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バルブアクチュエーターの種類の違い、動作原理と利点

DELCOによる

2025-11-29

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バルブアクチュエーターの種類を探る, 彼らの動作原理, 利点, プロジェクトに最適なアクチュエーターを選ぶためのアプリケーション.

もしあなたが関与しているならプロセス制御 またはプラントのメンテナンス, そのことを知っていますよねバルブアクチュエータ 信頼できる自動化の基盤です. 正しい選択バルブアクチュエータタイプ—もしエレクトリック, 空気圧, 又は水力の—システムのパフォーマンスを左右することがあります, 安全, そして効率性. 差出人油 & 気体 宛先水処理 そして薬, 各アクチュエーターには独自の強みとトレードオフがあり、エンジニアはそれを理解してから決定する必要があります. このガイドでは, クリアになるよ, 厳格な概要バルブアクチュエーターの種類と動作原理, 実用的なメリットとデメリット, および実際のアプリケーション. もっとその, 私たちはDELCOのものを参考にしています 20+ 次のプロジェクトやレトロフィットに最適なアクチュエーターを選ぶための長年の専門知識が役立ちます. では、バルブ自動化の核心にすぐ入りましょう。 2025.

バルブアクチュエーターとは何か? 基本的な定義と機能

あるバルブアクチュエーター は、パイプライン内の流量を制御するためにバルブを自動的に動かす機械装置です. 制御信号を変換します (エレクトリック, 空気圧, または油圧式) バルブの動き—いずれの開口部も, 閉会, またはバルブの位置を変調する.

手動バルブと作動バルブの違い

特徴	手動バルブ	作動バルブ
操作	手動式 (ハンドホイール, 肝臓)	アクチュエーターによる自動化 (エレクトリック, 空気圧, 水力の)
速度	遅い, 演算子依存	速くて安定して
リモートコントロール	無理です	完全リモートかつ自動化
安全	狹 (人間の存在が必要だ)	フェイルセーフモードを通じてプロセス安全性を強化します
精度	オペレーターのスキルに限定	高精度フィードバックシステム付き

プロセス安全における役割, 効率, および遠隔操作

バルブアクチュエーターは産業自動化において重要な役割を果たします。:

安全性の向上 緊急時に人の介入なしにバルブを閉め開けるフェイルセーフ設計を通じて.
効率の向上 高速化を有効にすることで, 正確, および繰り返しバルブの位置設定, 流量制御の最適化.
遠隔操作の許可 危険な環境への人員の曝露を減らし、集中型プロセス制御を可能にするためです.

現代の工業施設において, 作動式バルブはバルブ自動化システムの重要な構成要素です, 分散制御システムとの信頼性の高い制御と統合を提供します (DCS) およびプログラマブルロジックコントローラ (PLC).

例えば, DELCO電動バルブアクチュエーターはトルク監視機能を備えた精密な位置制御を実現します, 米国の工業現場における安全性とプロセス信頼性の向上.

バルブアクチュエーターはどのように機能するのか? 一般動作原理

バルブアクチュエーターは入力信号を機械的な動きに変換し、バルブステムを動かすことで動作します, 流量を調整するためにバルブの位置を変えること. このプロセスは制御信号(電気信号のいずれか)から始まります, 空気圧, または油圧式—アクチュエーターに送られます. アクチュエーターはバルブステムを動かし、開かすかを決めます, 閉める, またはバルブの位置を変調させる, パイプライン内の流体またはガスの流れを制御すること.

この基本的な流れは主に2つの制御モードで機能します:

オープンループ: アクチュエータは入力信号のみに基づいて動きます, フィードバックなしで. バルブが正しい位置に達したと仮定しますが、確認はしません.
クローズドループ: アクチュエーターはポジショナーやフィードバックシステムを使用し、バルブの位置をリアルタイムで監視します. バルブが信号コマンドから逸脱した場合, システムはアクチュエーターを自動的に調整し、正確な制御を確保します.

バルブポジショナーを用いたクローズドループ制御は、より高い精度と信頼性を提供します, 特に、正確なバルブ位置が安全性と効率に影響を与える重要なプロセス制御において重要です. これにより、多くの産業環境において自動バルブ操作システムは手動制御よりもはるかに優れています.

電気バルブアクチュエーター: 動作原理と種類

電気バルブアクチュエーターは、ギアトレインに接続されたモーターを使って電気エネルギーを機械的運動に変換することで動作します. この構成はバルブステムを駆動してバルブを開閉させます. 内蔵リミットスイッチはモーターを所望の位置で停止させます, 一方、トルクスイッチは抵抗が強すぎると出力をカットして損傷を防ぎます.

電動アクチュエーターには主に2種類あります:

マルチターンアクチュエータ: これらはバルブステムを何度も回転させます, グローブバルブやその他のリニアバルブに最適です.
クォーターターンアクチュエータ: これらは茎を回転させます 90 度, ボールバルブまたはバタフライバルブに適しています.

電動アクチュエーターは、空気やオイルの供給を必要とせずに正確なバルブ制御を提供するため人気があります, 清潔で手入れが少ない状態にしています. DCSやPLCなどの制御システムと簡単に統合し、シームレスな自動化を実現します. しかし, 初期コストが高く電力に依存しているため、バッテリーバックアップと組み合わせない限りフェイルセーフではありません.

アメリカ合衆国において. 工業環境, 電気アクチュエーターは信頼性の高いバルブ自動化のために広く使われています, 主要なモデルを含みます。DELCOエレクトリックシリーズ, 精密な制御と耐久性が求められる過酷な環境向けに設計されています.

空気圧バルブアクチュエーターとその動作原理

空気圧式バルブアクチュエーターは圧縮空気を利用してバルブを開閉させる動きを生み出します. 最も一般的なタイプには、ダイアフラムとスプリングアクチュエーター、またはピストン駆動のラック&ピニオン設計があります. ダイアフラムとスプリングモデルにおいて, 空気圧が柔軟なダイアフラムに押し当てられます, バルブステムをバネの力に逆らって動かす—これは単動式でよくある (スプリングリターン) アクチュエータ. 二重作用空気圧アクチュエーターは、ピストンの両側に空気圧を加えてバルブステムを両方向に動かします, 制御は向上しますが、開閉ストロークの両方で空気供給が必要です.

単作動式と複式作動式空気アクチュエーターの比較:

単一作動アクチュエーターは、空気が切れたときにバルブを元の位置に戻すためにスプリング力を利用します, フェイルセーフ機能の提供.
ダブルアクチュエーターは、両方向の動きに空気圧のみに依存します, 応答速度は速くなりますが、外部制御なしでは自動フェイルセーフ動作はありません.

空気圧アクチュエーターの利点:

電力を使わないため、危険な環境でも本質的に安全です.
迅速な対応と迅速なサイクルにより、迅速なバルブ操作を必要とする工程に最適です.
スプリングリターンによる単一作用型のフェイルセーフ動作.

短所:

清潔なものの供給が必要です, 乾式圧縮空気, これにより、メンテナンスや運用コストが増加する可能性があります.
油圧や電動アクチュエーターと比べてストロークフォースが制限されている, そのため、非常に大きなバルブや高トルクバルブでの使用が制限されることがあります.

スコッチヨーク vs ラック & ピニオン

空気圧アクチュエーターで人気のある機械設計にはスコッチヨークとラックがあります & ピニオン.

スコッチヨークアクチュエーター スライディングヨークを介して直線ピストンの動きを回転運動に変換します. 彼らは滑らかなサービスを提供しています, 高トルク出力で、ボールバルブやバタフライバルブのようなクォーターターンバルブに最適です.
棚 & ピニオンアクチュエータ ピストン駆動のラックでギアを回します (ピニオン), バルブステムの回転. 彼らは正確な制御を提供します, コンパクトな設計, そして過酷な用途での耐久性.

どちらを選ぶかはトルク要件によります, バルブタイプ, 空間制約, そして速度の必要性. 例えば, 棚 & 効率性が高いため、ピニオンアクチュエータが好まれることが多いです, 産業環境での繰り返し制御.

空気圧弁自動化の実例として, 多くのオペレーターはステンレス鋼フランジ付きフットバルブ空気圧作動による信頼性の高い流量制御を確保するため.

この内訳は、安全性を重視する産業で空気圧式バルブアクチュエーターが依然として定番であり続ける理由を示しています, 速度, そして航空補給の物流バランスを取る際のフェイルセーフ作戦.

油圧バルブアクチュエーター

油圧バルブアクチュエーターは流体圧力を利用して強力な動きを生み出します, 通常は油圧シリンダーまたは回転羽根システムを介して行われます. 加圧されたオイルがシリンダーやロータリーチャンバーに入るとき, バルブステムを動かすピストンまたはベーンを押します, バルブの開閉.

長所:

最大の力とトルクを発揮する, 大型バルブや重負荷用途に理想的です.
スムーズに提供しましょう, 高圧下でも安定した動作を遂行します.
強靭さを求める産業プロセスに適しています, 信頼性の高いバルブ制御.

短所:

オイル漏れのリスク, それが環境や安全面の問題を引き起こす可能性があります.
油圧システムの部品があるため、電動または空気圧アクチュエーターに比べて複雑なメンテナンスが必要です.
油圧パワーユニットとクリーンオイル供給が必要です, 設置および運用コストの増加.

注目すべきバリエーションとしては電気油圧アクチュエータ, 電動モーター制御と油圧動力を融合させています. このタイプは油圧の筋肉を使った正確な位置取りを提供します, 海底システムや非常に高い信頼性が必要な場合によく使われます.

最大限の力とトルクを必要とする大規模用途, 油圧バルブアクチュエーターはメンテナンスの必要性があるにもかかわらず依然として最優先の選択肢です, その強靭で強力な運営のおかげです.

ソレノイドバルブアクチュエーター (直接演技)

ソレノイドバルブアクチュエーターはシンプルながら効果的な原理で動作します: 電磁コイルは、通電すると磁場を発生させます, バルブを開閉するプランジャーやアーマチュアを動かす. この直接作用機構は高速かつ信頼性が高いです, ソレノイドアクチュエーターをオン/オフ制御に理想的なものにしています.

主に2つのタイプがあります: 通常は閉じています (ノースカロライナ州) そして通常は開いています (いいえ). 通常閉鎖バルブでは, 電源がかからないとバルブは閉じたままです, 通電時のみ開きます. 逆に通常開いているバルブは電源が切れるまで開いたままです.

ソレノイドアクチュエーターは小型に最適です2-ウェイバルブ 迅速なサイクルが必要な場合, 流体制御システムなど, 灌漑, または冷却回路. コンパクトなサイズと迅速な応答性により、迅速かつ反復的なバルブ操作が必要な用途に最適です. 要求の高い環境向けに設計されたソレノイドバルブの詳細はこちら, これを見て高温ソレノイド弁耐久性と精密なコントロールを提供するシリーズ.

電気油圧アクチュエーター

電気油圧アクチュエーターは、電気アクチュエーターの精密な制御と油圧システムの強力な力を融合させています. 電動モーターで油圧ポンプを駆動します, これが油圧シリンダーや回転羽根を動かし、バルブを動かします. この組み合わせは優れた精度と高いトルクを実現しています, これらのアクチュエーターは重負荷用途に理想的です.

電気油圧アクチュエーターは、海底作業や高強度の圧力保護システムなどの重要な環境で使用されることが多いです (HIPPS). これらの分野は、正確な管理と信頼性の両方を求めています, 極端な状況に対応し、プロセスの安全性を確保するための高力作動.

それは電気作動と油圧作動の強みを融合させるからです, 電気油圧アクチュエーターは滑らかな動作を実現します, 迅速な対応, およびフェイルセーフ機能, 特に大きなバルブトルクが必要で、スペースや電源が限られている場合.

手動バルブアクチュエーター: ハンドホイール, ギアボックス, 肝臓

手動アクチュエーター(ハンドホイールのようなもの), ギアボックス, そしてレバーは手でバルブを操作する最も簡単な方法です. 彼らは電源に依存していません, そのため、多くの用途で信頼性が高く使いやすいのです. 手動アクチュエーターは通常、小型から中型のバルブや予備として使われています.

手動アクチュエータと自動アクチュエータの選択

自動化の利点: リモートコントロール, 応答時間が速い, 制御システムとの統合, そして、アクセスが困難または危険な場所での安全性向上.
手動オーバーライドの重要性: 自動バルブを使っていても, 手動オーバーライドは停電時の重要なバックアップを提供します, アクチュエータの故障, または緊急停止.

多くの産業施設において, 手動アクチュエーターが電動または空気圧アクチュエーターと並んで設置されることが多く、あらゆる条件下での作動性を確保するためです. 特に精密な制御が求められる環境では、安全面では手動のバックアップが必要です.

完全な自動化が実用的でもコスト効率も低い場合に、信頼性の高いバルブ動作のために, 手動アクチュエーターは、アメリカ全土のオペレーターにとって依然として欠かせない選択肢です. 産業部門.

賢い / デジタルバルブアクチュエーター (IoT-Enabled)

スマートまたはデジタルバルブアクチュエーターは自動バルブ動作の未来です, 特に産業がよりつながりのある方向に進む中で, データ駆動型環境. これらのアクチュエーターには、バルブの性能と健康状態を継続的に監視するポジショナーや高度な診断機能が内蔵されています. Bluetoothのようなワイヤレス技術のおかげです, ワイヤレスHART, またはプロフィバス, オペレーターはリモートでリアルタイムデータを取得できます, 制御精度と応答時間の向上.

最大の利点の一つは予知保全です. 傾向を分析し、摩耗や故障の早期兆候を検出することで, スマートアクチュエーターは予期せぬダウンタイムを避け、メンテナンスコストを削減します. この技術は部分的なストローク検査もサポートしています (PST), 安全システムにとって重要な機能であり、バルブが完全に停止せずに部分的に作動することを保証します.

2025年から2030年を見据えて, スマートアクチュエーターは産業の実現に重要な役割を果たすでしょう 4.0 プラクティス, 工場全体のネットワークやデジタルツインへの統合もさらに強化されています. バッテリーバック設計と低消費電力通信規格により、これらのアクチュエーターはより信頼性が高く効率的になります, 特に遠隔地や危険な場所で. この傾向を常に把握することは、安全性向上を目指す植物にとって不可欠です, 効率, および総所有コスト.

コネクテッドバルブ自動化システムについての詳細はこちら, 発電および産業用流体向けに設計されたソリューションを参照.

比較表: 電動、空気圧、油圧バルブアクチュエーター

ここでは電気自動車の簡単な比較です, 空気圧, そして、米国の多くの産業用途で重要な要素に基づく油圧バルブアクチュエータ:

特徴	電気アクチュエーター	空気圧アクチュエーター	油圧アクチュエーター
力/トルク	中程度から高度 (モーターのサイズによります)	適度 (空気圧による制限)	凌雲 (大きなバルブに最適です)
速度	適度 (移動まで数秒)	殆ど (ミリ秒から秒へ)	適度 (システムの構成によります)
精度	高い (マルチターンおよびクォーターターンのオプション)	適度 (操作設定によります)	適度 (良いですが、精度は劣ります)
費用 (先行)	初期コストの高さ	初期コストの低減	高い (複素系, さらに装備が増えました)
メンテナンス	低〜中等 (電気部品)	適度 (清掃が必要です, 乾燥した空気)	高い (漏洩のリスク, オイル交換)
安全	爆発に強い, しかしフェイルセーフのためにバッテリーバックアップが必要です	本質的に安全かつフェイルセーフ (春の帰還)	一般的には安全ですが、オイル漏れのリスクがあります
環境適合性	屋内外問わず良いです, 電源供給が必要です	適切な空気供給がある危険な場所で最適です	重装備に適している, 高トルク, 大きなバルブ
動力源	電気	圧搾空気	油圧ポンプ
フェイルセーフオプション	バッテリーバックアップまたは外部電源対応も可能です	春の復帰 (フェイルセーフ開閉)	アキュムレータシステムによるフェイルセーフ

この表は一般的な傾向を反映しています, しかし、具体的なモデルや業界によって異なる場合があります. 例えば, マルチターン電動アクチュエータはプロセス制御に精密さを提供します, 一方、空気圧アクチュエーターは高速発動で輝いています, 緊急停止バルブなどのフェイルセーフ用途. 油圧アクチュエーターは重工業環境での高トルク需要に好まれます.

詳細な電気アクチュエータ解答, ぜひご覧くださいDK60 Pシリーズモーター付きボールバルブこれはプロセス自動化システムと良好に統合されます.

この比較は、費用に基づいて選択肢を比較検討するのに役立ちます, 安全要件, 適切なバルブアクチュエータ選択時の運用環境.

バルブアクチュエーターの主要な選択基準

適切なバルブアクチュエーターの選択は、いくつかの重要な要素に帰着します:

バルブの種類とサイズ: 異なるアクチュエーターは異なるバルブに適しており、クォーターターンアクチュエーターはボールバルブやバタフライバルブに適しています, 一方、マルチターンアクチュエーターはゲートバルブやグローブバルブに適しています.
トルクと推力の要件: アクチュエーターがすべての動作条件下でバルブを動かすのに十分な力を伝えられるか確認してください, 圧力や摩擦も含まれます. 必要なアクチュエータートルクを正確に計算することは、性能不足を防ぐために不可欠です.
電源の入手可能性: 現地での電力は信頼できるか?, それとも圧縮空気の方がアクセスしやすいのでしょうか? これが電動化の選択肢を左右することが多いです, 空気圧, または油圧式.
フェイルセーフの必要性: 一部のプロセスでは、電源喪失時にデフォルトで開閉状態にするフェイルセーフアクチュエータが必要です. スプリングリターン式空気圧アクチュエーターか、バッテリーバック式電動アクチュエーターが安全プロトコルに適合するかを検討してください.
危険区域の分類: 爆発のリスクがある場所について, ATEXまたはIECEx認証のアクチュエータは安全な運転を保証します. 防爆型の電動アクチュエーターや本質的に安全な空気圧式の選択肢を優先すべきです.
速度とデューティサイクル: 高速または頻繁な自転車走行には、耐久性と迅速な応答速度を重視したアクチュエーターが求められます.
環境条件: 温度は以下のように変動します -50 °Cから +80 °C, また、一部の場所では腐食性化学物質や海底施設が設置されています. あなたの特定の環境に合ったアクチュエーターを選んでください.
総所有コスト (TCO): 設置の評価, メンテナンス, エネルギー消費, そして長寿. 例えば, 電動アクチュエーターは初期費用が高いものの、空気圧式や油圧式システムに比べてメンテナンスが少ない場合があります.

これらの要素を慎重に考慮し、運用ニーズに合った信頼性の高いアクチュエーターを選択してください, 効率的なバルブ自動化.

迅速な作動が可能な信頼性の高い空気圧アクチュエータを必要とする用途, ご覧ください空気圧式UPVCダブルユニオンボールバルブこれは高品質な空気圧アクチュエーターと相性が良い.

バルブ作動の最新動向 (2025)

バルブアクチュエーター業界は急速に進化しています, で 2025 プラントの運営方法を変えつつある刺激的なトレンドをもたらしています. 大きな変化の一つは、全電力発電所の台頭です. バッテリーバック式の電動アクチュエーターはますます一般的になっています, 外部空気や油圧動力を必要とせず、信頼性の高いフェイルセーフ運転を提供します. これにより、より環境に優しい環境が強化されます, 運用稼働時間を向上させつつ、より省エネなセットアップ.

産業 4.0 統合もまた注目のトレンドです. スマートバルブアクチュエーターは、HARTやProfibusのような高度な診断機能や無線通信機能を備えていることが多いです, リアルタイム監視の実現, 予知保全, およびリモートコントロール. 部分的ストローク試験 (PST) ますます人気が高まっています, 特に安全に関わるシステムにおいては顕著です, 完全に停止することなく、バルブの機能を定期的に確認できます.

空気圧アクチュエータは置き去りにされません. 新しい低ブリードおよびゼロブリード設計がメタン排出削減に寄与します, これは環境規制の遵守や安全性向上に不可欠です. これらの環境に優しい改良により、プラントは漏水を削減し、運用コストを削減できます, 空気圧弁の持続可能性を高める.

一緒に, これらの電気技術の進歩, 空気圧, スマートバルブアクチュエーションにより安全運転が進められています, 緑, そして米国全土のより効率的なプロセス制御システム. 産業. 信頼できる電動の選択肢を見てみましょう, 私たちのことをチェックしてください電動ボールバルブアクチュエーター自動弁システムにおける精密制御を目的として設計されています.

バルブアクチュエーターに関するFAQ

最も一般的なバルブアクチュエーターの種類は何ですか??

空気圧アクチュエーターはそのシンプルさから多くの産業で広く使用されています, 迅速な対応, および本質的安全性. しかし, 電動バルブアクチュエーターは人気が高まっています, 特にデジタルシステムとの精密な制御と統合が重要な場合.

電動か空気圧か、どちらが良いか?

申請内容によります. 電動アクチュエーターは精密な制御を提供します, 自動化システムと簡単に統合できる, 空気やオイルの供給も必要ありません. 空気圧アクチュエータは頑丈です, 殆ど, そしてスプリングリターンオプション付きのフェイルセーフ, でも、きれいなものが必要だ, 乾燥圧縮空気を使えば精度が低い場合があります.