sadece sınırlı bir süre çalışabilir.

Pnömatik aktüatörler, %100 görev döngüsüne(duty cycle) sahiptir. Kısaca, ne kadar çok çalışırlarsa, okadar iyi çalışırlar. Elektrikli aktüatörler çoğunlukla %25′ lik görev döngülü motorlara sahiptir. İsteğe ve maliyete bağlı olarak elektrikli aktüatörlerin bu hizmet çeşitliliği; motor tipi ve kondansatörler ile %70-%100 çalışma döngüsüne yükseltilebilir.

IEC (Uluslararası Elektroteknik Komisyonu), elektrik motorunun çalışma koşullarını tanımlamak için on çalışma rejimi (S1…..S10) tanımı kullanır. Bunlar;

S1 (Sürekli Hizmet)……..Motor, denge sıcaklığına erişmek için yeterli bir süre boyunca, sabit bir yükte çalışır.
S2 (Kısa Süreli Hizmet)…..Motor sabit bir yükte çalışır, ancak bu, denge sıcaklığına erişmek için yeterince uzun değildir. Dinlenme periyotları, motorun ortam sıcaklığına ulaşması için yeterince uzun sürelidir.
S3 (Aralıklı Periyodik Hizmet)…..Sabit yük ile sıralı, özdeş çalışma ve dinlenme döngüleri. Denge sıcaklığına asla ulaşılamaz. Başlatma akımının sıcaklık artışı üzerinde çok az etkisi vardır.
S4 (Başlangıçlı Aralıklı Periyodik Hizmet)….. Sabit yük ile ardışık, aynı başlangıç, çalışma ve dinlenme döngüsü. Denge sıcaklığına ulaşılmıyor, ancak başlatma akımı sıcaklık artışını etkiliyor.

ve bunun gibi diğer duty cycle sınıfları; S5, S6, S7, S8, S9 ve S10.

Örneğin; “IEC – S4 – 25% x 15 dakika x 600 başlatma/saat” görev döngüsü derecesine sahip bir elektrikli aktüatörün de bu denklemin ne anlama geldiğini kısaca şöyle açıklayabiliriz:

Aktüatör, zamanın %25′ inden fazlasını kullanamaz. Aktüatör 1 dakika çalışırsa, soğuması 3 dakika gerekir. 4 dakika çalışırsa, soğuması 12 dakika gerekir.

Aktüatör, sürekli olarak en fazla 15 dakika süreyle sürekli çalışabilir. Aktüatörü dinlenme aralığı olmadan çalıştırmaya zorlarsanız, 15 dakika içinde motor sargılarındaki termal aşırı yükler patlar ve soğuması sırasında aktüatörü 45 dakika boyunca çevrimdışı duruma getirir.

Elektrikli aktüatörü her saat başı 600’den fazla çalıştırmaya başlayabilir ve durdurabilirsiniz. Aktüatörü, her hareket ettirdiğinizde, nominal çalışma akımından daha yüksek bir akım çeker. Bu yükselmiş amper ısıya dönüşür, sonunda motor starterı ve sargıları yakar.

Şimdi DURAVIS EAR serisi elektrik aktüatörleri görev döngüleri hakkında bilgi verelim.

EAR-004……………………………S2 %70, 30 dakika maksimum

EAR-006, EAR-008……………..S4 %70, (1600 başlatma/saat)

EAR-010….EAR-300……………S4 %70, (1600 başlatma/saat)

DURAVIS EAR serisi aktüatörlerde; genel olarak S4 çalışma rejimi seçilmiştir, çünkü bu rejim bir ister oransal ister on/off vana kontrolünde en tatmin edici rejimdir. Aktüatör zamanın %70 ini kullanabilir ve saatte maksimum 1600 kere başlatma komutu gönderebilirsiniz.

Vananız İçin Doğru Aktüatörü Nasıl Seçeceksiniz?

Aktüatör Nedir?

Aktüatör, bir vanayı açıp kapatmak için kullanılan operatör mekanizmasıdır. Vananın üzerine monte edilir ve vana gövdesine bağlanır. Manuel olarak çalıştırılan vanalar, mil üzerinde monte edilmiş bir el çarkına/dişli kutusuna sahiptir ve sahada fiziksel olarak onların çalıştırılması gerekir. Güç tahrikli aktüatörler ise; hava basıncı, hidrolik basınç veya elektrik enerjisi yardımıyla bir vanayı uzaktan açabilir veya kapatabilir. Ayrıca güç tahrikli aktüatörler, büyük vanaların hızlı çalışmasını sağlarlar. Güç tahrikiyle çalışan vana aktüatörleri; bazı akış, seviye veya diğer proses uygulamalarını otomatik olarak düzenleyen otomatik kontrol döngüsünün son elemanları olabilir. Aktüatörler, valfin açılması ve kapanmasına ek olarak ara pozisyonlamaya izin verebilir. Güç tahrikli vana aktüatörleri, üzerlerine monte edilen limit switch kutuları, i-p dönüştürücüler ve pozisyonerlerle vananın açık / kapalı konumunu gösterir veya bilgisini iletir.

Pnömatik Aktüatörler: Basınçlı hava, çoğu pnömatik vana aktüatörü için güç kaynağıdır. Diyafram tipi ve piston/silindir tipi aktüatör olmak üzere iki tür pnömatik tahrik düzeneği vardır. Linear (globe, gate, diyafram) veya rotary (küresel, kelebek ve plug) vanalarda kullanılırlar. Hava basıncı bir piston veya körük diyaframı üzerine etki ederek bir vana gövdesi üzerinde doğrusal bir kuvvet oluşturur. Alternatif olarak; çeyrek dönüşlü kanat tipi aktüatör, çeyrek dönüşlü bir vanayı çalıştırmak için dönme hareketi sağlamak için tork üretir. Uygulamaların çoğunluğunda hafiflik ve dayanıklı yapılarından dolayı pnömatik aktüatörler tercih edilir. Üstelik pnömatik aktüatörler, maliyet açısından etkin ve güvenilirdirler. Pnömatik aktüatörler potansiyel olarak patlayıcı bir ortamda da kullanılır. Ayrıca pnömatik aktüatör emniyet sistemleri açısından acil durumda kapama aktüatörü olarakta kullanılır(Fail-safe). Tek etkili bir pnömatik aktüatör; yay kuvvetiyle kapayan veya yay kuvvetiyle açan model olarak tasarlanabilir. Çift etkili bir aktüatör, valfi açık veya kapalı yönde hareket ettirmek için farklı girişlere uygulanan havayı kullanır. Pnömatik aktüatörler için gerekli olan temiz, kuru, basınçlı hava, bir basınçlı hava kaynağı(kompresör) sayesinde sağlanır. Elektrik ve hidrolik aktüatörlere nazaran daha hızlı ve sık açama kapamanın tercih edildiği uygulamalarda pnömatik aktüatörler tercih edilir. Hava basıncı ve akatüatör piston çapı büyütülerek çok farklı tork değerleri elde edilebilir.

Elektrikli Aktüatörler: Elektrikli aktüatörler, vanayı açıp-kapamak için gerekli torku sağlamak için bir elektrik motoru kullanır. Bu motorlar genellikle sessiz, enerji açısından verimli ve tersinir çalışırlar. Bu tipte bir tahrik kaynağı seçebilmek için, ortamda veya işletme şartlarında elektrik enerjisi mevcut olmalıdır ki bu her zaman mümkün değildir. Elektrikli aktüatörler, basınçlı havanın mevcut olmadığı uygulamalarda, örneğin; bina otomasyonu için küçük sistemler veya enerji santrallerinin bazı alanlarında sıkça kullanım alanı bulurlar. Yeni nesil çeyrek dönüşlü elektrikli aktüatörler, en sofistike çok turlu elektrikli aktüatörlerde bulunan birçok özelliği içerir. Çeyrek turlu aktüatörler kompakt tasarımları sayesinde küçük vanaların kontrolünde kullanılır. Düşük güç gereksinimleri nedeniyle, arızi durumlarda çalışabilmesi için bir pil veya akü gibi bir acil durum güç kaynağı ile donatılabilirler. Elektrikli aktüatörler içlerindeki dişli sistemler sebebiyle, vana aç-kapa operasyonunu pnömatik ve hidrolik aktüatörlere nazaran daha yavaş gerçekleştirir.

Hidrolik Aktüatörler: Hidrolik aktüatörler, sıvı basıncını harekete çevirir. Pnömatik aktüatörlere benzer şekilde, hem linear hem de çeyrek dönüşlü(rotary) vanalarda kullanılırlar. Bir pistona etki eden akışkan basıncı, sürgülü veya globe vanalar için linear itme sağlar. Rotary tip bir hidrolik aktüatör ise, çeyrek dönüşlü bir vanayı çalıştırmak için dönme hareketi sağlamak için tork üretir. Çoğu hidrolik aktüatör, acil durum kapanma koşullarında bir vanayı kapatmak veya açmak için arıza emniyetli olarak tedarik edilebilir. Hidrolik basınç, bağımsız bir hidrolik basınç pompası ile sağlanabilir. Su pompalama istasyonları gibi bazı uygulamalarda proses akışkanı, hidrolik basınç sağlayabilir. Ancak bu tip durumlarda, hidrolik aktüatörler akışkanla uyumlu materyallerden yapılmış olmalıdır. Hidrolik aktüatörler, vanayı çalıştırmak için gereken momentin, pnömatik veya elektrikli aktüatörler tarafından karşılanamadığı durumlarda kullanılır. Kullanım alanı pnömatik ve elektrikli aktüatörlere nazaran daha azdır.

DURAVIS Pnömatik Aktüatörlü ANSI150 Class TRUNNION (Yataklanmış Küreli) Küresel Vanalar

Yataklanmış küreli (Trunnion ball) küresel vanalarda, kürenin akış eksenine dik doğrultudaki ekseni üzerinde alttan ve üstten mile doğrudan bağlı olarak yataklandığı vanalardır. Kapalı vana geçiş kesiti üzerinde oluşacak basınç kuvveti contalar değil, alt ve üst yataklar tarafından karşılanır. Basınç- Sıcaklık değerleri yüksek uygulamalarda kullanılırlar.

DN 150, geçiş delik çapı 150 mm olan tam geçişli, PN 25 bir vanayı incelediğimizde, akışkan basıncının P = 20 Bar olması durumunda, kapalı vanada küreye uygulanan basınç kuvvetinin;

F = [(3,14 x 152) / 4] x 20 = 3.532 kgf gibi oldukça yüksek bir boyuta ulaştığını ve bu kuvvetin sadece elastomer contalar tarafından karşılanması durumunda, contayı deforme edebileceğini görürüz.