オリフィスバルブとは何ですか？何に使用されますか？

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オリフィスバルブは、水、空気、蒸気、油などを含むすべての単相流体を測定できる流量計測絞り装置の一種で、発電所、化学工場、油田、天然ガスパイプラインで広く使用されています。その動作原理は、一定の圧力を持つ流体がパイプラインのオリフィス部分を通過すると、局所的に収縮して流量が増加し、圧力が低下し、差圧が発生することです。流体の流速が大きいほど、差圧が大きくなります。それらの間には明確な機能関係があり、差圧を測定することで流体の流量を取得できます。

オリフィス流量計は、オリフィス絞り装置、トランスミッター、流量コンピューターで構成されています。オリフィス流量計の流量測定範囲は、オリフィス開口径またはトランスミッターの範囲を調整することで、100:1 に達する一定の範囲内で拡張または転送できます。流量変動の範囲が広い状況で広く使用されており、流体の双方向測定を計算することもできます。

 

オリフィスバルブの利点と欠点

利点:

  • 絞り部品は校正する必要がなく、正確な測定が可能で、校正測定精度は 0.5 です。
  • シンプルでコンパクトな構造、小型で軽量。
  • すべての単相流体（液体、ガス、蒸気）および部分的な多相流を含む幅広い用途。
  • 異なる開口を持つオリフィスプレートは、流量の変化に応じて連続的に変更でき、オンラインで確認および交換できます。

デメリット：

  • 直管部の長さには要件があり、通常は 10D 以上です。
  • 回復不可能な圧力低下と高いエネルギー消費。
  • フランジ接続は漏れが発生しやすく、メンテナンスコストが増加します。
  • オリフィスプレートは腐食、摩耗、汚れに敏感で、水やガスの加熱に短期的に失敗する可能性があります（実際の値との偏差）

 

詳細情報については、 パーフェクトバルブ 

タービンシステム用換気弁、ブローダウン弁、逆流弁

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蒸気タービンは、大規模で高速な運転の原動機として、今日の石炭火力発電所の主要装置の1つであり、発電機を牽引して機械エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されます。蒸気タービンは、大容量で高速回転するのが特徴です。常温高圧の静的状態から高温高圧の高速運転に移行すると、蒸気タービンの調整弁が速度を安定させ、負荷を制御する上で重要な役割を果たします。バルブの安定して正確な操作によってのみ、蒸気タービンを安全かつ効率的に動作させることができます。今日は、換気弁、ブローダウン弁、逆流弁の3つの主要なバルブを紹介します。ご興味があれば、ぜひお読みください。

 

人工呼吸器バルブ(VV)

ユニットの中圧シリンダが低負荷で動作を開始すると、高圧シリンダに蒸気がないか、蒸気の吸入量が少なくなり、通気弁が閉じられます。これにより、摩擦爆風により高圧段のブレードが過熱します。このとき、高圧シリンダの排気管に通気弁を設置して真空を保ち、ブロワーのように高圧シリンダ内の蒸気や空気をできるだけ少なくして爆風を減らします。高圧シリンダをコンデンサーの真空に接続して、低負荷時の摩擦や爆風排気温度の過度を防止します。

また、蒸気タービンがトリップした後、通気弁が自動的に開き、高圧シリンダーの蒸気が急速に凝縮器に流れ込み、タービンの高速低速蒸気流が摩擦の高いテールブレードの爆風を引き起こし、ローター速度による高圧蒸気圧シリンダーのシャフトシールからの漏れが中圧シリンダー（真空用中圧シリンダー）に伝わるのを防ぎます。また、速度超過の防止にも使用できます。

また、蒸気タービントリップ後、通気弁が自動的に開き、高圧シリンダ内の蒸気を速やかに復水器に排出します。高速低蒸気時には、高圧ブレード後端で発生する送風摩擦熱を低減し、高圧シリンダ軸シールを通して中圧シリンダ（真空状態）に蒸気が漏れることを防止し、ローターの過回転防止にも使用できます。

高圧排出換気弁は、一般的にユニット内の中圧シリンダーまたは高圧シリンダーの開口部と組み合わせて使用され、蒸気が少なすぎるために金属（特に高圧シリンダーブレードの端）が過熱して損傷するのを防ぎます。 スラグ後の過速度を防ぐために、一部のユニットでは換気弁を開いて高圧排気蒸気をすばやく排出することもできます。 一部のユニットでは、シャットダウン後の急速冷却後にシリンダーから熱を取り除く換気弁も必要です。その後、熱は膨張容器に排出され、最終的に凝縮器に排出されます。

 

ブローダウンバルブ(BDV)

高圧・中圧シリンダーユニットの場合、高圧シリンダーと蒸気管の少量の蒸気が中圧シリンダーに流れ込むのを防ぐために、または低圧シリンダー、または蒸気シールの隙間が大きく、蒸気シールの歯の摩耗によりユニットが過回転するのを防ぐために、ブローダウンバルブ（BDV）が設置されています。ユニットがトリップすると、BDVバルブが急速に開き、高圧/中圧蒸気シールから残りの蒸気をコンデンサーに導き、ユニットが過回転するのを防ぎます。ブローダウンバルブの開閉は、中圧調整弁オイルモーターのストロークによって制御されます。

中間圧力調整弁のオイルモーターのストロークが30mm以上の場合、BDV弁は閉じます。

中間圧力調整弁オイルモーターのストロークが30mm未満のとき、BDVバルブが開きます。

ソレノイド制御弁は、圧縮空気が弁の上部ピストンに入ると作動磁場を提供します。電磁制御弁が磁性を失うと、BDV弁のピストンの上部が排気口と連通し、空気圧が解放されます。ピストンはバネ力の作用で上昇し、弁を開きます。

 

逆流防止弁（RFV）

高圧シリンダーと中圧シリンダーの間にはベアリングがなく、ローターシャフトシールの蒸気部品を介して連絡しています。蒸気タービンが高負荷でトリップすると、高中圧調整弁が急速に閉じて蒸気タービンを遮断し、過回転を防ぎます。しかし、このとき中圧シリンダーは真空であるため、高圧シリンダーの高温高圧蒸気がシャフトシールから戻って漏れ、膨張し続け、過回転を引き起こします。これを防ぐために、空気圧BDVを設置すると、圧力調整弁が閉じているときに動作し、ほとんどの蒸気漏れが直接排気装置に流れます。冷たい状態で起動すると、補助ストリームはRFVバルブを介して高圧排出逆止弁に導かれ、高圧内筒蒸気トラップと高圧蒸気ガイドパイプ蒸気トラップを介して排出されます。

 

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防爆バルブとは何ですか？

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防爆弁は、地下炭鉱や可燃性媒体を含む除塵システムなど、その他の可燃性および爆発性の場所で使用され、爆発性のパイプラインまたは機器の圧力解放装置として使用できます。一般的な防爆弁には、通常、2種類の弁が含まれます。1つは、爆発の可能性があるときに弁が自動的に作動して爆発の原因を排除するもので、たとえば、ボイラーや集塵機の煙道の前に設置された安全弁などです。この弁は、圧力が規定値に達すると自動的に解放され、圧力が高すぎて爆発を引き起こすのを防ぎます。

 

防爆弁は、可燃性ガスまたは可燃性物質を封じ込める除塵システムに使用され、爆発性のパイプラインまたは機器の圧力解放装置として使用できます。防爆弁のダイヤフラムは通常、除塵システムの動作圧力と可燃性物質の含有量に応じて計算され、一般的には設置構造に分けられ、水平防爆弁と垂直防爆弁に分けられ、鋼鉄溶接バレルと防爆弁、電磁弁で構成されています。名前が示すように、垂直防爆弁はバレルに垂直に設置され、水平防爆弁はパイプラインの上部に設置されます。この防爆弁は主に、大型機械ステージ、昇降機、エレベーター、自動車検査保守用桁など、機械的ロックシステムのない機器の油圧システムに使用されます。

もう一つのタイプの防爆バルブは、作動時に高熱や電気火花を発生しないか、アクチュエータが防爆基準を満たすバルブです。代表的な防爆ボールバルブ、防爆ゲートバルブ、防爆バタフライバルブには、爆発を防止または遅延するための電気または空気圧アクチュエータが取り付けられています。その中でも、最も一般的に使用されているのは電気防爆ボールバルブで、一般的に耐火・静電気防止構造を備え、バルブステムとバルブ本体またはボールの間に導電性スプリングがあり、静電気による可燃性媒体の着火を防止します。この電気防爆バルブは、石油、化学、水処理、製紙、発電所、熱供給、軽工業などの業界で広く使用できます。

バルブの防爆等級のマークは、防爆基本タイプ+設備タイプ+ガスグループ+温度グループで構成されています。爆発の危険区域は主に爆発物の頻度と持続時間に基づいています：バルブ防爆等級：

爆発物 地域定義 標準
ガス（クラスⅠ） 爆発性ガス混合物が通常継続的または長時間存在する場所 部門1
通常爆発性ガス混合物が発生する可能性のある場所
爆発性ガス混合物が通常は発生しない場所、または異常な状況下では爆発性ガス混合物がまれにまたは短時間のみ発生する場所 部門2
粉塵または繊維（クラスⅡ/Ⅲ） 爆発性の粉塵または可燃性繊維と空気の混合物が継続的に、または短時間に頻繁に発生したり、長時間存在したりする場所。 部門1
爆発性の粉塵や可燃性繊維と空気の混合物は発生せず、異常な状況下ではまれに、または短時間のみ発生します。 部門2

 

石油や化学などの産業の生産プロセスでは、炭鉱や化学工場などの可燃性物質が生成される場合があります。電気機器の生産プロセスでは、摩擦火花、機械摩耗火花、静電気は避けられず、防爆バルブを設置する必要があります。

 

塩素処理用セラミックバルブ

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液体塩素は、沸点が-34.6℃、融点が-103℃の毒性と腐食性の高い黄緑色の液体です。常圧下では気体に蒸発し、ほとんどの物質と反応します。電解塩素ガスは高温（85℃）で、多量の水分を含んでいます。冷却・乾燥後、加圧冷却により液化します。この過程で、貯蔵・輸送時に容積が大幅に減少します。液体塩素充填工程は、長距離輸送を想定した生産工程であり、漏洩、爆発、中毒などの生産上の危険を引き起こす可能性があります。また、真空ポンプ段階では、パイプラインの高圧、低温、負圧などの作業条件があり、バルブの種類や材質に対する要求が厳しくなります。

塩素の特性上、バルブには構造が簡単で、容積が小さく、軽量で、駆動トルクが小さく、操作が簡単で、素早く、密閉性が高く、耐腐食性に優れていることが求められます。液体塩素の充填プロセス中にバルブの出口圧力が入口圧力よりも低いため、液体塩素の一部が蒸発し、このプロセスで熱が吸収され、バルブの温度がパイプよりも低くなり、霜が発生します。また、過酷な環境にあるバルブは交換頻度が高く、設備全体の操作の安全性とメンテナンスコストにつながりません。ほとんどの金属シールバルブの塩素耐腐食性には限界があり、ライニングされた PFA / PTFE バルブは良い選択ですが、ライニングされた PFA / PTFE バルブを長時間使用するとトルクが増加し、老化を引き起こします。実践により、セラミックボールバルブは液体塩素の使用条件で優れた性能を発揮することが証明されています。

空気圧ライニングセラミックボールバルブ

空気圧 セラミックボールバルブ リミッター、ソレノイドバルブ、フィルターバルブ、セラミックボールバルブ、エアーパスなどで構成されています。セラミックボールバルブのOボールコアとシートシール面の粗さは0.1μm未満に達するため、金属製ボールバルブよりもシール性能が高く、自己摩耗性があり、開閉トルクが小さくなります。ライニングされたセラミックのポートはバルブ本体の金属部分から完全に分離できるため、腐食性や純度の要求がある媒体に広く使用されています。。

 

電動V型セラミックボールバルブ

電動V型セラミック調節ボールバルブは、電動アクチュエータとV型ボールバルブで構成されています。V型ボールとシートの間にはせん断作用があり、媒体に繊維や固体粒子が含まれている場合でも、ボールは良好なシールを提供します。高品質のセラミックスプールは耐摩耗性が高く、シートシールリングはシートの直接浸食を防ぎ、シートの寿命を延ばします。セラミック内部は流路全体を完全に隔離できるため、媒体と金属本体の接触を防ぎ、腐食性媒体によるバルブ金属の腐食を効果的に防ぎます。

 

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スチームトラップの選び方は？

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前回の記事では、スチームトラップとは何かについて説明しました。ご存知のとおり、スチームトラップは、蒸気を封じ込めた容器から凝縮水を自動的に排出する自己完結型バルブの一種で、生蒸気を密閉したまま、または必要に応じて、制御または調整された速度で蒸気を流すことができます。スチームトラップには、蒸気、凝縮水、非凝縮性ガスを「識別」して蒸気を防ぎ、水を排出する機能があり、密度差、温度差、相変化に応じて、機械式スチームトラップ、サーモスタット式スチームトラップ、熱動式スチームトラップに分類できます。

 

機械式蒸気トラップは、凝縮水レベルの変化を利用してフロートボールを上昇（下降）させ、ディスクを開閉させて、凝縮水と蒸気の密度差による蒸気と排出水を防ぎます。過冷却度が小さいため、機械式蒸気トラップは作動圧力と温度変化の影響を受けず、加熱装置は最高の熱伝達効率を実現し、水蒸気が蓄積されません。トラップの最大背圧比は80%で、生産プロセスの加熱装置に最適なトラップです。機械式トラップには、フリーフローティングボールトラップ、フリーハーフフローティングボールトラップ、レバーフローティングボールトラップ、逆バケツ型トラップなどがあります。

 

フリーフローティングスチームトラップ

フリーフローティング蒸気トラップは、浮力の原理により、浮球が水位とともに凝縮水に応じて上下し、シート穴の開度を自動的に調整して凝縮水を連続排出し、水がボール内に止まると、閉じた位置に戻って排水します。排水バルブのシート穴は常に凝縮水より下にあるため、水封を形成し、水とガスを分離して蒸気が漏れないようにします。

 

サーモスタット式蒸気トラップ

このタイプの蒸気トラップは、蒸気と凝縮水の温度差によって要素が変形または膨張し、バルブコアを開閉します。サーモスタット式蒸気トラップは過冷却度が大きく、通常は15〜40です。熱エネルギーを使用して、バルブに常に高温の凝縮水があり、蒸気が漏れないようにします。蒸気パイプライン、熱パイプライン、暖房設備、または低温要件のある小型暖房設備に広く使用されており、最も理想的なタイプの蒸気トラップです。サーモスタット式蒸気トラップのタイプには、ダイヤフラム式蒸気トラップ、ベローズ式蒸気トラップ、バイメタルプレート式蒸気トラップなどがあります。

 

ダイヤフラム式スチームトラップ

ダイヤフラムトラップの主な動作要素は金属ダイヤフラムで、その中には水液体の飽和温度よりも低い蒸発温度が充填されており、一般的にバルブ温度は飽和温度の15℃または30℃よりも低くなっています。ダイヤフラムトラップは応答が敏感で、凍結や過熱に耐性があり、サイズが小さく、取り付けが簡単です。その背圧率は80%以上で、ガスが凝縮せず、耐用年数が長く、メンテナンスが簡単です。

 

熱蒸気トラップ

熱動力蒸気トラップは相変化原理に基づき、蒸気と凝縮水が流量と体積の変化によって異なる熱量で変化し、弁板に異なる圧力差を生じさせて弁板のスイッチバルブを駆動します。蒸気で駆動し、蒸気の損失が非常に少ないです。構造がシンプルで、防水性に優れているのが特徴です。最大バックは50%で、騒音が大きく、弁板の動作頻度が高く、耐用年数が短いです。熱動力蒸気トラップの種類には、熱力学（ディスク）蒸気トラップ、パルス蒸気トラップ、ホールプレート蒸気トラップなどがあります。

 

熱力学的（ディスク）スチームトラップ

スチームトラップには、敏感に作動する可動ディスクがあります。蒸気と凝縮水の流量と体積が異なる熱力学的原理に基づいて、バルブプレートの上下に異なる圧力差を生み出し、バルブプレートを駆動してバルブを切り替えます。蒸気の漏れ率は3%で、過冷却度は8℃〜15℃です。装置が起動すると、冷却された凝縮水がパイプラインに現れ、作動圧力によってバルブプレートを押しのけて急速に排出されます。凝縮水が排出されると、次に蒸気が排出されます。蒸気の体積と流量は凝縮水よりも大きいため、バルブプレートは圧力差を生み出し、蒸気流量の吸引により急速に閉じます。バルブプレートが両側の圧力によって閉じられると、その下の応力領域は上部の蒸気圧力からスチームトラップチャンバー内の圧力よりも低くなり、バルブプレートはしっかりと閉じられます。スチームトラップチャンバー内の蒸気が冷却されて凝縮すると、チャンバー内の圧力がなくなります。作動圧力により凝縮水が弁板を押し、排出、循環、断続排水を継続します。

安全弁の取り付けに関するヒント

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安全弁は、蒸気ボイラー、LPGタンカー、油井、高圧バイパス、圧力パイプライン、蒸気発電設備の圧力容器などに広く使用されています。安全弁は、開閉部に外力が作用して閉じられ、設備またはパイプライン内の媒体の圧力が規定値を超えると開いて媒体をシステム外に排出し、パイプラインまたは設備の安全を守ります。

安全弁は垂直に設置し、保護対象の機器または配管にできるだけ近づけてください。近くに設置しない場合は、配管と安全弁入口間の総圧力降下が、弁の定圧値の3%または最大許容開閉圧力差の1/3（いずれか小さい方）を超えてはなりません。エンジニアリングの実践では、安全弁の入口径を適切に拡大し、長半径エルボを採用し、エルボの数を減らすことで、パイプラインの総圧力降下を減らすことができます。他には、何を考慮する必要がありますか？

 

  1. 安全弁は保守に便利な場所に設置し、保守用のプラットフォームを設置する必要があります。大口径の安全弁は、安全弁を分解した後に持ち上げる可能性を考慮する必要があります。エンジニアリングの実務では、安全弁は配管システムの上部に取り付けられることがよくあります。
  2. 液体パイプライン、熱交換器、または圧力容器用の安全弁で、弁が閉じられた後に熱膨張により圧力が上昇する場合に水平に設置できます。安全リリーフ弁の出口は、逆圧を避け、固体または液体の物質の蓄積を防ぐために抵抗がないようにする必要があります。
  3. 安全弁の入口管には、少なくとも 5% の曲げ半径を持つ長いエルボが必要です。入口管は、U 字曲げをできる限り避ける必要があります。そうしないと、最下点の凝縮性物質が連続流排水管と同じ圧力システムに接続され、粘性または固体の凝縮物にはヒート トレース システムが必要になります。また、出口ラインの背圧は、安全弁の指定値を超えてはなりません。たとえば、通常のスプリング安全弁の背圧は、その固定値の 10% を超えません。
  4. 安全弁とボイラー圧力容器間の接続管の断面積は、安全弁の断面積以上でなければならない。安全弁全体がジョイント上に同時に設置される場合、ジョイントの断面積は安全弁の1.25倍以上でなければならない。
  5. 閉鎖系に排出される安全弁の出口配管は、主管内の凝縮水が分岐管に流れ込むのを防ぎ、安全弁の背圧を下げるために、媒体の流れ方向45°に合わせて安全主管の上部に接続する必要があります。
  6. 安全弁の出口が逃し管や排出管より低い場合は、アクセス管を高くする必要があります。蒸気サービスでは、安全弁は凝縮水がディスクの上流に収束しないように設置する必要があります。
  7. 排出ラインを設置する場合、内径は安全弁の出口径よりも大きくする必要があります。可燃性、有毒、または毒性の高い媒体の容器の場合、排出ラインは処理施設のある屋外または安全な場所に直接接続する必要があります。排出ラインにはバルブを設置しないでください。また、可燃性、爆発性、または有毒な媒体の圧力容器には、安全装置と回収システムが必要です。排出ラインの出口は、機器、プラットフォーム、はしご、ケーブルなどに向けないでください。

 

特別な理由により安全弁を容器本体に取り付けることができない場合は、出口配管に取り付けることを検討できます。ただし、その間の配管は急激な曲がりを避け、外径を小さくして、配管抵抗の増加や汚れの蓄積や閉塞を避ける必要があります。また、圧力が通常の設定圧力より低い場合に安全弁を開くために、パワーアシスト装置（アクチュエータ）が使用されます。一種の特殊装置として、安全弁を選択するときは、媒体の性質、実際の動作条件、弁の材質と接続モード、および関連パラメータを考慮する必要があります。