電気式および空気圧式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はかなり異なっているように思われ、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。主な明白な違いに加えて、あまり知られていない独自の機能も数多く存在します。

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種類の駆動機構です。通常、アクチュエータの選定は基本設計段階で行われ、設置後、システムのライフサイクルが終了するまで使用されます。

アクチュエータの動力方式を選択する際、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、電源供給状況、あるいは現場で大量のプレハブガスを供給できるかどうかだけに注目することが多い。

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生じたり、バルブ内のプロセス媒体のパラメータが変化したりすることがよくあります。そこで、「元のアクチュエータをそのまま使用すべきか、それとも性能向上のために別のアクチュエータに交換すべきか」という疑問が生じます。

より長い耐用年数

本稿では、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、比較する。

通常、メーカーは電動アクチュエータには10,000回、空気圧アクチュエータには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、構造がシンプルな空気圧アクチュエータの方が長寿命であることは明らかです。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でできており、摩耗したOリングやプラスチック製ガイド部品の交換も容易です。

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備えられています。ギアは多数噛み合っており、運転中に摩耗します。一方、空気圧アクチュエータは、その耐用期間中、潤滑グリースを交換する必要がない点も特筆すべきです。

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圧に依存します。

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、または遮断要素を動かすのに必要なトルクよりも大きくなければなりません。実際の使用においては、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よりも大きく、アクチュエータの最大トルクよりも大きくなる場合があります。これは間違いなく緊急事態です。

アクチュエータを作動させ続けると、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、モーターは徐々にトルクを増加させ、最終的に引き抜き値（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剰なトルクを出力し、耐えることを強いられることを意味します。

過トルク保護

上述の条件下で機器が損傷するのを防ぐため、電動アクチュエータには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、これは機械式（一般的な動作原理は、過トルク状態でウォームギアが軸方向に直線的に移動する）または電子式（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）のいずれかです。トルクが設計上の最大値を超えると、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させることができます。空気圧アクチュエータでは、過トルク保護は必要ありません。バルブに加わ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は駆動を停止します。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上の制限値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を装備すれば、トルクが規定値を超えることによる機器の故障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および保護方法については、紙面の都合上、本稿では割愛します。

しかしながら、危険物質が存在する環境では、防爆機器を使用しなければならないことを改めて強調する必要がある。

従来の工業規格の電動アクチュエータと比較して、パイプラインバルブ用の防爆型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される場合でも、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られます（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型電動アクチュエータよりもコストが大幅に低くなります。

ポジショニング

空気圧アクチュエータには、最も大きな欠点の1つがあります。アクチュエータがストロークの中間点に達すると、位置決めがより複雑になり、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を採用すると、位置決め装置を備えた空気圧アクチュエータよりも位置決め精度が数桁高くなります。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で使用される空気圧アクチュエータは、構造設計に独自の特徴があります。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設置されます。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位置決め装置に交換する必要があります。これら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設置され、嵌合面の設計が同じであるため、分配器を取り外して位置決め装置を取り付ける方が簡単です。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）。