หัวขับ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่ง (เช่น พลังงานไฟฟ้า, พลังงานลม, พลังงานไฮดรอลิก) ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงกล เพื่อควบคุมการเปิด-ปิดอุปกรณ์ต่างๆ เช่น วาล์ว
การเคลื่อนที่ของหัวขับ
- Rotary Actuator: หัวขับแบบหมุน ลูกสูบหรือเพลาหมุนรอบแกน เหมาะสำหรับควบคุมวาล์วหรืออุปกรณ์ที่ต้องหมุน เช่น บอลวาล์ว (ball valve), วาล์วผีเสื้อ (butterfly valve)
- Linear Actuator: หัวขับแบบเลื่อนตรง ลูกสูบเคลื่อนที่ไปมาตามแนวแกนตรง เหมาะสำหรับงานที่ต้องการการเคลื่อนที่เชิงเส้น เช่น กระบอกลม (Cylinder), Diaphragm (หัวขับไดอะแฟรม) ตัวอย่างวาล์วใช้กับหัวขับแบบเลื่อนตรง เช่น วาล์วใบมีด (Knife gate valve)
- Angle Actuator:หัวขับแบบหมุนมุม มีการเคลื่อนที่แบบหมุนในมุมที่กำหนด โดยมักใช้กลไกต่างๆ
ประเภทของ Actuator
Actuator สามารถแบ่งประเภทได้ตามแหล่งพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อน ดังนี้ :
1. Pneumatic Actuator (ตัวขับเคลื่อนลม)
ใช้พลังงานลมอัดในการขับเคลื่อน โดยลมอัดจะดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของวาล์วหรือชิ้นส่วนอื่นๆ
- ข้อดี: ให้แรงดันสูง, ตอบสนองเร็ว, ราคาไม่แพง
- ข้อเสีย: ต้องมีระบบผลิตและจ่ายลมอัด
แบ่งตามลักษณะการทำงานของหัวขับ
- Single-Acting Actuator: หัวขับลมแบบทำงานทางเดียว เมื่อมีลมอัดเข้ามา ลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว และจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมด้วยแรงสปริง
- Double-Acting Actuator: หัวขับลมแบบทำงานสองทาง มีช่องทางให้อัดอากาศเข้าออกทั้งสองด้านของลูกสูบ สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของลูกสูบได้ทั้งสองทิศทาง
2. Hydraulic Actuator (ตัวขับเคลื่อนไฮดรอลิก)
ใช้แรงดันของของเหลว (โดยทั่วไปคือน้ำมัน) ในการขับเคลื่อน
- ข้อดี: ให้แรงดันสูงมาก, สามารถควบคุมแรงได้อย่างแม่นยำ
- ข้อเสีย: ระบบซับซ้อน, ต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำ
3. Electric Actuator (ตัวขับเคลื่อนไฟฟ้า)
ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน โดยมีทั้งแบบมอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์กระแสสลับ
- ข้อดี: ควบคุมได้ง่าย, ความแม่นยำสูง, ปลอดภัย
- ข้อเสีย: ราคาอาจสูงกว่าชนิดอื่น
4. หัวขับวาล์วแบบสปริง (Spring-based Actuator)
หัวขับชนิดนี้มักใช้ในระบบความปลอดภัย เช่น เมื่อเกิดเหตุฉุกเฉิน วาล์วจะเปิดหรือปิดโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันอันตราย
- ข้อดี: หัวขับวาล์วประเภทนี้ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงานเปิดปิดวาล์ว สามารถทำงานได้โดยการใช้เพียงแบตเตอรี่เท่านั้นหรือเริ่มการทำงานเมื่อมีเหตุไฟฟ้าขัดข้อง
- ข้อเสีย: ไม่สามารถปรับแรงดันและใช้ถี่ได้
5. หัวขับวาล์วแบบใช้มือ เปิด/ปิด (Manual Actuator)
หัวขับชนิดนี้มักใช้ในงานที่ไม่ต้องการความซับซ้อนหรือความรวดเร็วในการทำงานมากนัก เช่น วาล์วระบายน้ำทิ้งในอาคารทั่วไป
- ข้อดี: ประหยัด
- ข้อเสีย: ใช้แรงในการควบคุม ณ ตอนนั้นๆ
ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการเลือกใช้หัวขับลม
- แรงที่ต้องการ: เลือกขนาดและรุ่นให้เหมาะสมกับแรงที่ต้องการใช้งาน
- ระยะการเคลื่อนที่: พิจารณาความยาวของ Stroke หรือระยะการเคลื่อนที่ของลูกสูบให้เพียงพอ
- ความเร็วในการทำงาน: เลือกขนาดของท่อและวาล์วให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความเร็วตามต้องการ
- สภาพแวดล้อมในการทำงาน: เลือกวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และสารเคมี
- ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และความสามารถในการทำงานในที่ที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟฟ้า
สถานการณ์ที่เหมาะสมกับการใช้หัวขับลม
- วาล์วที่มีขนาดใหญ่: วาล์วขนาดใหญ่ต้องการแรงบิดในการเปิด-ปิดที่สูง หัวขับลมสามารถให้แรงบิดที่เพียงพอได้
- วาล์วที่ต้องเปิด-ปิดบ่อย: หัวขับลมสามารถทำงานซ้ำๆ ได้อย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว
- วาล์วที่ต้องเปิด-ปิดในสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการทำงานของมนุษย์: เช่น สภาพแวดล้อมที่ร้อนจัด เย็นจัด มีสารเคมี หรืออยู่ในพื้นที่อันตราย
- ระบบอัตโนมัติ: หัวขับลมสามารถทำงานร่วมกับระบบควบคุมอัตโนมัติได้ ทำให้สามารถควบคุมการทำงานของวาล์วได้อย่างอัตโนมัติ
ประเภท Actuator | แหล่งพลังงาน | ข้อดีหลัก | ข้อจำกัด | การใช้งานทั่วไป |
Pneumatic Actuator | ลม | แรงดันสูง, ตอบสนองเร็ว, ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง | ต้องมีระบบจ่ายลมอัด, เสียงดัง | อุตสาหกรรม, การควบคุมวาล์วในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย |
Hydraulic Actuator | ของเหลว (น้ำมันไฮดรอลิก) | แรงดันสูงมาก, ควบคุมแรงได้แม่นยำ | ระบบซับซ้อน, ต้องบำรุงรักษาเป็นประจำ, ของเหลวอาจรั่วไหล | ระบบยก, เครื่องจักรกลหนัก, อุตสาหกรรมที่ต้องการแรงดันสูง |
Electric Actuator | ไฟฟ้า | ความแม่นยำสูง, ปลอดภัย, ควบคุมด้วยระบบอัตโนมัติ | ราคาสูงกว่า, อาจได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมที่ชื้น | อุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูง, ระบบอัตโนมัติ, การควบคุมระยะไกล |
Spring-based Actuator | พลังงานศักย์ของสปริง | ปลอดภัย, ไม่ต้องใช้พลังงานภายนอก | การทำงานเพียงครั้งเดียว, แรงไม่สามารถปรับได้ | ระบบความปลอดภัยฉุกเฉิน, การเปิด-ปิดวาล์วครั้งเดียว |
Manual Actuator | แรงคน | ราคาคุ้มค่าที่สุด, ไม่ต้องใช้พลังงานภายนอก | ต้องใช้แรงงานคน, ความเร็วต่ำ | วาล์วขนาดเล็ก, การใช้งานที่ไม่ต้องการความซับซ้อน |