バタフライバルブのトルク計算 これは、ディスクを開閉し、所定の位置に保持するために必要な回転力、すなわちトルクを推定するプロセスです。この計算は主にアクチュエータのサイズ決定に使用されます。.
アクチュエータの選択を間違えると バタフライバルブ これは大きな出費につながる可能性があります。なぜなら、エンジニアがバルブディスクを回転させるのに必要なトルクを誤って計算してしまうからです。.
この記事では、3種類のトルクの種類、6つの影響要因、標準式、およびDN50～DN300の参照チャートについて説明します。.
バタフライバルブのトルクとは何か、そしてアクチュエータの選定においてなぜ重要なのか？
バタフライバルブのトルク計算 これにより、定格条件下でディスクを安全に操作するために必要な最小限の回転力をエンジニアに提供できます。.
トルクは、メートル法ではニュートンメートル（Nm）、ヤード・ポンド法ではフィートポンド（ft-lb）で表されます。.
一般的な実用的公式は次のとおりです。
Ta=Ts+Tb+Td , ここで、アクチュエータトルクは、シートトルク、ベアリングトルク、および動的トルクの合計に等しい。.
空気圧式、電動式、油圧式のアクチュエータには、それぞれ規定の出力トルク範囲があります。その出力がバルブの要求トルクを下回ると、アクチュエータは動作途中で停止します。.
トルク計算を正しく行うことが重要です。なぜなら、アクチュエータが停止するとディスクが部分的に開いた状態になり、内部漏れやシステム障害につながる可能性があるからです。.
過剰に大きいサイズも問題です。出力が大きすぎるアクチュエータは、時間の経過とともにステム、ディスク、またはエラストマーシートを損傷する可能性があります。.
AWWA C504やAPI 609などの規格では、バルブの出荷前にメーカーが検証しなければならない最小トルク基準が定められています。.
これらの基準は、調達チームがメーカーのデータシートと独立した試験結果を照合するための基準となる。.
蝶のトルクの3つのタイプ
3つの異なる バタフライトルク アクチュエータのサイズ選定を行う際に、エンジニアが考慮しなければならない値。.
ブレークトルク（開錠トルク）
ブレークトルクとは、動作サイクルにおける最大トルク値です。これは、圧力下で静止状態にあった完全に閉じたディスクを、再び座面から引き離すために必要な力です。この瞬間、静止摩擦と最大差圧が同時に作用します。ブレークトルクは、フェイルクローズ式スプリングリターン型空気圧アクチュエータの最小出力要件を決定します。.
走行トルク（動的トルク）
走行トルクとは、ディスクがブレークアウェイした後も回転を続けるために必要な力のことです。これは、通常の状態ではブレークトルクよりも小さくなります。.
しかし、トルクはディスクの角度が中間的な位置（通常は60度から70度の間）で急激に増加する可能性があります。この急激な増加は、流体がディスクの周囲で分岐する際にディスクに作用する流体力によって生じます。変調制御用の電動アクチュエータのサイズを設計するエンジニアは、この中間ストロークにおけるピーク値を考慮する必要があります。.
閉鎖／着座トルク
着座トルクとは、ストロークの終わりにディスクをシートに完全に押し付けるために必要な力のことです。.
ソフトシートバルブの場合、EPDMまたはNBRエラストマーを十分に圧縮して、漏れのないシールを実現する必要があります。ソフトシールの漏れ等級は通常クラスVIであり、API 598またはISO 5208に基づいて検証されます。.
金属シートバルブは、より高い着座トルクを必要とします。その漏れ許容値は、クラスIV基準で別途規定されています。.
バタフライバルブのトルクに影響を与える6つの要因
決定する変数は 6 つあります バタフライバルブのトルク計算指標 あらゆる用途において。.
バルブサイズ（DN／パイプ径）
トルクは、おおよそディスク直径の3乗に比例する。.
例えば、同じ圧力の場合、DN200バルブはDN50バルブよりもはるかに大きなトルクを必要とする。.
この3乗の関係性こそが、大口径バルブがほぼ例外なくギア式アクチュエータまたは電動アクチュエータを必要とする理由である。.
差圧（ΔP）
トルク計算において、差圧は最も大きな変動要因である。.
閉じたディスク全体にわたるΔPが大きいほど、制動トルクと着座トルクの両方が大幅に増加する。.
トルクは、通常の運転圧力ではなく、常に最大定格圧力差（ΔP）で計算してください。.
シート素材
EPDMおよびNBRエラストマーは、PTFEライニングのシートよりもシート摩擦が大きい。.
経年劣化したエラストマーは、新品バルブのデータシートに記載されている数値よりもはるかに高いトルク値を発生させる可能性がある。.
長期間使用する設備においてアクチュエータの安全マージンを選定する際には、シートの経年劣化を考慮に入れてください。.
メディアの種類と粘度
スラリー、粘性流体、および繊維状媒体は、ディスクの回転中に抗力トルクを増加させる。.
ほとんどのメーカーのトルクチャートでは、きれいな水が標準的な基準値として使用されています。.
プロセス流体が水と大きく異なる場合は、製造元にトルク値を確認してください。.
バルブの設計と偏心
中心または 同心円状のバタフライバルブ ディスクとシートの接触を90度全可動範囲にわたって維持します。この継続的な接触により、偏心設計に比べて高い回転トルクが得られます。.
ダブル偏心バルブとトリプル偏心バルブは、開弁時にディスクをシートから即座に持ち上げるため、作動トルクとシートの摩耗を低減します。.
体： 炭素鋼、鋳鋼、鍛鋼、SS304、SS316、アルミ青銅、ダクタイル鋳鉄
温度
低温はエラストマーを硬化させ、破断トルクを常温時よりも増加させる可能性がある。.
一方、高温になるとシートが膨張したり劣化したりして、時間の経過とともにトルク特性が変化する可能性がある。.
アクチュエータのサイズを最終決定する前に、シート材が動作温度範囲全体に適していることを必ず確認してください。.
バタフライバルブのトルク計算式はどのように使用するのですか？
その バタフライバルブのトルク計算式 総トルクは、以下に示すように、測定可能な4つの要素に分解されます。.
4成分式
総トルク (T) = Tt + Ts + Tp + Td
どこ：
- Tt = ステムベアリング摩擦トルク
- Ts = シート摩擦トルク
- Tp = 圧力誘起トルク（ディスクの軸中心からのずれ）
- Td = 流動媒体からの動的または流体力学的トルク
AWWA簡易フィールド計算式
水道事業の用途においては、AWWA C504は実用的な近道を提供します。
T = K × D3 × ΔP
どこ：
- T = トルク（Nm）
- K = バルブ係数（メーカーのデータシートより）
- D = ディスクの直径（メートル）
- ΔP = 差圧（バール）
Kの値は、バルブの種類、シートの材質、ディスクの形状によって異なります。.
必ずメーカーが公表しているK値を使用してください。一般的な推定値を使用しないでください。.
アクチュエータのサイズ決定における安全率
アクチュエータを選定する前に、計算された最大トルクに対して1.25～1.5の安全率を適用してください。.
AWWA C504は、標準的な水道事業サービス向けにこの製品シリーズを推奨しています。.
行き止まりの配管や、作動頻度の低いバルブの場合は、安全率を1.5～2.0に上げてください。.
この広い余裕は、経年劣化したシート、冷間始動時、およびストローク中盤のトルクスパイクに対応できる。.
メートル法とヤード・ポンド法
バタフライバルブのトルク計算指標 Dがメートル単位、ΔPがPa単位の場合、トルクはNm単位で出力されます。.
ΔPがkPa単位で入力されている場合は、1,000で割ってください。.
ヤード・ポンド法での計算では、Dはインチ単位、ΔPはpsi単位です。結果は単位換算係数付きのft-lb単位で表されます。.
メートル法（Nm）は、AWWA、API、およびISOの文書における標準単位です。.
バタフライバルブのトルクチャート：DN50～DN300の参考値
その バタフライバルブのトルクチャート 以下に、EPDMまたはNBRシートを備えたソフトシート式セントリックバタフライバルブの目安となるトルク値を示します。.
これらの数値は、記載された差圧範囲において、きれいな水が供給されることを前提としています。.
これらの数値はあくまで出発点としてご利用ください。アクチュエータの選定を最終決定する前に、メーカーが発行するトルク曲線で確認してください。.
| バルブサイズ | 典型的なΔP | シート素材 | ブレーキトルク | ランニングトルク | 締め付けトルク |
|---|---|---|---|---|---|
| DN50（2インチ） | 0.5～1.0バール | EPDM / NBR | 8～14 Nm | 10～16 Nm | 12～18 Nm |
| DN80（3インチ） | 0.5～1.0バール | EPDM / NBR | 18～28Nm | 22～32Nm | 26～36Nm |
| DN100（4インチ） | 1.0～1.6バール | EPDM / NBR | 30～45Nm | 38～55Nm | 44～60 Nm |
| DN150（6インチ） | 1.0～1.6バール | EPDM / NBR | 60～90 Nm | 75～110 Nm | 88～120 Nm |
| DN200（8インチ） | 1.0～1.6バール | EPDM / NBR | 110～160 Nm | 140～200Nm | 160～220 Nm |
| DN250（10インチ） | 1.0～1.6バール | EPDM / NBR | 180～260 Nm | 220～320 Nm | 260～360 Nm |
| DN300（12インチ） | 1.0～1.6バール | EPDM / NBR | 280～380 Nm | 340～460 Nm | 400～530 Nm |
注記表の値は、記載された圧力差範囲におけるソフトシート式中心型バタフライバルブの目安値です。金属シート式および偏心式設計では、トルク特性が異なります。最終的なアクチュエータのサイズ選定には、メーカー発行のトルク曲線を使用する必要があります。.
実世界での応用シナリオ
このシナリオでは、EPC請負業者が浄水場拡張プロジェクト向けに自動バタフライバルブを指定している。.
アクチュエータのベンダーは、空気圧アクチュエータのスプリング範囲を設定するために、刻印されたトルクデータシートを必要とします。.
TG Valveは、各バルブのサイズと圧力定格ごとに工場発行のトルクに関する文書を提供することで、この問題を解決します。.
その結果、設計時間の短縮とアクチュエータ選定におけるエラーの削減が実現する。.
結論
正しく計算する バタフライトルク 適切な値を選択するということは、適切なアクチュエータと組み合わせることを意味します。これにより、内部漏れやシステム障害などの問題につながる可能性のある不正確さを防ぐことができます。.
TGバルブは、シェルとシートの完全なテストを実施しています。 工場において、AWWA C504、API 609、およびAPI 598に準拠して製造されています。.
すべてのバルブは、ブレークトルク、ランニングトルク、およびシートトルクを記載したトルクパラメータシートを添付して出荷されます。.
このドキュメントにより、調達チームとアクチュエータベンダーは、アクチュエータの出力をバルブ固有のトルクデータに直接照合することができます。.
