적합한 액추에이터의 선택은 하나의 핵심 값, 즉 밸브 토크에서 시작됩니다. 쿼터턴 액추에이터는 실제 작동 조건에서 밸브를 개방, 작동 및 폐쇄할 수 있을 만큼 충분한 토크를 생성해야 합니다.

액추에이터가 너무 작으면 밸브가 움직이지 않을 수 있습니다. 필요 이상으로 너무 크면 시스템 비용이 증가하고 밸브 스템 및 장착 부품에 과도한 부하가 걸릴 수 있습니다.

신뢰할 수 있는 쿼터턴 액추에이터 크기 선정을 위해서는 엔지니어가 우선 밸브 토크 곡선, 특히 밸브 브레이크어웨이 토크를 이해해야 합니다.

밸브 토크란 무엇입니까?

밸브 토크는 밸브 스템을 회전시키는 데 필요한 회전력입니다.

밸브의 종류에 따라 필요한 토크 수준이 다릅니다. 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 플러그 밸브는 일반적인 쿼터턴 적용 사례입니다. 이들의 토크는 개방 및 폐쇄 주기 중에도 변할 수 있습니다.

고려해야 할 몇 가지 토크 값이 있습니다.

• 브레이크어웨이 토크(Breakaway torque): 밸브를 닫힌 시트 위치에서 움직이기 시작할 때 필요한 토크입니다.

• 런닝 토크(Running torque): 밸브가 움직이는 동안 필요한 토크입니다.

• 시팅 토크(Seating torque): 밸브를 최종 폐쇄 또는 개방 위치로 이동시키는 데 필요한 토크입니다.

• 최대 스템 토크(Maximum stem torque): 밸브 스템이 안전하게 견딜 수 있는 가장 높은 토크입니다.

액추에이터는 밸브가 허용하는 최대 스템 토크 미만을 유지하면서, 가장 높은 요구 작동 지점에 필요한 충분한 토크를 제공해야 합니다.

밸브 브레이크어웨이 토크가 중요한 이유

밸브 브레이크어웨이 토크는 액추에이터 선택에서 종종 가장 중요한 값 중 하나입니다.

밸브는 정상 회전 시보다 움직이기 시작할 때 더 많은 토크를 요구할 수 있습니다. 이는 시트 마찰, 압력 차이, 장기간 미작동 또는 기타 기계적 저항 때문에 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 밸브에 다음과 같은 값이 필요하다고 가정해 보겠습니다.

• 브레이크어웨이 토크: 80 Nm

• 런닝 토크: 50 Nm

• 시팅 토크: 65 Nm

액추에이터는 50 Nm 런닝 토크만 기준으로 선택할 수 없습니다. 80 Nm의 브레이크어웨이 요구 조건을 극복할 수 있는 충분한 출력을 가져야 합니다.

이러한 이유로 밸브 제조업체의 토크 데이터를 가능하면 사용해야 합니다.

필요한 액추에이터 토크를 계산하는 방법

기본 계산은 간단합니다.

필요 액추에이터 토크 = 최대 밸브 토크 × 안전 계수

예를 들어, 최대 필요 밸브 토크가 80 Nm이고 안전 계수 1.3을 사용한다면:

80 Nm × 1.3 = 104 Nm

따라서 선택한 액추에이터는 실제 작동 조건에서 최소 104 Nm를 제공해야 합니다.

안전 계수는 보편적이지 않습니다. 적절한 값은 밸브 설계, 사용 조건, 작동 빈도 및 제조업체의 권장 사항에 따라 달라집니다. 일반적인 크기 산정 방식에서는 1.2 또는 1.3과 같은 계수를 사용하지만, 밸브 및 액추에이터 제조업체의 데이터를 우선해야 합니다.

단계별 쿼터턴 액추에이터 크기 선정

1. 밸브 토크 데이터 확인

밸브 제조업체의 토크 표 또는 테스트 데이터부터 시작하세요.

다음에 필요한 토크를 확인하세요.

• 초기 개방

• 정상 작동

• 최종 폐쇄

• 시팅 또는 디시팅

• 다양한 압력 조건

밸브 크기만으로 액추에이터 토크를 추정하지 마세요. 동일한 공칭 크기의 밸브라도 필요 토크가 다를 수 있습니다.

2. 가장 높은 필요 토크 식별

모든 작동 지점을 비교합니다.

일반적으로 가장 높은 필요 값을 크기 산정의 출발점으로 삼아야 합니다. 많은 밸브에서 이 값은 브레이크어웨이 토크일 수 있습니다.

예를 들어:

여기서 80 Nm가 가장 높은 작동 토크입니다.

3. 적절한 안전 계수 추가

선택한 안전 계수가 30%인 경우:

80 Nm × 1.30 = 104 Nm

따라서 액추에이터는 필요 작동 조건에서 최소 104 Nm를 제공해야 합니다.

그러나 밸브의 최대 스템 토크를 확인하지 않고 과도한 여유를 추가하는 것은 피해야 합니다. 과도한 출력을 가진 액추에이터는 밸브나 다른 기계 부품을 손상시킬 수 있습니다.

4. 액추에이터 출력 토크 확인

다음으로, 계산된 요구 사항을 액추에이터의 정격 출력과 비교합니다.

예를 들어:

• 계산된 요구 사항: 104 Nm

• 액추에이터 출력: 120 Nm

• 밸브 최대 스템 토크: 150 Nm

액추에이터는 충분한 토크를 제공하면서도 그 출력이 밸브 스템의 최대 허용 토크 미만을 유지합니다.

OMKEE는 다양한 토크 범위의 쿼터턴 전동 액추에이터를 제공합니다. 예를 들어, OMK-10G는 100 Nm의 표준 토크를 제공하며, 더 큰 토크가 필요한 적용 분야에는 더 큰 OMK 모델을 사용할 수 있습니다.

5. 작동 조건 확인

토크는 액추에이터 선택의 한 요소일 뿐입니다.

다음 사항도 확인하세요.

• 전원

• 개폐 시간

• 작동 각도

• 부하 주기

• 주변 온도

• 보호 등급

• 설치 방식

• 제어 신호

• 필요 피드백

• 해당하는 경우 위험 지역 요구 사항

예를 들어, OMKEE의 OMK-10G는 DC24V 작동을 지원하며 회전 각도를 조절할 수 있습니다. 다른 OMKEE 모델은 다양한 제어 및 피드백 옵션을 제공합니다.

간단한 액추에이터 크기 산정 예시

버터플라이 밸브의 최대 작동 토크가 120 Nm라고 가정해 보겠습니다.

프로젝트에서는 25%의 안전 여유가 필요합니다.

계산은 다음과 같습니다.

120 Nm × 1.25 = 150 Nm

따라서 액추에이터는 지정된 작동 조건에서 최소 150 Nm를 제공해야 합니다.

최종 선택 전에 다음 사항도 확인하세요.

1. 액추에이터 출력이 충분히 높은가.

2. 출력이 밸브의 최대 스템 토크를 초과하지 않는가.

3. 액추에이터가 필요한 작동 주기를 완료할 수 있는가.

4. 장착 연결부가 밸브와 일치하는가.

5. 전원 및 제어 요구 사항이 적합한가.

이 간단한 확인은 일반적인 크기 산정 문제를 예방할 수 있습니다.

쿼터턴 액추에이터 크기 선정의 흔한 실수

밸브 크기만으로 선택

DN100 밸브가 자동으로 특정 액추에이터 크기를 요구하는 것은 아닙니다. 밸브 토크는 밸브 설계, 압력, 시트 유형, 유체 및 작동 조건에 따라 달라집니다.

런닝 토크만 사용

런닝 토크는 브레이크어웨이 토크보다 낮을 수 있습니다. 시작 토크를 무시하면 밸브를 열 수 없는 액추에이터가 선택될 수 있습니다.

과도한 안전 여유 추가

토크가 많을수록 항상 좋은 것은 아닙니다. 과도한 액추에이터 토크는 밸브 스템, 커플링 또는 장착 브래킷에 과부하를 줄 수 있습니다.

작동 조건 무시

온도, 압력, 부식, 작동 빈도 및 장기간의 휴지 상태는 밸브 저항에 영향을 줄 수 있습니다.

정격 토크만 확인

지정된 전원 및 작동 조건에서 액추에이터의 실제 출력을 항상 확인하세요. 선택한 값은 일반 카탈로그 번호뿐 아니라 전체 적용 사항과 일치해야 합니다.

쿼터턴 액추에이터 크기 선정을 위한 최종 체크리스트

액추에이터를 주문하기 전에 다음 값을 확인하세요.

• 밸브 유형 및 크기

• 밸브 브레이크어웨이 토크

• 런닝 토크

• 시팅 토크

• 최대 스템 토크

• 필요 안전 계수

• 필요 액추에이터 출력 토크

• 전원

• 작동 시간

• 부하 주기

• 회전 각도

• 장착 표준

• 제어 및 피드백 요구 사항

• 환경 조건

올바른 쿼터턴 액추에이터 크기 선정은 정확한 밸브 토크 데이터에서 시작됩니다. 특히, 밸브 브레이크어웨이 토크는 놓쳐서는 안 됩니다. 필요 토크가 계산되면, 그것을 액추에이터의 사용 가능한 출력과 비교하고, 액추에이터가 밸브의 허용 스템 토크 범위 내에 있는지 확인하세요.

산업용 밸브 자동화 프로젝트를 위해, OMKEE는 다양한 토크, 전원, 제어 및 피드백 요구 사항에 맞는 쿼터턴 전동 액추에이터를 제공합니다.