Att välja rätt ställdon börjar med ett viktigt värde: vridmoment för ventil. Ett ställdon med kvartsvarv måste leverera tillräckligt med vridmoment för att öppna, manövrera och stänga ventilen under verkliga driftförhållanden.

Om ställdonet är för litet kan ventilen svara fel. Om det är mycket större än nödvändigt kan systemet bli dyrare och belasta ventilspindeln och monteringsdelarna i onödan.

För en tillförlitlig dimensionering av ett kvartsvarvande ställdon bör ingenjören först förstå vridmomentkurvan för ventilen, särskilt startvridmomentet.

Vad är vridmoment för ventiler?

Ventilens vridmoment är den rotationskraft som krävs för att vrida ventilspindeln.

Olika ventiler kräver olika vridmoment. Kulventiler, spjällventiler och kranventiler är vanliga applikationer för kvartsvarv. Deras vridmoment kan också variera under öppnings- och stängningscykeln.

Det kan vara nödvändigt att beakta flera vridmoment:

• Startmoment: Det vridmoment som krävs för att börja röra ventilen från sitt läge.

• Driftmoment: Det vridmoment som krävs under ventilens rörelse.

• Sittmoment: Det vridmoment som krävs för att föra ventilen till sitt slutliga stängda eller öppna läge.

• Maximalt spindelmoment: Det högsta vridmoment som ventilspindeln säkert kan motstå.

Ställdonet måste ge tillräckligt med vridmoment för den högsta nödvändiga driftpunkten samtidigt som det förblir under det högsta tillåtna spindelmomentet för ventilen.

Varför är ventilens startvridmoment viktigt

Ventilens startvridmoment är ofta ett av de viktigaste värdena vid val av ställdon.

En ventil kan kräva mer vridmoment vid start av rörelsen än under normal rotation. Detta kan bero på sätesfriktion, tryckskillnader, långa perioder utan drift eller annat mekaniskt motstånd.

Antag till exempel att en ventil kräver:

• Startmoment: 80 Nm

• Driftmoment: 50 Nm

• Sittmoment: 65 Nm

Ställdonet kan inte väljas enbart utifrån driftmomentet på 50 Nm. Det måste ha tillräcklig effekt för att klara startkravet på 80 Nm.

Detta är anledningen till att ventiltillverkarens vridmomentsdata bör användas när det är möjligt.

Hur man beräknar det erforderliga ställdonets vridmoment

Grundberäkningen är enkel:

Erforderligt ställdonsmoment = Maximalt ventilmoment × Säkerhetsfaktor

Om det högsta erforderliga ventilmomentet till exempel är 80 Nm och en säkerhetsfaktor på 1,3 används:

80 Nm × 1,3 = 104 Nm

Det valda ställdonet bör därför ge minst 104 Nm under de faktiska driftförhållandena.

Säkerhetsfaktorerna är inte universella. Det korrekta värdet beror på ventildesignen, driftförhållandena, driftfrekvensen och tillverkarens rekommendationer. Vanliga dimensioneringsmetoder använder faktorer som 1,2 eller 1,3, men ventiltillverkarens och ställdonstillverkarens data bör ha prioritet.

Steg-för-steg-dimensionering av ställdon med kvartsvarv

1. Skaffa vridmomentsdata för ventilen

Börja med ventiltillverkarens vridmomenttabell eller testdata.

Kontrollera det vridmoment som krävs för:

• Första öppningen

• Normal körning

• Slutlig stängning

• Säte eller lossande från sätet

• Olika tryckförhållanden

Använd inte enbart ventilstorleken för att uppskatta ställdonets vridmoment. Två ventiler med samma nominella storlek kan kräva olika vridmoment.

2. Identifiera det högsta vridmomentet som krävs

Jämför alla driftpunkter.

Det högsta erforderliga värdet bör normalt sett vara utgångspunkten för dimensioneringen. För många ventiler kan detta vara startmomentet.

Till exempel:

Här är 80 Nm det högsta driftmomentet.

3. Lägg till en lämplig säkerhetsfaktor

Om den valda säkerhetsfaktorn är 30%:

80 Nm × 1,30 = 104 Nm

Ställdonet bör därför leverera minst 104 Nm vid den erforderliga driftpunkten.

Undvik dock att lägga till en överdriven marginal utan att kontrollera ventilens maximala spindelmoment. Ett ställdon med för hög effekt kan skada ventilen eller andra mekaniska komponenter.

4. Kontrollera ställdonets utgående vridmoment

Jämför sedan det beräknade kravet med ställdonets märkutgång.

Till exempel:

• Beräknad förfrågan: 104 Nm

• Ställdonsutgång: 120 Nm

• Ventilens maximala spindelvridmoment: 150 Nm

Ställdonet ger tillräckligt med vridmoment, samtidigt som dess uteffekt förblir under det maximalt tillåtna vridmomentet för ventilspindeln.

OMKEE erbjuder elektriska kvartsvarvande ställdon inom olika vridmomentsområden. OMK-10G ger till exempel ett standardmoment på 100 Nm, medan större OMK-modeller finns tillgängliga för applikationer med högre vridmoment.

5. Kontrollera driftförhållandena

Vridmoment är bara en del av valet av ställdon.

Kontrollera även:

• Strömförsörjning

• Öppnings- och stängningstid

• Manövervinkel

• Driftcykel

• Omgivande temperatur

• Skyddsklass

• Installationsmetod

• Styrsignal

• Obligatorisk återkoppling

• Krav på farliga områden, om tillämpligt

OMKEE:s OMK-10G stöder till exempel drift med DC24V och erbjuder justerbara vridvinklar, medan andra OMKEE-modeller erbjuder olika styr- och återkopplingsalternativ.

Ett enkelt exempel på dimensionering av ställdon

Antag att en spjällventil har ett maximalt driftmoment på 120 Nm.

Projektet kräver en säkerhetsmarginal på 25%.

Beräkningen är:

120 Nm × 1,25 = 150 Nm

Därför bör ställdonet ge minst 150 Nm under de angivna driftförhållandena.

Före det slutliga valet bör du också kontrollera att:

1. Ställdonets uteffekt är tillräckligt hög.

2. Effekten överskrider inte ventilens maximala spindelvridmoment.

3. Ställdonet kan slutföra den erforderliga driftcykeln.

4. Monteringsanslutningen matchar ventilen.

5. Effekt- och styrkraven är lämpliga.

Denna enkla kontroll kan förhindra många vanliga dimensioneringsproblem.

Vanliga misstag vid dimensionering av ställdon för kvartsvarv

Val efter ventilstorlek endast

En DN100-ventil kräver inte automatiskt en specifik storlek på ställdonet. Ventilens vridmoment beror på ventildesignen, trycket, sätestypen, vätskan och driftsförhållandena.

Användning av endast gångmoment

Körmomentet kan vara lägre än startmomentet. Att ignorera startmomentet kan resultera i ett ställdon som inte kan öppna ventilen.

Att lägga till för mycket säkerhetsmarginal

Mer vridmoment är inte alltid bättre. För stort vridmoment från ställdonet kan överbelasta ventilspindeln, kopplingen eller monteringsfästet.

Att ignorera driftsförhållandena

Temperatur, tryck, korrosion, driftsfrekvens och långa perioder av inaktivitet kan påverka ventilmotståndet.

Kontrollera endast märkets vridmoment

Kontrollera alltid ställdonets faktiska uteffekt under den angivna strömförsörjningen och driftsförhållandena. Det valda värdet måste matcha hela applikationen, inte bara ett allmänt katalognummer.

Slutlig checklista för dimensionering av kvartsvarvande ställdon

Innan du beställer ett ställdon bör du kontrollera följande värden:

• Ventiltyp och storlek

• Ventilens startmoment

• Borrvridmoment

• Sittande vridmoment

• Maximalt spindelvridmoment

• Erforderlig säkerhetsfaktor

• Erforderligt utgående vridmoment för ställdonet

• Strömförsörjning

• Drifttid

• Arbetscykel

• Rotationsvinkel

• Monteringsstandard

• Krav på styrning och återkoppling

• Miljöförhållanden

Korrekt dimensionering av kvartsvarvande ställdon börjar med exakta vridmomentsdata för ventilen. I synnerhet bör ventilens startvridmoment inte förbises. När det erforderliga vridmomentet har beräknats jämförs det med ställdonets tillgängliga uteffekt och kontrolleras att ställdonet ligger inom ventilens tillåtna spindelvridmoment.

För industriell ventilautomatisering erbjuder OMKEE elektriska ställdon med kvartsvarv för olika vridmoment, strömförsörjning, styrning och återkopplingskrav.