공압식 액추에이터: 작동 방식 및 주요 응용 분야

공압식 액추에이터란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

에이 공압 액츄에이터 압축 공기 에너지를 선형 또는 회전식 기계 운동으로 변환하여 밸브, 클램프, 그리퍼 및 기타 기계 구성 요소를 제어합니다. 핵심 작동 원리는 간단합니다. 가압된 공기가 실린더나 챔버로 들어가 피스톤이나 다이어프램을 밀어내고 제어된 힘과 움직임을 생성합니다. 이 메커니즘은 액추에이터 자체에 전기 입력이 필요하지 않으므로 폭발성 또는 인화성 환경에서 본질적으로 안전합니다.

일반적인 복동식 공압식 액추에이터에서는 압축 공기가 피스톤의 각 측면에 교대로 유입되어 동력에 따라 확장 및 수축이 모두 가능합니다. 단동식(스프링 리턴) 설계에서는 공기가 피스톤을 한 방향으로 구동하고 압력이 해제되면 내부 스프링이 피스톤을 기본 위치로 되돌립니다. 작동 압력은 일반적으로 다음과 같습니다. 4~8bar(60~116psi) , 견고한 모델은 최대 10bar 이상을 처리할 수 있습니다.

공압식 액츄에이터의 주요 유형

공압식 액추에이터는 다양한 구성으로 제공되며 각각은 다양한 모션 및 부하 요구 사항에 적합합니다.

• 피스톤(실린더) 액츄에이터: 선형 모션을 제공합니다. 슬라이드 게이트, 나이프 게이트, 선형 제어 밸브에 널리 사용됩니다. 스트로크 길이는 10mm에서 2,000mm를 초과하는 것이 일반적입니다.
• 랙 앤 피니언 로터리 액추에이터: 선형 피스톤 운동을 90° 또는 180° 회전으로 변환합니다. 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 플러그 밸브의 표준입니다.
• 스카치요크 액츄에이터: 개방 및 폐쇄 위치에서 높은 토크를 생성합니다. 석유 및 가스 파이프라인의 대형 고압 볼 밸브에 선호됩니다.
• 다이어프램 액츄에이터: 피스톤 대신 유연한 멤브레인을 사용하십시오. 정밀한 조절 제어 기능을 제공하며 화학물질 투여 및 수처리용 제어 밸브에 일반적으로 사용됩니다.
• 베인 액츄에이터: 각도가 제한된 용도(일반적으로 90°~270°)를 위한 소형 회전식 설계; 공간이 제한된 곳에 사용됩니다.

올바른 유형을 선택하는 것은 필요한 토크 또는 힘, 스트로크/회전 각도, 속도 및 제어 프로세스의 특성에 따라 달라집니다.

스테인레스 스틸 공압 밸브 액츄에이터: 언제, 왜 중요한가요?

표준 공압식 액츄에이터는 알루미늄이나 연성 철로 만들어지는 경우가 많으며 일반적인 산업 조건에서 잘 작동합니다. 그러나, 스테인레스 스틸 공압 밸브 액츄에이터는 부식, 공격적인 매체, 위생 표준 또는 극한의 온도가 중요한 요소인 환경을 위해 특별히 설계되었습니다.

스테인레스 스틸 구조의 주요 장점

• 부식 저항: 316L 스테인리스강과 같은 등급은 염화물, 산, 염수에 대한 저항력이 있어 해양, 해양 및 화학 처리 시설에 필수적입니다.
• 위생 규정 준수: 매끄럽고 비다공성 표면은 식품, 음료 및 의약품 생산에 요구되는 FDA, EHEDG 및 3-A 위생 표준을 충족합니다.
• 온도 범위: 스테인레스 스틸 액추에이터는 표준 알루미늄 장치의 한계를 훨씬 뛰어넘는 −60°C ~ 200°C의 온도에서 구조적 무결성을 유지합니다.
• 긴 서비스 수명: 표면 품질 저하가 감소하면 유지 관리 빈도가 낮아지고 교체 간격이 길어져 총 수명 주기 비용이 절감됩니다.
• CIP/SIP 호환성: 표면 손상 없이 CIP(Clean-In-Place) 및 SIP(Steam-In-Place) 멸균 주기를 견딜 수 있습니다.

일반적인 사양 비교

공압식 액츄에이터의 주요 응용 분야

공압식 액츄에이터는 높은 힘 출력, 빠른 응답 시간(일반적으로)으로 인해 광범위한 산업 전반에 걸쳐 배포됩니다. 1/4 회전 작동 시 1초 미만 ) 및 전기적 위험에 대한 저항성.

석유, 가스, 석유화학

스카치요크 및 랙 앤 피니언 액추에이터는 비상 차단(ESD) 밸브, 파이프라인의 제어 밸브 및 블로우다운 밸브를 구동합니다. 위험 지역 분류를 위한 API 6D 및 ATEX/IECEx 표준에 따라 지정되었습니다. 최대 48인치의 파이프라인 직경을 처리하는 액추에이터는 다음을 초과하는 토크를 생성해야 합니다. 100,000Nm , 대형 공압식 스카치요크 설계로 달성 가능합니다.

식품, 음료, 제약

스테인레스 스틸 공압 밸브 액츄에이터는 위생 분야의 산업 표준입니다. CIP 회로, 무균 충전 라인 및 발효 탱크의 다이어프램 밸브, 버터플라이 밸브 및 혼합 방지 밸브를 자동화합니다. 윤활 요건이 없기 때문에(오일 프리 공기 공급) 제품 오염이 방지됩니다.

물 및 폐수 처리

공압 액츄에이터는 펌프 스테이션, 여과 시스템 및 화학 물질 투여 라인의 격리 및 조절 밸브를 자동화합니다. 포지셔너와 결합된 다이어프램 액추에이터는 다음의 정확도 수준에서 pH 또는 염소 투여에 대한 정밀한 유량 조절을 제공합니다. 풀 스케일의 ±0.5% .

발전

증기 터빈 바이패스 밸브, 보일러 급수 제어 밸브 및 냉각수 차단 밸브는 모두 공압식 액추에이터를 사용합니다. 높은 사이클 듀티 설계는 100만 작동 주기 씰 교체 없이 지속적인 공장 운영에 중요합니다.

화학 및 광업

부식 방지 액추에이터 본체(코팅된 알루미늄 또는 견고한 스테인리스 스틸)는 슬러리, 산 및 알칼리를 처리합니다. 견고한 공압 실린더 액추에이터는 광물 처리에서 슬러리 흐름을 제어하는 나이프 게이트 밸브를 움직입니다. 50kN 일상적이다.

올바른 공압식 액추에이터를 선택하는 방법

적절한 선택은 소형화(액추에이터가 밸브를 열거나 닫지 못함) 또는 대형화(과도한 마모 및 비용)를 방지합니다. 다음 평가 순서를 따르십시오.

1. 필요한 토크 또는 힘 결정 — 최소 1.25의 안전계수를 포함하여 최대 차압에서 밸브 파손, 작동 및 장착 토크를 계산합니다.
2. 모션 유형 선택 — 밸브 설계에 따라 로터리(1/4회전 또는 다중 회전) 또는 선형입니다.
3. 비상 안전 조치 지정 — 프로세스 안전 요구 사항에 따라 단동식(스프링 리턴으로 열림 또는 닫힘) 또는 복동식.
4. 공급 압력 정의 — 액추에이터 크기를 사용 가능한 기기 공기 압력(일반적으로 4~7bar)에 맞추십시오.
5. 소재 선택 — 일반용 알루미늄; 부식성, 위생 또는 고온 환경을 위한 스테인레스 스틸.
6. 인증 확인 — 위험 지역용 ATEX, IECEx; 식품 및 제약 분야의 FDA/EHEDG; 석유 및 가스에 대한 API 표준.
7. 액세서리를 고려하세요 — 제어 및 모니터링 요구 사항에 따른 솔레노이드 밸브, 포지셔너, 리미트 스위치 및 수동 오버라이드.

공압식 대 전기식 대 유압식 액츄에이터

공압식 액츄에이터가 대안에 비해 뛰어난 점을 이해하면 올바른 기술 선택을 정당화하는 데 도움이 됩니다.

공압식 액추에이터는 속도, 안전성, 단순성 사이에서 최상의 균형을 제공합니다. 특히 압축 공기 유틸리티가 이미 존재하는 대부분의 산업용 밸브 자동화 작업에 적합합니다.

설치, 유지 관리 및 문제 해결 팁

설치 모범 사례

• 응축수 배수가 가능하도록 공기 포트가 있는 액추에이터를 장착하십시오. 습한 환경에서는 포트가 직접 위쪽을 향하지 않도록 하십시오.
• 안정적인 압력으로 깨끗하고 건조한 공기를 공급하기 위해 상류에 FRL(Filter-Regulator-Lubricator) 장치를 사용합니다. 습기는 내부 씰 성능 저하의 주요 원인입니다.
• 정렬 불량을 방지하려면 설치 전에 액추에이터-밸브 커플링 치수(ISO 5211 플랜지 표준이 가장 일반적임)를 확인하십시오.

정기 유지 관리

• 정상 작동 시에는 12~18개월마다 씰 상태를 검사하고, 사이클이 높은 응용 분야에서는 500,000사이클마다 검사합니다.
• 매년 단동식 장치의 스프링 장력을 점검하여 안전 성능이 저하되지 않는지 확인하십시오.
• 유지 관리 작업 후에는 끝 위치 조정 나사와 리미트 스위치 설정을 확인하십시오.

일반적인 결함 및 원인

• 느린 작동: 막혔거나 크기가 작은 공기 공급 튜브; 호스가 꼬였거나 FRL 필터 요소가 막혔는지 확인하세요.
• 스트로크 완료 실패: 실제 밸브 토크에 비해 공급 압력이 부족하거나 액추에이터 크기가 작습니다. 토크 요구 사항을 다시 계산하십시오.
• 에이ir leakage: O-링 또는 피스톤 씰이 마모되었습니다. 씰 키트를 교체하고 보어 표면에 점수가 있는지 검사하십시오.
• 불규칙한 위치 지정: 솔레노이드 밸브 오작동 또는 포지셔너 보정 드리프트; 솔레노이드 코일 저항을 테스트하고 포지셔너를 재보정합니다.

FAQ

공압식 액추에이터의 일반적인 수명은 얼마나 됩니까?

적절한 공기 품질과 유지 관리를 통해 대부분의 공압식 액추에이터는 1~300만 주기 또는 표준 산업 조건에서 10~20년의 사용 수명.

언제 알루미늄 대신 스테인리스 스틸 공압 밸브 액츄에이터를 선택해야 합니까?

부식성 화학 물질, 염수 노출, 고온 증기 또는 위생 규정(식품, 제약)과 관련된 환경에서는 스테인리스 스틸을 선택하십시오. 일반적인 건식 산업용으로는 알루미늄이 비용 효율적입니다.

조절(스로틀링) 제어에 공압식 액추에이터를 사용할 수 있습니까?

예. 전기 공압식 포지셔너와 함께 사용하면 공압식 액추에이터는 다음과 같은 위치 정확도로 지속적인 변조 제어를 달성합니다. ±0.5~1% , 대부분의 공정 제어 응용 분야에 적합합니다.

공압식 액추에이터에는 어떤 공기 공급 압력이 필요합니까?

대부분의 표준 액추에이터는 다음에서 작동합니다. 4~7bar(60~100psi) . 항상 액추에이터의 정격 압력 범위를 확인하고 내부 부식 및 씰 마모를 방지하기 위해 공급 공기가 필터링 및 건조되었는지 확인하십시오.

단동식 공압식 액츄에이터와 복동식 공압식 액츄에이터의 차이점은 무엇입니까?

에이 single-acting actuator uses air to move in one direction and a spring to return; it has a built-in fail-safe position. A double-acting actuator uses air pressure for both directions, offering more force in both strokes but no inherent fail-safe without an additional air reservoir or spring module.

에이re pneumatic actuators suitable for ATEX hazardous zones?

예. 액추에이터 본체에 전기 부품이 없는 공압식 액추에이터는 Zone 1 및 Zone 2 위험 지역에서 사용하기에 본질적으로 안전합니다. ATEX 인증 솔레노이드 밸브는 원격으로 설치되거나 인증된 인클로저에 설치되어 안전 시스템을 완성합니다.