ホームニュースアクチュエータの選定とバルブのサイズ決定：工学的計算方法

アクチュエータの選定とバルブのサイズ決定：工学的計算方法

制御弁のサイズ選定とアクチュエータの選定：完全なエンジニアリング計算ガイド

プロセス制御アプリケーションにおけるマスターCv値の計算、推力解析、アクチュエータのサイジング。技術的な公式、計算例、および現場で実証済みの選定方法。.

1. 制御弁流量係数（Cv）の基礎

の 流量係数 Cv 制御弁の流体通過能力を定量化します。標準条件で定義されています：60°Fの水、1 psiの圧力降下、流量は毎分USガロンで測定されます。フィッシャーまた、他の産業用バルブメーカーも、適切なサイズ選定のために正確なCv値の計算に依存している。.

標準定義： Cv = Q × √(SG/ΔP)

ここで、Q = 流量 (US gal/min)、SG = 比重 (水 = 1.0)、ΔP = 圧力降下 (psi)

1.1 CvとKvの変換

標準	条件	単位
Cv（米国）	ΔP = 1 psi、水温60°F	米国ガロン/分
Kv（メートル法）	ΔP = 1 bar、水温5～30℃	m³/h

変換： Cv = 1.156 × Kv

2. 液体のCv値の計算

2.1 基本式（非チョーク流れ）

Cv = Q × √(SG / ΔP)

2.2 チョークドフロー補正

圧力降下が臨界値を超えた場合（フラッシング／キャビテーションの危険性）：

Cv = Q × √(SG / (F_L² × (P₁ – F_F × P_v)))

パラメータ	説明	標準値
F_L	圧力回復係数	0.85～0.95（グローブバルブ）
F_F	臨界圧力比係数	0.96-0.98
P_v	液体の蒸気圧（psia）	体液依存

2.3 実例：水の利用

処理条件：

媒体：水、比重＝1.0
流量：100 USガロン/分
入口圧力：100 psig
出口圧力：80 psig
バルブの種類：グローブバルブ、F_L = 0.9

計算：

ΔP = 100 – 80 = 20 psi
チョークフローをチェック：ΔP_致命的 = 0.9² × (114.7 – 0.256) = 92.7 psi
20 psi < 92.7 psi → 非チョークフロー
Cv = 100 × √(1.0 / 20) = 100 × 0.2236 = 22.4

選択： Cv値が25～30（安全率1.2～1.5倍）のバルブを選択してください。

3. ガスCv値の計算

3.1 亜臨界流（ΔP/P₁ < 0.5）

Cv = Q / (1360 × √(ΔP × P₂ / (SG × T)))

3.2 臨界流量（ΔP/P₁ ≥ 0.5）

Cv = Q / (834 × F_k × P₁ / √(SG × T))

Fは_k = k/1.4（比熱比補正）

3.3 実例：天然ガス

処理条件：

媒体：天然ガス、比重＝0.65
流量：5000 SCFH
P₁ = 164.7 psia、P₂ = 114.7 psia
温度：100°F（560°R）
k = 1.3

計算：

ΔP = 50 psi、ΔP/P₁ = 0.304 < 0.5 → 亜臨界
Cv = 5000 / (1360 × √(50 × 114.7 / (0.65 × 560)))
Cv = 5000 / (1360 × 3.97) = 0.93

4. 蒸気Cv値の計算

飽和蒸気: Cv = W / (63.3 × √(ΔP × ρ))

過熱蒸気: Cv = W / (63.3 × F_し × √(ΔP × ρ))

ここで、W = 質量流量 (lb/h)、ρ = 蒸気密度 (lb/ft³)、F_し＝過熱補正（1.0～1.2）

5. アクチュエータ推力計算

5.1 空気圧式ダイヤフラムアクチュエータ

F = P × A_e × η

ばね付きの場合：F = P × A_e – k × x

5.2 計算例：推力計算

アクチュエータの仕様：

ダイヤフラム直径：200mm
信号：20～100 kPa
効率η：0.85

計算：

A_e = π × (0.1)² = 0.0314 m²
F_最大 = 100,000 × 0.0314 = 3140 N
F_出力 = 3140 × 0.85 = 北緯2670度

5.3 バルブ締め付けトルク要件

T = K × ΔP × D³

バルブの種類	トルク係数K
ボールバルブ	0.05～0.15
バタフライバルブ	0.10～0.30
プラグバルブ	0.20～0.40
グローブバルブ	0.30～0.60

6. アクチュエータ選定手順

安全率：SF = F_利用可能 / F_必須 = 1.5 – 2.0

選定チェックリスト：

プロセス要件に基づいてバルブの種類とサイズを決定する
液体、気体、または蒸気サービスに必要なCv値を計算します。
パッキン摩擦を含むバルブトルク/推力を計算する
アクチュエータの種類を選択してください（空気圧式、電動式、油圧式）
アクチュエータの出力が安全係数を考慮した上でバルブの要求値を超えることを確認する。
ストローク時間がプロセス応答要件を満たしているか確認してください。
フェイルセーフ位置を定義する（フェイルオープン、フェイルクローズ、フェイルラスト）

7. フィッシャーバルブ選定リソース

これらの計算を実際のプロジェクトに適用する場合、, フィッシャー包括的なバルブサイズ決定ソフトウェアと技術文書を提供しています。 コントロールバルブハンドブック Cv値の計算方法、チョーク流れ解析、および騒音予測に関する業界の標準規格であり続けている。.

過酷な使用環境向け, フィッシャーの カビトロール そして ささやき トリム技術は、基本的なCv値計算を超えた、高圧損失や騒音といった課題に対応します。これらの特殊なトリムと正確なサイズ選定を組み合わせることで、過酷なプロセス条件下でも長期的な信頼性を確保できます。.

8. クイックリファレンス公式

応用	式	単位
液体（窒息していない）	Cv = Q × √(SG/ΔP)	Q: US gpm、ΔP: psi
ガス（亜臨界）	Cv = Q/(1360×√(ΔP×P₂/(SG×T)))	Q: SCFH、T: °R
飽和蒸気	Cv = W/(63.3×√(ΔP×ρ))	W: lb/h、ρ: lb/ft³
アクチュエータの推力	F = P × A_e × η	P: Pa、A: m²
バルブトルク	T = K × ΔP × D³	D: m、ΔP: Pa

バルブのサイズ選定でお困りですか？

YUNRUIは純正品を供給していますフィッシャー制御弁, 当社は、世界中のプロセス産業向けに、バルブ、ポジショナー、アクチュエーターを提供しています。当社のアプリケーションエンジニアは、お客様の特定の条件に合わせて、バルブの選定、Cv値の計算、アクチュエーターのサイズ決定をサポートいたします。.

お問い合わせ先 sales@yunrui-controls.com または WhatsApp +86 187 1078 4030.