October 18, 2026
空圧アクチュエータの選定は、バルブの取り付けインターフェースを合わせる以上のものです。アクチュエータは、必要なトラベル全体で十分なトルクを提供し、利用可能な計装空気供給で動作し、空気圧が失われたときに正しく応答する必要があります。
一般的な構成は、スプリングリターン式とダブルアクティング式の空圧アクチュエータです。どちらも圧縮空気を使用してバルブを操作しますが、動きを生成する方法と、空気供給が失われた場合に何が起こるかが異なります。
これらの違いを理解することは、エンジニアがオン/オフバルブ、プロセス隔離、緊急遮断、その他の自動バルブアプリケーションに適したアクチュエータパッケージを選択するのに役立ちます。
スプリングリターン式アクチュエータは、圧縮空気を使用して一方向の動きを駆動し、内部スプリングを使用して逆方向の動きを提供します。
空気圧が印加されると、アクチュエータはバルブを動かしながらスプリングを圧縮します。関連する空気圧が解放または失われると、スプリングはアクチュエータを所定の位置に戻します。
アクチュエータとバルブの配置によっては、フェールオープンまたはフェールクローズアクションを提供できます。
スプリングリターン式アクチュエータは、計装空気の喪失後にバルブが定義された位置に移動する必要がある場合に一般的に考慮されます。例としては、特定の緊急遮断バルブやプロセス隔離バルブがあります。
ただし、スプリングリターンは自動的にフェールクローズを意味するわけではありません。必要なフェール位置は、アクチュエータの構成、バルブの取り付け、動きの方向、およびプロセス安全要件によって異なります。
ダブルアクティング式空圧アクチュエータは、圧縮空気を使用して両方向の動きを駆動します。空気はピストンまたはアクチュエータ機構の一方の側に供給されてバルブを一方向に動かし、次に反対側に供給されて動きを逆にします。
両方向が空圧で駆動されるため、ダブルアクティング設計はリターンスプリングに依存せずに大きな出力を提供できます。両方向の動力駆動が必要な場合に広く使用されています。
重要な違いの1つは、空気供給の故障時の動作です。ダブルアクティング式アクチュエータは、定義されたフェールオープンまたはフェールクローズ位置を本質的に提供しません。配置、閉じ込められた空気、漏れ、プロセス力、および機械的摩擦によっては、バルブは最後の位置の近くにとどまるか、予期せず動く可能性があります。
定義されたフェールレスポンスが必要な場合は、適切に設計されたエアリザーバー、ソレノイドバルブ、またはその他の空圧制御アクセサリーなどの追加機器が必要になる場合があります。
| 要因 | スプリングリターン | ダブルアクティング |
|---|---|---|
| 動力駆動 | 空気が一方向を駆動し、スプリングが逆方向を提供する | 空気が両方向を駆動する |
| 空気喪失への定義された応答 | 所定の逆位置を提供できる | 本質的なスプリング駆動フェール位置なし |
| 出力特性 | スプリング力はトラベル中に変化する | 出力は空気圧とアクチュエータの幾何学的形状に依存する |
| 空気要件 | 動力ストローク中にスプリング力に打ち勝つ必要がある | 両方向で空気が必要 |
| 機械的構造 | スプリング機構を含む | リターンスプリングは不要 |
| 典型的な選択優先順位 | 定義されたフェール位置 | 両方向の動力駆動 |
これらは一般的な違いです。実際のトルク、空気消費量、寸法、および応答時間は、アクチュエータの設計と動作条件によって異なります。
正確なサイジングは、信頼性の高いバルブ操作に不可欠です。小さすぎるアクチュエータはストロークを完了できない可能性があり、過剰なサイジングはコストを増加させ、他の統合問題を引き起こす可能性があります。
実際の動作条件に対するバルブメーカーのトルクデータを取得します。クォーターターンバルブの場合、これにはブレークアウェイトルク、ランニングトルク、およびシーティングまたはエンドオブトラベルトルクが含まれる場合があります。
必要なトルクは、差圧、媒体、温度、シート材料、およびバルブの状態によって変化する可能性があります。
アクチュエータの出力は、プラント空気ヘッダーの公称圧力だけでなく、アクチュエータで利用可能な圧力に依存します。
チューブ、継手、フィルター、レギュレーター、ソレノイドバルブ、その他のアクセサリーを通る圧力損失を考慮します。保証される最小動作圧力に対してアクチュエータをサイジングします。
ダブルアクティング式アクチュエータの場合、利用可能なトルクが両方向でバルブの要件を満たしていることを確認します。
スプリングリターン式アクチュエータの場合、空気駆動ストロークとスプリング駆動リターンストロークの両方を確認します。スプリングの出力はトラベルとともに変化するため、アクチュエータは片方の端点だけでなく、重要な位置で十分なトルクを提供する必要があります。
該当する場合は、指定されたサービスファクターを含め、バルブおよびアクチュエータメーカーのサイジング方法を使用します。すべてのバルブタイプおよびサービスに対して普遍的な過剰サイジングの割合に依存しないでください。
取り付け寸法、シャフトまたはカップリングの互換性、必要なトラベル、アクセサリー、および動作時間を確認します。アクチュエータが実際のプロセス条件下で必要な動きを実行できることを確認します。
計装空気の品質と圧力は、アクチュエータの信頼性に直接影響します。アクチュエータを選択する前に、利用可能な圧力範囲、空気品質要件、および操作中の予想需要を確認してください。
完全な空圧パッケージには以下が含まれる場合があります：
適切な空気供給のためのフィルターレギュレーター。
方向制御またはシャットダウン機能用のソレノイドバルブ。
変調アプリケーション用のポジショナー。
リミットスイッチまたは位置フィードバックデバイス。
指定された場合の空圧ロックアップまたはエアリザーバー配置。
必要な応答に合わせてサイジングされたチューブと継手。
アクセサリーの構成は、スプリングリターン式とダブルアクティング式の構成で異なります。たとえば、必要なソレノイドバルブ機能とポートは、アクチュエータと制御スキームによって異なります。
Rotork、AUMA、その他のバルブ自動化サプライヤーなどのメーカーの製品は、バルブタイプ、トルク要件、および必要な制御構成に応じて検討される場合があります。完全なパッケージを指定する前に、特定の製品構成を確認してください。
公称空気ヘッダー圧力の使用： アクセサリーとチューブの損失の後、アクチュエータは大幅に低い圧力しか受け取らない場合があります。
単一の位置でのみトルクを確認する：これは、リターンストローク中の不十分なスプリングトルクまたはバルブのブレークアウェイポイント近くでの不十分な出力を無視する可能性があります。
バルブの実際の動作条件を無視する：トルクは、差圧、シート設計、温度、およびサービス履歴によって変化する可能性があります。
ダブルアクティング式アクチュエータは無期限に位置を保持すると仮定する：空気の漏れとプロセス力は、供給喪失後に動きを引き起こす可能性があります。
アクチュエータの後にアクセサリーを選択する：ソレノイドバルブ、ポジショナー、およびチューブは、圧力供給、応答、およびフェール動作に影響を与える可能性があります。
スプリングリターン式とダブルアクティング式空圧アクチュエータは、異なる運用ニーズに対応します。スプリングリターン設計は定義されたフェール位置を提供できますが、ダブルアクティング設計は両方向の動力駆動に空気圧を使用します。
正しい選択は、必要なバルブアクション、トラベル全体のトルク、利用可能な最小空気圧、プロセス条件、およびフェールシナリオによって異なります。
完全な選択には、バルブ、アクチュエータ、計装空気、アクセサリー、および安全要件を1つのシステムとして考慮する必要があります。これにより、コミッショニングの問題が軽減され、自動バルブ操作の信頼性が向上します。
空圧アクチュエータの選択でお困りですか？より正確な選択をサポートするために、バルブモデル、必要なトルクまたはバルブの動作データ、利用可能な空気圧、および必要なフェールアクションを提供してください。
