空気圧調節バルブの故障はどう対処すればよいのでしょうか？

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こんにちは、こちらは工業制御のお手伝い役です。今日は月曜日で、またやってきました。なぜ今日が月曜日だと強調するかというと、私がそうしたいからです{:3_57:} 今日は空気圧式調節バルブについて説明します。既に知っている方は何も言わないでください。これは、知らない人々に知識を伝えるためのものです。空気圧式調節バルブは、石油、化学、電力、冶金などの工業企業で広く使用されている工業プロセス制御用の計測機器の一種です。圧縮空気を動力源とし、シリンダーをアクチュエーターとして利用し、バルブポジショナー、コンバーター、電磁弁、保持弁などの付属品を使ってバルブを駆動し、オンオフ制御や比例制御を実現します。また、工業自動化制御システムからの制御信号を受け取り、パイプライン内の流体の流量、圧力、温度など、さまざまなプロセスパラメータを調整します。ここから、空気圧調節バルブのよくある故障とその対処法について見ていきましょう。 1. 調節弁が動作しない場合は、まず空気式調節弁の空気供給圧力が正常かを確認し、空気供給系の故障を調べます。もしガス供給圧力が正常であれば、ポジショナや電気/空気変換器のアンプに出力があるかどうかを確認する；出力がない場合は、アンプの定常チョーク穴が詰まっているか、圧縮空気中の水分がアンプのボールバルブ部分に蓄積していることです。細いワイヤーを使って定常絞り孔を清掃し、汚れを取り除くか、ガス供給源を洗浄する。上記がすべて正常で、信号はあるが動作しない場合は、アクチュエータの故障、またはバルブステムの曲がり、あるいはバルブコアの固着が考えられます。このような場合は、バルブを外してさらに点検する必要があります。2、調節弁の詰まり：空気圧式調節弁のバルブステムの往復動作が遅い場合、バルブ内部に粘度の高い物質があったり、焦げ付きによる詰まりがあったり、パッキンが過度に締め付けられていたり、ポリテトラフルオロエチレン製のパッキンが劣化していたり、バルブステムが曲がって傷ついているなどが原因です。調節弁の詰まり故障は、主に新たに運用が開始されたシステムや大規模修理後の初期に発生します。これは、配管内の溶接スラグや錆などが流量制御部や案内部で詰まり、媒体の流れが滞ることによるものです。また、調節弁の点検時にガスケットを過度に締め付けすぎると摩擦力が増大し、その結果、小さな信号では動作せず、大きな信号では過剰に動作するという現象が起こります。このような場合は、迅速にサブラインや調整弁を開閉することで、不正な物質がサブラインや調整弁から媒体によって流し去られるようにできます。また、チューブプライヤーを使ってバルブステムを締め付け、外部から信号圧力を加えた状態でバルブステムを前後に回して、バルブボディが詰まり部分を通過するようにします。問題が解決しない場合は、ガス供給圧力を上げたり、駆動力を強くしたりして何度か繰り返し上下に動かせば、問題は解決します。それでも動作しない場合は、制御バルブを分解する必要があります。もちろん、この作業には高度な専門技術が求められ、必ず専門の技術者の支援を受けて行うべきであり、そうでなければさらに深刻な結果を招くでしょう。3、調節弁の漏れ
空気圧式調節弁の漏れには、一般的に調節弁内部からの漏れ、パッキンからの漏れ、そしてバルブシートやバルブコアの変形による漏れといったものがあります。以下、それぞれについて説明します。3.1 バルブの内部漏れ：バルブシャフトの長さが適切でない。エアオープン式バルブではバルブシャフトが長すぎ、シャフトが上方向（または下方向）に十分な距離を持たないため、バルブコアとバルブシートの間に隙間が生じ、十分に接触できず、結果として密封性が失われ内部から漏れる。同様に、気密バルブのバルブシャフトが短すぎると、バルブコアとバルブシートの間に隙間ができ、十分に接触できなくなり、しっかりと閉じられず内部から漏れが発生します。解決方法：調整弁のバルブステムを短くする（または長くする）ことで調整弁の長さを適切にし、内部からの漏れが起こらないようにする。3.2 調節弁のパッキン漏れ パッキンをパッキンハウジングに挿入した後、キャップを用いて軸方向の圧力を加える。充填材の塑性変形により半径方向の力が生じ、バルブシャフトと密接に接触するが、この接触は必ずしも均一ではなく、場所によっては接触が緩い部分や、より密接に接触している部分、さらには全く接触していない部分もある。調節弁の使用過程において、バルブステムとパッキンの間には相対運動が生じ、この運動を軸方向運動と呼びます。使用過程において、高温・高圧、および浸透性の高い流体媒体の影響により、調節弁のパッキンケーシングも漏れが多く発生する部位となります。充填材の漏れの主な原因は界面漏れであり、繊維系充填材の場合には浸透漏れも発生する（圧力媒体が充填材の繊維間の微細な隙間から外側に漏れ出る）。バルブロッドとパッキンの間の界面からの漏れは、パッキンの接触圧力が徐々に低下したり、パッキン自体が劣化したりすることが原因で、このとき圧力媒体がパッキンとバルブロッドの間の接触隙間から外側に漏れ出します。充填材の挿入を容易にするため、パッキンケーシングの上端には面取りを施し、底部には耐侵食性で隙間の小さい金属製の保護リングを設置する。なお、この保護リングと充填材の接続面は斜面になってはならず、それによって媒体の圧力で充填材が押し出されるのを防ぐ必要がある。パッキンケーシングとパッキンが接する部分の表面は、表面の滑らかさを高め、パッキンの摩耗を軽減するために精密に仕上げる必要があります。充填材には柔軟な黒鉛が選ばれている。これは、気密性が高く摩擦係数が低いため、長期間の使用においても変化が少なく、摩耗や焼損も少ない。また、メンテナンスが容易であり、圧縮ネジを再び締め直しても摩擦係数は変わらない。さらに、耐圧性と耐熱性に優れ、内部の媒体による腐食を受けにくく、バルブシャフトやパッキンケーシング内と接触する金属に点食や腐食が生じることもない。これにより、バルブシャフトのパッキンハウジングのシールが効果的に保護され、パッキンシールの信頼性が確保されるとともに、使用寿命も大幅に延びます。3.3 バルブシートおよびバルブボディの変形による漏れ バルブシートやバルブボディが漏れる主な原因は、調節弁の製造過程における鋳造や鍛造上の欠陥が腐食を促進するためです。また、腐食性媒体の通過や流体媒体による洗い流しも、調節弁の漏れを引き起こす。腐食は主に侵食またはキャビテーションの形で現れます。腐食性の媒体が調節弁を通過すると、弁芯や弁座の材料が侵食されたり衝撃を受けたりして、弁芯や弁座が楕円形やその他の形状に変形します。時間が経つにつれて、弁芯と弁座の間に隙間が生じ、しっかりと閉じられなくなり漏れが発生します。バルブコアとバルブシートの材質選定をしっかり行うこと。耐腐食性のある材料を選び、シミやサンドアイなどの欠陥がある製品は断固として排除する必要があります。バルブシートやバルブシリンダーの変形がそれほどひどくない場合は、細かいサンドペーパーで研磨して跡を消し、シール面の滑らかさを高めることで、シール性能を向上させることができます。損傷がひどい場合は、新しいバルブに交換する必要があります。4、調節弁の振動　調節弁のばね剛性が不足していると、調節弁の出力信号が不安定になり急激に変動するため、調節弁が振動しやすくなる。また、選択されたバルブの周波数がシステムの周波数と同じであるか、配管やベースが激しく振動することで、調節バルブもそれに合わせて振動する。選定が不適切で、調節弁が小開度で動作すると、流れの抵抗や速度、圧力に激しい変動が生じる。これが弁の剛性を超えると安定性が悪化し、深刻な場合には振動が発生する。振動が生じる原因は多岐にわたるため、具体的な問題に応じて分析する必要がある。振動が軽微な場合は、剛性を高めることで解消できる。例えば、剛性の高いスプリングを備えた調整弁を使用したり、ピストン式のアクチュエータ構造に変更したりする；パイプやベースが激しく振動する場合、支持部を増やすことで振動の影響を排除できる；バルブの周波数がシステムの周波数と同じ場合、異なる構造の調整バルブに交換する；小開度での作動によって生じる振動は、選定ミスが原因であり、具体的にはバルブの流量容量C値が過大であるため、再選定が必要となる。流量容量C値が小さいものを選ぶか、ステップ制御を用いるか、またはマスター・スレーブバルブを使用することで、調節バルブが小開度で作動する際に生じる振動を抑制する。 今日はここまでにしましょう。調整弁の騒音が大きいといった、他にもよくあるトラブルがありますが、内容が多すぎて1日では話し切れません。皆さんも覚えきれないでしょうね。では、フォローしてください。知りたいことがあればいつでもメッセージを残してください。毎日、知識を増やしていきましょう。ありがとう、バイバイ。