SUN YEH・閥門自動化
當閥門需要反覆動作時,驅動器的扭力是否足夠,只是選型時需要考量的一部分。您還必須確認驅動器能否在每次動作之間獲得足夠的休息時間,並完成預定的操作次數。
並非所有90度轉電動驅動器都適用同一個「每小時循環次數」。實際可承受的操作頻率,取決於所選型號的運轉時間、啟動頻率、允許的馬達啟動次數及應用條件。
以山野公布的 OM-2 計算範例為例,在指定條件下,單次動作時間為 17 秒、啟動頻率為 30%,計算後約需 40 秒休息時間。這項數據用來說明運轉時間與休息時間的關係;實際使用時,完整操作順序仍須符合該型號的限制。詳細公式可參考山野官網的常見問題。
山野電機協助客戶評估閥門自動化所需的電動驅動器。本篇將說明如何解讀操作頻率相關規格、估算休息時間,以及洽詢合適型號前應準備哪些資料。
哪些因素會影響電動驅動器的操作頻率?
90度轉電動驅動器屬於角行程電動驅動器,用於完成 90° 旋轉動作。其操作頻率取決於驅動器實際運轉的時間、兩次動作之間的停頓,以及馬達與控制系統的限制。所選配置也必須符合閥門負載與安裝環境。
假設兩只閥門需要相同扭力:其中一只開啟後靜止數分鐘再關閉;另一只則在短暫間隔後反覆開關。兩者的扭力需求可能相近,但對馬達啟動頻率與運轉條件的要求並不相同。
因此,比較型號之前,建議先描述完整的操作順序。只看每日操作總數,可能會忽略某一時段內動作高度集中的實際負荷。
OM 系列90度轉(角行程)電動驅動器的規格表,會在特定電源與啟動頻率條件下列出運轉時間。使用表列速度評估應用時,請務必同時確認其適用條件。
運轉時間、啟動次數與工作週期有何不同?
開始計算操作需求前,應先定義「一次操作」代表什麼。一次馬達啟動、一次開啟動作,以及一次完整開關循環,是三種不同的計量方式。
| 名詞 | 本文定義 | 實務意義 |
|---|---|---|
| 運轉時間 | 完成指定動作(例如旋轉 90°)所需的時間 | 用於確認該次動作的馬達運轉時間 |
| 馬達啟動 | 馬達開始運轉一次 | 小幅度位置修正也可能累積多次啟動 |
| 完整開關循環 | 從全關到全開,再回到全關 | 包含一次開啟與一次關閉動作 |
| 休息時間 | 驅動器馬達停止運轉的時間 | 為啟動頻率計算的一部分 |
若開啟與關閉都不中途停止,一次完整開關循環通常包含兩次馬達啟動。若驅動器在任一行程中停止後再次啟動,啟動次數便會增加。
因此,比例式控制閥即使沒有完成一次全開至全關循環,也可能因多次微調而累積大量馬達啟動次數。
提供需求資料時,請清楚說明數字的定義。例如,「每小時 10 次完整開關循環,途中不停止」會比「每小時操作 10 次」更明確。
30% 啟動頻率對閥門操作代表什麼?
依山野官網常見問題的定義,啟動頻率是運轉時間占「運轉時間加休息時間」的比例:
啟動頻率(%)=運轉時間 ÷(運轉時間+休息時間)× 100
30% 啟動頻率表示,在適用的操作週期中,馬達運轉時間占 30%,休息時間占 70%。這個百分比並不是閥門的開度。
同樣地,它也不表示所有具有相同每小時平均值的操作方式都可以接受。例如,不能直接把 30% 解讀為「連續運轉 18 分鐘,再休息 42 分鐘」。仍須確認該型號允許的連續運轉時間及所需的休息方式。
如何估算兩次動作之間所需的休息時間?
與指定啟動頻率相對應的休息時間,可使用以下公式估算:
休息時間=運轉時間 ×(1-D)÷ D
其中 D 為以小數表示的啟動頻率,例如 30% 應寫為 0.30。
山野 OM-2 的公開範例採用 110 VAC、60 Hz、開關型控制,單次 90° 動作時間為 17 秒,啟動頻率為 30%。
| 計算項目 | 數值 |
|---|---|
| 單次動作 | 90° |
| 運轉時間 | 17 秒 |
| 啟動頻率小數 | 0.30 |
| 休息時間計算 | 17 ×(1-0.30)÷ 0.30 |
| 依 30% 啟動頻率計算的休息時間 | 約 39.7 秒,約為 40 秒 |
17 秒代表單次 90° 動作,並非一次完整開啟與關閉循環。相關條件可查閱 OM-2 產品規格及山野官網的常見問題計算範例。
評估完整操作流程時,應依序記錄開啟動作、關閉前的停頓、關閉動作,以及下次開啟前的停頓;若存在立即反轉,也應納入評估。
開關型與比例式控制如何影響操作頻率?
開關型控制通常讓閥門在全開與全關位置之間移動;比例式控制則可將閥門調整至中間位置。兩者對驅動器造成的實際負荷,取決於具體的動作順序。
開關型閥門可能很少動作,也可能在製程中反覆切換。比例式控制閥在條件穩定時可能長時間不動,但當需求改變時,可能頻繁進行小幅度修正。
| 操作模式 | 應評估項目 |
|---|---|
| 偶爾全開、全關 | 運轉時間與可用休息間隔 |
| 反覆全開、全關 | 累計運轉時間、啟動次數與最短停頓 |
| 間歇式位置調整 | 局部動作的持續時間與頻率 |
| 頻繁小幅修正 | 啟動頻率、累計運轉時間與控制行為 |
山野 CM 系列90度轉(角行程)電動驅動器提供開關型控制,比例式控制則為選配。實際配置必須符合預定的操作模式。
提高驅動器操作頻率前應確認哪些條件?
提高操作頻率前,應將閥門負載、驅動器配置及安裝環境放在一起檢視。扭力足夠只代表符合部分需求;驅動器還必須具備適合預定操作順序的啟動頻率與控制配置。
| 檢查項目 | 應確認資料 |
|---|---|
| 閥門扭力 | 在預定壓力、介質與閥門條件下的操作需求 |
| 啟動頻率 | 適用的運轉/休息比例與連續運轉限制 |
| 馬達啟動 | 所選配置允許的啟動次數或頻率 |
| 電源條件 | 與引用規格相對應的電壓及頻率 |
| 環境條件 | 環境溫度及其他安裝條件是否在規格範圍內 |
| 控制順序 | 全行程、局部調整、停止及方向切換 |
| 尖峰操作 | 最繁重的操作時段,包括試車或製程切換 |
若某項限制未公布,應針對所選型號向山野確認,不宜直接套用其他型號的規格。
標準參考:ISO 22153:2020—工業閥門用電動驅動器一般要求。此連結僅為一般產業標準參考,不代表特定產品取得該項認證,也不能取代山野各型號的操作規格。
相關閱讀:如何為閥門應用選擇合適的電動驅動器
山野如何協助您選擇符合操作需求的驅動器?
山野可依據閥門資料、控制需求及操作環境,協助評估適合的驅動器配置。90度轉產品系列包括:
上述範圍可用於初步篩選。最終適用性仍取決於實際型號與配置,包括運轉時間、控制方式及啟動頻率需求。
洽詢前,建議準備以下資料:
| 資料類別 | 建議內容 |
|---|---|
| 閥門 | 類型、型號及可取得的扭力資料 |
| 動作需求 | 所需角度與開啟/關閉時間 |
| 操作排程 | 完整循環、局部動作、最短停頓與尖峰操作時段 |
| 電源 | 電壓與頻率 |
| 控制 | 開關型或比例式、命令訊號及回饋需求 |
| 安裝 | 環境溫度、暴露條件、安裝方式與可用空間 |
若專案需要客製化,山野的 ODM/OEM 服務涵蓋需求確認、可行性評估、設計與原型開發,以及樣品測試。每一項客製需求都會先進行技術可行性評估。
08|FAQ:90度轉電動驅動器操作頻率常見問題
閥門保持開啟時,是否算入驅動器的運轉時間?
若驅動器馬達已停止,靜止保持期間不計入啟動頻率公式中的馬達運轉時間;後續若發生位置修正動作,則必須計入。即使馬達停止,控制電路、加熱器或其他電氣元件仍可能持續通電。
速度較快的驅動器,是否一定能提高每小時循環次數?
不一定。較短的行程時間可降低每次動作的馬達運轉時間,但驅動器仍有本身的啟動頻率、啟動限制與負載條件。必須整體比較這些規格,才能判斷是否適合更頻繁地操作。
頻繁的小幅調整,是否可能先達到馬達啟動次數限制,而尚未達到啟動頻率限制?
有可能。大量短動作會產生多次馬達啟動,但累積運轉時間可能仍相對較短。比例式控制應用不宜只看啟動頻率百分比,也要確認馬達啟動相關限制。
控制順序改變後,是否需要重新評估驅動器?
若新控制順序提高了操作負荷,就需要重新評估。更短的停頓、更頻繁的位置修正,或新增開啟與關閉動作,都可能改變需求,即使閥門與驅動器本體沒有更換,也應將新操作順序與所選配置的限制重新比對。
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正在規劃頻繁的閥門動作,或準備調整既有操作排程嗎?請提供閥門規格、控制需求與完整時序,讓山野團隊協助評估適合的電動驅動器配置。