Pengiraan tork injap rama-rama ialah proses menganggarkan daya putaran, atau tork, yang diperlukan untuk membuka, menutup dan menahan cakera pada kedudukannya. Pengiraan ini digunakan terutamanya untuk penentuan saiz penggerak.
Memilih penggerak yang salah dalam injap rama-rama boleh menyebabkan perbelanjaan yang besar. Ini berlaku kerana jurutera salah mengira tork yang diperlukan oleh cakera injap untuk berputar.
Artikel ini merangkumi tiga jenis tork, enam faktor yang mempengaruhi, formula piawai dan carta rujukan DN50-DN300.
Apakah Tork Injap Rama-rama dan Mengapa Ia Penting untuk Pemilihan Penggerak?
Pengiraan tork injap rama-rama memberikan jurutera daya putaran minimum yang diperlukan untuk mengendalikan cakera dengan selamat di bawah keadaan yang dinilai.
Tork dinyatakan dalam newton-meter (Nm) untuk sistem metrik atau foot-pound (ft-lb) untuk imperial.
Formula praktikal yang biasa digunakan ialah:
Ta=Ts+Tb+Td , dengan tork penggerak bersamaan dengan tork tempat duduk campur tork galas campur tork dinamik.
Setiap penggerak pneumatik, elektrik atau hidraulik mempunyai julat tork output yang ditetapkan. Jika output tersebut berada di bawah tork yang diperlukan oleh injap, penggerak akan berhenti pada pertengahan lejang.
Pengiraan tork yang betul adalah penting kerana penggerak yang terhenti menyebabkan cakera terbuka sebahagiannya. Ini boleh mengakibatkan kebocoran dalaman dan potensi kegagalan sistem.
Saiz yang terlalu besar juga merupakan masalah. Penggerak dengan output yang terlalu banyak boleh merosakkan batang, cakera atau tempat duduk elastomer dari semasa ke semasa.
Piawaian seperti AWWA C504 dan API 609 menetapkan kriteria tork minimum yang mesti disahkan oleh pengeluar sebelum injap dihantar.
Piawaian ini memberi pasukan perolehan garis dasar untuk menyemak silang helaian data pengilang terhadap keputusan ujian bebas.
Tiga Jenis Tork Rama-rama
Terdapat tiga yang berbeza tork rama-rama nilai yang mesti diambil kira oleh jurutera dalam sebarang langkah penentuan saiz penggerak.
Tork Putus (Tork Putus-ke-Buka)
Tork pemutus ialah nilai tork tertinggi dalam kitaran operasi. Ia adalah daya yang diperlukan untuk membuka cakera yang tertutup sepenuhnya selepas ia pegun di bawah tekanan. Geseran statik dan tekanan pembezaan penuh bertindak serentak pada masa ini. Tork pemutus mengawal keperluan output minimum untuk penggerak pneumatik pegas tutup-gagal.
Tork Berjalan (Tork Dinamik)
Tork larian ialah daya yang diperlukan untuk terus memutarkan cakera selepas pecah. Ia lebih rendah daripada tork pecah di bawah keadaan biasa.
Walau bagaimanapun, tork boleh melonjak pada sudut cakera pertengahan; biasanya antara 60 dan 70 darjah. Lonjakan ini terhasil daripada daya hidrodinamik yang bertindak pada cakera apabila aliran membahagi di sekelilingnya. Jurutera yang menentukan saiz penggerak elektrik untuk memodulasi kawalan mesti mengambil kira puncak pertengahan lejang ini.
Tork Penutupan / Tempat Duduk
Tork tempat duduk ialah daya yang diperlukan untuk menolak cakera sepenuhnya ke atas tempat duduk pada akhir lejang.
Bagi injap yang dipasang lembut, ia mesti memampatkan elastomer EPDM atau NBR secukupnya untuk mencapai pengedap sifar kebocoran. Kelas kebocoran untuk pengedap lembut biasanya Kelas VI disahkan mengikut API 598 atau ISO 5208.
Injap berlapis logam memerlukan tork berlapis yang lebih tinggi. Toleransi kebocorannya ditakrifkan secara berasingan di bawah kriteria Kelas IV.
6 Faktor yang Mempengaruhi Tork Injap Rama-rama
Terdapat enam pembolehubah yang menentukan metrik pengiraan tork injap rama-rama untuk sebarang permohonan yang diberikan.
Saiz Injap (DN / Diameter Paip)
Tork diskala secara kasar dengan kuasa tiga diameter cakera.
Contohnya, injap DN200 memerlukan tork yang jauh lebih tinggi daripada DN50 pada tekanan yang sama.
Hubungan kubik inilah sebabnya injap beroda besar hampir selalu memerlukan pengendali gear atau penggerak berkuasa.
Tekanan Pembezaan (ΔP)
Tekanan pembezaan merupakan pembolehubah tunggal terbesar dalam sebarang pengiraan tork.
ΔP yang lebih tinggi merentasi cakera tertutup meningkatkan kedua-dua tork pemecah dan tork tempat duduk dengan ketara.
Sentiasa kira tork pada ΔP maksimum yang dinilai, bukan tekanan operasi biasa.
Bahan Tempat Duduk
Elastomer EPDM dan NBR menghasilkan lebih banyak geseran tempat duduk berbanding tempat duduk yang dilapisi PTFE.
Elastomer yang telah lama digunakan boleh menghasilkan nilai tork yang jauh melebihi angka helaian data injap baharu.
Faktor penuaan tempat duduk apabila memilih margin keselamatan penggerak untuk pemasangan jangka hayat yang panjang.
Jenis Media dan Kelikatan
Bubur, cecair likat dan media berserat menambah tork seretan semasa putaran cakera.
Air bersih ialah garis dasar standard yang digunakan dalam kebanyakan carta tork pengeluar.
Sahkan nilai tork dengan pengilang jika bendalir proses berbeza dengan ketara daripada air.
Reka Bentuk Injap dan Keeksentrikan
Sentrik atau injap rama-rama sepusat mengekalkan sentuhan cakera ke tempat duduk sepanjang pergerakan 90 darjah penuh. Sentuhan berterusan ini menghasilkan tork larian yang lebih tinggi berbanding reka bentuk eksentrik.
Injap eksentrik berganda dan tiga kali ganda mengangkat cakera dari tempat duduk sebaik sahaja dibuka, sekali gus mengurangkan tork larian dan haus tempat duduk.
Badan: Keluli Karbon, Keluli Tuang, Keluli Tempa, SS304, SS316, Al-Gangsa, Besi Mulur
Suhu
Suhu sejuk mengeraskan elastomer dan boleh meningkatkan tork putus melebihi nilai keadaan ambien.
Sementara itu, suhu yang tinggi boleh menyebabkan pembengkakan atau degradasi tempat duduk, mengubah profil tork dari semasa ke semasa.
Sentiasa sahkan kesesuaian bahan tempat duduk untuk julat suhu operasi penuh sebelum memuktamadkan saiz penggerak.
Bagaimanakah Anda Menggunakan Formula Pengiraan Tork Injap Rama-rama?
The formula pengiraan tork injap rama-rama memecahkan jumlah tork kepada empat komponen yang boleh diukur, seperti yang ditunjukkan di bawah.
Formula Empat Komponen
Jumlah Tork (T) = Tt + Ts + Tp + Td
Di mana:
- Tt = tork geseran galas batang
- Ts = tork geseran tempat duduk
- Tp = tork teraruh tekanan (cakera diimbangi dari pusat aci)
- Td = tork dinamik atau hidrodinamik daripada media yang mengalir
Formula Medan Ringkas AWWA
Untuk aplikasi kerja air, AWWA C504 menyediakan jalan pintas praktikal:
T = K x D3 x ΔP
Di mana:
- T = tork dalam Nm
- K = pekali injap (daripada helaian data pengilang)
- D = diameter cakera dalam meter
- ΔP = tekanan pembezaan dalam bar
K berbeza mengikut jenis injap, bahan tempat duduk dan profil cakera.
Sentiasa gunakan nilai K yang diterbitkan oleh pengilang — bukan anggaran generik.
Faktor Keselamatan untuk Saiz Penggerak
Gunakan faktor keselamatan 1.25 hingga 1.5 ke atas tork maksimum yang dikira sebelum memilih penggerak.
AWWA C504 mengesyorkan julat ini untuk perkhidmatan kerja air standard.
Untuk servis buntu atau injap yang jarang berkitar, tingkatkan faktor keselamatan kepada 1.5 hingga 2.0.
Margin yang lebih luas ini meliputi tempat duduk yang telah lama digunakan, keadaan permulaan sejuk dan lonjakan tork pertengahan lejang.
Unit Metrik vs. Imperial
Metrik pengiraan tork injap rama-rama menghasilkan tork dalam Nm apabila D dalam meter dan ΔP dalam Pa.
Bahagikan dengan 1,000 jika ΔP dimasukkan dalam kPa.
Untuk pengiraan imperial, D adalah dalam inci dan ΔP adalah dalam psi. Hasilnya adalah dalam ft-lb dengan faktor penukaran unit.
Metrik (Nm) ialah piawaian untuk dokumentasi AWWA, API dan ISO.
Carta Tork Injap Rama-rama: Nilai Rujukan untuk DN50 hingga DN300
The carta tork injap rama-rama di bawah memberikan nilai tork indikatif untuk injap rama-rama sentris yang duduk lembut dengan tempat duduk EPDM atau NBR.
Angka-angka ini mengandaikan perkhidmatan air bersih pada julat tekanan pembezaan yang dinyatakan.
Gunakan nombor ini sebagai titik permulaan. Sahkan dengan lengkung tork yang dikeluarkan oleh pengilang sebelum memuktamadkan pemilihan penggerak.
| Saiz Injap | ΔP tipikal | Bahan Tempat Duduk | Tork Pecah | Tork Berjalan | Tork Penutupan |
|---|---|---|---|---|---|
| DN50 (2″) | 0.5-1.0 bar | EPDM / NBR | 8-14 Nm | 10-16 Nm | 12-18 Nm |
| DN80 (3″) | 0.5-1.0 bar | EPDM / NBR | 18-28 Nm | 22-32 Nm | 26-36 Nm |
| DN100 (4″) | 1.0-1.6 bar | EPDM / NBR | 30-45 Nm | 38-55 Nm | 44-60 Nm |
| DN150 (6″) | 1.0-1.6 bar | EPDM / NBR | 60-90 Nm | 75-110 Nm | 88-120 Nm |
| DN200 (8″) | 1.0-1.6 bar | EPDM / NBR | 110-160 Nm | 140-200 Nm | 160-220 Nm |
| DN250 (10″) | 1.0-1.6 bar | EPDM / NBR | 180-260 Nm | 220-320 Nm | 260-360 Nm |
| DN300 (12″) | 1.0-1.6 bar | EPDM / NBR | 280-380 Nm | 340-460 Nm | 400-530 Nm |
NOTANilai jadual adalah indikatif untuk injap rama-rama sentris yang duduk lembut pada julat delta-P yang dinyatakan. Reka bentuk yang duduk logam dan eksentrik akan mempunyai profil tork yang berbeza. Saiz penggerak akhir mesti menggunakan lengkung tork yang dikeluarkan oleh pengilang.
Senario Aplikasi Dunia Sebenar
Dalam senario ini, kontraktor EPC sedang menentukan injap rama-rama automatik untuk projek pengembangan rawatan air.
Vendor penggerak memerlukan helaian data tork yang dicop untuk mengkonfigurasi julat spring penggerak pneumatik.
TG Valve menyelesaikan masalah ini dengan menyediakan dokumentasi tork yang dikeluarkan oleh kilang untuk setiap saiz injap dan penarafan tekanan.
Hasilnya ialah masa kejuruteraan dan ralat pemilihan penggerak yang dikurangkan.
Kesimpulan
Mengira dengan betul tork rama-rama Nilai bermaksud memadankannya dengan penggerak yang betul. Ini membantu mencegah ketidaktepatan yang boleh menyebabkan masalah seperti kebocoran dalaman dan kegagalan sistem.
TG Valve menjalankan ujian cangkerang dan tempat duduk penuh di kilangnya mematuhi AWWA C504, API 609 dan API 598.
Setiap injap meninggalkan pengeluaran dengan helaian parameter tork yang didokumenkan yang meliputi tork pemecah, tork larian dan tork tempat duduk.
Dokumentasi ini membolehkan pasukan perolehan dan vendor penggerak memadankan output penggerak secara langsung dengan data tork khusus injap.
