調節弁検査試験－使いやすいかな

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調節弁検査試験 1 調節弁は石油化学業界で最も多く使用される計器の一つで、プロセス配管に設置されます。調節弁は外部からの入力信号に応答し、それに比例してバルブステムを対応する位置まで移動させる。これによりバルブコアとバルブシートとの間隙を変化させ、流量を制御することで、システムの圧力、温度、液面などを制御する。 中華人民共和国の標準である「自動化計装工事の施工及び検収規範」GB50093-2002における「計器試験」の11.1.1条では、「計器は設置および使用前に検査、校正、試験を行い、設計書の要求および製品の技術文書で定められた技術的性能を満たしていることを確認しなければならない」と規定されており、11.1.8条では「計器の校正および試験の条件、項目、方法は、製品の技術文書の規定および設計書の要求に適合しなければならない」と定められている。 調節弁の性能の良し悪しは、装置の試運転や生産が正常に行われるかどうかに直結しており、調節弁の検査はその性能指標を確認するための重要な手段です。時には、パラメータの曖昧さや基準の不一致により、検定結果が異なることがある。検査の手順、手段、および内容は関連する規格の定めに適合しなければならず、規格に定められていない項目についても、バルブの種類に応じて拡張されるべきである。2 国内外の規格基準における検査項目の比較 装置や技術の導入が加速するにつれて、国内で一般的に用いられる技術パラメータと海外のパラメータが混同されやすくなることがある。規格では、調節弁の検査に関して、弁本体の圧力試験、バルブシートの密封試験、ダイアフラム（シリンダー）の漏れ、ストロークおよび全ストローク時間などの検査項目が定められている。 2.1 バルブ本体の圧力試験 バルブ本体の圧力試験とは、バルブ本体の耐圧性を検証するもので、鋳造体自体に砂目がないか、機械的な接続部がしっかりしているか、変形がないかなどを確認する。試験は専門の部門が専用の装置を用いて行い、試験に使用する媒体は純水である。バルブを全開の状態にした上で公称圧力の1.5倍まで加圧し、規定時間内に目視できる漏れがなければ合格となる。 2.2 バルブシートのシール試験 バルブシートのシール試験は、バルブシートとバルブボディの間の気密性を確認するためのものです。調節弁の構造形態が、そのバルブコアとバルブシートのシール等級を決定します。シール検査とは、調節弁を完全に閉じた状態でバルブシートの漏れ量を確認するもので、つまり規定された試験条件の下で、閉じた状態にある取り付けられたバルブを通して試験流体が流れる際の漏れ量を測定することです；使用する媒体は試験の手順に応じて選定され、一般的には純水が使用され、遮断弁には空気が使用される。表1 国内外で一般的に使用されるバルブの強度試験圧力一覧 表内の「国内部門」「国外部門」とは、それぞれ国内および海外での基準を示している。公称圧力（MPa）、試験圧力（MPa）、試験時間（分）の値が記載されている。PG1.6：2.5、3150210；PG4.0：6.0、3300510；PG6.4：10、36001010。調節弁の漏れ計算方法を正しく理解するためには、流量係数を明確にし、国内と海外での定義や表記方法の違い、そしてそれらの関係を把握する必要がある。 調節弁の流量係数の符号は、国内ではCとKvで表され、それぞれ工学単位系（MKS系）および国際単位系（SI系）で示される。定義は、調節弁を全開した状態で、温度5～40℃の水が1kg/cm2の圧力降下のもと、1時間に調節弁を通過するm3の量である。 Kv—温度5～40℃の水が、105Paの圧力降下下で1時間以内に調節弁を通過するm3。 海外では一般的にイギリス式の単位が使用され、記号はCvです。これもまたバルブを全開した状態で、Cvとは60℉（15.61℃）の水が1lb/in2（7kPa）の圧力損失のもとで、1分間に調節弁を通過するアメリカガロン数のことです。 3者の関係は、Cv=1.17C、Kv=1.01Cです。また、Fisher社では、ガスと蒸気の流量係数をそれぞれCgとCsで表しています。 石油化学グループの業界標準SH3521-1999とアメリカのANSI B16.104-1976における調節弁の漏れ量分類の比較：表2 調節弁の漏れ量分類比較 漏れ量等級 実験媒体 実験手順 最大バルブシート漏れ量（L/h） SH3521 -1999 ANSI B16.104 SH3521 -1999 ANSI B16.104 SH3521 -1999 ANSI B16.104 SH3521 -1999 ANSI B16.104 ⅡⅡ 水またはガス 水または空気 AA 0.5% C 0.5% Cv ⅢⅢ 水またはガス 水または空気 BA 0.1% C 0.1% Cv ⅣⅣ 水またはガス 水または空気 AA 0.01% C 0.0% Cv ⅤⅤ 水 水 BB 1.8×10-7×D×ΔP （Dはバルブシートの直径、mm、ΔPは前後圧力差、kPa） 5×10-12 m3/min ⅥⅥ ガス 空気または窒素 AC 下表参照 下表参照 ここでCとCvは「定格容量」に基づいて計算されるもので、前述の流量係数や流通能力とは異なり、調節弁が全開状態にあるときに、かかる前後圧力差に対応する流量を指し、この流量は前後圧力差と正比例しない。 簡略化された調節弁の漏れ量計算式は以下の通りである。（1）試験媒体が常温の水の場合、Q=Cv×（△p）1/2×1.4245×許容漏れ率（2）試験媒体が空気の場合、△P≥P1/2のとき、Q=Cv×P1×2.424456×許容漏れ率。△P＜P1/2のとき、Q=Cv×△P（P1+P2）1/2×2.79445×許容漏れ率（3）試験媒体が窒素の場合、△P≥P1/2のとき、Q=Cv×P1×2.446166×許容漏れ率。△P＜P1/2のとき、