自己制御バルブの選定問題
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工場でバルブに関する申請を行う際、通常はプロセス部門にバルブの関連パラメータを提供してもらいます。項目番号、位置番号、名称、管径、温度/℃、媒体の密度/kg/m3、参考流量/kg/h、流量範囲/kg/h、バルブ前の圧力/(MPa)、バルブ後の圧力/(MPa)、配管材質、故障部位、備考。1FV2001-0001:多管反応器のプロセスガス供給流量、DN50、190-2203-PIC、アンモニアガス、空気の混合気。1.3119.1010-300.10.045304、閉止状態。しかし、どのようにして適切なバルブを選定すればよいのでしょうか?メーカー?それともどう処理する?調節弁の機能の優劣および上記の原則に基づき、調節弁の選定順序は以下の通りである:V字型オープンボールバルブ-バタフライバルブ-スリーブ調節弁-シングルシート調節弁-エキセントリックロータリーバルブ-テーパーボールバルブ-コーナータイプ調節弁-トライクランプバルブ-ダイアフラムバルブ
二、アクチュエータの選定
アクチュエータの中では、最も多く使用されているのが空気圧式アクチュエータで、次いで電動式アクチュエータである。油圧式アクチュエータの利用は比較的少なく、インテリジェント型アクチュエータはまだ開発段階にあると言える。したがって、アクチュエータを選定する際の焦点は、空気圧式と電動式アクチュエータの比較に置かれる。信頼性、安全性、経済性、感度など、さまざまな側面の問題を主に考慮する。 三、バルブの選定 1、プロセス条件の考慮 バルブを選定する前に、制御プロセスを慎重に分析し、十分なデータを収集して、操作性能、信頼性、安全性など、調節バルブに対するシステムの要求を把握する必要がある。 調節弁を選ぶ際は、適用可能なものを選ぶか、より適していてコストが低いものを選ぶべきです。使用条件の要求が低く、いくつかのタイプの中から選べる場合は、コストの高低を基準に考えます;使用条件が厳しい場合、選べるタイプは多くありません;もし、より極端な状況であれば。例えば、媒体が腐食性の泥水であり、かつ高圧下で作動する場合;作業媒体に侵食性の高い粒子が含まれ、さらに急激な気化現象もある場合、真に適切な調整弁を見つけることは困難である。 以下では、さまざまな工程条件のもとでバルブを選定する際にどのような点を考慮すべきかについて論じる;複雑な総合的な状況に直面したとき、どのように解決すればよいのでしょうか。 (1)スチームトラップとキャビテーション!その発生条件と具体的な状況については、既に前で説明しました。スチームトラップとキャビテーションは、流量係数の計算に影響を与えるだけでなく、振動や騒音、そして材料の損傷も引き起こします。 蒸発とキャビテーションは液体媒体でのみ発生する。キャビテーションの第一段階はスパッタリングです。バルブの出口圧力は液体の飽和蒸気圧以下に保たれているが、バルブの内部部品にはすでに腐食が生じている。バルブシートとシール面の接触線付近で媒体の流速が最も高くなるため、ここで破損が発生する。スチームバンピングによる破損後のバルブシートの表面には、擦り傷が多数見られる。キャビテーションの第2段階では、バルブの後方の圧力が飽和蒸気圧を超えて上昇し、気泡が突然破裂することで、すべてのエネルギーが破裂点に集中し、数千ニュートンにも達する巨大な衝撃力が生じます。そのため、バルブのコア、シート、本体が深刻な損傷を受けるのです。このような破壊現象をキャビテーションと呼びます。この作用は、砂がバルブコアの表面に噴き付けられ、固体の表面層を引き裂いて、粗くてスケールのような外表面を形成するものです。 キャビテーションが引き起こす破壊作用は非常に深刻です。高圧差という過酷な条件におけるキャビテーションの状況下では、硬度が非常に高いバルブシートやシール面も、ごく短期間しか使用できない。このような状況下で、調節弁を選定するには適切な方法と措置が必要である。 (2)摩耗 バルブコア、バルブシート、および媒体が直接接触しており、絶えず流量を絞ったり遮断したりするため、媒体の流速が高くかつ固体粒子を含んでいる場合、摩耗は非常に激しくなる。 固体粒子の衝撃による摩耗作用は、粒子の運動エネルギーに関連しており、その運動エネルギーの大きさは媒体の流速と粒子のサイズに依存する。物理学の理論によると、摩耗による破壊度合いは粒子の質量に比例し、また媒体の流速の二乗にも比例するため、速度が与える影響の大きさがわかる。 媒体が高濃度の摩耗性粒子を含む懸濁液である場合、バルブコアとバルブシートの接合面は、閉じられるたびに激しい摩擦にさらされる。粒子が繰り返し圧縮されることで、シールペアが摩耗する。時間が経つと、密閉が不十分になることがあります。 バルブを選定する際には、摩耗の状況に注意し、適切な対策と解決法を講じるべきです。 3、腐食 腐食性の媒体の中で動作する調節弁では、ライニングの追加が容易になるため、構造はできるだけシンプルな方が望ましい。特に高価な特殊なライニングの場合はそうである。バルブのタイプ選定は、使用される腐食性媒体に適合できるものでなければならない。オーステナイト系ステンレス鋼または二相ステンレス鋼、特殊合金(ハステロイ、インコネル、モネルなど)を使用したシングルシート式・ダブルシート式の調節弁、あるいはダイアフラムバルブ、チューブクランプバルブ、ライニング付きバタフライバルブ、ボールバルブなども選択可能です。バタフライバルブは、鋳造合金で製造されるか、電気めっき処理が施されます。ボールバルブとコーナーバルブは棒材または鍛造品で製造でき、シールリングには強化ポリテトラフルオロエチレンを使用できる。コーナーバルブはタンタルやその他の耐食性材料で内張りすることができる。コーティングが薄すぎると、耐食性は発揮されません。媒体が極めて強い有機酸または無機酸の場合は、チタン製の調整バルブを使用できます。 (4)高圧差 まず、調節弁のバルブシートやシート表面の材質を考慮する必要がある。これらの材料は、媒体の高速度および高圧の影響に耐えることができなければならない。構造的にはガイド性を良くし、流動面の安定を確保する必要があり、動的な力の影響に加えて、アクチュエータの不安定を引き起こす要因も排除しなければならない。 最も広く使用されているバルブはスロットルバルブです。コーナータイプのスロットルバルブまたは2型スロットルバルブでは、バランス型のバルブ内部部品によりアクチュエーターへの要求が低減される。バランス式のバルブ内部部品がない場合は、最も安定しているため、フローオン式を使用できます。排出媒体が腐食性の場合は、流閉式を使用するのが最善です。なぜなら、流し開き式を使用すると、媒体が主要な部品を損傷させるからです。 高い圧力差の影響で、液体が容易にスパッタリングやキャビテーションを起こすため、キャビテーションを防ぐ調整バルブを使用する必要がある。 6、高温:調節弁を選定する際には、WC6やWC9といった高温度強度を持つケーシング材および内部部品材、あるいはオーステナイト系ステンレス鋼、バイディレクショナルステンレス鋼、インコネルなどを使用することが重要である。使用する材料は、高温の影響によって接着したり、塑性変形したり、クリープしたりしてはならない。隙間は小さすぎてはいけない。 7\低温+ 温度が)(’未満の場合、低温に強いケーシング材質および内部部品材質を選定する必要があります。-29から-196℃の低温領域では、ケーシング材料および内部部品材料に十分な衝撃靭性が求められる。バルブの熱容量を維持し、冷却負荷の影響を受けないようにするためには特別な手段が必要であり、同時にパッキングボックス部分の温度も0度以上に保つ必要がある。