Breve riepilogo: Il dimensionamento della coppia dell'attuatore della valvola deve confrontare l'uscita dell'attuatore con la richiesta di coppia della valvola durante l'intera corsa di apertura e chiusura, non solo con un valore di coppia di catalogo. Gli acquirenti devono controllare la coppia di apertura, la coppia di funzionamento, la coppia di chiusura, la coppia di posizionamento, la pressione differenziale massima, la pressione dell'aria minima o le peggiori condizioni di alimentazione elettrica, il fattore di sicurezza e la coppia massima consentita dello stelo. Un attuatore pneumatico deve essere controllato alla pressione dell'aria minima disponibile sull'attuatore e un attuatore con ritorno a molla deve essere controllato sia sulla corsa dell'aria che sulla corsa della molla. Un attuatore sovradimensionato non è automaticamente più sicuro poiché una potenza eccessiva può danneggiare lo stelo della valvola, la scatola del cambio, il giunto o l'interfaccia di montaggio. Il dimensionamento finale dovrebbe utilizzare dati di coppia verificati del produttore della valvola, ipotesi di servizio documentate e margini di progetto approvati.
Un attuatore può sembrare abbastanza grande su una pagina di catalogo e tuttavia non riuscire a spostare la valvola in servizio. Il motivo abituale non è la mancanza di coppia nominale dell'attuatore. Si tratta di una mancata corrispondenza tra la variazione della coppia richiesta dalla valvola e la variazione dell’uscita dell’attuatore durante la corsa.
Una valvola a un quarto di giro potrebbe necessitare della coppia massima quando si allontana per la prima volta dalla sede chiusa. Potrebbe essere necessaria una coppia inferiore a metà corsa, quindi richiedere un altro aumento per raggiungere la posizione di chiusura specificata. Un attuatore pneumatico con ritorno a molla produce una potenza diversa nelle corse dell'aria e della molla. Un attuatore elettrico può avere limiti nominali, di avviamento, di posizionamento e di potenza massimi separati. Confrontando un numero di valvola con un numero di attuatore quindi non si stabilisce un risultato di dimensionamento affidabile.
Questa guida spiega un metodo pratico di dimensionamento della coppia dell'attuatore per valvole industriali a sfera, a farfalla e a maschio. Mostra anche a cosa appartengono i fattori di sicurezza, perché la pressione minima dell'aria o la bassa tensione di alimentazione sono importanti e in che modo la coppia massima consentita dello stelo può squalificare un attuatore che appare sufficientemente potente.
Controllo rapido del dimensionamento della coppia
| Punto di dimensionamento | Cosa controllare | Perché è importante |
|---|---|---|
| Coppia di apertura | Coppia richiesta per spostare la valvola dalla posizione chiusa. | Spesso uno dei punti di coppia più elevati, soprattutto per le valvole a quarto di giro con sede. |
| Coppia di marcia | Coppia durante la corsa della valvola. | Può variare in base al tipo di valvola, alla pressione, alle condizioni del flusso, all'attrito della guarnizione e ai depositi. |
| Coppia end-to-close/di inserimento | Coppia necessaria per raggiungere la posizione finale di chiusura. | Una coppia troppo bassa può causare perdite; una quantità eccessiva può danneggiare la sede, lo stelo o l'accoppiamento. |
| Uscita minima dell'attuatore | Uscita alla peggiore condizione disponibile di pressione dell'aria o di alimentazione elettrica. | L'output del catalogo potrebbe non corrispondere alle condizioni reali del sito dell'attuatore. |
| Uscita massima dell'attuatore | Massima impostazione possibile dell'uscita dell'attuatore o dell'interruttore di coppia. | Deve rimanere al di sotto dei limiti di MAST, cambio, accoppiamento, trasmissione e montaggio. |
| Fattore di sicurezza | Margine approvato dal progetto applicato ai dati verificati sulla coppia della valvola. | Aggiunge un'indennità per il servizio reale senza sostituire la revisione del servizio. |
Cosa deve dimostrare il dimensionamento della coppia dell’attuatore della valvola
Un controllo completo delle dimensioni deve dimostrare quattro cose:
- L'attuatore può avviare il movimento della valvola da entrambe le posizioni finali quando richiesto.
- L'attuatore può continuare per tutta la corsa senza deficit di coppia.
- L'attuatore può raggiungere la posizione finale richiesta e raggiungere la condizione di arresto specificata.
- La massima potenza possibile dell'attuatore non danneggerà lo stelo della valvola, la trasmissione, la scatola del cambio, il giunto o i componenti di montaggio.
I primi tre controlli stabiliscono la produzione minima richiesta. Il quarto stabilisce la produzione massima accettabile. Un buon dimensionamento deve rientrare in entrambi i confini.
Il risultato deve rimanere valido anche nelle condizioni di potenza reale. L'uscita dell'attuatore pneumatico deve normalmente essere controllata alla pressione minima disponibile sull'attuatore mentre il sistema è in funzione, non alla pressione di targa del compressore. Gli attuatori elettrici devono essere esaminati alla tensione e alla frequenza specificate, comprese le variazioni di tensione consentite, le condizioni di avviamento del motore e la classificazione del servizio.
I valori di coppia che contano
Coppia di apertura
La coppia di apertura, spesso abbreviata BTO, è la coppia richiesta per allontanare una valvola chiusa dalla sua sede. È anche chiamata coppia di rottura, coppia di rottura o coppia di spunto. Per molte valvole a sfera con sede morbida, il BTO è un punto critico perché il contatto della sede, il carico di pressione e l'attrito statico agiscono insieme mentre la valvola è ferma.
La coppia di frenata può aumentare dopo lunghi periodi di inattività, variazioni di temperatura, rigonfiamento della sede, depositi, corrosione o perdita di lubrificazione. Un valore misurato su una valvola nuova e pulita a temperatura ambiente potrebbe quindi essere inferiore alla coppia richiesta dopo mesi di utilizzo effettivo.
Coppia di funzionamento
La coppia di funzionamento è la coppia richiesta mentre la valvola si sposta tra le sue posizioni finali. Non è necessariamente costante. L'attrito del cuscinetto, il carico dell'imballaggio, le forze del fluido e la geometria della valvola possono far variare la domanda in base all'angolo.
Per una valvola a sfera, la coppia di funzionamento è spesso inferiore alla richiesta iniziale di rimozione della sede, ma ciò non dovrebbe essere ipotizzato senza i dati della valvola. Le valvole a farfalla possono sviluppare una coppia dinamica significativa sotto il flusso e l'entità e la direzione possono cambiare con l'angolo del disco, la velocità e la pressione differenziale. Le valvole a maschio possono trattenere un attrito sostanziale per una porzione maggiore della corsa.
Coppia di fine apertura e di apertura e chiusura
La coppia end-to-open è la richiesta vicino alla posizione completamente aperta. La coppia di apertura è la coppia necessaria per iniziare il movimento dalla completa apertura verso la chiusura. Questi valori sono importanti quando una valvola di processo deve invertire in modo affidabile la direzione da una delle due posizioni finali.
Talvolta vengono omessi dalle tabelle di coppia semplificate. Se la valvola o il processo produce un profilo di coppia asimmetrico, presupponendo che l'apertura e la chiusura siano identiche si può sottodimensionare una direzione.
Coppia di alloggiamento o di chiusura
La coppia di posizionamento è necessaria verso la fine della corsa di chiusura per raggiungere la posizione di chiusura specificata e comprimere o innestare il sistema di tenuta come previsto. Una coppia troppo bassa può lasciare la valvola al di sotto della sua sede e causare perdite. Una coppia eccessiva può danneggiare una sede morbida, deformare uno stelo o un giunto, sovraccaricare una scatola del cambio o creare ripetuti interventi di coppia.
Non aumentare l'impostazione dell'attuatore semplicemente per compensare una valvola che non si posiziona più normalmente. Disallineamento, depositi, danni alla sede, distorsione termica o un'ostruzione devono essere indagati anziché forzati con una coppia maggiore.
Da dove dovrebbero provenire i dati sulla coppia della valvola
Il produttore della valvola deve fornire i valori di coppia richiesti per la costruzione effettiva della valvola e identificare l'angolo e la direzione in cui si verifica ciascun massimo. I dati dovrebbero corrispondere a quelli selezionati:
- Tipo di valvola, dimensione e classe di pressione
- Materiali del corpo, del rivestimento, della sede, della guarnizione e dell'imballaggio
- Pressione differenziale massima in ciascuna direzione del flusso
- Temperature di esercizio e di progetto
- Solidi, depositi o viscosità medi e previsti
- Frequenza operativa e periodi di inattività previsti
- Prestazioni di tenuta o di arresto richieste
Non dimensionare partendo da un valore di coppia copiato da una valvola di un altro produttore avente la stessa dimensione nominale. Il diametro dello stelo, il design della sede, il sistema di cuscinetti, la finitura superficiale, le tolleranze e il carico di pressione possono produrre richieste di coppia sostanzialmente diverse.
Se i dati di coppia certificati non sono disponibili, il fornitore deve indicare la base della stima e l'incertezza applicata. Per l'isolamento critico, l'arresto di emergenza, il gas ad alta pressione o il servizio chimico gravoso, l'incertezza dovrebbe essere risolta attraverso revisioni o test tecnici piuttosto che nasconderla all'interno di un attuatore arbitrariamente sovradimensionato.
Come le condizioni del processo modificano la coppia richiesta
La coppia della valvola pubblicata è utile solo quando la base del test corrisponde al servizio. Le seguenti condizioni richiedono comunemente una correzione o un margine aggiuntivo:
| Condizioni di servizio | Possibile effetto sulla coppia | Cosa confermare |
|---|---|---|
| Pressione differenziale più elevata | Aumenta il carico di pressione sull'elemento di chiusura o sulla sede | Pressione differenziale massima durante condizioni normali, di avvio, di arresto e di disturbo |
| Bassa temperatura | Può aumentare la rigidità della tenuta, l'attrito della guarnizione e la resistenza al lubrificante | Temperatura minima operativa e ambientale, non solo temperatura normale |
| Alta temperatura | Può modificare l'interferenza della sede, gli spazi liberi, il carico dell'imballaggio e la resistenza del materiale | Temperatura massima di processo e ciclo termico |
| Gas secco o funzionamento poco frequente | Può aumentare l'attrito statico dopo lunghi periodi stazionari | Tempo di inattività previsto e programma di ciclismo più lunghi |
| Liquame, incrostazioni o mezzi cristallizzanti | I depositi possono ostacolare il movimento e aumentare l'attrito della sede o del cuscinetto | Contenuto di solidi, dimensione delle particelle, modalità di lavaggio e pulizia |
| Supporti appiccicosi o ad alta viscosità | Può aumentare la resistenza e la domanda di fuga | Viscosità alla temperatura di servizio più bassa |
| Ciclo di lavoro elevato | Aumenta le limitazioni dell'attuatore legate al calore, all'usura e al servizio | Cicli orari, tempo di corsa e servizio modulante |
| Sedili o imballaggi invecchiati | L'attrito può aumentare durante l'intervallo di manutenzione | Intervallo di manutenzione e condizione prevista di fine corsa |
Questi effetti dovrebbero essere affrontati utilizzando i fattori di servizio del produttore della valvola o correzioni specifiche per l'applicazione, ove disponibili. Un fattore di sicurezza generale non è sostitutivo della comprensione del servizio.
Come applicare un fattore di sicurezza
Un fattore di sicurezza aggiunge un margine tra la domanda prevista della valvola e l'uscita minima dell'attuatore. Nella sua forma più semplice:
Coppia di progetto = coppia della valvola verificata × fattore di sicurezza approvato
Applicare questa formula a ciascun punto di coppia rilevante, non solo alla coppia di rottura. Il fattore approvato deve seguire le raccomandazioni del produttore della valvola, le linee guida del produttore dell'attuatore o le specifiche del progetto e non deve essere conteggiato nuovamente se i dati sulla coppia della valvola includono già un margine di servizio documentato.
Ad esempio, se la coppia di apertura verificata è 400 Nm e il fattore approvato è 1,25, il valore di progetto per quella posizione è 500 Nm. Questo è solo un esempio per quella posizione, non una percentuale di dimensionamento universale.
Questa equazione è semplice; scegliere il fattore non lo è. Emerson pubblica un esempio di dimensionamento dell'attuatore utilizzando 1,2, ovvero il 20%, ma si tratta di un esempio per il calcolo indicato, non di una regola industriale universale. Il margine richiesto dipende da come è stata stabilita la coppia della valvola originale, se include già fattori di servizio, dalla gravità dell'applicazione, dalla certezza dell'alimentazione elettrica e dalle specifiche del progetto.
Evitare il margine di doppio conteggio
Chiedere se la tabella della coppia della valvola è:
- Un valore di prova grezzo
- Un valore nominale calcolato
- Una coppia massima richiesta
- Già corretto per pressione differenziale e temperatura
- Già fornito con un fattore di sicurezza raccomandato dal produttore
L'applicazione di un altro fattore generale a un numero che include già il margine può produrre un sovradimensionamento non necessario. Il sovradimensionamento aumenta i costi e può rendere più grave il sovraccarico meccanico.
Quando potrebbe essere necessario più margine
Un margine aggiuntivo può essere giustificato quando i dati sulla coppia sono incerti, la valvola rimane inattiva per lunghi periodi, i depositi o la polimerizzazione sono credibili, le temperature aumentano materialmente l'attrito o una funzione di sicurezza richiede un movimento affidabile in condizioni degradate. L'importo deve essere concordato tra il fornitore della valvola, il fornitore dell'attuatore e l'ingegnere di progetto.
Un margine maggiore non risolve il problema di un design della valvola inadatto. Se i solidi possono accumularsi nelle cavità, i materiali si gonfiano nel mezzo o la valvola è soggetta a vincoli termici, la risposta corretta potrebbe essere una valvola, una sede, una disposizione di lavaggio o una procedura operativa diversa.
Abbina le curve di coppia complete
Dopo aver corretto la richiesta della valvola, confrontarla con l'uscita dell'attuatore in ciascuna posizione rilevante. L'attuatore deve rimanere al di sopra della curva richiesta durante l'apertura e la chiusura.
Attuatori pneumatici a doppio effetto
Per un attuatore a doppio effetto, controllare l'uscita in entrambe le direzioni alla pressione dell'aria minima disponibile sull'attuatore, non alla pressione sulla targhetta del compressore o alla pressione della testata dell'impianto. Le tabelle del catalogo sono specifiche per la pressione. La selezione da una colonna da 6 bar non è valida se l'attuatore può ricevere solo 4,5 bar dopo la perdita del filtro regolatore, la perdita del tubo, la limitazione del flusso dell'elettrovalvola e la richiesta d'aria simultanea. Per i controlli della capacità di alimentazione dell'aria, rivedere anche consumo d'aria dell'attuatore pneumatico.
Utilizzare i valori di coppia iniziale, media e finale del produttore dell'attuatore o la curva completa. Un singolo numero di potenza nominale può nascondere un deficit in cui il meccanismo produce meno coppia.
Attuatori pneumatici con ritorno a molla
Un attuatore con ritorno a molla ha due diversi profili di uscita:
- La corsa d'aria, in cui la forza pneumatica agisce contro la molla
- La corsa della molla, in cui la forza della molla immagazzinata aziona la valvola dopo la rimozione dell'aria
Controllare entrambe le corse in modo indipendente. La coppia dell'estremità della molla deve essere sufficiente per completare l'azione di guasto richiesta, mentre la corsa dell'aria deve superare la valvola più il carico della molla alla pressione dell'aria minima. Un'unità che si apre correttamente durante la messa in servizio può comunque non riuscire a chiudersi in modo sicuro dopo la perdita d'aria se viene controllata solo la corsa dell'aria.
La direzione del guasto deve essere definita in base ai requisiti di sicurezza del processo, non alla comodità dell'attuatore. Recensione selezione della valvola fail-close o fail-open prima di assegnare l'orientamento dell'attuatore, quindi abbinare la curva di uscita dell'attuatore alla curva di richiesta della coppia della valvola su entrambe le corse.
Uscita a cremagliera e pignone rispetto a Scotch-Yoke
Gli attuatori a pignone e cremagliera e a glifo non producono necessariamente lo stesso profilo di coppia. Un meccanismo a forcella può fornire una potenza maggiore vicino alle estremità della corsa e una potenza minore vicino a metà corsa, il che può adattarsi a determinati profili di domanda della valvola a un quarto di giro. Il confronto deve ancora utilizzare la curva effettiva del produttore; la sola tipologia del meccanismo non garantisce il corretto dimensionamento.
Attuatori elettrici
Per un attuatore elettrico, verificare la coppia nominale, la coppia iniziale, la coppia di serraggio ammissibile, le impostazioni dell'interruttore di coppia e la potenza massima poiché questi valori potrebbero differire in base al modello selezionato. Non aumentare l'impostazione dell'interruttore di coppia per forzare una valvola danneggiata, ostruita o disallineata. Verificare inoltre:
- Tensione di alimentazione, fase e frequenza
- Variazione di tensione consentita
- Servizio di apertura-chiusura, posizionamento o modulazione
- Inizia all'ora e tempo di esecuzione
- Requisiti di temperatura ambiente, custodia e aree pericolose
- Limiti termici del motore e del riduttore
Alcuni attuatori elettrici possono fornire una coppia maggiore per un breve periodo durante il disarmo, ma tale caratteristica deve essere confermata dalla documentazione e dalle impostazioni del modello selezionato. Non dovrebbe essere desunto dalla coppia nominale nominale. Il servizio di modulazione e il servizio di apertura-chiusura non dovrebbero essere trattati come lo stesso caso di dimensionamento. Gli acquirenti che confrontano le opzioni delle valvole automatizzate possono anche esaminare il Guida alla scelta della valvola a sfera elettrica.
Controllare la coppia massima consentita dello stelo
L'output minimo è solo la metà della busta di dimensionamento. La coppia massima erogabile o impostata dall'attuatore deve rimanere al di sotto del limite più debole consentito nella catena meccanica. Ciò può includere:
- Coppia massima consentita dello stelo della valvola
- Limite di coppia in ingresso o in uscita del cambio
- Capacità chiavetta, attacco quadro o spline
- Capacità dell'accoppiamento e dell'adattatore
- Resistenza della staffa di montaggio
- Coppia di riferimento flangia attuatore-valvola
La coppia massima consentita dello stelo è spesso abbreviata MAST. Non è la coppia necessaria per azionare la valvola. È un limite strutturale. Una selezione valida soddisfa quindi entrambe le condizioni:
Uscita minima dell'attuatore > richiesta corretta della valvola in ogni posizione richiesta
Uscita massima possibile dell'attuatore o impostazione della coppia < limiti applicabili della valvola e della trasmissione
Se queste condizioni non possono essere soddisfatte entrambe, la semplice scelta di un attuatore più grande non è sicura. Esaminare il design dello stelo, la scatola del cambio, l'accoppiamento, il kit di montaggio, le impostazioni di controllo dell'attuatore o la struttura della valvola prima di approvare il pacchetto. Il MAST è un limite strutturale, non la coppia operativa richiesta.
Esempio di dimensionamento a quarto di giro lavorato
Supponiamo che un produttore di valvole fornisca i seguenti valori massimi di coppia richiesti per una valvola a sfera a quarto di giro alla pressione differenziale e alla temperatura di progetto:
| Posizione della valvola | Requisito pubblicato | Fattore approvato | Requisito di progettazione |
|---|---|---|---|
| Rompere per aprire | 400 Nm | 1.25 | 500 Nm |
| Corsa a metà corsa | 240 Nm | 1.25 | 300 Nm |
| Fine per chiudere | 320 Nm | 1.25 | 400 Nm |
Un attuatore pneumatico a doppio effetto candidato produce, alla pressione dell'aria minima disponibile:
- 560 Nm ad inizio apertura
- 420 Nm a metà corsa
- 470 Nm a fine chiusura
L'attuatore supera i requisiti di progettazione in tutti e tre i punti controllati. Supera il confronto dell'output minimo.
Supponiamo ora che la sua potenza massima possibile alla massima pressione di alimentazione sia di 720 Nm, mentre il MAST della valvola confermato e tutti i limiti della trasmissione sono superiori a 900 Nm. Supera anche il controllo preliminare di sovraccarico. La selezione non è completa finché non vengono confermati l'interfaccia di montaggio, il tempo di corsa, il consumo d'aria, il servizio, l'azione di guasto, gli accessori e le condizioni ambientali, ma il confronto della coppia è accettabile.
Se l'attuatore producesse solo 280 Nm a metà corsa, fallirebbe anche se la sua coppia iniziale superava il requisito di rottura di 500 Nm. Se la sua potenza massima possibile superasse il limite dello stelo o del giunto, fallirebbe anche nonostante abbia un'ampia coppia operativa.
Il montaggio e l'allineamento possono modificare il risultato sul campo
Un calcolo corretto può comunque produrre un cattivo funzionamento se l'attuatore è montato in modo errato. Il carico laterale, una staffa decentrata, un adattatore di trasmissione non corretto o un innesto insufficiente del giunto possono aumentare l'attrito e concentrare lo stress.
La norma ISO 5211:2026 definisce i requisiti per le interfacce di collegamento degli attuatori angolari, comprese le dimensioni della flangia e dei componenti di azionamento e i valori della coppia di riferimento. Ciò non elimina la necessità di progettare la staffa intermedia e il giunto per il carico effettivo. Laddove il montaggio diretto non sia pratico, il kit di montaggio completo deve trasmettere la coppia senza flessione o gioco eccessivi. Per i dettagli di montaggio, vedere il nostro Guida di montaggio valvola attuata ISO 5211.
Controllare l'allineamento dell'attuatore e della valvola per tutta la corsa prima di aumentare le impostazioni di coppia. Consulta la guida a attuatori delle valvole disallineati per conseguenze meccaniche comuni.
Errori comuni nel dimensionamento degli attuatori
Utilizzando solo la dimensione nominale della valvola
Due valvole DN100 o 4 pollici possono richiedere una coppia diversa perché la loro classe di pressione, il materiale della sede, lo stelo, il sistema di cuscinetti e la pressione differenziale differiscono. La dimensione non è una specifica di coppia.
Controllo solo della coppia di rottura
Il break-to-open può rappresentare la richiesta maggiore, ma non è automaticamente l’unico punto critico. I requisiti di corsa, direzione inversa e posti a sedere devono ancora essere confrontati.
Utilizzo della pressione atmosferica normale anziché della pressione atmosferica minima disponibile
L'uscita pneumatica diminuisce con la pressione di alimentazione. Il dimensionamento a una pressione di catalogo conveniente non può lasciare alcun margine di coppia durante i picchi di richiesta d'aria dell'impianto o di perdita di pressione degli accessori.
Ignorare il colpo di primavera
Un attuatore con ritorno a molla deve azionare la valvola con l'energia della molla immagazzinata durante la corsa di guasto. Le sole prestazioni della corsa d'aria non possono dimostrare l'azione di apertura o chiusura.
Applicazione di un fattore di sicurezza universale
Una percentuale fissa non tiene conto di depositi sconosciuti, attrito delle guarnizioni a bassa temperatura o dati incerti della valvola. Potrebbe anche duplicare il margine già incluso dal produttore della valvola.
Ignorando MAST
Il MAST è un limite strutturale, non una coppia operativa target. Le impostazioni massime della pressione di alimentazione e della coppia dell'attuatore devono essere incluse nel controllo del sovraccarico.
Confondere la coppia con la spinta
Questa guida si concentra principalmente sulle valvole a giro parziale. Le valvole a saracinesca e a globo multigiro possono richiedere calcoli di spinta oltre alla coppia di ingresso, in base alla geometria dello stelo, alla pressione differenziale, all'imballaggio e al carico di sede.
Attuatore sovradimensionato senza controllare i limiti dello stelo/riduttore
Un attuatore più grande può danneggiare lo stelo della valvola, la scatola del cambio, l'accoppiamento o l'hardware di montaggio se la sua potenza massima supera il limite meccanico. Una coppia maggiore non è automaticamente una scelta più sicura.
Utilizzo dei dati di coppia della valvola di un altro produttore
La coppia di una valvola dall'aspetto simile può essere errata perché il design della sede, il rivestimento, la baderna, il diametro dello stelo e la classe di pressione variano a seconda del produttore. Utilizzare dati di coppia verificati per l'esatta costruzione della valvola citata.
Flusso di lavoro per il dimensionamento della coppia dell'attuatore
- Definire la funzione della valvola, la posizione normale e la posizione di guasto richiesta.
- Ottenere i dati sulla coppia del produttore per la costruzione esatta della valvola.
- Confermare la pressione differenziale massima in entrambe le direzioni del flusso.
- Correggere la coppia della valvola in base al fluido effettivo, alla temperatura, ai depositi, alla frequenza e al tempo di inattività.
- Confermare se i valori forniti includono già il margine di servizio.
- Applicare il fattore di sicurezza approvato dal progetto dove richiesto.
- Identificare la pressione pneumatica minima o la peggiore condizione di alimentazione elettrica sull'attuatore.
- Confronta l'uscita dell'attuatore e la richiesta della valvola in ciascun punto critico in entrambe le direzioni.
- Per il ritorno a molla, controllare separatamente la corsa dell'aria e quella della molla.
- Controllare i limiti del MAST, del riduttore, della trasmissione, del giunto, della staffa e dell'interfaccia alla massima potenza possibile.
- Confermare il ciclo di lavoro, il tempo di funzionamento, gli avviamenti orari, l'ambiente e gli accessori.
- Documentare le ipotesi e la configurazione approvata nella scheda tecnica o nel preventivo.
Informazioni che gli acquirenti devono fornire prima del dimensionamento dell'attuatore
Prima di richiedere la selezione di un attuatore pneumatico o elettrico, fornire dati sufficienti affinché il fornitore della valvola possa verificare sia la coppia richiesta che i limiti meccanici consentiti:
- Tipo di valvola: valvola a sfera, a farfalla, a maschio, a saracinesca, a globo o di controllo
- Dimensioni valvola/DN/NPS e classe di pressione/PN/Classe
- Modello della valvola, disegno, dimensione dello stelo, connessione dell'azionamento e interfaccia di montaggio ISO 5211 se disponibile
- Direzione di apertura e posizione di guasto richiesta: fail-open, fail-close o fail-last
- Fluido, pressione di esercizio, pressione di progetto e pressione differenziale massima
- Temperatura operativa, temperatura di progetto, mezzi puliti, impasto liquido, fluido viscoso o mezzi cristallizzanti
- Classe di perdita o condizione di arresto richiesta
- Coppia di apertura, coppia di funzionamento, coppia di apertura e coppia di bloccaggio
- Coppia massima consentita dello stelo/MAST ed eventuali limiti di riduttore, accoppiamento o montaggio
- Fattore di sicurezza richiesto o margine di dimensionamento del progetto
- Intervallo di pressione dell'aria disponibile e pressione dell'aria minima sull'attuatore per attuatori pneumatici
- Tensione, fase, frequenza, modalità di controllo, ciclo di lavoro e avviamenti orari per attuatori elettrici
- Accessori richiesti: elettrovalvola, finecorsa, posizionatore, volantino, riduttore o comandi locali
- Custodia/classificazione IP/requisiti per aree pericolose e requisiti di documentazione
Per quanto riguarda il dimensionamento dell'attuatore, i dati di coppia e alimentazione incompleti possono far sì che l'attuatore si muova durante la messa in servizio ma si guasti nelle condizioni operative reali. Per le applicazioni automatizzate con valvole a sfera, Vcore Valve può rivedere insieme la costruzione della valvola e la configurazione dell'attuatore. Le risorse correlate includono valvole a sfera industriali, Selezione della valvola a sfera con sede morbida o con sede metallica e selezione dell'attuatore della valvola.
Riepilogo delle decisioni ingegneristiche
Il dimensionamento della coppia dell'attuatore della valvola è un esercizio di corrispondenza delle curve e di controllo dei limiti, non un confronto con un solo numero. L'attuatore deve superare la domanda corretta della valvola allo spunto, durante la corsa e nella sede finale in entrambe le direzioni richieste. La selezione pneumatica deve utilizzare la pressione dell'aria minima disponibile e la selezione del ritorno a molla deve verificare le corse dell'aria e della molla in modo indipendente. La selezione elettrica deve includere la variazione dell'alimentazione, il funzionamento e il comportamento del controllo della coppia.
L'attuatore selezionato deve inoltre rientrare nella coppia massima consentita di stelo, riduttore, giunto e interfaccia di montaggio. Un attuatore più grande non è automaticamente più sicuro. Una selezione affidabile deriva da dati verificati sulla coppia della valvola, ipotesi di servizio esplicite e un confronto documentato dei profili di coppia completi della valvola e dell'attuatore.
Il dimensionamento della coppia è solo una parte della selezione dell'attuatore. È inoltre necessario rivedere la fonte di alimentazione, il movimento della valvola, l'azione in caso di guasto, la modalità di controllo, il servizio, l'ambiente e il montaggio. Vedi il nostro guida completa alla selezione dell'attuatore della valvola per l'intero processo di selezione.
Per richiedere una revisione della configurazione, inviare a Vcore Valve il tipo di valvola, le dimensioni, la classe di pressione, il mezzo, la pressione differenziale, la temperatura, la frequenza operativa, la posizione di guasto richiesta, l'alimentazione disponibile e i requisiti della documentazione di progetto tramite il pagina di richiesta del progetto della valvola.
Domande frequenti
Qual è il dimensionamento della coppia dell'attuatore della valvola?
Il dimensionamento della coppia dell'attuatore della valvola è il processo di confronto della curva di uscita dell'attuatore con la curva di richiesta della coppia della valvola attraverso le corse di apertura e chiusura richieste. Controlla inoltre che la potenza massima dell'attuatore rimanga al di sotto del MAST e degli altri limiti della trasmissione.
Qual è la coppia di rottura in una valvola?
La coppia di rottura è la coppia richiesta per allontanare una valvola da una posizione finale stazionaria. La coppia di apertura è spesso critica perché il carico sulla sede e l'attrito statico agiscono insieme quando una valvola chiusa inizia a muoversi.
La coppia di funzionamento è sempre inferiore alla coppia di rottura?
No. Spesso è inferiore per alcuni modelli di valvole a sfera, ma la geometria della valvola, la pressione differenziale, le forze del fluido, i depositi e l'attrito possono creare un altro punto critico durante la corsa. Utilizzare i dati di coppia completi del produttore della valvola anziché assumere un profilo generico.
Quale fattore di sicurezza dovrebbe essere utilizzato per il dimensionamento dell'attuatore?
Non esiste un fattore universale per ogni valvola e servizio. Il fattore dovrebbe seguire le raccomandazioni del produttore della valvola, le linee guida del produttore dell'attuatore o le specifiche di progetto, considerando se la coppia pubblicata include già correzioni di servizio.
Perché un attuatore pneumatico deve essere dimensionato alla pressione minima dell'aria?
L'uscita dell'attuatore diminuisce con la pressione dell'aria disponibile. La perdita di pressione attraverso filtri regolatori, tubi, elettrovalvole e la richiesta simultanea dell'impianto possono rendere la pressione sull'attuatore inferiore alla pressione del compressore o del collettore.
Come si dimensiona un attuatore con ritorno a molla?
Controllare separatamente la corsa dell'aria e la corsa della molla rispetto alla curva di richiesta della coppia della valvola. La direzione del guasto deve essere definita dai requisiti di sicurezza del processo e la corsa della molla deve completare l'azione di apertura o chiusura dopo la perdita d'aria.
Un attuatore può essere troppo grande per una valvola?
Sì. Una potenza eccessiva può sovraccaricare lo stelo della valvola, la scatola del cambio, l'adattatore di trasmissione, il giunto o la staffa di montaggio. Le impostazioni massime di uscita e coppia dell'attuatore devono rimanere al di sotto dei limiti meccanici applicabili.
Qual è la differenza tra coppia della valvola e MAST?
La coppia della valvola è la quantità necessaria per azionare la valvola. La coppia massima consentita dello stelo, o MAST, è un limite strutturale che non deve essere superato. Una selezione corretta fornisce una coppia operativa sufficiente rimanendo al di sotto dei limiti del MAST e degli altri limiti della trasmissione.
