De keuze van de juiste aandrijving begint met één belangrijke waarde: koppel van de klep. Een kwartslagraandrijving moet voldoende koppel leveren om de klep te openen, te bedienen en te sluiten onder de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden.

Als de aandrijving te klein is, kan de klep mogelijk niet bewegen. Als de aandrijving veel groter is dan nodig, kan het systeem duurder worden en extra belasting veroorzaken op de klepstam en de bevestigingsonderdelen.

Voor betrouwbare kwartslag-actuatoren dimensionering, moeten ingenieurs eerst de koppelcurve van de klep begrijpen, met name het breekkoppel van de klep.

Wat is klepkoppel?

Klepkoppel is de draaikracht die nodig is om een klepsteel te draaien.

Verschillende kleppen vereisen verschillende koppelniveaus. Kogelkleppen, vlinderkleppen en plugkleppen zijn gebruikelijke toepassingen voor een kwartslag. Hun koppel kan ook veranderen tijdens de open- en sluitcyclus.

Er kunnen verschillende koppelwaarden in overweging worden genomen:

• Breekkoppel: Het koppel dat nodig is om de klep vanuit de zitting te bewegen.

• Draaikoppel: Het koppel dat nodig is terwijl de klep beweegt.

• Aanloopkoppel: Het koppel dat nodig is om de klep in zijn definitieve gesloten of geopende stand te brengen.

• Maximaal steelkoppel: Het hoogste koppel dat de klepsteel veilig kan weerstaan.

De actuator moet voldoende koppel leveren voor het hoogst vereiste bedrijfspunt, terwijl hij onder het maximaal toelaatbare steelkoppel van de klep blijft.

Waarom het breekkoppel van de klep belangrijk is

Valve breakaway torque is vaak een van de belangrijkste waarden bij de selectie van een actuator.

Een klep kan meer koppel vereisen bij het begin van de beweging dan tijdens normale rotatie. Dit kan gebeuren door wrijving in de zitting, drukverschillen, lange perioden zonder bediening of andere mechanische weerstand.

Neem bijvoorbeeld aan dat een klep vereist:

• Breekkoppel: 80 Nm

• Draaikoppel: 50 Nm

• Aanzetkoppel: 65 Nm

De aandrijving kan niet alleen worden geselecteerd op basis van het draaikoppel van 50 Nm. Hij moet voldoende vermogen hebben om aan de breekvereiste van 80 Nm te voldoen.

Daarom moeten de koppelgegevens van de klepfabrikant indien mogelijk worden gebruikt.

Hoe het benodigde aandrijfkoppel te berekenen

De basisberekening is eenvoudig:

Vereiste aandrijfkoppel = Maximaal klepkoppel × Veiligheidsfactor

Bijvoorbeeld, als het maximaal benodigde klepkoppel 80 Nm is en een veiligheidsfactor van 1,3 wordt gebruikt:

80 Nm × 1.3 = 104 Nm

De geselecteerde aandrijving moet daarom onder de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden ten minste 104 Nm leveren.

Veiligheidsfactoren zijn niet universeel. De juiste waarde hangt af van het klepontwerp, de bedrijfsomstandigheden, de bedieningsfrequentie en de aanbevelingen van de fabrikant. Gebruikelijke dimensioneringspraktijken gebruiken factoren zoals 1,2 of 1,3, maar de gegevens van de klep- en actuatorfabrikanten hebben prioriteit.

Stapsgewijze maatvoering van een kwartslag-actuator

1. Verkrijg de koppelgegevens van de klep

Begin met de koppeltabel of testgegevens van de klepfabrikant.

Controleer het benodigde koppel voor:

• Initiële opening

• Normaal bedrijf

• Definitieve sluiting

• Zitting of lossen

• Verschillende drukcondities

Gebruik niet alleen de klepafmeting om het koppel van de aandrijving in te schatten. Twee kleppen met dezelfde nominale maat kunnen een ander koppel vereisen.

2. Bepaal het hoogste benodigde koppel

Vergelijk alle bedrijfspunten.

De hoogst vereiste waarde is normaal gesproken het startpunt voor de maatvoering. Voor veel kleppen kan dit het breekkoppel zijn.

Bijvoorbeeld:

Hier is 80 Nm het hoogste bedrijfskoppel.

3. Voeg een geschikte veiligheidsfactor toe

Als de gekozen veiligheidsfactor 30% is:

80 Nm × 1.30 = 104 Nm

De actuator moet daarom ten minste 104 Nm leveren bij de vereiste bedrijfsconditie.

Vermijd echter het toevoegen van een overmatige marge zonder het maximale steelkoppel van de klep te controleren. Een aandrijving met een te hoog vermogen kan de klep of andere mechanische onderdelen beschadigen.

4. Controleer het uitgangskoppel van de actuator

Vergelijk vervolgens de berekende benodigde waarde met het nominale uitgangsvermogen van de actuator.

Bijvoorbeeld:

• Berekende behoefte: 104 Nm

• Aandrijfuitgang: 120 Nm

• Maximaal klepsteelkoppel: 150 Nm

De actuator levert voldoende koppel, terwijl het uitgangsvermogen onder het maximaal toelaatbare koppel van de klepsteel blijft.

OMKEE biedt kwartslagraandrijvingen aan in verschillende koppelbereiken. De OMK-10G biedt bijvoorbeeld een standaardkoppel van 100 Nm, terwijl er grotere OMK-modellen beschikbaar zijn voor toepassingen met hoger koppel.

5. Controleer de bedrijfsomstandigheden

Koppel is slechts één onderdeel van de keuze van de actuator.

Controleer ook:

• Stroomvoorziening

• Openings- en sluitingstijd

• Bedrijfshoek

• Plichtcyclus

• Omgevingstemperatuur

• Beschermingsklasse

• Installatiemethode

• Controlesignaal

• Vereiste feedback

• Vereisten voor gevarengebieden, indien van toepassing

De OMK-10G van OMKEE ondersteunt bijvoorbeeld DC24V-bedrijf en biedt instelbare draaihoeken, terwijl andere OMKEE-modellen verschillende bedienings- en terugkoppelingsopties bieden.

Een eenvoudig voorbeeld van maatvoering van de actuator

Stel dat een vlinderklep een maximaal bedrijfskoppel heeft van 120 Nm.

Het project vereist een veiligheidsmarge van 25%.

De berekening is:

120 Nm × 1.25 = 150 Nm

Daarom moet de actuator onder de gespecificeerde bedrijfsomstandigheden ten minste 150 Nm leveren.

Bevestig vóór de definitieve selectie ook dat:

1. Het uitgangsvermogen van de actuator hoog genoeg is.

2. Het uitgangsvermogen overschrijdt niet het maximale steelkoppel van de klep.

3. De actuator kan de vereiste bedrijfs cyclus voltooien.

4. De montageaansluiting past bij de klep.

5. De stroom- en bedieningsvereisten zijn geschikt.

Deze eenvoudige controle kan veel voorkomende maatvoeringsproblemen voorkomen.

Veelgemaakte fouten bij de maatvoering van een kwartslag-actuator

Alleen selecteren op klepgrootte

Een DN100-klep vereist niet automatisch een specifiek formaat actuator. Het klepkoppel is afhankelijk van het klepontwerp, de druk, het type zitting, de vloeistof en de bedrijfsomstandigheden.

Alleen draaikoppel gebruiken

Het draaikoppel kan lager zijn dan het breekkoppel. Als het startkoppel wordt genegeerd, kan dit resulteren in een actuator die de klep niet kan openen.

Te veel veiligheidsmarge toevoegen

Meer koppel is niet altijd beter. Overmatig actuator koppel kan de klepstam, koppeling of montagebeugel overbelasten.

Negeren van bedrijfsomstandigheden

Temperatuur, druk, corrosie, bedieningsfrequentie en lange perioden van inactiviteit kunnen de weerstand van de klep beïnvloeden.

Alleen nominale koppel controleren

Controleer altijd het werkelijke uitgangsvermogen van de actuator onder de gespecificeerde voeding en bedrijfsomstandigheden. De geselecteerde waarde moet overeenkomen met de volledige toepassing, niet alleen met een algemeen catalogusnummer.

Definitieve checklist voor het dimensioneren van een kwartslag-actuator

Controleer deze waarden voordat u een actuator bestelt:

• Type en maat van de klep

• Breekkoppel van de klep

• Draaikoppel

• Aanloopkoppel

• Maximaal steelkoppel

• Vereiste veiligheidsfactor

• Vereist uitgangskoppel van de actuator

• Stroomvoorziening

• Bedrijfstijd

• Plichtcyclus

• Draaihoek

• Montagestandaard

• Controle- en terugkoppelingsvereisten

• Omgevingsomstandigheden

Correct kwartslag-actuatoren dimensionering begint met nauwkeurige klepkoppelgegevens. In het bijzonder, valve breakaway torque mag niet over het hoofd worden gezien. Zodra het benodigde koppel is berekend, vergelijkt u dit met het beschikbare uitgangsvermogen van de actuator en bevestigt u dat de actuator binnen het toelaatbare steelkoppel van de klep blijft.

Voor industriële klepautomatiseringsprojecten, OMKEE biedt kwartslag elektrische aandrijvingen voor verschillende koppel-, stroom-, besturings- en terugkoppelvereisten.