調節弁の故障と解決法実用大全

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調節弁は手動バルブとは異なり、使用中は絶えず動き、調整を続ける必要があります。動く部品も多く、媒体の不均衡な力など様々な力の影響を受けるため、予期しない故障が発生することが避けられません。これらの故障は、アクチュエータや調節機構から生じることもあれば、接続されている付属装置から生じることもあります。 　　一、パッキンによる故障　パッキンが原因で発生する故障は、外部への漏れ量の増加、摩擦力の増大、およびバルブステムの振動として現れます。分析は以下の通りです：　　1. 塗料の材質が適切でない。充填材の材質が不適切で生じる故障は、主に外部への漏れ量の増加や摩擦力の増大です。例えば、高温環境での使用にはポリテトラフルオロエチレン製の充填材が用いられます。故障処理方法はパッキンの交換です。 　　2. パッキンの構造設計が不適切。パッキン室内において、パッキンや関連部品の位置の取り付けが適切でなく、パッキンの高さも適切でない。故障対処法は、製品の取扱説明書に記載されている手順に従ってパッキン及び関連部品を取り付けることである。 　　3.充填材の取り付けが不適切です。例えば、グラファイト充填材を螺旋状に取り付けると、充填材の圧縮力が不均一になったり、中心が合わなかったりします。故障対処法は、層ごとに取り付けて圧縮力を均一にすることです。 　　4.充填材に異物がある。パッキン内の異物がバルブステムに傷をつける。故障処理方法は、充填材を清掃し、異物を除去することです。 　　5. 上部バルブカバーの取り付けが不適切。上部のバルブカバーが不適切に取り付けられているため、パッキンに均等でない負荷がかかる。故障処理方法は、上部バルブカバーのワッシャーを再装着し、上部バルブカバーを固定するボルトを対角線方向に均等に締め付けることです。 　　二、 アクチュエータの気密性に起因する故障　アクチュエータの気密性に起因する故障は、応答時間の増加やバルブステムの動きの鈍さとして現れる。分析は以下の通りです：　　1.空気圧薄膜アクチュエータのダイアフラムが十分に圧縮されていません。ダイアフラムが十分に圧縮されていないか、負荷が均一でないために入力される空気信号が漏れ出し、アクチュエータの信号変化への応答が鈍くなり、応答時間が長くなる。バルブポジショナーを取り付けると、その影響は軽減されます。故障の対処法は、石鹸水を塗って点検し、漏れている箇所を除去することです。 　　2. 空気圧ピストンアクチュエータのピストンシールリングの摩耗。調節弁が迅速に応答できず、バルブステムの動作が鈍くなる。故障処理方法は、シールリングを交換し、シリンダー内壁に摩耗がないかを確認することです。 　　3. 空気圧薄膜アクチュエータの膜が破損している。バルブロッドの動作が鈍くなり、ガスの漏れる音が聞こえます。故障処理方法は膜片を交換することであり、リミット装置やトレイにバリなどがないかも確認すべきです。 　　4. 接続配管からの漏れ。バルブステムの動作が鈍くなり、応答時間が増大する。故障の対処法は、接続配管に石鹸水を塗布して漏れ箇所を確認し、交換または溶接することです。 　　三、不平衡力による故障　不平衡力による故障は、調節弁の動作が不安定になったり、しっかりと閉じなくなったりする現象として現れます。故障の分析は以下の通りです：　　1.流れ方が不適切。調節弁の取り付けが不適切で、実際の流体の流れ方向が調節弁に記載された方向と一致しなくなり、不均衡な力が生じる。例えば、流量調整バルブは開放方向に取り付けられています。故障処理方法は再インストールです。 　　2. 実行機構が一致していない。推力やトルクが不足し、調整弁が適切に動作しなくなる。故障処理方法はアクチュエータの交換です。 　　四、電動アクチュエータの故障　電動アクチュエータの故障には、一般的な回路の短絡や開路のほか、サーボアンプやモーターなどの故障もあります。主な故障の内容は以下の通りです：　1.各接続部品の緩み、または配線の開路・短絡。接触不良を引き起こし、関連する回路のインピーダンスを増大または減少させる。故障処理方法は、接続導線をチェックし動かしたり、各コネクタを再接続または挿入したりすることです。 　　2.減速機の機械的伝動部品。動作が正常か、歯車の噛み合いが良好かを確認し、故障の対処法としては損傷した歯車を交換または修理し、潤滑剤を添加する。 　　3. 電源。ヒューズが溶断していないかを確認し、サーボアンプの位置フィードバック部から煙や異臭が出ていないか、またトランスの外装絶縁層や抵抗が焼けて焦げたような臭いがしないかをチェックします。故障処理方法は、損傷した部品を交換することです。 　　五、流量特性の不一致による故障　調節弁の流量特性は、制御対象の異なる特性を補償するために用いられる。選択した流量特性が適切でないと、制御システムの制御品質が低下します。例えば、小流量と大流量の場合、制御システムの感度は異なります。故障分析は以下の通りです：　　1. 制御対象は飽和非線形特性を持っており（例えば、温度制御システム）、流量が少ない場合は制御システムは正常に動作しますが、流量が多い場合は制御システムが反応しなくなります。低流量時には制御システムが極めて敏感になり、振動や不安定さが生じることもあるが、高流量時には制御システムは正常に動作する。故障の原因は、線形または急速開放型の流量特性を持つ調節弁が使用されたことです。故障処理方法は、調節弁のバルブ内部部品や調節弁自体を交換するか、バルブポジショナーを取り付けて、調節弁が等パーセンテージまたは放物線形の流量特性要件を満たすようにすることです。 　　2. 制御対象は線形特性を持つ（例：流量追従制御システム）。低流量時は制御システムが正常に動作するが、高流量時には振動や不安定な現象が発生する。あるいは、低流量時は制御システムが鈍く動作するが、高流量時には正常に動作する。故障の原因は、等比率または放物線形の流量特性を持つ調節弁が使用されたことです。故障処理方法は、調節弁のバルブ内部部品または調節弁自体を交換するか、バルブポジショナーを取り付けて、調節弁が線形な流量特性を満たすようにすることです。 　　3. 調節弁の定格流量係数の選定が不適切。選定された定格流量係数が過大または過小であると、調節弁が調節可能な最小または最大流量が大きくなったり小さくなったりし、工程生産プロセスの運転要件を満たすことができない。調節弁が小開度または大開度の位置で作動し、制御品質が悪化する。故障処理方法は、調節弁の流量係数を再計算し、要件を満たす調節弁を取り付けることです。例えば、プロセス配管の直径に基づいて直接調整弁を選定することで定格流量係数が過大になったり、生産規模の拡大によって定格流量係数が過小になったりすることがある。 　　六、 流路設計や取り付けの不備による故障　調節弁の流路設計や取り付けが不適切であると、騒音が増大したり、汚れが弁本体の内部にたまりやすくなったりして、調節弁がしっかり閉じられず、漏れ量が増加したり、動かなくなったりすることがあります。故障分析は以下の通りです：　　1.二重座弁の漏れ量が増加しました。二重座バルブは一体型設計が採用されていないため、温度変化によりバルブ内部の部品の膨張係数が異なり、漏れ量が増加する。故障処理方法としては、一体型の二重座弁を使用するか、バランス機能を備えたスリーブバルブを使用することです。 　　2. 三通バルブを合流に使用する場合、合流する2つの流体の温度が異なるために漏れ量が増加する。故障対処法は、流体の合流を分岐制御に変更し、熱交換器の前に三通バルブを取り付けることで、流体の温度が一定になるようにすることです。 　　3. 流れ方が不適切で騒音が増大する。例えば、フローオープン調整弁がフロークローズ用途に使用されると、少流量時の騒音が増大する。故障処理方法は、流れを確認し、再取り付けすることです。 　　4. 上流・下流の切替弁とバイパス弁の取り付けが不適切。汚物、凝縮液、または不凝性ガスが排出できない状態を引き起こす。故障処理方法は、排泥弁を調節バルブユニットの最下部に、放空弁を調節バルブユニットの最上部に設置することです。 　　5.案内軸シールの取り付けが不適切。中心がずれて摩擦が増し、バルブロッドが固着する。故障処理方法は、ガイド軸シールを再取り付けすることです。 　　七、漏れ量による故障　内部漏れにより調整可能範囲が狭まり、深刻な場合は制御システムがプロセスの運転や制御上の要件を満たせなくなる。外部への漏れにより環境汚染が発生し、コストが上昇する。故障の分析は以下の通りです：　　1.キャビテーションとエロージョンにより漏れ量が増加しました。キャビテーション、フラッシング、エロージョンによりバルブボディとシートが損傷し、調節弁の漏れ量が増加すると、気体または液体の流体騒音が増大する。故障処理方法としては、バルブの内部部品を点検し、バルブシートやバルブコアを交換または研削する、バルブコアに超硬合金を溶着する、調節バルブの両端の圧力降下を低減する、騒音の発生源を排除する、低騒音型の調節バルブを使用するなどがある。 　　2. 被処理流体に不純物が含まれていたため、漏れ量が増加した。運転段階において、配管の洗浄時に調整弁を取り外さないという不適切な操作により異物が調整弁内に入り込んだり、運転中に制御対象の流体が運んでくる異物が弁本体の内部に蓄積したりすることがあります。これらの異物が弁芯と弁座のシール面を損傷させ、漏れ量を増加させる原因となります。故障処理方法は、バルブコアとバルブシートを研磨することです。配管の洗浄時に調節バルブを取り外し、粒子を含む制御対象流体の場合は、調節バルブの上流にフィルター装置を設置します。また、調節バルブユニットはより高い位置に設置し、定期的にスラッジを排出します。 　　3.作動機構と調整機構の接続が適切でない。故障処理方法は再インストールし、漏れ量テストを行うことです。 　　4. フィラーの取り付けが不適切。充填材の不適切な取り付けにより、摩擦力が増大したり、バルブシャフトが変形したりします。故障処理方法は、パッキンを再取り付けし、変形したバルブシャフトを整形することです。 　　5. フランジの取り付けが不適切。応力の不均一によって外部から漏れが発生するが、その対処法は接続フランジとガスケットを再取り付けし、均等な力で接続フランジを締め付けることである。 　　6. 流体の流れによるバルブコアとバルブシートの摩耗。故障処理方法は、バルブシートとバルブボディを研削することです。 　　7. 塗料の取り付けが不適切で摩擦が増大し、調節弁がしっかり閉じられないため外部への漏れ量が増える。故障処理方法は、パッキンを再装着して摩擦を減らすことです。 　　8. 流れ方が不適切で漏れ量が増加する。流れの方向が不適切だと不均衡な力が増大し、それによって漏れ量が増える。故障処理方法は、設計図面を確認し、再設置することです。 　　八、バルブコアの脱落による故障　バルブコアが脱落する前に、調節弁から大きな機械的騒音が発生する。故障が発生すると、制御システムは正常に調整できず、制御対象量が急激に上昇または下降する。故障の分析は以下の通りです。 　　1. 調節弁の流路設計が不適切であるため、バルブシートが振動し剪断力を受け、長期間の運転によってバルブシートとバルブステムを接続するピンが破断し、その結果バルブシートが外れてしまう。故障処理方法は、調節弁の流路を点検し、ピンを交換することです。 　　2.バルブコアの接続ピンがしっかり固定されておらず、バルブコアが外れる。故障処理方法は、ピンを再取り付けて締め付けることです。 　　九、バルブポジショナーの故障　バルブポジショナーの故障により、ステップダウンサブループの特性が悪化する。バルブポジショナーはステップ制御システムのサブループに位置しているため、ある程度の適応能力を持っている。バルブポジショナーの故障は、制御システムの不安定や動作停止などとして現れます。 　　バルブポジショナーのカムが適切でないことによって生じる故障の症状は、調節弁の流量特性が適切でないことによって生じる故障の症状と類似しており、制御システムが異なる動作点で不安定になったり、応答が鈍くなったりする原因となる。故障処理方法は、制御対象の特性と調節弁の流量特性に応じて適切なバルブポジショナーのカムを選択し、カムを取り付けた後に調整を行うものです。 　　バルブポジショナーのアンプの故障には、スロットル孔の詰まりやアンプの利得が過大になることなどがあります。前者は出力の変化を遅くし、後者は制御系に共振現象を引き起こす。したがって、故障対処法としてはアンプのスロットル穴を点検し清掃することであり、アンプの利得が過大な場合は、圧縮されたばねの弾力を弱めるか、アンプを交換するなどが行われる。 　　バルブポジショナーの検出棒が適合していないためデッドゾーンが拡大し、バルブ位置のフィードバック信号を正確かつ迅速に反映できない。したがって、制御システムの制御品質が悪化する。故障処理方法は、フィードバック検出棒を点検し、再取り付けすることです。