電動および空気圧アクチュエータパイプラインバルブの場合：2種類のアクチュエーターは大きく異なり、設置場所で利用可能な電源に応じて選択する必要があるように思われます。しかし、実際にはこの見方は偏っています。主な違いに加えて、あまり知られていない独自の特徴もいくつかあります。

電動アクチュエータと空気圧アクチュエータは、自動化システムにおいて最も一般的に使用される2つの駆動機構です。通常、アクチュエータの選択は基本設計段階で行われ、設置後、ライフサイクルの最後まで使用されます。

アクチュエータの電力タイプを選択する際、パイプライン内のプロセス媒体のパラメータを考慮せず、設計者の内部参考資料、電源状況、または現場で大量のプレハブガスを供給できるかどうかのみに注意を払うことがよくあります。

しかし、運転中に、一部のバルブにアクチュエータを取り付ける必要がある場合や、バルブ内のプロセス媒体のパラメータが変化する場合があることがしばしばあります。そこで、元のアクチュエータをそのまま使用するか、それとも性能を向上させるために別のアクチュエータに交換するかという疑問が生じます。

より長い耐用年数

この記事では、電動アクチュエータと空気圧アクチュエータの主な性能特性を紹介し、比較します。

通常、メーカーは電動アクチュエータの場合は10,000回の動作サイクル、空気圧アクチュエータの場合は100,000回の動作サイクルを保証します。動作サイクル数で言えば、空気圧アクチュエータは構造がシンプルなため、明らかに寿命が長くなります。さらに、空気圧アクチュエータの摩擦接触面はエラストマーまたはポリマー製であり、摩耗したOリングやプラスチックガイド部品は簡単に交換できます。

電動アクチュエータの場合、通常、モーターから出力軸まで減速ギアボックスが設けられています。互いに噛み合うギアが多数存在するため、動作中に摩耗します。また、空気圧アクチュエータの寿命全体を通して潤滑グリースを交換する必要がないことも注目に値します。

トルク

パイプラインバルブアクチュエータの最も重要な性能パラメータの一つはトルクです。電動アクチュエータのトルクは、設計（定数成分）とステータに印加される電圧に依存します。空気圧アクチュエータのトルクは、設計（定数成分）と空気圧アクチュエータに供給される空気の圧力に依存します。

一般的に、アクチュエータのトルクは、バルブの最大トルク、または遮断エレメントを動かすのに必要なトルクよりも大きくする必要があります。しかし、実際の使用状況では、バルブの実際のトルクがメーカーの商標に記載されている最大トルクを超え、アクチュエータの最大トルクも超える場合があります。これは間違いなく緊急事態です。

アクチュエータをそのまま運転し続けると、アクチュエータとバルブが損傷する可能性があります。バルブのトルクが増加すると、モータは徐々にトルクを増加させ、最終的にプルアウト値（プルアウト値）に達します。これは、機械構造が設計範囲を超える過大なトルクを出力し、それに耐えることを意味します。

過トルク保護

上記の条件下で機器が損傷するのを防ぐために、電動アクチュエータにいくつかの特殊な装置を装備することができます。最も一般的なのはトルクスイッチで、機械式（一般的な動作原理は、ウォームギアが過トルク状態で軸方向に直線移動することです）と電子式（一般的な原理は、ステータ電流またはホール効果を測定することです）があります。トルクが設計最大値を超えると、トルクスイッチはステータの電圧を遮断し、アクチュエータモーターを停止します。空気圧アクチュエータには過トルク保護は必要ありません。バルブに加えられるトルクが規定値を超えると、圧縮空気の物理的特性により空気圧アクチュエータの駆動が停止します。電動アクチュエータとは異なり、空気圧アクチュエータの出力トルクは設計限界を超えることはありません。パイプラインバルブに空気圧アクチュエータが装備されていれば、規定値を超えるトルクによる機器故障のリスクは排除されると考えられます。

防爆設計

使用環境に危険物が存在する場合、電気機器は爆発を引き起こす可能性があります。危険環境における保護レベルと保護方法については、スペースの都合上、本稿では取り上げていません。

ただし、危険物質が存在する環境では防爆機器を使用する必要があることを強調する必要があります。

従来の工業規格の電動アクチュエータと比較すると、パイプラインバルブ用の防爆電動アクチュエータは高価で設計も複雑です。空気圧アクチュエータは危険環境で使用しても爆発の危険性はありません。空気圧アクチュエータの場合、危険環境向けの特殊設計はポジショナー、ソレノイドバルブ、リミットスイッチに限定されます（図1-3）。したがって、防爆アクセサリを備えた空気圧アクチュエータを使用してパイプラインバルブを操作する場合、同じ機能を持つ防爆電動アクチュエータよりもコストが大幅に削減されます。

ポジショニング

空気圧アクチュエータには、最も重大な欠点の一つがあります。アクチュエータがストロークの中間に達すると、位置決めが複雑になり、制御弁のスプールの位置決めがより困難になります。

空気の物理的特性により、空気圧アクチュエータの位置決め精度は電動アクチュエータのそれより数倍低くなります。電動アクチュエータがステッピングモーターを採用している場合、その位置決め精度はポジショナーを備えた空気圧アクチュエータのそれより数桁高くなります。後者は、高い位置決め精度や制御精度を必要としないシステムにのみ使用できます。パイプラインバルブに使用される空気圧アクチュエータは、構造設計において独自の特徴を持っています。制御システムのすべてのコンポーネントは、アクチュエータの外面、つまりメイン構造の外側に取り付けられています。動作モードをオフから制御に切り替える必要がある場合は、ソレノイドバルブをポジショナーに交換する必要があります。これらの2つのコンポーネントは空気圧アクチュエータの外側に取り付けられており、合わせ面の設計は同じであるため、ディストリビューターを取り外してポジショナーを取り付ける方が便利です。つまり、対応するアクセサリを交換することで、同じ空気圧アクチュエータをシャットダウンと制御の両方に使用できます（図1-2）。