手動遮断弁とゲートバルブ、プランジャーバルブの違い

Thread Content

この投稿は最終的に、2015年10月16日08:26に「精製所のオペレーター」によって編集されました。手動式の止回弁とゲートバルブ、プランジャーバルブの違いについて。杭州ワット省エネ工程有限公司技術部の李少鵬氏によると、止回弁は流体がある領域に入るのを遮断するためによく使用されるため、流体システムにおいて非常に重要な役割を果たします。しかし、時には流体の流量を人工的に制御するためにも使用される。 遮断弁は、開閉制御が必要なさまざまな場面で使用できます。プロセス媒体の流れ方向を変更するために； 遮断流体は、設備のメンテナンスのためです； 設備の解体； デバイスを電源オフにします。 さまざまな形状やデザインの遮断弁は、あらゆる用途や作業条件のニーズに応えることができる。閉止部の動き方によって、一般的にバルブは2つのカテゴリーに分けられる。直線運動式バルブ――閉止部が直線上を移動するタイプで、このカテゴリーにはゲートバルブ、ボールバルブ、ダイアフラムバルブ、およびチョックバルブが含まれ、これらについてはこの節でさらに詳しく説明する。回転式バルブ – 閉止部が流体の流れ方向に直角な軸を中心に回転して動作するもので、ダイアフラムバルブとボールバルブは蒸気システムにおいて最も重要な2種類の回転式バルブである。直動式バルブは、かつて用水路の水流を制御するために使われていた水門の形式から発展したもので、その後、流体制御用として多くの種類のバルブが開発された。直動式バルブの特徴は閉止部が直線運動することだが、流体の流れ方向が閉止部の動き方向と垂直になる場合もある（例：ゲートバルブ）し、同じ方向になる場合もある（例：ボールバルブ）。直動式バルブの主な特徴は、バルブステム上のシャットオフ部品によって密閉されることです。ゲートバルブは生活用水システムで広く使用されており、最も一般的なバルブですが、近年では工業分野での使用が徐々に減少しています。しかし、バルブは依然として流体の流れの特性が乱されないことが求められる場所で使用されています。遮断弁を開くと、そのゲートがバルブキャップまで完全に引き込まれるため圧力が最小限になり、遮断弁は特に隔離や切断といった用途に適しています。バルブは、バルブボディ、バルブキャップ（蓋）、ゲート、およびバルブシャフトという4つの主要な部品で構成されています。ゲートはバルブシート間を滑動し、流体の流れ方向に垂直な方向に上昇してバルブが完全に開く。ゲートがバルブキャップ内に完全に収まると、このバルブを通過する圧力損失が最小限に抑えられる。バルブとバルブシート面の設計によって、さまざまなタイプに分けられる。実心ウェッジ型ゲートバルブは、バルブの形状がウェッジ状で、バルブシートはバルブ本体上にあり、バルブロッドがウェッジ型ゲートバルブに接続されている。機械的なねじ式操作によって開閉され、ウェッジ角の存在により、手輪を強く回す必要なくバルブをしっかりと閉じることができる。時には、閉じた際のシール性能を向上させるために、バルブシートにPTFEを使用することもある。弾性ウェッジ式ゲートバルブには多くの種類があるが、ほとんどが弾性を持つ二つのゲートディスクを使用しており、これはまるで短い軸上にある二つの車輪のようなものだ。ゲートディスクの弾性によって、より広い温度・圧力範囲でより確実に閉じることができる。蒸気システムで最も一般的に使用される弾性ウェッジ式止回弁は平行スライドバルブで、弁板は2枚あり、ばねの力によって弁座に密着している。上流の流体の圧力が上流側のシャットダウンディスクに作用し、それをバルブシートから離す。この推力は下流側のシャットダウンディスクに伝わり、それをバルブシートに密着させてしっかりと閉じる。ゲートは優れた弾力性を持ち、温度変化に応じて伸縮するため、蒸気システムに適しています。球形バルブ 球形バルブは直線運動式バルブの主要な種類であり、ゲートバルブよりも多く、広範囲に使用されています。利用可能な構造形態もより多様で、ほとんどの用途に適用できます。流体の流れの方向と閉止部品の動きの方向が一致していることから、バルブの入口と出口は水平に対向しており、流体はここで方向を変えてから再び前方に流れ続けなければならない。この構造には、球形のバルブシートとバルブ本体との距離が非常に短いため、ゲートバルブよりも迅速に開閉できるという大きな利点があります。頻繁にバルブを開閉する場合にはこれは大きなメリットとなります。一方の欠点は、流体がバルブシート付近で流れ方向を変えなければならないため、流動抵抗が増し、乱流や振動が生じることで、結果としてゲートバルブよりも流体の圧力損失が大きくなる点です。球形バルブはゲートバルブよりも密封性が高く、そのため蒸気システムや、危険で高価な流体を扱うシステムなど、より高い温度や圧力の環境で使用することができます。球形バルブはゲートバルブより高価ですが、より安全で、流体の損失も少ないです。上流の流体の圧力がバルブコアに作用し、その力がバルブシャフトに伝わるため、バルブを閉じるのが困難になり、その結果、球形バルブの口径はDN250までしか設定できない。高圧差の閉鎖型システムにおいては、抵抗を低減するためにバランスディスクを使用でき、これによりバルブの公称直径は500mmに達することが可能である。バランスディスクには、ガイドバルブとして機能するプリオープンバルブが含まれており、バルブが開く際にはまずこのプリオープンバルブが開いて媒体を一定の流速で流すことにより圧力差が低減され、メインバルブがより容易に開く。バルブの閉鎖を補助するため、バランスディスク付きの止回弁は逆さまに取り付けられ、上流の圧力がバルブヘッドの上部に作用するようになっている。プランジャーバルブにおける直線運動式バルブの最も大きな欠点は、不純物の影響を受けやすく、糸を引きやすいことであり、そのため定期的なメンテナンスが必要です。理論上はバルブシートを交換することも可能ですが、通常は時間とコストがかかります。この問題を解決するために、ピストンバルブが開発されました。プランジャーバルブは従来の球形バルブと異なり、従来のバルブシートと円錐形のバルブシリンダーがピストンとピストンシリンダーに置き換えられている。プランジャーはバルブシャフトおよびハンドホイールに接続されており、ピストンシリンダーの上下には2組のシールリングがある。ピストンがその中を通過し、シールリングはバルブキャップによって圧縮される。上側のシールリングは従来のプレッシャーキャップと充填材の役割を果たし、下側のシールリングはバルブシートの役割を果たす。さらに、ピストンとシールリングの間のシール面積が非常に大きいため、より確実に閉じることができる。プランジャーバルブは設計上、流量制御には適しておらず、完全に開いた状態か完全に閉じた状態でなければなりません。バルブが完全に開いているとき、プランジャーの底面のみが流体と接し、円筒面全体はシールリングと密着している。これにより、シール面（プランジャーの側面）は流体による侵食を受けない。メンテナンス時には、すべての内部部品を簡単に取り外すことができ、バルブキャップを外せばピストンを引き抜くことができ、シールリングとピストンシリンダーは抽出器を使って取り出すことができる。操作が簡単で、配管からバルブを外す必要はありません。一般的なプランジャーは交換の必要はなく、バルブを頻繁に開閉しなければ、シールリングも長期間使用できます。ダイアフラムバルブは、直動式バルブの3つ目の主要なタイプであり、バルブステムが下方に押し下げてダイアフラムを動かし、流体の流れる通路を遮断します。バルブ本体の形状によって、2種類の異なるダイアフラムバルブがあります。— 囲い堰型の囲い堰はバルブ本体と一体に鋳造され、閉じる際にダイアフラムが囲い堰の上に位置し、流体の流れを遮断する。— 直流型の流路孔はバルブ本体を横切っており、閉じるとダイアフラムがくさび形になって流体の流れを遮断する。ダイヤフラムバルブの最大の利点は、ダイヤフラムによってバルブの可動部品と流体が直接接触するのを防ぐことであり、そのため腐食性のある流体や固体粒子を含む流体にも使用できる。さらに、バルブカバーが流体に触れないため、鋳鉄などの安価な材料を使用でき、結果として総コストが削減される。新しい隔膜材料の開発により、ほとんどの流体に適用できるようになった。ただし、一般的には温度を175°Cに制限し、プロセス流体に使用されます。直線運動バルブには、さまざまな種類のバルブシャフトの配置があります。リフト式/非リフト式バルブシャフトというもので、バルブシャフトがリフト可能な場合、バルブが開くとバルブシャフトは垂直に上方に動きます。持ち上げ動作のない回転式の非持ち上げバルブシャフトとは異なります。バルブロッドの持ち上がり量は、バルブの開度を示すとともに、そのバルブを通過する流量も反映しています。しかし、リフトバルブのシャフトを上昇させるには、バルブが完全に開いたときのシャフトの占有スペースを確保するために、バルブカバーの上方により大きな空間が必要です。非リフト式バルブシャフトは、ガスケットによるシールを用いるバルブに適しており、これによってガスケットの摩耗を軽減できます。 内部/外部バルブシャフトのねじ – 外部ねじ式のバルブシャフトで、駆動用のねじはバルブ本体の外側にあり、プロセス流体とは接触しない。ねじ部分が腐食しやすいため、外部ねじは腐食性または侵食性のある流体媒体によく使用される。温度変化が大きい場合も、外側にねじが付いたバルブシャフトを使用するのが適しています。なぜなら、ねじがバルブ本体内にあると、バルブシャフトの膨張や収縮によってねじがロックしてしまうからです。 プロセス媒体がバルブシャフトを通じて漏れ出すのを防ぐため、流体と外部環境の間には遮断壁が必要であり、バルブシャフトのシールにはプレートガスケットシールとダイヤフラムシールの2種類がある。シールパッキンは、PTFEなどのポリマー材料で構成されており、バルブシャフトとバルブカバーの間にしっかりと充填されることで、プロセス媒体の漏れを防ぎます。波形チューブ式シールバルブには伸縮可能な金属製の波形チューブが使用されており、その一方の端はバルブステムと一体化し、もう一方の端はバルブカバーの下にしっかりと押し付けられることで、流体の漏れを防いでいます。チューブはバルブシャフトの上下動に伴って伸縮し、そのシール性は非常に優れており、漏れは一切ありません。チューブにはねじれを防止する装置があり、チューブとバルブシャフトが一緒にねじれるのを防ぎます。この装置は非常に重要で、そうでなければチューブが絶えずねじれることで機能不全を引き起こし、漏れが発生します。チューブ式シールバルブよりは安価ですが、ナットパッキン式シールバルブのシール性能はチューブ式に劣ります。ナットパッキン式シールバルブを一定期間使用しないとパッキンが硬化してしまい、次に使用する際に漏れが発生しますが、チューブ式シールではこの問題はありません。また、ナットパッキン式シールバルブは定期的にパッキンを交換する必要がありますが、チューブ式シールバルブは10万回の開閉まで通常メンテナンスは不要です。