【毎週一問20090511】電動アクチュエータと空気圧アクチュエータの選定について（豪華賞品が待っています）
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この投稿は最終的にbaodingzhaiによって2009年5月15日17時01分に編集されました。工場内の至る所で調節弁を見ることができます。調節弁の使用状況は製品の品質に直結するため、皆さん、調節弁の選定における電動アクチュエータと空気圧アクチュエータの選択基準や計算方法などについて話し合ってみましょう。経験豊富な技術者にとっては知識を固め深化させる過程となり、初心者にとっては学び、成長し、まとめる過程となります。皆さんの積極的な議論を通じて、正しく完全な答えを導き出していきましょう！ 1.アクチュエータ選定の主な考慮事項：アクチュエータ選定の主な考慮事項は、①信頼性です；②経済性；③動作が安定し、十分な出力トルク；④構造がシンプルで、メンテナンスが容易です。 2. 電動アクチュエータと空気圧アクチュエータの選択比較： （1）空気圧アクチュエータはシンプルで信頼性が高い； 旧式の電動アクチュエーターは信頼性に欠けるという点が、これまでの常にあった弱点でした。しかし90年代に電子式アクチュエーターが開発されたことで、この問題は完全に解決されました。5～10年間メンテナンスが不要であり、その信頼性は空気圧式アクチュエーターを上回るほどです。 （2）駆動源 空気式アクチュエーターの最大の欠点は、別途空気供給ステーションを設置する必要があり、コストが増加することである；電動バルブの駆動源はどこにでもある。 （3）価格面では、空気駆動式アクチュエータにはバルブポジショナーを追加する必要があり、さらに空気供給装置も必要となるため、そのコストは電動バルブとほぼ同等である（輸入品の電気式バルブポジショナーと輸入品の電子式アクチュエータの価格はほぼ同じ）；国産ポジショナーは国産電動アクチュエータに劣らない）。 （4）推力と剛性：両者はほぼ同等である。 （5）防火防爆：「空気圧アクチュエータ＋電気式バルブポジショナー」は、電動アクチュエータよりもやや優れている。 3. 推奨意見 （1）可能であれば、国産化の場や新規プロジェクトなどにおいては、国産バルブに輸入品の電子式アクチュエータを組み合わせて使用することを推奨する。 （2）薄膜アクチュエータは推力が不足していたり、剛性が低かったり、サイズが大きかったりという欠点はあるが、構造がシンプルなため、現在でも最も多く使用されているアクチュエータである。しかし、ここで強調したいのは、より軽い重量、より小さなサイズ、そして大きな出力力を得るために、ZMAやZMB型の旧式な薄膜アクチュエータの代わりに、ZHAやZHB型の小型薄膜アクチュエータを使用することが望ましいという点です。 （3）ピストン式アクチュエータの選定時の注意点：①空気圧薄膜アクチュエータの推力が不十分な場合は、出力を高めるためにピストン式アクチュエータを選択する；大きな圧力差を制御するバルブ（例：中圧蒸気遮断弁）では、DNが200以上の場合は、二重ピストン式アクチュエータを使用する必要がある； ②通常の調節バルブにおいては、薄膜アクチュエータの代わりにピストンアクチュエータを使用することもでき、これによりアクチュエータのサイズを**小さくすることができる。この観点からすれば、空気圧式ピストン調節バルブの利用が増えるだろう； ③対角行程式調節弁の角行程アクチュエータは、典型的な構造が二重ピストンギアラック回転式である。強調しておくべきは、従来の「直動式ピストンアクチュエータ＋角鉄＋クランクシャフト・連結棒」方式である。
信頼性、経済性（ガス供給源のコストは考慮しない）、構造の簡素さ、メンテナンスの観点から見ても、空気圧式機構の利点はかなり大きい
防爆エリアでは、一般的には空気駆動式アクチュエーターと電気式バルブポジショナーが使用されます。一方、通常の調節バルブの場合は機械式ポジショナーを使えば、コストが大幅に安くなります！電動アクチュエータは現場での調整が不便です！ 電源に関しては、電気バルブポジショナーは一般的に24Vで動作し、計装機器でよく使われる電源と適合しているため、現場のトランスミッターなどと同じブリッジケーブルを共有することができます！電動アクチュエータは一般的に220Vで駆動されるため、24Vの電源とケーブルで接続する必要があります！
特定の状況下では、反応速度や動作の速さ、安定性などの点で、電動アクチュエータは空気圧式調節弁に代わることができない。簡単な調整用の電動自転車であれば問題ない。
以上、多くを述べましたが、補足しておきますと、石油化学プラントでは一般的に空気駆動式のアクチュエータが使用されます。これは、空気源の確保が容易であり、さらに価格なども安いからです。 しかし、電動アクチュエータを使用する場面もあり、その主な理由は、タンクエリアや貯蔵・輸送システムなど、場合によっては空気供給ができないことです。 一部の場所では、空気圧式アクチュエータが不可欠です。なぜなら、空気供給源に障害が発生した際にもバルブを安全な状態に保つことができるからですが、電動アクチュエータではこれを実現するのが難しいからです。 電動アクチュエータのもう一つの利点は、バス接続が可能であるため、アクチュエータの診断が容易で、データの収集も十分に行え、情報の収集や管理がしやすいことです。
私たちのゴム製装置では、20台以上あった遮断弁をロトック社製の電動アクチュエータに交換しましたが、バス方式で問題が絶えず発生し、問題が起きてもオペレーターは対処できませんでした。結局再びシリンダ式アクチュエータに戻すという、無駄な苦労を繰り返しました。
電動アクチュエータは、発電所などガス供給が困難な場所で一般的に使用され、信頼性は空気圧式と比較して比較の対象になりません。
単一のアプリケーションの場合は、電動タイプをおすすめします。ガス源を追加する場合は、コストがさらにかさんでしまいます；集中して使用する場合は、やはり空気圧式が良いです。私たちも空気圧式を使っており、経済的で実用的、メンテナンスも簡単で、故障しにくいのです！
電子技術の発展に伴い、現在では電動アクチュエーターの優位性がますます明らかになってきています。価格を考慮しなければ、やはり電動アクチュエーターの方が優れています。適切に設置・調整すれば、通常は安定して動作し、さらに現代のバスシステムの発展ニーズにも合致しており、調整が簡単で機能も充実しています。コストを抑えたい場合は、国産のバルブを選び、それに輸入品のアクチュエーターを組み合わせることもできます。ロトックの電動アクチュエータもなかなかいいですね。
化学工場では防爆の要求が厳しく、必ず空気圧式を使用しなければならない
空気駆動の方が電動よりも優れていると思います。1、空気駆動は経済的です。企業には確実に圧縮空気の配管があるため、それをエネルギー源として利用でき、追加の投資は不要です。2、空気駆動のバルブは電動のものより安全性が高く、特に防爆が求められる場面ではその利点が際立ちます。3、空気駆動のバルブは安定性が高く、外部の影響をあまり受けません
電動アクチュエータは、ガス供給が困難な場所で一般的に使用されますが、電動ヘッドは必ず輸入品を選ぶ必要があります。自分のブランドを信じていないわけではないのですが、使ったものはどれも理想的ではありませんでした。海外はコストが高く、メンテナンス率が低い
可燃性・爆発性の製品を製造する企業にとっては、空気駆動式バルブを選択するのが最適です。現在、投資が活発な三塩化ヒ素や多結晶シリコンの製造業者の多くも空気駆動式バルブを採用しています。
空気圧は電動より優れており、経済的で防爆安全にも適しています。一般的な工業団地には必要なインフラが整っているため、エアソースの確保も容易です
電動バルブと空気圧バルブの長所と短所 空気圧バルブは電動バルブよりも作動トルクが大きく、開閉速度を調整できる。構造がシンプルでメンテナンスも容易であり、作動時にはガス自体の緩衝特性により固着して破損することが少ない。しかし、エア供給源が必要であり、制御システムも電動バルブより複雑である。 空気式バルブは応答が敏感で、安全かつ信頼性に優れているため、制御性能が求められる多くの工場では、空気式計装制御要素用に専用の圧縮空気ステーションを設置しています。 電動というのは電気が必要なんだ。
空気駆動は、安定性・経済性・信頼性のすべてにおいて電動式より優れている
空気圧駆動は安定性と信頼性に優れ、防爆要件が厳しい装置においては代替不可能な利点があり、現在では一般的に空気圧駆動と電気式ポジショナーの組み合わせが使用されています。電動バルブの化学プラントでの利用は多くの制約を受ける。これまでのプロジェクトではまだ使用していません
計装技術者として、特に結晶化しやすい場所や詰まりやすい場所では空気圧バルブを使うことをお勧めします。そうしないと夜間の当直は成り立ちません
電動バルブの信頼性は比較的低く、結晶しやすい環境では使用を推奨されないほか、媒体が汚れている場所や現場の振動が大きい場所でも適していません
ずっと理解できなかったのですが、多くの場面で調節弁が頻繁に調整され、電動機も繰り返し正逆に回転させられますが、これは適切でしょうか？電動機の損耗はかなり深刻ではないでしょうか
電動アクチュエータの動作速度は空気圧アクチュエータよりも遅いため、相対的には空気圧式の方が多く使用されています。一般的には、ある装置から次の装置へ移行する際、例えば処理工程が低温メタノール洗浄工程に移るときのバルブなどに電動式が使われます。