大口径パイプラインのアクチュエータ選択のためのバタフライ バルブ トルクの計算方法

大口径の水道パイプラインで適切なアクチュエータを選択するために、バタフライ バルブのトルクを計算する方法を学びます。 EPC エンジニアとプロジェクト調達のための実践的なガイド。

バタフライバルブの選択においてトルク計算が重要な理由

大口径パイプラインプロジェクトでは、 バルブの選択はサイズと圧力定格だけではありません。最も重要だが過小評価されがちな要素の 1 つは動作トルクです。

トルク推定が正しくないと、次のような事態が生じる可能性があります。

• アクチュエータの大型化 → 無駄なコスト増加
• アクチュエータのサイズが小さい → バルブが適切に開閉できない
• アクチュエータの早期故障
• 重要なシステムにおける運用リスク

EPC 請負業者やエンジニアにとって、トルク計算は信頼性とプロジェクトのコスト管理に直接関係します。

バタフライバルブのトルクは何によって決まるのでしょうか?

二重偏心バタフライ バルブの作動トルクは、いくつかの重要な要因によって影響されます。

1. バルブサイズ (DN）
直径に応じてトルクが大幅に増加、DN200 と DN1200 → トルクの差は数倍になる可能性があります
大口径バルブにはギアボックスまたは電動操作が必要です

2. 使用圧力 (PN)
圧力が高いほどシール力とシール抵抗が高くなります。PN10 と PN25 の比較 → トルクが大幅に増加します
遮断トルクは最大差圧下で最大になります

3. シートのデザインと素材
シートの構成が異なると、発生する摩擦も異なります。

• ソフトシート（EPDM/NBR） → トルク低下
• 金属シートまたは強化シート → 高トルク
• 溶接されたステンレス鋼シート → より安定しますが、わずかに高い抵抗力

4. バルブの設計 ( 同心円 vs ダブル偏心円)
二重偏心設計により、次の理由からトルクが大幅に低減されます。

• オープン中にディスクがシートから離れる
• 初期動作後の摩擦を最小限に抑えます

このため、二重偏心弁が大規模な水道パイプラインで広く使用されています。

5. 動作条件

• 操作頻度
• 沈殿物または破片の存在
• 設置位置（水平・垂直）

基本的なトルク成分

実際のエンジニアリングでは、トルクは通常次のように分類されます。

• 着座トルク: しっかりと締め切るために必要なトルク
• アンシーティングトルク: シールを破壊するために必要な初期トルク
• 動的トルク：移動時のトルク（着座トルクより小さい）

重要: アクチュエータを選択する際、エンジニアは通常、最大トルク = 安全率 × 着座トルクを考慮します。
トルク値は、EN1074 の動作条件および最大差圧の下で検証する必要があります。

簡易トルク推定方法

正確なトルク値は常にメーカーから提供される必要がありますが、設計の初期段階では簡略化された推定アプローチを使用できます。

ステップ 1: 主要なパラメータを特定する
バルブサイズ(DN)
圧力定格 (PN)
シートタイプ
アプリケーション (オン/オフまたはスロットル)

ステップ 2: 基準トルク データを使用する
一般的な傾向: トルクは直径とともに指数関数的に増加し、トルクは圧力とともに直線的に増加します。

例 (予備的な推定のみのための参考値):

注:
トルク値は、バルブの設計、シートのタイプ、差圧、メーカーによって大きく異なる場合があります。
最終的なアクチュエータの選択は、バルブのサプライヤーから提供される確認済みのトルク データに基づいて行う必要があります。

特定の圧力およびシート構成における正確なトルク値については、ATHENA ダブル偏心バタフライ バルブの技術仕様を参照するか、エンジニアリング チームにお問い合わせください。

ステップ 3: 安全率を適用する
推奨:
手動操作→1.2～1.5
電動アクチュエーター→1.3～1.5
重要なシステム → 2.0まで

トルクに基づくアクチュエータの選択

トルクが推定されると、アクチュエータの選択が簡単になります。

1. ギアボックス (手動操作)
用途: DN ≥ 300、低周波動作
主な考慮事項:
ギア比
操作性の良さ
環境保護（IP等級）

2. 電動アクチュエーター
用途: リモコン、SCADA システム、ポンプ ステーション
選択パラメータ:
出力トルク≧必要トルク
IP等級（埋設または水没サービスの場合はIP67 / IP68）
電源の利用可能性

3. 空気圧アクチュエータ
用途:
高速動作
産業用システム

トルク選択でよくある間違い

❌ アクチュエータの小型化
圧力がかかるとバルブが完全に閉まらない
❌ 差圧無視
実際の動作ではトルクが過小評価されている
❌ 安全率を考慮していない
高い失敗リスク
❌ メーカーデータの代わりに一般的な値を使用する
バルブとアクチュエータの不一致

プロジェクトに対する実際的な推奨事項

大口径の水道パイプライン システムの場合:
トルクデータは必ずバルブメーカーに問い合わせてください。
最大差圧時のトルク確認
適切な安全マージンを持ったアクチュエータを選択してください
設置条件を考慮（埋設、水没→IP68必須）

ダブル偏心バタフライバルブが好まれる理由

同心バルブとの比較:

• 作動トルクの低減
• シートの摩耗を軽減
• 自動化への適合性の向上

これにより、以下の場合に標準的な選択肢となります。
都市水道システム
ポンプ場
大規模な伝送パイプライン

たとえば、ATHENA ダブル偏心バタフライ バルブは、オプションの溶接ステンレス鋼シートと IP68 定格のギアボックスを備えて設計されており、要求の厳しい水道インフラ プロジェクトに適しています。

バルブとアクチュエータの選択についてサポートが必要ですか?

水道パイプラインやポンプ場のプロジェクトに取り組んでいる場合、正しいトルクとアクチュエーターを選択することが重要です。

プロジェクトのパラメーター (DN、圧力、媒体、設置条件) を送信していただければ、当社のエンジニアリング チームが以下を提供します。
– 正確なトルク計算
– アクチュエータの推奨サイジング
– 技術データシート ATHENA ダブル偏心バタフライバルブ

これにより、信頼性の高い動作が保証され、コストのかかる過剰なサイジングや障害のリスクが回避されます。