المشغل الكهربائي، كهربائي المشغل يُعرف أيضًا بالجهاز الكهربائي للصمامات، وهو تسمية تُستخدم في مجالات صناعية مختلفة. في صناعة صمامات الأنابيب الصناعية يُطلق عليه "الجهاز الكهربائي للصمامات"، وفي صناعة الأجهزة يُطلق عليه "المشغل الكهربائي". ولكن في الوقت الحالي، لم يعد هناك تمييز واضح داخل الصناعة، وستُشار جميع المسائل المتعلقة بالتسمية في هذه المقالة بشكل موحد إلى "المشغل الكهربائي".

تعتبر الصمامات من المعدات الهامة التي تستخدم بكثرة في التحكم في أنابيب الصناعة. ومع تطور الأتمتة الصناعية، أصبحت الصمامات الكهربائية (المشغلات الكهربائية) أكثر شيوعًا في الاستخدام مقارنة بالمعدات ذات طرق التشغيل المختلفة مثل الهوائية والهيدروليكية، وذلك لسهولة الحصول على مصدر الطاقة الخاص بها وميزتها بأنها لا تتطلب صيانة في معظم الحالات. في التطبيقات الصناعية، يجب أن تتمتع الصمامات الكهربائية بموثوقية وأمان أعلى. وعندما يمكن للصمام ضمان الأداء والعمر الافتراضي، فإن أمان وموثوقية الصمامات الكهربائية تعتمد على المشغل الكهربائي. لذا، فإن أداء ومستوى التحكم في المشغلات الكهربائية يمثلان الأداء التقني الشامل للصمام الكهربائي ككل. لذلك، عند اختيار المشغل الكهربائي، بالإضافة إلى بعض العناصر الأساسية التي يجب مراعاتها، فإن طرح المتطلبات الفنية المعقولة عليه يمكن أن يحقق أقصى قيمة للصمام الكهربائي.

　　هناك أنواع عديدة من المشغلات الكهربائية، ويمكن تسمية المشغلات الكهربائية ذات الأنواع والوظائف المختلفة، عند إقرانها بالصمامات، صمامات كهربائية. ولكن غالبًا ما يتم التركيز في عملية التصميم والاختيار على معايير الصمام فقط، مع إهمال أو عدم تحديد المتطلبات ذات الصلة للمشغل الكهربائي. وهذا لا يمنع الصمام الكهربائي من تحقيق أفضل أداء فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى مشاكل غير ضرورية أثناء التركيب والتشغيل والاستخدام، وقد يسبب حتى عواقب وخيمة على الإنتاج.

　　ستوضح هذه المقالة النقاط الرئيسية الخمس التي يجب مراعاتها عند اختيار المشغل الكهربائي، نقطة بنقطة. لتكون مرجعًا لكم عند الاختيار.

أولاً، اختيار المشغل الكهربائي حسب نوع الصمام

　　توجد أنواع عديدة من الصمامات، وتختلف مبادئ عملها. عادةً ما يتم التحكم في الفتح والإغلاق عن طريق تدوير زاوية لوح الصمام، أو رفع لوح الصمام، وما إلى ذلك. عند إقرانه بمشغل كهربائي، يجب أولاً اختيار المشغل الكهربائي بناءً على نوع الصمام.

1. المشغل الكهربائي ذو الدوران الجزئي (زاوية الدوران < 360 درجة)

　　دوران عمود خرج المشغل الكهربائي أقل من دورة كاملة، أي أقل من 360 درجة، وعادة ما يكون 90 درجة لتحقيق التحكم في عملية فتح وإغلاق الصمام. ينقسم هذا النوع من المشغلات الكهربائية إلى نوعين بناءً على طريقة واجهة التثبيت المختلفة: التوصيل المباشر ونوع ذراع التدوير ذو القاعدة.

أ) النوع المباشر: يشير إلى طريقة التثبيت التي يتم فيها توصيل عمود خرج المشغل الكهربائي مباشرة بساق الصمام.

ب) نوع ذراع التدوير ذو القاعدة: يشير إلى الطريقة التي يتم فيها توصيل عمود الخرج بساق الصمام عن طريق ذراع تدوير.

　　يناسب هذا النوع من المشغلات الكهربائية صمامات الفراشة، صمامات الكرة، صمامات السدادة، وغيرها.

2. المشغل الكهربائي متعدد الدورات (زاوية الدوران > 360 درجة)

　　دوران عمود خرج المشغل الكهربائي أكبر من دورة كاملة، أي أكبر من 360 درجة، وعادة ما يتطلب عدة دورات لتحقيق التحكم في عملية فتح وإغلاق الصمام.

　　يناسب هذا النوع من المشغلات الكهربائية صمامات البوابة، صمامات الإيقاف، وغيرها.

3. المشغل الخطي (حركة خطية)

　　حركة عمود خرج المشغل الكهربائي هي حركة خطية وليست دورانية.

　　يناسب هذا النوع من المشغلات الكهربائية صمامات التحكم أحادية المقعد، صمامات التحكم ثنائية المقعد، وغيرها.

ثانيًا، تحديد وضع التحكم للمشغل الكهربائي بناءً على متطلبات التحكم في عملية الإنتاج

　　تنقسم أنماط التحكم في المشغلات الكهربائية عمومًا إلى فئتين رئيسيتين: النوع التشغيلي (التحكم ذو الحلقة المفتوحة) والنوع التنظيمي (التحكم ذو الحلقة المغلقة).

1. النوع التشغيلي (التحكم ذو الحلقة المفتوحة)

　　تحقق المشغلات الكهربائية من النوع التشغيلي عادة التحكم في فتح أو إغلاق الصمام، حيث يكون الصمام إما في وضع الفتح الكامل أو الإغلاق الكامل. لا يتطلب هذا النوع من الصمامات تحكمًا دقيقًا في تدفق الوسط.

　　تجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن المشغلات الكهربائية من النوع التشغيلي يمكن تقسيمها أيضًا إلى هياكل منفصلة وهياكل متكاملة بسبب اختلاف أشكالها الهيكلية. يجب توضيح هذا عند الاختيار، وإلا غالبًا ما تحدث ظواهر عدم تطابق مثل التعارض مع نظام التحكم أثناء التثبيت في الموقع.

أ) الهيكل المنفصل (يُسمى عادةً النوع العادي): وحدة التحكم منفصلة عن المشغل الكهربائي، ولا يمكن للمشغل الكهربائي تحقيق التحكم في الصمام بمفرده، ويجب إضافة وحدة تحكم خارجية لتحقيق التحكم، وعادةً ما يتم استخدام وحدة تحكم خارجية أو خزانة تحكم شكل للمطابقة.

　　عيوب هذا الهيكل هي أنه لا يسهل التركيب الشامل للنظام، ويزيد من تكاليف الأسلاك والتركيب، وعرضة للأعطال، وعند حدوث عطل لا يسهل تشخيصه وإصلاحه، مما يجعل نسبة التكلفة إلى الأداء غير مثالية.

ب) الهيكل المتكامل (يُسمى عادةً النوع الكلي): يتم تغليف وحدة التحكم والمشغل الكهربائي في وحدة واحدة، مما يتيح التشغيل في الموقع دون الحاجة إلى وحدة تحكم خارجية. يمكن إجراء التشغيل عن بعد بمجرد إخراج معلومات التحكم ذات الصلة.

　　مزايا هذا الهيكل هي سهولة التثبيت الشامل للنظام، وتقليل تكاليف الأسلاك والتركيب، وسهولة تشخيص الأعطال وإصلاحها. ولكن المنتجات ذات الهيكل المتكامل التقليدي بها أيضًا العديد من النواقص، مما أدى إلى ظهور المشغلات الكهربائية الذكية، وسيتم توضيح المزيد عن المشغلات الكهربائية الذكية لاحقًا.

2. النوع التنظيمي (التحكم ذو الحلقة المغلقة)

　　لا تقتصر وظيفة المشغلات الكهربائية من النوع التنظيمي على وظائف الهيكل المتكامل من النوع التشغيلي فحسب، بل يمكنها أيضًا التحكم بدقة في الصمام، وبالتالي تنظيم تدفق الوسط بدقة. نظرًا لضيق المساحة، لن يتم شرح مبدأ عملها بالتفصيل هنا. فيما يلي وصف موجز للمعايير التي يجب تحديدها عند اختيار مشغل كهربائي من النوع التنظيمي.

أ) نوع إشارة التحكم (التيار، الجهد)

　　إشارات التحكم في المشغلات الكهربائية من النوع التنظيمي تتضمن عادة إشارات تيار (4～20mA، 0～10mA) أو إشارات جهد (0～5V، 1～5V). عند الاختيار، يجب تحديد نوع إشارة التحكم ومعاملاتها.

ب) وضع التشغيل (النوع المفتوح كهربائيًا، النوع المغلق كهربائيًا)

　　يكون وضع تشغيل المشغلات الكهربائية من النوع التنظيمي عادة من النوع المفتوح كهربائيًا (على سبيل المثال، للتحكم بـ 4-20 مللي أمبير، يشير النوع المفتوح كهربائيًا إلى أن إشارة 4 مللي أمبير تقابل إغلاق الصمام، و 20 مللي أمبير تقابل فتح الصمام)، والنوع الآخر هو النوع المغلق كهربائيًا (على سبيل المثال، للتحكم بـ 4-20 مللي أمبير، يشير النوع المفتوح كهربائيًا إلى أن إشارة 4 مللي أمبير تقابل فتح الصمام، و 20 مللي أمبير تقابل إغلاق الصمام). في الظروف العادية، يجب تحديد وضع التشغيل بوضوح عند الاختيار، حيث لا يمكن تعديل العديد من المنتجات بعد مغادرتها المصنع. يمكن تعديل المشغلات الكهربائية الذكية التي تنتجها شركتنا في أي وقت من خلال الإعدادات في الموقع.

ج) حماية من فقدان الإشارة

　　حماية فقدان الإشارة تعني أنه عند فقدان إشارة التحكم بسبب أعطال مثل الأسلاك، يقوم المشغل الكهربائي بفتح أو إغلاق الصمام إلى قيمة الحماية المحددة. قيم الحماية الشائعة هي الفتح الكامل، الإغلاق الكامل، أو الحفاظ على الوضع الأصلي، والتي يصعب تعديلها بعد التصنيع. يمكن للمشغل الكهربائي الذكي تعديلها بمرونة من خلال الإعدادات الميدانية، ويمكن ضبط أي موضع (0-100%) كحماية.

ثالثًا، تحديد عزم الخرج للمشغل الكهربائي بناءً على عزم الدوران المطلوب للصمام

يحدد عزم الدوران المطلوب لفتح وإغلاق الصمام حجم عزم الخرج للمشغل الكهربائي الذي يجب اختياره. عادةً ما يقترحه المستخدم أو يتم اختياره بواسطة الشركة المصنعة للصمام. كشركة مصنعة للمشغلات، نحن مسؤولون فقط عن عزم الخرج للمشغل. يتم تحديد عزم الدوران المطلوب لفتح وإغلاق الصمام بشكل طبيعي من خلال عوامل مثل حجم قطر الصمام وضغط التشغيل، ولكن نظرًا لاختلاف دقة التصنيع وعمليات التجميع بين الشركات المصنعة للصمامات، فإن عزم الدوران المطلوب لنفس مواصفات الصمامات المنتجة من قبل شركات مختلفة يختلف أيضًا. حتى الصمامات ذات المواصفات المتطابقة المنتجة من قبل نفس الشركة المصنعة للصمامات قد تختلف في عزم الدوران. إذا كان عزم الدوران المختار للمشغل صغيرًا جدًا عند الاختيار، فسيتسبب ذلك في عدم القدرة على فتح أو إغلاق الصمام بشكل طبيعي. لذلك، يجب على المشغل الكهربائي اختيار نطاق عزم دوران معقول.

رابعًا، تحديد المعلمات الكهربائية بناءً على المشغل الكهربائي المختار

نظرًا لاختلاف المعلمات الكهربائية بين الشركات المصنعة للمشغلات المختلفة، يجب عادةً تحديد المعلمات الكهربائية عند التصميم والاختيار، وتشمل بشكل أساسي المحرك الطاقة، التيار المقنن، جهد دائرة التحكم الثانوية، إلخ. غالبًا ما يؤدي الإهمال في هذا الجانب إلى عدم تطابق بين نظام التحكم ومعلمات المشغل الكهربائي، مما يتسبب في ظواهر أعطال مثل تعثر قاطع الدائرة، وذوبان المصهر، وتشغيل حماية مرحل الحمل الزائد الحراري أثناء التشغيل.

خامسًا، اختيار درجة حماية الغلاف ودرجة مقاومة الانفجار بناءً على بيئة الاستخدام

5.1. درجة حماية الغلاف

تشير درجة حماية الغلاف إلى مستوى حماية غلاف المشغل الكهربائي ضد الأجسام الغريبة والماء، ويتم تمثيلها بالحرفين IP متبوعين برقمين. يشير الرقم الأول (من 1 إلى 6) إلى درجة الحماية ضد الأجسام الغريبة، ويشير الرقم الثاني (من 1 إلى 8) إلى درجة الحماية ضد الماء.

5.2. درجة مقاومة الانفجار

في الأماكن التي قد توجد فيها غازات متفجرة أو أبخرة أو سوائل أو غبار قابل للاشتعال مما قد يسبب خطر حريق أو انفجار، يجب أن يخضع المشغل الكهربائي لمتطلبات مقاومة الانفجار. يتم اختيار نوع وفئة مقاومة الانفجار بناءً على مناطق التطبيق المختلفة. يمكن التعبير عن درجة مقاومة الانفجار من خلال علامة مقاومة الانفجار EX ومحتوى مقاومة الانفجار (المرجع: "المعدات الكهربائية المقاومة للانفجار للاستخدام في الأجواء المتفجرة" GB3836-2000). يتضمن محتوى علامة مقاومة الانفجار: نوع مقاومة الانفجار + فئة الجهاز + (مجموعة الغاز) + مجموعة درجة الحرارة.