Jak dobrać rozmiar siłownika obrotowego na podstawie momentu obrotowego zaworu

Wybór właściwego napędu rozpoczęyna się od jednej kluczowej wartości: momentu obrotowego zaworu. Napęd ćwierćobrotowy musi generować wystarczający moment obrotowy, aby otwierać, obsługiwać i zamykać zawór w rzeczywistych warunkach pracy. Jeśli napęd jest za mały, zawór może nie ruszyć z miejsca. Jeśli jest znacznie większy niż potrzeba, system może być droższy i generować dodatkowe obciążenie na trzpieniu zaworu oraz elementach montażowych. Dla niezawodnego doboru napędu ćwierćobrotowego inżynierowie powinni najpierw zrozumieć krzywą momentu obrotowego zaworu, zwłaszcza moment obrotowy włamania zaworu. Czym jest moment obrotowy zaworu? Moment obrotowy zaworu to siła obrotowa potrzebna do obrócenia trzpienia zaworu. Różne zawory wymagają różnych poziomów momentu obrotowego. Zawory kulowe, motylkowe i grzybkowe to typowe zastosowania ćwierćobrotowe. Ich moment obrotowy może również zmieniać się podczas cyklu otwierania i zamykania. Może być konieczne wzięcie pod uwagę kilku wartości momentu obrotowego: - Moment włamania: moment obrotowy potrzebny do rozpoczęcia ruchu zaworu z pozycji jego przylgni. - Moment pracy: moment obrotowy potrzebny podczas ruchu zaworu. - Moment dosiadu: moment obrotowy potrzebny do przesunięcia zaworu w końcową pozycję zamkniętą lub otwartą. - Maksymalny moment obrotowy trzpienia: najwyższy moment obrotowy, jaki trzpień zaworu może bezpiecznie wytrzymać. Napęd musi zapewniać wystarczający moment obrotowy dla najwyższego wymaganego punktu pracy, pozostając jednocześnie poniżej maksymalnego dopuszczalnego momentu obrotowego trzpienia zaworu. Dlaczego moment obrotowy włamania zaworu jest ważny? Moment obrotowy włamania zaworu jest często jedną z najważniejszych wartości przy wyborze napędu. Zawór może wymagać większego momentu obrotowego na początku ruchu niż podczas normalnej rotacji. Może się to zdarzyć z powodu tarcia gniazda, różnic ciśnień, długich okresów bez obsługi lub innego oporu mechanicznego. Na przykład, załóżmy, że zawór wymaga: - Moment włamania: 80 Nm - Moment pracy: 50 Nm - Moment dosiadu: 65 Nm Napędu nie można dobrać tylko na podstawie momentu pracy 50 Nm. Musi mieć wystarczającą moc wyjściową, aby pokonać wymóg 80 Nm momentu włamania. Dlatego dane momentu obrotowego producenta zaworu powinny być używane, gdy tylko jest to możliwe. Jak obliczyć wymagany moment obrotowy napędu? Podstawowe obliczenie jest proste: Wymagany moment obrotowy napędu = maksymalny moment obrotowy zaworu × współczynnik bezpieczeństwa. Na przykład, jeśli maksymalny wymagany moment obrotowy zaworu wynosi 80 Nm i stosuje się współczynnik bezpieczeństwa 1,3: 80 Nm × 1,3 = 104 Nm. Wybrany napęd powinien więc zapewniać co najmniej 104 Nm w rzeczywistych warunkach pracy. Współczynniki bezpieczeństwa nie są uniwersalne. Prawidłowa wartość zależy od konstrukcji zaworu, warunków pracy, częstotliwości obsługi i zaleceń producenta. Typowe praktyki doboru wykorzystują współczynniki takie jak 1,2 lub 1,3, ale dane producentów zaworów i napędów powinny mieć pierwszeństwo. Krok po kroku dobór napędu ćwierćobrotowego 1. Uzyskaj dane momentu obrotowego zaworu Zacznij od tabeli momentu obrotowego producenta zaworu lub danych testowych. Sprawdź wymagany moment obrotowy dla: - Początkowego otwarcia - Normalnej pracy - Końcowego zamknięcia - Dosiadu lub odsadu - Różnych warunków ciśnieniowych Nie używaj samego rozmiaru zaworu do oszacowania momentu obrotowego napędu. Dwa zawory o tej samej nominalnej wielkości mogą wymagać innego momentu obrotowego. 2. Określ najwyższy wymagany moment obrotowy Porównaj wszystkie punkty pracy. Najwyższa wymagana wartość powinna zwykle być punktem wyjścia do doboru. Dla wielu zaworów może to być moment włamania. Na przykład: Moment obrotowy zaworu|Wymagana wartość Moment włamania|80 Nm Moment pracy|50 Nm Moment dosiadu|65 Nm Maksymalny moment obrotowy trzpienia|150 Nm Tutaj 80 Nm to najwyższy moment roboczy. 3. Dodaj odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa Jeśli wybrany współczynnik bezpieczeństwa wynosi 30%: 80 Nm × 1,30 = 104 Nm. Napęd powinien więc dostarczać co najmniej 104 Nm w wymaganym warunku pracy. Należy jednak unikać dodawania nadmiernego marginesu bez sprawdzania maksymalnego momentu obrotowego trzpienia zaworu. Napęd o nadmiernej mocy wyjściowej może uszkodzić zawór lub inne elementy mechaniczne. 4. Sprawdź moment wyjściowy napędu Następnie porównaj obliczone wymaganie z nominalnym wyjściem napędu. Na przykład: - Obliczone wymaganie: 104 Nm - Wyjście napędu: 120 Nm - Maksymalny moment obrotowy trzpienia zaworu: 150 Nm Napęd zapewnia wystarczający moment obrotowy, podczas gdy jego wyjście pozostaje poniżej maksymalnego dopuszczalnego momentu obrotowego trzpienia zaworu. OMKEE oferuje elektryczne napędy ćwierćobrotowe w różnych zakresach momentu obrotowego. Na przykład OMK-10G zapewnia standardowy moment obrotowy 100 Nm, podczas gdy większe modele OMK są dostępne dla zastosowań o wyższym momencie obrotowym. 5. Sprawdź warunki pracy Moment obrotowy to tylko jeden element wyboru napędu. Sprawdź również: - Zasilanie - Czas otwierania i zamykania - Kąt pracy - Cykl pracy - Temperaturę otoczenia - Stopień ochrony - Sposób montażu - Sygnał sterujący - Wymaganą informację zwrotną - Wymagania dotyczące stref zagrożonych, jeśli dotyczą Na przykład, OMKEE OMK-10G obsługuje zasilanie DC24V i oferuje regulowane kąty obrotu, podczas gdy inne modele OMKEE zapewniają różne opcje sterowania i informacji zwrotnej. Prosty przykład doboru napędu Załóżmy, że zawór motylkowy ma maksymalny moment roboczy 120 Nm. Projekt wymaga 25% marginesu bezpieczeństwa. Obliczenie wynosi: 120 Nm × 1,25 = 150 Nm. Dlatego napęd powinien zapewniać co najmniej 150 Nm w określonych warunkach pracy. Przed ostatecznym wyborem należy również potwierdzić, że: - Wyjście napędu jest wystarczająco wysokie. - Wyjście nie przekracza maksymalnego momentu obrotowego trzpienia zaworu. - Napęd może zakończyć wymagany cykl pracy. - Połączenie montażowe pasuje do zaworu. - Wymagania dotyczące zasilania i sterowania są odpowiednie. Ta prosta kontrola może zapobiec wielu typowym problemom z doborem. Typowe błędy w doborze napędu ćwierćobrotowego Wybór tylko na podstawie rozmiaru zaworu Zawór DN100 nie wymaga automatycznie określonego rozmiaru napędu. Moment obrotowy zaworu zależy od konstrukcji zaworu, ciśnienia, rodzaju gniazda, płynu i warunków pracy. Używanie tylko momentu pracy Moment pracy może być niższy niż moment włamania. Ignorowanie momentu początkowego może skutkować napędem, który nie jest w stanie otworzyć zaworu. Dodawanie zbyt dużego marginesu bezpieczeństwa Większy moment obrotowy nie zawsze jest lepszy. Nadmierny moment obrotowy napędu może przeciążyć trzpień zaworu, sprzęgło lub wspornik montażowy. Ignorowanie warunków pracy Temperatura, ciśnienie, korozja, częstotliwość obsługi i długie okresy bezczynności mogą wpływać na opór zaworu. Sprawdzanie tylko nominalnego momentu obrotowego Zawsze sprawdzaj rzeczywiste wyjście napędu w określonym zasilaniu i warunkach pracy. Wybrana wartość musi pasować do kompletnej aplikacji, a nie tylko do ogólnego numeru katalogowego. Ostateczna lista kontrolna doboru napędu ćwierćobrotowego Przed zamówieniem napędu potwierdź te wartości: - Typ i rozmiar zaworu - Moment włamania zaworu - Moment pracy - Moment dosiadu - Maksymalny moment obrotowy trzpienia - Wymagany współczynnik bezpieczeństwa - Wymagany moment obrotowy wyjściowy napędu - Zasilanie - Czas pracy - Cykl pracy - Kąt obrotu - Standard montażu - Wymagania dotyczące sterowania i informacji zwrotnej - Warunki środowiskowe Prawidłowy dobór napędu ćwierćobrotowego rozpoczyna się od dokładnych danych momentu obrotowego zaworu. W szczególności nie należy pomijać momentu obrotowego włamania zaworu. Po obliczeniu wymaganego momentu obrotowego porównaj go z dostępnym wyjściem napędu i upewnij się, że napęd pozostaje w granicach dopuszczalnego momentu obrotowego trzpienia zaworu. W przypadku projektów automatyzacji zaworów przemysłowych, OMKEE zapewnia elektryczne napędy ćwierćobrotowe dla różnych wymagań dotyczących momentu obrotowego, zasilania, sterowania i informacji zwrotnej.