전기 및 공압 액추에이터파이프라인 밸브의 경우, 두 가지 유형의 액추에이터가 상당히 다르며 설치 현장에서 사용 가능한 전원에 따라 선택해야 한다고 생각할 수 있습니다. 하지만 사실 이러한 관점은 편향된 것입니다. 주요하고 명확한 차이점 외에도, 두 유형은 잘 드러나지 않는 여러 가지 고유한 특징을 가지고 있습니다.

전기식 및 공압식 액추에이터는 자동화 시스템에서 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 구동 메커니즘입니다. 일반적으로 액추에이터 선택은 기본 설계 단계에서 이루어지며, 설치 후 수명 주기 종료 시까지 사용됩니다.

액추에이터의 동력 유형을 선택할 때, 사람들은 흔히 파이프라인 내 공정 매체의 매개변수를 고려하지 않고 설계자의 내부 참고 자료, 전원 공급 상황 또는 현장에 대량의 사전 제작된 가스를 공급할 수 있는지 여부에만 주의를 기울입니다.

하지만 실제 작동 중에는 일부 밸브에 액추에이터를 장착해야 하거나, 밸브 내부 공정 매체의 매개변수가 변경되는 경우가 종종 발생합니다. 이때 기존 액추에이터를 그대로 사용할지, 아니면 성능 향상을 위해 다른 액추에이터로 교체할지에 대한 질문이 제기됩니다.

더 긴 서비스 수명

본 기사에서는 전기식 액추에이터와 공압식 액추에이터의 주요 성능 특성을 소개하고 비교합니다.

일반적으로 제조사는 전동 액추에이터의 경우 1만 회, 공압 액추에이터의 경우 10만 회의 작동 주기를 보증합니다. 작동 주기 횟수 측면에서 볼 때, 공압 액추에이터는 구조가 더 단순하기 때문에 수명이 더 깁니다. 또한, 공압 액추에이터의 마찰 접촉면은 엘라스토머 또는 폴리머 재질로 되어 있어 마모된 O링과 플라스틱 가이드 요소를 쉽게 교체할 수 있습니다.

전동식 액추에이터는 일반적으로 모터에서 출력축까지 감속 기어박스를 사용합니다. 여러 개의 기어가 서로 맞물리면서 작동 중에 마모됩니다. 또한 공압식 액추에이터는 수명 주기 동안 윤활유를 교체할 필요가 없다는 점도 주목할 만합니다.

토크

파이프라인 밸브 액추에이터의 가장 중요한 성능 매개변수 중 하나는 토크입니다. 전기 액추에이터의 토크는 설계(정수 성분)와 스테이터에 인가되는 전압에 따라 달라집니다. 공압 액추에이터의 토크는 설계(정수 성분)와 공압 액추에이터에 공급되는 공기압에 따라 달라집니다.

일반적으로 액추에이터의 토크는 밸브의 최대 토크보다 크거나 차단 소자를 움직이는 데 필요한 토크보다 커야 합니다. 실제 사용 시 밸브의 실제 토크는 제조업체 상표에 명시된 최대 토크보다 클 수 있으며, 액추에이터의 최대 토크보다도 클 수 있습니다. 이는 명백히 비상 상황입니다.

액추에이터를 계속 작동시키면 액추에이터와 밸브가 손상될 수 있습니다. 밸브의 토크가 증가하면 모터는 풀아웃 값(풀아웃 값)에 도달할 때까지 토크를 점진적으로 증가시킵니다. 이는 기계 구조가 설계 범위를 초과하는 과도한 토크를 출력하고 견뎌야 한다는 것을 의미합니다.

과토크 보호

상기 조건에서 장비 손상을 방지하기 위해 전동 액추에이터에는 특수 장치를 장착할 수 있습니다. 가장 일반적인 것은 토크 스위치이며, 기계식(일반적인 작동 원리는 과토크 상태에서 웜 기어가 축 방향으로 선형 이동하는 것) 또는 전자식(일반적인 원리는 고정자 전류 측정 또는 홀 효과)이 있습니다. 토크가 설계된 최대값을 초과하면 토크 스위치가 고정자 전압을 차단하여 액추에이터 모터를 정지시킵니다. 공압 액추에이터에는 과토크 보호가 필요하지 않습니다. 밸브에 가해지는 토크가 규정된 한계를 초과하면 압축 공기의 물리적 특성으로 인해 공압 액추에이터가 구동을 멈춥니다. 전동 액추에이터와 달리 공압 액추에이터의 출력 토크는 설계 한계를 초과하지 않습니다. 따라서 파이프라인 밸브에 공압 액추에이터를 장착하면 토크가 규정된 값을 초과하여 발생하는 장비 고장 위험을 제거할 수 있다고 볼 수 있습니다.

방폭형 설계

사용 환경에 위험물이 있는 경우, 전기 장비는 폭발할 수 있습니다. 위험 환경에서의 보호 수준 및 보호 방법에 대해서는 지면 제약으로 인해 본 문서에서 다루지 않습니다.

그럼에도 불구하고, 위험 물질이 있는 환경에서는 반드시 방폭 장비를 사용해야 한다는 점을 강조할 필요가 있습니다.

기존 산업 표준 전동 액추에이터와 비교했을 때, 파이프라인 밸브용 방폭형 전동 액추에이터는 가격이 더 비싸고 설계가 더 복잡합니다. 공압 액추에이터는 위험 환경에서 사용되더라도 폭발 위험이 없습니다. 공압 액추에이터의 경우, 위험 환경에 맞춘 특수 설계는 포지셔너, 솔레노이드 밸브, 리미트 스위치 등에만 국한됩니다(그림 1-3). 따라서 방폭형 부속품을 장착한 공압 액추에이터를 사용하여 파이프라인 밸브를 작동시키면 동일한 기능을 가진 방폭형 전동 액추에이터보다 비용이 훨씬 절감됩니다.

위치

공압 액추에이터는 가장 중요한 단점 중 하나를 가지고 있습니다. 액추에이터가 스트로크 중간에 도달하면 위치 조정이 더 복잡해지는데, 이는 제어 밸브 스풀의 위치 조정이 더 어려워진다는 것을 의미합니다.

공기의 물리적 특성으로 인해 공압 액추에이터의 위치 정밀도는 전기 액추에이터보다 수 배 낮습니다. 하지만 스테핑 모터를 사용하는 전기 액추에이터의 경우, 위치 정밀도는 포지셔너가 장착된 공압 액추에이터보다 몇 배 더 높습니다. 후자는 높은 위치 정밀도나 제어 정밀도가 요구되지 않는 시스템에만 사용할 수 있습니다. 파이프라인 밸브에 사용되는 공압 액추에이터는 구조 설계 측면에서 고유한 특징을 가지고 있습니다. 제어 시스템의 모든 구성 요소가 액추에이터의 외면, 즉 주 구조물 외부에 설치됩니다. 작동 모드를 차단에서 제어로 전환해야 하는 경우 솔레노이드 밸브를 포지셔너로 교체해야 합니다. 이 두 구성 요소가 공압 액추에이터 외부에 설치되고 접합면 설계가 동일하기 때문에 분배기를 제거하고 포지셔너를 설치하는 것이 더 편리합니다. 즉, 해당 액세서리를 교체함으로써 동일한 공압 액추에이터를 차단 및 제어 모두에 사용할 수 있습니다(그림 1-2).