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電動バルブは、都市部や工業・鉱山企業の給排水システムで広く利用されています。電動バルブは、電動装置、バルブ本体、接続アクセサリー、制御ボックスなどで構成されています。電動バルブの電動装置は、バルブのプログラム制御、自動制御、遠隔制御を実現するために不可欠な駆動装置です。 電動バルブは一般的に給排水専門家によって選定されます。給排水の技術者は、設計時にバルブの電動装置に対して具体的な機能要件を定め、専門の製造メーカーがその電動装置を選定します。しかし、実際の工事では、現場での設置時にバルブの電動駆動装置と制御システムが衝突するなど、適合しない現象がよく起こります。これは通常、電動装置の機能要求を定める際に不合理な点や不完全な点があるためです。 バルブ用電動装置の構成 電動装置は一般的に、次の部品で構成されている。すなわち、モーターの出力回転速度を下げるための専用モーターと減速機である；行程制御機構、バルブの開閉位置を調整し正確に制御するためのもの；トルク制限機構で、トルク（または推力）を調整し、所定値を超えないようにする；手動・電動切替機構、手動または電動で操作する連鎖機構；開度指示器は、バルブが開閉する過程での位置を表示するためのものです。その中で、行程制御機構、トルク制限機構、手動・電動切り替え機構、および開度指示器などは、電動アクチュエータと呼ばれる。 電動装置の選定や機能要件の決定時に注意すべきポイント 電動装置の選定や機能要件の決定時には、電動装置のIP保護等級、電源電圧、90°での動作時間、および電動アクチュエータの形式などを確認することが重要です。 1. 電動機器のIP保護等級の決定 電動機器を選定する際には、まず作業環境や使用要件に基づいて、その電動機器のIP保護等級を決定する必要があります。一般的な給排水システム用電動バルブ駆動装置は、作業環境の違いによって屋外型と屋内型に分けられる。屋外用電動バルブ駆動装置で一般的に使用されるIP保護等級はIP54またはIP55で、屋内用電動バルブ駆動装置で一般的に使用されるIP保護等級はIP43またはIP44です。通常、給排水システムのバルブ用電動駆動装置には潜水型は使用されない。電動装置のIP防護等級は、給排水の専門技術者によって提案・決定されるべきである。 2. 電動装置の電源電圧の決定 現在、国内のユーザーがよく使用する電源電圧は380Vと24Vであり、具体的には外部から供給可能な電源条件に応じて決定する必要がある。 3. 電動装置の90°作動時間の決定 電動装置の90°作動時間とは、電動バルブが開いたり閉じたりするのに必要な時間のことであり、この要件はバルブおよび電動装置の専門メーカーによって定められます。通常の90°運転時間は7.5～30秒と幅がありますが、水処理システムの仕様を満たす必要があります。90°の動作時間が短いほど、電動装置のモーター出力は大きくなり、電流も高くなる。 高出力の水ポンプは、水ポンプの起動電流を低減するために、通常、バルブを閉じた状態で軽負荷で起動されます。水ポンプの出口管には逆止弁や電動バルブなどが取り付けられている。一般的にバルブを閉じて起動するのにかかる時間は10～30秒なので、水ポンプの出口配管用電動バルブの駆動装置が90°回転するまでの時間は、給排水プロセスで定められたバルブ閉鎖起動時間と一致していなければならない。バルブの開閉速度が速すぎると、水撃現象が発生しやすい。 工場や鉱山の使用水には、通常、安全水槽や水塔から水を供給する事故緊急給水システムが設置されている。事故時の緊急給水管にも電動バルブが設置されていることが多く、生産の安全を確保するために、このバルブは迅速に開閉し、敏感に反応する必要がある。そのため、このバルブの駆動装置による90°回転にかかる時間もできるだけ短縮すべきである。 4. 電動アクチュエータの形態の決定 （1）電動アクチュエータの一般的な形態 1）スイッチ型（オープンループ制御）。スイッチ式電動アクチュエータは、一般的にバルブの開閉制御を行い、バルブは全開状態または全閉状態のいずれかになります。この種のバルブでは、媒体の流量を正確に制御する必要はありません。スイッチ式電動アクチュエータは、構造の違いによって分離型構造と一体型構造にも分けられる。選定時にはこれについて必ず説明しなければならず、そうでないと現場での設置時に制御システムとの衝突など、適合しない現象が頻繁に発生します。 2）調節型（閉ループ制御）。調節型電動アクチュエータは、スイッチ型の一体構造の機能を持つだけでなく、バルブを正確に制御して媒体の流量を調整することもできます。制御信号には電流や電圧が含まれ、調節型電動アクチュエータの制御信号は一般的に電流信号（4～20mA、0～10mA）または電圧信号（0～5V、1～5V）であり、選定時にはその制御信号の種類とパラメータを明確にする必要がある。 調節型電動アクチュエータの動作方式は、一般的に電気オン型（4～20mAの制御を例にすると、4mAの信号がバルブの閉じ状態に対応し、20mAが開いた状態に対応する）と、電気オフ型（4～20mAの制御を例にすると、4mAの信号がバルブの開いた状態に対応し、20mAが閉じた状態に対応する）の2種類がある。 信号喪失保護とは、配線などの故障により制御信号が失われた場合に、電動アクチュエータが制御バルブを設定された保護値まで開閉することを指し、一般的な保護値には全開、全閉、および現在位置維持の3つがある。 スイッチ式電動アクチュエータにも信号喪失保護があります。 （2）電動アクチュエータの形式の決定 1）スイッチ型と調節型の決定。市役所や工業・鉱山企業の給水システムにおいて、一般的な電動バルブの主な機能は水道管路を開閉することであるため、最もよく使用されるのは切替型の電動アクチュエータである。しかし、工業・鉱山企業の工程設備における多くの中間配管の冷却水システムでは、流量や圧力などの給水要件の精度が非常に高く、冷却水の流量や圧力の変動が設備の生産条件に大きな影響を与えるため、このような場合に使用される電動バルブには調節型の電動アクチュエーターを装備する必要がある。 電動アクチュエーターをスイッチ式か調節式かを決定する前に、まず使用する電動バルブの具体的な運用条件を十分に把握し、その上で専門の製造メーカーに適切な機能要求を提示する必要があります。 調節型制御のモデルタイプおよび動作形態の決定については、工程装置の具体的な生産条件や稼働状況に基づいて行うべきである。 2）分体構造と一体型構造の形式の決定。分割型構造の電動アクチュエータの欠点は、システム全体の設置が困難であり、配線や設置にかかるコストが増加すること、また故障しやすいことです。故障が発生した場合、診断や修理が困難で、コストパフォーマンスも良くありません。 一体型構造の電動アクチュエータの利点は、システム全体の設置が容易で、配線や設置コストを削減でき、故障の診断や排除も簡単だということです。しかし、従来の統合型構造製品にも多くの不完全な点があります。現在、自治体や工業・鉱山企業の給水排水システムや循環水処理システムなどの制御は、PLCおよびコンピュータプログラムによって行われており、CRT画面での表示も備えている。水系統の制御は、通常、水系統制御室または電気室に集中して設置され、電気室にはPLCキャビネットとMCCキャビネットが設置されている。すべての現場電装機器には、現場に操作箱のみが設置され、この操作箱は電気室内のPLCキャビネットと接続され、そこから信号がMCCキャビネットへ送られ、最終的に現場の機器が制御される。このような動作条件の下では、分割型構造の電動アクチュエータを使用する方が合理的である。一体型構造の電動アクチュエータを使用する場合、その機能が水系統制御の全体的な設計と完全に一致しない可能性があり、かえって故障を引き起こしやすくなる。また、分離型構造の電動アクチュエータの価格も、一体型構造の電動アクチュエータの価格より低いです。 水系統がシンプルで、制御要求が低い、または現場でのみ制御すればよいような状況では、一体型構造の電動アクチュエータの使用を検討することができる。 3）信号喪失保護に関する決定。配管などの故障により制御信号が失われた場合、バルブを全開にするか、全閉にするか、それとも元の位置のままにするかは、具体的なプロセス条件に応じて決定すべきであり、一般的にはバルブを元の位置のままにしておくべきである。 高出力水ポンプの吐出管にある電動バルブは、故障時にもバルブが元の位置を保つようにしなければならない。この電動バルブは水ポンプと連動制御されており、ポンプが動くとバルブも開き、ポンプが止まるとバルブも閉じます。もしそのバルブが故障で閉じてしまい、水ポンプがタイムリーに停止しなかった場合、水ポンプ装置やその電動バルブの前にある配管、バルブなどに水撃による損傷が生じます。 工場や鉱山の各生産用水地点、特に冷却水を使用する箇所にある電動バルブについては、電動バルブが故障した場合でも元の位置を維持できるようにする必要があります。これは、突然の給水停止によって工程設備が損傷するのを防ぐためです。 5.その他 バルブ用電動アクチュエータには、操作トルク、操作推力、出力軸の回転数、バルブシャフトの直径、出力回転速度、および電動機の出力などの主要なパラメータがある。この部分のパラメータはすべて、専門の製造業者が決定するものです。 水系統のバルブ用電動装置が動作する環境は通常常温であり、一般的な電動装置の使用環境温度は－20～55℃なので、特別な要件を設ける必要はない。 電動バルブの駆動装置の選定が適切かどうかは、その機能を実現する上で決定的な役割を果たします。電動装置の具体的な選定はもちろん専門の製造メーカーが行うが、選定に先立って給排水の専門技術者が適切な機能要求を提示すべきである。