適切なアクチュエータの選定は、一つの重要な値から始まります。それがバルブトルクです。90度回転式アクチュエータは、実際の使用条件下でバルブを開き、操作し、閉じるために十分なトルクを発生させる必要があります。

アクチュエータが小さすぎると、バルブが作動しない可能性があります。必要以上に大きすぎると、システムのコストが高くなり、バルブステムや取付部品に余分な負荷がかかります。

回転式アクチュエータの選定を確実に行うには、まずバルブのトルク曲線、特にバルブの始動トルクを理解する必要があります。

バルブトルクとは何ですか？

バルブトルクとは、バルブステムを回転させるために必要な回転力のことです。

バルブの種類によって必要なトルクは異なります。ボールバルブ、バタフライバルブ、プラグバルブは、一般的な90度回転式の用途です。これらのバルブのトルクは、開閉動作中に変化することもあります。

考慮すべきトルク値はいくつかあります。

• 始動トルク（Breakaway Torque）：バルブを着座位置から動かし始めるために必要なトルク。

• 作動トルク（Running Torque）：バルブが動いている間に必要なトルク。

• 着座トルク（Seating Torque）：バルブを最終的な閉位置または開位置に移動させるために必要なトルク。

• 最大ステムトルク（Maximum Stem Torque）：バルブステムが安全に耐えられる最大のトルク。

アクチュエータは、バルブの最大許容ステムトルクを超えない範囲で、最も高い必要動作点に対して十分なトルクを提供する必要があります。

なぜバルブの始動トルクが重要なのか

バルブの始動トルクは、アクチュエータの選定において最も重要な値の一つであることがよくあります。

バルブは、通常の回転時よりも動作開始時により大きなトルクを必要とする場合があります。これは、シートの摩擦、圧力差、長期間の未使用、またはその他の機械的抵抗が原因で発生する可能性があります。

例えば、バルブが以下のトルクを必要とするとします。

• 始動トルク：80 Nm

• 作動トルク：50 Nm

• 着座トルク：65 Nm

アクチュエータは、50 Nmの作動トルクだけに基づいて選定することはできません。80 Nmの始動トルクの要求を克服するために十分な出力を持つ必要があります。

これが、可能な限りバルブメーカーのトルクデータを使用すべき理由です。

必要なアクチュエータトルクの計算方法

基本的な計算は簡単です。

必要なアクチュエータトルク ＝ 最大バルブトルク × 安全率

例えば、必要な最大バルブトルクが80 Nmで、安全率1.3を使用する場合：

80 Nm × 1.3 ＝ 104 Nm

したがって、選定するアクチュエータは、実際の使用条件下で少なくとも104 Nmを提供する必要があります。

安全率は普遍的なものではありません。正しい値は、バルブの設計、使用条件、動作頻度、およびメーカーの推奨事項によって異なります。一般的な選定方法では1.2や1.3などの係数を使用しますが、バルブおよびアクチュエータメーカーのデータを優先する必要があります。

回転式アクチュエータ選定のステップバイステップガイド

1. バルブのトルクデータを入手する

バルブメーカーのトルク表または試験データから始めます。

以下に必要なトルクを確認します。

• 初期開放

• 通常の作動

• 最終閉止

• 着座または離座

• 異なる圧力条件

アクチュエータのトルクを推定するために、バルブサイズだけを使用しないでください。同じ呼び径の2つのバルブでも、必要なトルクが異なる場合があります。

2. 最も高い必要トルクを特定する

すべての動作点を比較します。

通常、最も高い必要値が選定の出発点となります。多くのバルブにとって、これは始動トルクである可能性があります。

例えば：

ここでは、80 Nmが最も高い動作トルクです。

3. 適切な安全率を加える

選定する安全率が30％の場合：

80 Nm × 1.30 ＝ 104 Nm

したがって、アクチュエータは、必要な動作条件で少なくとも104 Nmを出力する必要があります。

ただし、バルブの最大ステムトルクを確認せずに過剰な余裕を持たせることは避けてください。過剰な出力のアクチュエータは、バルブやその他の機械部品を損傷する可能性があります。

4. アクチュエータの出力トルクを確認する

次に、計算された必要値をアクチュエータの定格出力と比較します。

例えば：

• 計算された必要値：104 Nm

• アクチュエータ出力：120 Nm

• バルブ最大ステムトルク：150 Nm

アクチュエータは十分なトルクを提供し、その出力はバルブステムの最大許容トルクを下回っています。

OMKEEは、さまざまなトルク範囲の90度回転式電動アクチュエータを提供しています。例えば、OMK-10Gは100 Nmの標準トルクを提供し、より大きなOMKモデルは高トルク用途に利用できます。

5. 動作条件を確認する

トルクはアクチュエータ選定の一部にすぎません。

以下も確認してください。

• 電源

• 開閉時間

• 作動角度

• デューティーサイクル

• 周囲温度

• 保護等級

• 取付方法

• 制御信号

• 必要なフィードバック

• 該当する場合は危険場所の要件

例えば、OMKEEのOMK-10GはDC24V動作に対応し、調整可能な回転角度を提供します。一方、他のOMKEEモデルは異なる制御およびフィードバックオプションを提供します。

簡単なアクチュエータ選定の例

バタフライバルブの最大動作トルクが120 Nmであるとします。

プロジェクトでは25％の安全率が必要です。

計算は以下の通りです。

120 Nm × 1.25 ＝ 150 Nm

したがって、アクチュエータは指定された動作条件下で少なくとも150 Nmを提供する必要があります。

最終的な選定の前に、以下も確認してください。

1. アクチュエータの出力が十分に高いこと。

2. 出力がバルブの最大ステムトルクを超えていないこと。

3. アクチュエータが必要な動作サイクルを完了できること。

4. 取付接続がバルブに適合していること。

5. 電源および制御要件が適切であること。

この簡単な確認は、多くの一般的な選定上の問題を防ぐことができます。

90度回転式アクチュエータ選定におけるよくある間違い

バルブサイズだけで選定する

DN100のバルブが特定のアクチュエータサイズを自動的に必要とするわけではありません。バルブトルクは、バルブの設計、圧力、シートの種類、流体、および動作条件によって異なります。

作動トルクだけを使用する

作動トルクは始動トルクよりも低い場合があります。始動トルクを無視すると、バルブを開くことができないアクチュエータを選定してしまう可能性があります。

安全率を過剰に設定する

トルクが大きければ常に良いというわけではありません。過剰なアクチュエータトルクは、バルブステム、カップリング、または取付ブラケットに過負荷をかける可能性があります。

動作条件を無視する

温度、圧力、腐食、動作頻度、および長期間の休止期間は、バルブの抵抗に影響を与える可能性があります。

定格トルクだけを確認する

指定された電源および動作条件下でのアクチュエータの実際の出力を常に確認してください。選定する値は、一般的なカタログ番号だけでなく、アプリケーション全体に適合する必要があります。

90度回転式アクチュエータ選定の最終チェックリスト

アクチュエータを注文する前に、以下の値を確認してください。

• バルブの種類とサイズ

• バルブの始動トルク

• 作動トルク

• 着座トルク

• 最大ステムトルク

• 必要な安全率

• 必要なアクチュエータ出力トルク

• 電源

• 動作時間

• デューティーサイクル

• 回転角度

• 取付規格

• 制御およびフィードバック要件

• 環境条件

正しい回転式アクチュエータの選定は、正確なバルブトルクデータから始まります。特にバルブの始動トルクは見落とされがちです。必要なトルクが計算されたら、それをアクチュエータの利用可能な出力と比較し、アクチュエータがバルブの許容ステムトルクの範囲内にあることを確認してください。

工業用バルブの自動化プロジェクトでは、OMKEEは、さまざまなトルク、電源、制御、およびフィードバック要件に対応する90度回転式電動アクチュエータを提供しています。