Cara Menghitung Kebutuhan Torsi Aktuator Katup

Memilih aktuator yang tepat untuk katup industri bukan sekadar soal mencocokkan ukuran aktuator dengan ukuran katup. Untuk katup seperempat putaran seperti katup bola dan katup kupu-kupu,torsi adalah salah satu faktor kunci yang digunakan untuk menentukan apakah aktuator dapat mengoperasikan katup dengan andal.

Jika torsi aktuator terlalu rendah, katup mungkin gagal membuka, menutup, atau mencapai posisi yang diperlukan. Jika ukuran aktuator terlalu besar, biaya peralatan mungkin lebih mahal dari yang diperlukan dan dapat menimbulkan tekanan mekanis yang tidak perlu.

Panduan ini menjelaskan faktor-faktor utama yang digunakan untuk menghitungpersyaratan torsi aktuator katupdan cara memilih aktuator yang sesuai untuk katup industri.

1. Apa itu Torsi Aktuator Katup?

Torsi adalah gaya rotasi yang diperlukan untuk memutar katup dari satu posisi ke posisi lain.

Untuk katup seperempat putaran, aktuator biasanya memutar batang katup sekitar 90 derajat.

Torsi yang dibutuhkan dapat bervariasi selama siklus pengoperasian katup. Misalnya, katup kupu-kupu mungkin memerlukan torsi yang berbeda pada awal pembukaan, selama putaran, dan mendekati posisi tertutup penuh.

Oleh karena itu, pemilihan aktuator tidak boleh hanya didasarkan pada satu nilai torsi saja.

Faktor utamanya meliputi:

• Jenis katup
• Ukuran katup
• Tekanan operasi
• Karakteristik cairan
• Desain kursi
• Gesekan batang
• Suhu pengoperasian
• Margin keamanan yang diperlukan

2. Perhitungan Torsi Katup Dasar

Hubungan yang disederhanakan dapat dinyatakan sebagai:

Torsi Aktuator yang Diperlukan = Torsi Pengoperasian Katup × Faktor Keamanan

Misalnya, jika sebuah katup memerlukan torsi pengoperasian 100 Nm dan faktor keamanan yang dipilih adalah 1,25:

100 Nm × 1,25 = 125 Nm

Oleh karena itu, aktuator harus menyediakan setidaknya 125 Nm dalam kondisi pengoperasian yang disyaratkan.

Namun, ini hanyalah perhitungan yang disederhanakan. Ukuran aktuator sebenarnya harus menggunakan data torsi pabrikan dan torsi pengoperasian yang direkomendasikan pabrikan katup.

3. Identifikasi Jenis Katup

Langkah pertama adalah mengidentifikasi jenis katup yang digerakkan.

Desain katup yang berbeda memiliki kebutuhan torsi yang berbeda.

Katup Bola

Katup bola umumnya memerlukan torsi untuk mengatasi:

• Gesekan kursi
• Gesekan batang
• Tekanan diferensial
• Gesekan pengepakan

Desain kursi dapat memberikan pengaruh signifikan terhadap torsi yang dibutuhkan.

Katup Kupu-Kupu

Torsi katup kupu-kupu dapat bergantung pada:

• Posisi disk
• Bahan kursi
• Tekanan diferensial
• Kecepatan fluida
• Gesekan poros dan bantalan

Persyaratan torsi dapat berubah secara signifikan sepanjang langkah katup.

Pasang Katup

Katup sumbat memerlukan torsi yang relatif tinggi karena adanya gesekan antara sumbat dan badan katup.

Pabrikan katup biasanya harus menyediakan data torsi untuk pemilihan aktuator.

4. Periksa Tekanan Operasi

Perbedaan tekanan adalah faktor penting lainnya.

Ketika tekanan bekerja melintasi katup, hal ini dapat meningkatkan gaya yang menahan pergerakan katup.

Untuk beberapa desain katup, pengaruh tekanan diferensial terhadap torsi dapat menjadi signifikan, terutama pada tekanan yang lebih tinggi.

Oleh karena itu, kumpulkan:

• Tekanan diferensial maksimum
• Tekanan operasi normal
• Tekanan operasi minimum
• Tekanan hulu
• Tekanan hilir

Jangan mengukur aktuator hanya berdasarkan tekanan pengoperasian normal jika katup mungkin mengalami tekanan diferensial yang lebih tinggi selama pengoperasian.

5. Pertimbangkan Kursi Katup dan Gesekan Pengepakan

Gesekan merupakan salah satu kontributor utama torsi pengoperasian katup.

Bahan dan desain jok dapat mengubah kebutuhan torsi secara signifikan.

Misalnya, katup dengan dudukan lunak dan katup logam mungkin memiliki karakteristik pengoperasian yang berbeda.

Gesekan pengepakan di sekitar batang katup juga dapat berkontribusi terhadap total torsi yang dibutuhkan.

Oleh karena itu, dua katup dengan ukuran dan nilai tekanan yang sama mungkin memerlukan torsi aktuator yang berbeda.

6. Tentukan Torsi Breakaway, Lari dan Tempat Duduk

Untuk banyak katup seperempat putaran, ada gunanya mempertimbangkan titik torsi yang berbeda daripada menggunakan satu angka.

Torsi yang Memisahkan

Ini adalah torsi yang diperlukan untuk mulai menggerakkan katup dari posisi tertutup penuh atau terbuka penuh.

Torsi breakaway bisa menjadi relatif tinggi karena gesekan statis dan pembebanan pada kursi.

Torsi Berjalan

Torsi berjalan adalah torsi yang diperlukan saat katup bergerak melalui rentang operasinya.

Torsi Tempat Duduk

Torsi dudukan adalah torsi yang diperlukan untuk menggerakkan katup ke posisi tertutup akhir dan mencapai penghentian yang diperlukan.

Untuk ukuran aktuator, persyaratan torsi tertinggi yang relevan harus dipertimbangkan.

7. Tambahkan Faktor Keamanan yang Sesuai

Faktor keamanan memberikan kapasitas aktuator tambahan di atas torsi katup yang dihitung atau ditentukan.

Misalnya:

Torsi Katup = 200 Nm

Faktor Keamanan = 25%

Torsi Aktuator yang Dibutuhkan = 200 × 1,25 = 250 Nm

Faktor keamanan sebenarnya tidak boleh dipilih sembarangan.

Itu tergantung pada:

• Desain katup
• Rekomendasi pabrikan
• Kondisi pengoperasian
• Tipe aktuator
• Kekritisan layanan
• Ukuran aktuator yang tersedia

Margin keselamatan yang berlebihan dapat menyebabkan ukuran aktuator menjadi terlalu besar, sementara margin yang tidak mencukupi dapat menyebabkan pengoperasian katup tidak dapat diandalkan.

8. Torsi Aktuator Pneumatik vs Listrik

Metode yang digunakan untuk mengevaluasi kapasitas aktuator juga bergantung pada jenis aktuator.

Aktuator Pneumatik

Untuk aktuator pneumatik, torsi keluaran dipengaruhi oleh:

• Tekanan pasokan udara
• Ukuran aktuator
• Desain piston atau diafragma
• Konfigurasi pegas
• Gesekan
• Posisi operasi

Untuk aktuator pegas kembali, torsi yang tersedia mungkin berbeda antara arah pembukaan dan penutupan.

Oleh karena itu, tabel torsi aktuator harus diperiksa pada tekanan pasokan udara sebenarnya.

Aktuator Listrik

Untuk aktuator listrik, faktor penting meliputi:

• Torsi keluaran terukur
• Torsi awal
• Torsi berjalan
• Torsi tempat duduk
• Kecepatan operasi
• Siklus tugas
• Catu daya

Aktuator harus memberikan torsi yang cukup sepanjang siklus pengoperasian yang diperlukan.

9. Contoh Perhitungan Torsi Sederhana

Misalkan katup seperempat putaran mempunyai torsi operasi maksimum yang ditentukan pabrikan sebesar:

150 Nm

Asumsikan margin ukuran 20% diperlukan.

Perhitungannya adalah:

150 Nm × 1,20 = 180 Nm

Oleh karena itu, aktuator yang dipilih setidaknya harus menyediakan180 Nmpada kondisi operasi yang relevan.

Jika aktuator bersifat pneumatik, nilai ini harus diperiksa terhadap torsi keluaran aktual aktuator pada tekanan udara yang tersedia.

Jika aktuatornya bertenaga listrik, torsi pengenal dan karakteristik pengoperasiannya harus diperiksa sesuai dengan persyaratan katup.

Contoh ini dimaksudkan untuk menjelaskan metode perhitungan. Pemilihan aktuator yang sebenarnya harus menggunakan data teknis pabrikan katup dan aktuator.

10. Kesalahan Umum dalam Ukuran Aktuator

Beberapa kesalahan dapat menyebabkan pemilihan aktuator yang salah.

Menggunakan Ukuran Valve Sendiri

Katup yang lebih besar tidak secara otomatis memerlukan aktuator yang lebih besar secara proporsional.

Torsi tergantung pada desain katup, tekanan, konstruksi dudukan, dan kondisi pengoperasian.

Mengabaikan Tekanan Diferensial Maksimum

Ukuran yang hanya didasarkan pada tekanan normal dapat mengakibatkan kapasitas aktuator tidak mencukupi selama kondisi tekanan tinggi.

Hanya Menggunakan Satu Nilai Torsi

Torsi breakaway, running, dan tempat duduk mungkin berbeda.

Aktuator berukuran terlalu besar

Aktuator yang terlalu besar dapat meningkatkan biaya dan dapat memberikan beban yang tidak perlu pada batang katup dan komponen mekanis.

Mengabaikan Tekanan Pasokan Udara

Untuk aktuator pneumatik, tekanan udara yang tersedia secara langsung mempengaruhi keluaran aktuator.

Tidak Memeriksa Tabel Torsi Pabrikan

Data torsi pabrikan katup harus diperlakukan sebagai referensi penting untuk pemilihan aktuator.

11. Informasi yang Dibutuhkan untuk Pemilihan Aktuator

Saat meminta penawaran aktuator, berikan informasi berikut sebanyak mungkin:

• Produsen katup
• Model katup
• Jenis katup
• Ukuran katup
• Peringkat tekanan
• Tekanan operasi
• Tekanan diferensial maksimum
• Suhu pengoperasian
• Cairan / sedang
• Penutupan yang diperlukan
• Data torsi katup
• Persyaratan gagal-buka atau gagal-tutup
• Aktuator pneumatik atau listrik
• Tekanan pasokan udara
• Catu daya
• Sinyal kontrol
• Kecepatan operasi

Memberikan informasi ini memungkinkan pemasok untuk memeriksa kombinasi aktuator dan katup daripada memilih aktuator hanya berdasarkan ukuran katup nominal.

12. Seleksi Akhir

Menghitung torsi aktuator katup dimulai dengan menentukan torsi aktual yang dibutuhkan katup dalam kondisi pengoperasiannya.

Pendekatan dasarnya adalah:

1. Identifikasi jenis katup

2. Dapatkan data torsi pabrikan

3. Periksa tekanan diferensial maksimum

4. Pertimbangkan torsi breakaway, running, dan tempat duduk

5. Terapkan margin keamanan yang sesuai

6. Bandingkan kebutuhan dengan torsi keluaran aktuator

7. Verifikasi konfigurasi katup dan aktuator secara lengkap

Untuk aplikasi industri, pemilihan aktuator harus mempertimbangkan kondisi pengoperasian secara keseluruhan daripada mengandalkan tabel ukuran katup ke ukuran aktuator yang sederhana.

Kami dapat menyediakanaktuator pneumatik dan listrikuntuk kontrol industri dan katup proses, termasuk solusi dariRotork, AUMA, Limitorque, SIPOS dan produsen lainnya.

Jika Anda tidak yakin tentang ukuran aktuator yang diperlukan, berikan model katup, ukuran, tekanan, media, kondisi pengoperasian, dan pasokan udara atau daya yang tersedia. Kami dapat membantu memeriksa torsi dan konfigurasi aktuator yang dibutuhkan.