Правильный выбор привода начинается с одного ключевого параметра: крутящего момента клапана. Поворотный привод должен создавать достаточный крутящий момент для открытия, управления и закрытия клапана в реальных рабочих условиях.

Если привод слишком мал, клапан может не сдвинуться с места. Если он значительно больше необходимого, система может оказаться дороже, а на шток клапана и монтажные элементы будет приходиться дополнительная нагрузка.

Для надежного подбора размера поворотного привода инженерам следует сначала понять кривую крутящего момента клапана, особенно момента отрыва клапана.

Что такое крутящий момент клапана?

Крутящий момент клапана — это вращающая сила, необходимая для поворота штока клапана.

Различные клапаны требуют разных уровней крутящего момента. Шаровые, дисковые и пробковые клапаны являются типичными применениями поворотных приводов. Их крутящий момент также может изменяться в течение цикла открытия и закрытия.

Может потребоваться учитывать несколько значений крутящего момента:

• Момент отрыва: Крутящий момент, необходимый для начала движения клапана из его седлового положения.

• Рабочий момент: Крутящий момент, необходимый во время движения клапана.

• Момент посадки: Крутящий момент, необходимый для перемещения клапана в конечное закрытое или открытое положение.

• Максимальный момент штока: Наибольший крутящий момент, который безопасно может выдержать шток клапана.

Привод должен обеспечивать достаточный крутящий момент для наивысшей требуемой рабочей точки, оставаясь при этом ниже максимально допустимого крутящего момента штока клапана.

Почему важен момент отрыва клапана

Момент отрыва клапана часто является одним из наиболее важных значений при выборе привода.

Клапану может потребоваться больший крутящий момент в начале движения, чем при обычном вращении. Это может происходить из-за трения седла, перепадов давления, длительного простоя без эксплуатации или другого механического сопротивления.

Например, предположим, что клапан требует:

• Момент отрыва: 80 Нм

• Рабочий момент: 50 Нм

• Момент посадки: 65 Нм

Привод не может быть выбран только на основе рабочего момента 50 Нм. Он должен иметь достаточную мощность для преодоления требования момента отрыва 80 Нм.

Вот почему данные о крутящем моменте от производителя клапанов следует использовать всякий раз, когда это возможно.

Как рассчитать требуемый крутящий момент привода

Базовый расчет прост:

Требуемый крутящий момент привода = Максимальный крутящий момент клапана × Коэффициент запаса

Например, если максимальный требуемый крутящий момент клапана составляет 80 Нм, и используется коэффициент запаса 1,3:

80 Нм × 1,3 = 104 Нм

Выбранный привод должен, следовательно, обеспечивать как минимум 104 Нм при фактических рабочих условиях.

Коэффициенты запаса не являются универсальными. Правильное значение зависит от конструкции клапана, условий эксплуатации, частоты работы и рекомендаций производителя. Общие практики подбора используют такие коэффициенты, как 1,2 или 1,3, но данные производителей клапанов и приводов должны иметь приоритет.

Пошаговый подбор поворотного привода

1. Получите данные о крутящем моменте клапана

Начните с таблицы крутящего момента производителя клапана или испытательных данных.

Проверьте крутящий момент, необходимый для:

• Начального открытия

• Обычного хода

• Окончательного закрытия

• Посадки или выхода из седла

• Различных условий давления

Не используйте только размер клапана для оценки крутящего момента привода. Два клапана с одинаковым номинальным размером могут требовать разного крутящего момента.

2. Определите наивысший требуемый крутящий момент

Сравните все рабочие точки.

Наивысшее требуемое значение, как правило, должно быть отправной точкой для подбора размера. Для многих клапанов это может быть момент отрыва.

Например:

Здесь 80 Нм является наивысшим рабочим крутящим моментом.

3. Добавьте подходящий коэффициент запаса

Если выбранный коэффициент запаса составляет 30%:

80 Нм × 1,30 = 104 Нм

Привод, следовательно, должен выдавать как минимум 104 Нм при требуемом рабочем условии.

Тем не менее, избегайте добавления чрезмерного запаса без проверки максимального крутящего момента штока клапана. Привод с чрезмерной мощностью может повредить клапан или другие механические компоненты.

4. Проверьте выходной крутящий момент привода

Далее сравните рассчитанное требование с номинальной выходной мощностью привода.

Например:

• Расчетное требование: 104 Нм

• Выходная мощность привода: 120 Нм

• Максимальный момент штока клапана: 150 Нм

Привод обеспечивает достаточный крутящий момент, при этом его выходная мощность остается ниже максимально допустимого крутящего момента штока клапана.

OMKEE предлагает поворотные электрические приводы в различных диапазонах крутящего момента. Например, OMK-10G обеспечивает стандартный крутящий момент 100 Нм, в то время как для применений с высоким крутящим моментом доступны более крупные модели OMK.

5. Проверьте условия эксплуатации

Крутящий момент — это лишь одна часть выбора привода.

Также проверьте:

• Источник питания

• Время открытия и закрытия

• Угол поворота

• Режим работы

• Температуру окружающей среды

• Степень защиты

• Способ монтажа

• Управляющий сигнал

• Требуемую обратную связь

• Требования для взрывоопасных зон, если применимо

Например, модель OMK-10G от OMKEE поддерживает работу от источника питания DC24В и предлагает регулируемые углы поворота, в то время как другие модели OMKEE обеспечивают различные опции управления и обратной связи.

Простой пример подбора привода

Предположим, что дисковый клапан имеет максимальный рабочий крутящий момент 120 Нм.

Проект требует 25% запаса прочности.

Расчет следующий:

120 Нм × 1,25 = 150 Нм

Следовательно, привод должен обеспечивать как минимум 150 Нм при указанных рабочих условиях.

Перед окончательным выбором также убедитесь, что:

1. Выходная мощность привода достаточно высока.

2. Выходная мощность не превышает максимальный крутящий момент штока клапана.

3. Привод может завершить требуемый рабочий цикл.

4. Монтажное соединение соответствует клапану.

5. Требования к питанию и управлению подходят.

Эта простая проверка может предотвратить многие распространенные проблемы с подбором размера.

Распространенные ошибки при подборе поворотных приводов

Выбор только по размеру клапана

Клапан DN100 не требует автоматически определенного размера привода. Крутящий момент клапана зависит от конструкции клапана, давления, типа седла, рабочей среды и условий эксплуатации.

Использование только рабочего момента

Рабочий момент может быть ниже момента отрыва. Игнорирование стартового момента может привести к тому, что привод не сможет открыть клапан.

Добавление слишком большого запаса прочности

Больший крутящий момент — не всегда лучше. Чрезмерный крутящий момент привода может перегрузить шток клапана, муфту или монтажный кронштейн.

Игнорирование условий эксплуатации

Температура, давление, коррозия, частота работы и длительные периоды простоя могут повлиять на сопротивление клапана.

Проверка только номинального момента

Всегда проверяйте фактическую выходную мощность привода при указанном источнике питания и рабочих условиях. Выбранное значение должно соответствовать полному применению, а не только общему номеру из каталога.

Итоговый контрольный список для подбора поворотного привода

Перед заказом привода подтвердите эти значения:

• Тип и размер клапана

• Момент отрыва клапана

• Рабочий момент

• Момент посадки

• Максимальный момент штока

• Требуемый коэффициент запаса

• Требуемый выходной крутящий момент привода

• Источник питания

• Время работы

• Режим работы

• Угол поворота

• Стандарт монтажа

• Требования к управлению и обратной связи

• Условия окружающей среды

Правильный подбор размера поворотного привода начинается с точных данных о крутящем моменте клапана. В частности, нельзя упускать из виду момент отрыва клапана. После расчета требуемого крутящего момента сравните его с доступной выходной мощностью привода и подтвердите, что привод остается в пределах допустимого крутящего момента штока клапана.

Для проектов промышленной автоматизации клапанов, OMKEE предлагает поворотные электрические приводы для различных требований к крутящему моменту, питанию, управлению и обратной связи.