ボールバルブおよびバタフライバルブに適切な空気圧ロータリーアクチュエータを選択することは、バルブ自動化プロジェクトにおいて最も重要な決定の 1 つです。アクチュエータのサイズが小さすぎると、実際の動作条件ではバルブの開閉に失敗する可能性がありますが、アクチュエータが大きすぎると、コストが増加し、圧縮空気が無駄になり、バルブコンポーネントの摩耗が促進される可能性があります。
石油・ガス、化学処理、水処理、発電、製薬などの業界では、バルブ オートメーションの故障の多くは、バルブの品質の低下ではなく、アクチュエータの不適切な選択が原因で発生します。アクチュエータのサイジングの背後にある重要な要素を理解することは、エンジニアがシステムの信頼性を向上させ、メンテナンスコストを削減し、コストのかかるダウンタイムを回避するのに役立ちます。
適切なアクチュエータの選択が重要な理由
空気圧ロータリー アクチュエータは、圧縮空気をボール バルブやバタフライ バルブなどの 1/4 回転バルブ用の 90 度の回転運動に変換するように設計されています。-これらのバルブは似ているように見えますが、必要なトルクはバルブの設計、プロセス圧力、温度、媒体の特性によって大きく異なります。
エンジニアが犯す最も一般的な間違いの 1 つは、バルブ サイズのみに基づいてアクチュエータを選択することです。実際には、特定のプロセス条件下では、DN200 バタフライ バルブは DN250 ボール バルブよりも大きな操作トルクを必要とする場合があります。したがって、バルブ サイズではなくバルブ トルク-を常にアクチュエータの選択の出発点とする必要があります。
ステップ 1: 実際のバルブトルクを決定する
空気圧ロータリー アクチュエータを選択する最初のステップは、バルブのトルク要件を特定することです。
3 つの重要なトルク値を考慮する必要があります。
- 離脱トルク
離脱トルクは、完全に閉じた位置からバルブの動きを開始するために必要な力です。これは通常、最大のトルク要件であり、多くの場合、アクチュエータのサイズを決定します。
- 走行トルク
ランニングトルクは、バルブが動作範囲内を移動するときに必要な力です。
- 着座トルク
バルブが最終位置に到達したときに確実に遮断するには、着座トルクが必要です。
ソフト{0}}シートのボール バルブや弾性のある-シートのバタフライ バルブの場合、シートのトルクがかなり大きくなる可能性があるため、無視してはなりません。
- 本物のエンジニアリング体験
廃水処理プロジェクトでは、バタフライバルブ自動化パッケージが起動中に繰り返し失敗しました。元のアクチュエータは、最大離脱トルクではなく平均動作トルクに基づいて選択されていました。数か月の使用後、バルブディスクに堆積物が蓄積し、必要な開放トルクがアクチュエータの能力を超えて増加しました。
アクチュエータを適切なサイズのモデルに交換すると、問題はすぐに解決されました。
この例は、エンジニアが常に公称値ではなく最大必要トルクに基づいてアクチュエータのサイズを決定する必要がある理由を強調しています。
ステップ 2: プロセス条件を検討する
カタログに記載されているバルブ トルク値は、多くの場合、理想的な実験室条件下で測定されています。実際の現場の状況によっては、トルク要件が大幅に増加する可能性があります。
アクチュエータのサイズに影響を与える要因には次のものがあります。
- 線圧
一般に、差圧が高くなるとバルブの作動トルクが増加します。バタフライバルブは圧力変化に特に敏感です。
- メディアの特性
次のようなものを扱う場合、トルク要件が増加することがよくあります。
- スラリー
- 粘性流体
- 廃水
- 化学物質の結晶化
- 研磨媒体
- 温度
極端な温度は、バルブシート、シール、潤滑、および全体的な動作抵抗に影響を与える可能性があります。
- 動作周波数
1 日に数百回または数千回サイクルするバルブには、たまにしか使用されないバルブよりも堅牢なアクチュエータ設計が必要です。
これらの要因を無視すると、カタログ計算が正しいように見えても、アクチュエータが故障する可能性があります。
ステップ 3: 安全率を適用する
経験豊富なオートメーション エンジニアは、理論上のトルク値だけを使用してアクチュエータのサイズを決定することはほとんどありません。
以下を補償するために、安全係数を常に含める必要があります。
- 圧力変動
- バルブの摩耗
- メディアの蓄積
- 劣化したシール
- 将来のプロセスの変更
業界の一般的な推奨事項は次のとおりです。
| 使用条件 | 安全係数 |
| きれいなメディア | 1.25–1.5 |
| 一般産業サービス | 1.5–2.0 |
| 厳しいサービス | 2.0–2.5 |
計算例
最大バルブトルク：500Nm
安全係数: 1.5
必要なアクチュエータ出力:
500Nm×1.5=750Nm
少なくとも 750 Nm を供給できるアクチュエータを選択すると、より信頼性の高い長期的なソリューションが得られます。-
ステップ 4: 複動式-アクチュエータとスプリング リターン式アクチュエータ-のどちらかを選択する
適切なアクチュエータ タイプを選択することも同様に重要です。
複動式空気圧アクチュエータ-
複動アクチュエータは、開閉動作の両方に圧縮空気を使用します。-
利点は次のとおりです。
- より高いトルク出力
- コンパクトな設計
- トルク単位当たりのコストの削減
- ハイサイクルアプリケーションにおける優れたパフォーマンス-
一般的なアプリケーションには次のものがあります。
- プロセス制御システム
- 水処理施設
- 化学プラント
スプリング-リターン空気圧アクチュエータs
スプリング リターン アクチュエータは、一方向に空気圧を使用し、反対方向に蓄えたスプリング エネルギーを使用します。
利点は次のとおりです。
- フェイルセーフ操作-
- 自動フェイル{0}}オープンまたはフェイル クローズ-機能
- プラントの安全性の向上
典型的なアプリケーションには次のものがあります。
- 緊急停止システム (ESD)
- 防火システム
- 危険なプロセス領域
重要な安全用途では、プラントの仕様や国際規格によってスプリング リターン アクチュエータが要求されることがよくあります。{0}
ステップ 5: 利用可能な空気供給圧力を確認する
見落とされがちな要素の 1 つは、実際の計器の空気圧です。{0}
アクチュエータのサイジング計算の多くは、供給圧力が 6 bar または 7 bar であることを前提としています。ただし、プラントの空気システムの圧力損失により、アクチュエータで利用可能な圧力が大幅に低下する可能性があります。
- フィールドの例
市の水処理施設では、ピーク稼働中に断続的なバルブの故障が発生しました。アクチュエータは 6 bar の空気供給用に設計されていましたが、測定の結果、遠隔バルブ ステーションでの実際の圧力は約 4.5 bar に低下したことがわかりました。
利用可能な最小圧力に基づいてアクチュエータのサイズを変更した後、バルブの信頼性が劇的に向上しました。
理想的な設計条件ではなく、常に予想される最低動作圧力を使用してアクチュエータの出力を計算します。
ステップ 6: 機械的互換性を確認する
アクチュエータの適切なサイズ設定は方程式の一部にすぎません。
エンジニアは次のことも確認する必要があります。
- ISO 5211 取り付け規格
- バルブステム寸法
- ドライブシャフトの互換性
- 出力インターフェースの要件
取り付けが間違っていると、アライメントの問題、ステムに過度のストレスが発生し、機器の早期故障が発生する可能性があります。
さらに、アクチュエータは次のようなアクセサリを簡単に取り付けられる必要があります。
- 電磁弁
- リミットスイッチボックス
- ポジションインジケーター
- ポジショナ
- エアフィルターレギュレーター
ステップ 7: 信頼性とライフサイクル コストを評価する
最安値のアクチュエータが常に最も経済的な選択肢であるとは限りません。{0}
アクチュエータのサプライヤーを比較するときは、次のような要素を考慮してください。
- 耐食性
産業環境では多くの場合、次のものが必要になります。
- 硬質陽極酸化アルミニウム製ハウジング-
- エポキシ-でコーティングされた表面
- ステンレススチール製ファスナー
シール性能
高品質のシールにより、次のことが改善されます。-
- 気密性
- 寿命
- 低温動作-
試験基準
信頼できるメーカーは通常、次のことを実行します。
- トルク検証試験
- サイクル寿命試験
- 漏れ試験
これらのテストは、現場での一貫したパフォーマンスを確保し、メンテナンスの必要性を軽減するのに役立ちます。
- 避けるべきよくある間違い
アクチュエータの故障の多くは、次のいずれかの間違いに遡ることができます。
- バルブサイズだけで選ぶ
バルブのサイズはトルク要件を正確に示すものではありません。
- 安全マージンの無視
小型のアクチュエータは、最初は動作しても、動作条件が変化すると故障する場合があります。
- 空気圧損失の見逃し
実際の供給圧力は設計圧力よりも低いことがよくあります。
- プロセス条件の無視
媒体の特性、圧力、温度はバルブのトルクに大きな影響を与える可能性があります。
- 購入価格のみに注目
ダウンタイムとメンテナンスのコストは、低コストのアクチュエータを選択した場合の初期節約額を超えることがよくあります。{0}}
エンジニアリングサポートが違いを生む理由
バルブの自動化を成功させるには、バルブをアクチュエータのカタログに適合させるだけでは不十分です。
経験豊富なアクチュエータ メーカーが以下のサポートを提供します。
- バルブトルクの計算
- アクチュエータのサイズ検証
- 安全係数の推奨事項
- 空気消費量分析
- 完全なバルブ自動化パッケージ
WUXI XINMING AUTO-CONTROL VALVES INDUSTRY CO., LTD. のエンジニアリング チームは、EPC 請負業者、バルブ メーカー、販売代理店、エンド ユーザーと緊密に連携して、ボール バルブやバタフライ バルブに最適な空気圧ロータリー アクチュエータを選択しています。カタログ データのみに依存するのではなく、実際の動作条件を評価することで、お客様が自動化の信頼性を向上させ、ライフサイクル コストを削減できるよう支援します。
結論
ボール バルブやバタフライ バルブに適切な空気圧ロータリー アクチュエータを選択するには、バルブ トルク、プロセス条件、安全要件、空気供給圧力、長期信頼性を慎重に考慮する必要があります。-
エンジニアはバルブ サイズのみに基づいてアクチュエータを選択するのではなく、実際の動作トルクに焦点を当て、適切な安全マージンを含める必要があります。このアプローチは、予期しない障害を防止し、システムのパフォーマンスを向上させ、機器の寿命を延ばすのに役立ちます。
小型の水処理バルブを自動化する場合でも、大規模な工業プロセス ラインを自動化する場合でも、適切なアクチュエータの選択が信頼性が高く効率的なバルブ自動化システムの基礎となります。経験豊富なアクチュエータの専門家と協力し、構造化されたサイジング プロセスに従うことで、オペレータはより安全な操作、メンテナンス コストの削減、長期的な価値の向上を実現できます。-
