給排水配管のバルブ選定と各種バルブの長所・短所

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この投稿は、2015年7月10日17時17分にSammy_Wangによって最終的に編集されました。
一、バルブの選定および設置位置：
（一）給水配管で使用されるバルブは、一般的に以下の原則に従って選定されます：
1. 管径が50mm以下の場合は止弁を使用し、管径が50mmを超える場合はゲートバルブやバタフライバルブを使用する。 2、流量や水圧を調整する場合は、調節弁や遮断弁を使用するのが適している。 3、水の流れに対する抵抗が小さい必要がある部分（例えばポンプの吸い込み管など）では、ゲートバルブを使用するのが適している。 4、水が双方向に流れる必要のある配管区間では、ゲートバルブやバタフライバルブを使用し、ストップバルブは使用してはならない。 5、設置スペースが狭い場所には、バタフライバルブやボールバルブを使用するのが適している。 6、頻繁に開閉する管区間には、遮断弁を使用することが望ましい。 7、口径が大きい水ポンプの吐出管には、多機能バルブを使用することが望ましい。 （二）給水配管の以下の部分にはバルブを設置しなければならない：1、住宅地の給水配管は、市営給水配管からの引き込み管区間において。 2、住宅地の屋外環状配管網のノード部には、分離要件に従って設置しなければならない。環状管区間が長すぎる場合は、分割弁を設置することが望ましい。 3、住居地区の給水幹管から分岐する支管の始点、または戸別接続管の始点。 4、戸建て用配管、水道メーター、および各分岐立管（立管の底部、垂直円形管路網の立管の上下端）。 5、環状管網の分岐管、枝状管網を貫通する接続管。 6、室内給水配管が住戸や共用トイレなどに接続される分岐管の始点において、分岐管上の給水口が3つ以上ある場合に設置する。 7、水ポンプの吐出管、自己給水式水ポンプの吸水ポンプ。 8、水槽の給水管、排水管、放水管。 9、機器（ヒーター、冷却塔など）の給水補給管。 10、衛生器具（トイレ、洗面台、シャワーなど）の配水管。 11、自動排気弁、減圧弁、ウォーターハンマー防止装置、圧力計、散水栓などの一部の付属品、および減圧弁や逆流防止装置の前後など。 12、給水管網の最低部には、排水弁を設置することが望ましい。 （三）逆止弁は、一般的に設置場所、弁の前の水圧、閉じた際の密閉性能の要求、および閉じる際に発生する水槌の大きさといった要因を考慮して選定するべきである。1、弁の前の水圧が低い場合は、回転式、ボール式、およびスライド式の逆止弁が適している。 2、閉鎖後の気密性が厳しく求められる場合は、閉鎖用スプリング付きの逆止弁を選択することが望ましい。 3、水槌を軽減するために閉じる場合は、速閉型の消音逆止弁、またはダンピング装置を備えた緩閉型の逆止弁を使用することが望ましい。 4、逆止弁のバルブプレートまたはバルブシートは、重力またはばね力によって自動的に閉じることができなければならない。 （四）給水配管の以下の区間には逆止弁を設置しなければならない：導入管上； 密閉型の水加熱器や給水装置の入水管上； 水ポンプの出口配管上； 給排水管が一本の管で共用されているタンク、水塔、高所の貯水池の給水管部分に。 注：配管逆流防止器が取り付けられている管区間には、逆止弁を取り付ける必要はない。 （五）給水配管の以下の部分には、排気装置を設置しなければならない：1、間欠的に使用される給水配管網では、その配管網の末端および最も高い位置に自動排気弁を設置しなければならない。 2、給水管網には空気が顕著に溜まる凹凸のある管区間があり、そのピーク部分に自動排気弁または手動弁を設置して排気している。 3、気圧給水装置：自動補気式の気圧水タンクを使用する場合、その配水管網の最も高い位置には自動排気弁を設置しなければならない。 二、各種バルブの長所と短所： 1、ゲートバルブ：ゲートバルブとは、閉鎖部品（ゲートプレート）が通路の軸線に垂直な方向に移動するバルブで、配管内で主に媒体の遮断に使用され、つまり全開または全閉の状態で使われる。一般的に、バルブは流量調節には使用できない。低温・低圧だけでなく、高温・高圧にも適用可能で、バルブの材質に応じて対応できます。しかし、バルブは一般的にスラリーなどの媒体を輸送する配管には使用されません。 長所：①流体抵抗が小さい；②開閉に必要なトルクは小さい；③媒体が両方向に流れる環状配管で使用でき、つまり媒体の流れの方向は制限されない；④全開時、シール面が作動媒体の侵食を受ける度合いは遮断弁よりも小さい；⑤形状構造は比較的シンプルで、製造のしやすさも良い；⑥構造の長さは比較的短い。 欠点：①外形寸法と開放高さが大きく、設置に必要なスペースも広い；②開閉過程において、シール面同士が相対的に摩擦し、摩耗が大きくなり、高温時には擦り傷が生じやすくなる；③一般的なバルブには2つのシール面があり、加工や研磨、修理をより困難にしています；④開閉時間が長い。 2、バタフライバルブ：バタフライバルブとは、円盤状の開閉部品を約90°往復させることで、流体の流路を開閉または調節するためのバルブです。 利点：①構造がシンプルで、サイズが小さく重量も軽い。消耗品の使用量も少なく、大口径バルブには適していない；②開閉が迅速で、流れの抵抗が少ない；③懸濁した固体粒子を含む媒体に使用でき、シール面の強度に応じて粉末状や粒状の媒体にも使用可能です。通風集塵配管の両方向開閉および調節に適用可能で、冶金、軽工業、電力、石油化学プラントのガス管や水道などに広く使用されています。 欠点：①流量調節範囲が狭く、30％開放した時点で流量は95％以上になってしまう。②バタフライバルブの構造とシール材の制約により、高温・高圧の配管システムでは適していません。一般的な動作温度は300℃以下、PN40以下です。③シール性能はボールバルブやストップバルブに比べて劣るため、シール性能がそれほど求められない場所で使用されます。 3、ボールバルブ：コックバルブから進化したもので、その開閉部品は球体であり、この球体をバルブシャフトの軸周りに90°回転させることで開閉を行う。バルブは配管上で主に媒体の遮断、分配、および流れ方向の変更に使用され、V字型の開口部を持つバルブは優れた流量調節機能も備えています。 利点：①最も低い流れの抵抗を持つ（実際には0）；②作業時に詰まることがない（潤滑剤なしでも）ため、腐食性媒体や低沸点の液体にも確実に使用できる；③より広い圧力および温度範囲で、完全なシールが実現可能；④迅速な開閉が可能で、一部の構造では開閉時間がわずか0.05～0.1秒となっており、試験台の自動化システムでの使用を可能にしている。バルブを迅速に開閉しても、操作時の衝撃がありません。⑤球形の閉鎖部品は、境界位置で自動的に位置決めされる；⑥作動媒体は両面で確実に密封される；⑦全開および全閉時には、球体とバルブシートのシール面が媒体から隔絶されるため、バルブを高速で通過する媒体がシール面の侵食を引き起こすことはない；⑧コンパクトで軽量であり、低温媒体システムに適した最も合理的なバルブ構造と言える；⑨バルブ本体は対称であり、特に溶接式のバルブ本体構造は、配管からの応力に十分耐えることができる；⑩シャットオフ部品は、閉じる際の高圧差に耐えることができる。⑾全溶接式バルブボディを持つボールバルブで、直接地面に埋設することができ、バルブ内部の部品が腐食されることがない。最大で30年の使用寿命があり、石油や天然ガスのパイプラインに最適なバルブです。 欠点：①ボールバルブの最も重要なバルブシートのシール材はポリテトラフルオロエチレンであり、ほぼすべての化学物質に対して不活性である。また、摩擦係数が低く、性能が安定しており、老化しにくく、使用可能な温度範囲が広く、シール性能も優れているという総合的な特長を持っている。しかし、高い膨張係数、低温流に対する敏感性、そして悪い熱伝導性といったポリテトラフルオロエチレンの物理的特性から、バルブシートの密封設計はこれらの特性を考慮して行わなければならない。したがって、シール材が硬化すると、シールの信頼性が損なわれます。また、ポリテトラフルオロエチレンの耐熱性は低く、180℃未満でのみ使用できます。この温度を超えると、シール材が劣化します。長期使用を考慮した場合、一般的には120℃での使用は行われない。②その調整性能は遮断弁に比べてやや劣り、特に空気式バルブ（または電動バルブ）ではそうです。 4、止弁：とは、閉鎖部品（バルブブレード）がバルブシートの中心線に沿って移動するバルブのことです。この弁弁の動き方により、弁座の開口部の変化は弁弁のストロークと正比例の関係にある。この種のバルブは、バルブステムの開閉ストロークが比較的短く、非常に信頼性の高い遮断機能を備えているほか、バルブシートの開口部の変化がバルブリッドのストロークと正比例の関係にあるため、流量調節に非常に適しています。したがって、このタイプのバルブは、遮断や調節、および絞りに非常に適しています。 長所：①開閉時において、バルブブレードとバルブ本体のシール面間の摩擦力がゲートバルブよりも小さいため、耐摩耗性に優れる。②開放高さは一般的にバルブシート通路の1/4程度であるため、ゲートバルブよりもはるかに小さい；③通常、バルブ本体とバルブシートには1つのシール面しかなく、そのため製造が容易でメンテナンスもしやすい。④充填材が一般的にアスベストと黒鉛の混合物であるため、耐熱性が高い。一般的な蒸気バルブには切替弁が使われます。 欠点：①媒体がバルブを通過する流れの方向が変わるため、遮断弁の最小流動抵抗も他のほとんどのタイプのバルブより高くなる；②行程が長いため、開閉速度はボールバルブよりも遅い。 5、旋塞弁：閉鎖部がプランジャー形状をした回転式のバルブで、90°回転させることによってバルブプランジャー上の流路とバルブ本体上の流路をつなげたり分けたりし、開閉を行うバルブです。バルブシートの形状は円筒形または円錐形になることがある。その原理はボールバルブと基本的に同じで、ボールバルブはコックバルブを基に発展したものであり、主に油田の採掘に使用されるほか、石油化学業界でも利用されている。 7、安全弁：とは、加圧された容器、機器、または配管において、過圧から保護するための装置のことです。装置、容器、または配管内の圧力が許容値を超えると、バルブが自動的に開き、それによって内容物が全量排出され、装置、容器、または配管内の圧力がさらに上昇するのを防ぎます；圧力が規定値まで下がると、バルブは自動的かつ迅速に閉じることで、機器や容器、配管の安全な運転を守るべきである。 8、蒸気ドレンバルブ：蒸気や圧縮空気などの媒体を送る際には、凝縮水が発生することがある。装置の効率的な動作と安全な運転を確保するために、これらの不要で有害な媒体を適時排出し、装置の消費と使用を円滑に行う必要がある。それには以下の機能があります：①生成された凝縮水を迅速に排出できる；②蒸気漏れの防止；③空気やその他の非凝縮性ガスを除去する。 9、減圧弁：調整によって入口圧力を所定の出口圧力まで下げ、媒体自体のエネルギーによって出口圧力を自動的に安定させるバルブです。 10、逆止弁：逆流弁、バックプレッシャーバルブ、一方弁とも呼ばれる。これらのバルブは、配管内の媒体自体の流れによって生じる力で自動的に開閉し、自動バルブの一種です。逆止弁は配管システムで使用され、その主な機能は媒体の逆流を防ぎ、ポンプや駆動用電動機の逆回転を防ぎ、さらに容器内の媒体を排出することです。逆止弁は、その中の圧力がシステム圧を超える可能性のある補助システムへの供給ラインにも使用できます。主に回転式（重心による回転）と昇降式に分けられる。