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スチームトラップは、蒸気漏れを最小限に抑えながら、加熱装置または蒸気ラインから凝縮水、空気、二酸化炭素ガスを自動的に排出するタイプのバルブです。トラップは、機器または配管を均一に加熱して、蒸気パイプラインでのウォーターハンマー効果を防ぎます。スチームトラップは、そのメカニズムまたは動作原理に応じて、フローティングボールスチームトラップ、サーモスタティックスチームトラップ、サーモダイナミックスチームトラップなどに分類できます。特定の圧力差で同じ量の凝縮水を排出するには、さまざまなタイプのトラップを使用できます。各トラップには独自の利点があり、最適な動作範囲は、温度、比重、圧力によって異なります。

スチームトラップを選択する際の要素

• 水を抜きます

トラップの排気量は、1 時間あたりの蒸気消費量に最大凝縮水量を掛けた値 (選択した乗数の 2 ～ 3 倍) です。蒸気加熱装置が蒸気を搬送し始めると、トラップは空気と低温の凝縮水を迅速に排出して、装置を徐々に正常に作動させる必要があります。空気、低温の凝縮水、および低い入口圧力により、ボイラーの起動時にトラップが過負荷状態になり、トラップの排気量要件が正常作動時よりも大きくなるため、通常はトラップの排水量に合わせて 2 ～ 3 倍の蒸気トラップを選択します。これにより、トラップが適時に凝縮水を排出し、熱効率が向上することが保証されます。

• 作動圧力差

スチームトラップの公称圧力と作動圧力はさまざまに異なります。公称圧力はスチームトラップ本体の圧力レベルを指すため、エンジニアは公称圧力ではなく作動圧力差に基づいてスチームトラップを選択できます。作動圧力差は、トラップ前の作動圧力からトラップ出口の背圧を引いた値に等しくなります。トラップの後ろで凝縮水が大気中に排出されるとき、出口背圧はゼロです。トラップによって排出された凝縮水がこのときに収集される場合、トラップの出口背圧は、戻り管の抵抗+戻り管の揚程+第2蒸発器（戻りタンク）内の圧力に等しくなります。

• 作業温度

エンジニアは、最高蒸気温度に応じて要件を満たす蒸気トラップを選択する必要があります。公称圧力に対応する飽和蒸気温度を超える最高蒸気温度は、過熱蒸気と呼ばれます。この時点で、高温高圧過熱蒸気用の特殊なバイメタル蒸気トラップがより良い選択である可能性があります。

過熱トラップには2つの明らかな利点があります。1つは過熱ヘッダートラップとして使用できることです。もう1つは、炉の起動と停止時に過熱燃焼を防ぐために過熱管を保護することです。起動または停止すると、メインバルブは閉じた状態になります。過熱管に蒸気流冷却がない場合、管壁温度が上昇し、深刻な場合は過熱管が焼損する可能性があります。このとき、フローバルブを開いて蒸気を排出し、過熱器を保護します。

• 接続

トラップの接続口径はドレン水の大きさに相当します。同じ口径でもトラップ容量は大きく異なる可能性があります。そのため、最大排気量と凝縮水管径の大きさでトラップバルブを選定することはできません。

 

極低温バルブは主に天然ガス液化プラントの液化部とLNG貯蔵部に集中しています。大まかな統計では、LNG受入ステーション（受入能力が200万トン/年以上の大規模ステーション）で使用可能な極低温バルブは約2,000個あり、バルブ全体の90%以上を占めています。そのうち、小型バルブは約700個で、残りは高圧大口径バルブです。

LNGは分子量が小さく、粘度が低く、浸透性が強く、漏れやすく、可燃性、爆発性があるため、バルブの密閉性が高く、静電気防止、防火、爆発防止が必要です。シールはバルブの稼働を維持する上で中心的な役割を果たします。今日は、LNGの密閉要件を分析します。 極低温バルブ LNGシステムにおいて。

 

ステムシール

極低温バルブのステムシールは、通常、パッキンです。一般的な充填材は、PTFE、含浸PTFEアスベストロープ、フレキシブルグラファイトです。極低温シール性能を確保するために、ソフトシールとハードシールの二重パッキンの組み合わせがよく使用され、中間隔離リング（低温と高温に耐える混合物）を備えた二重パッキンと追加の弾性荷重装置があります。ディスクスプリングガスケットなどの弾性荷重装置は、パッキンの低温時の事前締め付け力を継続的に補償し、パッキンのシール性能を長期間確保します。

バルブの漏れは、内部漏れと外部漏れに分けられます。LNG は可燃性および爆発性があるため、外部漏れの方が危険です。ステム シールの漏れは、外部漏れの主な潜在的な原因です。極低温バルブ ステム シールは、高温および低温条件で機能できる金属ベローズ シール構造にすることができます。メカニカル シールと比較して、ベローズ シールは漏れゼロ、接触なし、摩擦なし、摩耗なしなどの利点があり、バルブ ステムでの媒体漏れを効果的に削減し、極低温バルブの信頼性と安全性を向上させることができます。

 

フランジシール

理想的な極低温シールガスケット材料は、室温で柔らかく、低温で弾力性があり、線膨張係数が小さく、一定の機械的強度を備えています。極低温バルブの中間フランジガスケットは、ステンレス鋼リングと柔軟なグラファイトで作られています。低温では、ガスケットシールが縮小し、媒体の漏れを引き起こす可能性があります。

 

ファスナー

LNG 作業条件下での低温衝撃靭性を確保するには、オーステナイト系ステンレス鋼ファスナーを選択する必要があります。オーステナイト系ステンレス鋼の降伏強度が低いため、ねじ山部分にひずみ硬化処理と二硫化モリブデン処理を施す必要があります。

バルブファスナーには、完全にねじ山が切られたスタッドがよく使用されます。機械的特性を向上させるために、オーステナイト系ステンレス鋼ファスナーには、原料の溶体化処理 (Class1)、最終溶体化処理焼鈍 (Class1A)、最終溶体化処理焼鈍および引張硬化 (Class2) を行うことができます。1/2 インチ (12.5 mm) 未満の 304、321、347、および 316 のオーステナイト系ステンレス鋼ファスナーは、-200℃ を超える温度で使用する必要があります。溶体化処理またはひずみ硬化が行われている場合は、低温衝撃試験は必要ありませんが、行われない場合は実施する必要があります。

ファスナーは、交互荷重を受けると疲労破損を起こしやすくなります。実際の操作では、各ボルトに均一な力がかかるようにし、1 つのボルトに過度の力が加わることによる漏れを防ぐために、トルクレンチを使用する必要があります。

ベローズバルブのステムはベローズとパッキンによって二重に密封されており、バルブステムの厳密な密封性能が求められる場合によく使用されます。金属ベローズは、圧力、横方向の力、曲げモーメントの作用下で対応する変位を生成でき、耐圧性、耐腐食性、温度安定性、長寿命などの利点があります。ベローズはバルブステムの密封性能を向上させ、媒体の腐食からバルブステムを保護します。ポリエステル産業、超真空、原子力産業の熱伝達媒体に適しています。

有毒、揮発性、放射性媒体、または往復動ステムによる外部漏洩を許さない高価な液体は、多くの場合、ベローズシールボンネットで処理されます。この特別なボンネット設計は、ステムとパッキングが流体と接触するのを防ぎ、ベローズシール要素を標準または環境に優しいパッキングボックス設計に取り付けることで、ベローズの破裂による壊滅的な結果を回避します。したがって、エンジニアは、ベローズの故障を防ぐために、ステムパッキングの漏れに注意する必要があります。湿った塩素ガスなど、要件が特に高くない場合は、「ロータリーバルブ+多段パッキング」を使用できます。たとえば、多段フレキシブルグラファイトパッキングは、フル機能の超軽量制御バルブです。

ベローズの構造には通常、溶接と機械加工の 2 種類があります。溶接ステムのベローズは全体の高さが比較的低く、製造方法と内部構造の欠陥により耐用年数も限られています。機械加工のベローズは高さが高く、信頼性が高く、耐用年数が長くなります。ベローズ シールの圧力定格は、温度の上昇とともに低下します。ベローズ シール シングル シート バルブとベローズ シール ダブル シート バルブが含まれます。

とき ベローシールバルブ 製造が完了したら、100%圧力テストに合格する必要があり、テスト圧力は設計圧力の1.5倍です。蒸気に使用する場合は、100%シールテストが必須であり、シールレベルはレベル4より高くなければなりません。

ベローズバルブ検査

• 部品検査

ベローズおよびベローズアセンブリの検査およびテストは、出荷検査と型式検査に分けられます。特に指定がない限り、検査条件は、周囲温度5〜40℃、湿度20〜80℃、大気圧86〜106kPaの条件下で実施されます。型式テストは、サイクルテストを3回行い、最小値を取って最小サイクル寿命を計算します。3つのテストピースがすべて合格した場合、この仕様の製品の型式テストは合格です。3つの項目のうち1つが基準を満たしていません。3つのテストのうち2つが不合格の場合、型式テストは不合格と判断されます。検査結果に漏れがない場合は、合格とみなされます。

• シーリングテスト

ベローズアセンブリとバルブステムはアルゴンアーク溶接法で溶接して結合し、標準大気圧、周囲温度20℃で0.16mpaで3分間ガス漏れテストを実施しました。テストは水槽内で実施し、結果は目に見えない漏れに合格しました。

• 機械全体のテスト

組み立て前にバリを取り除き、すべての部品とボディキャビティを洗浄する必要があります。組み立て後は、バルブ全体を検査およびテストする必要があります。テスト結果がバルブ全体に合格し、表面研磨、洗浄、研磨、塗装、梱包が許可されます。