各種バルブの動作原理と試験方法

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化学工業の生産においては、流体が流れる場所ならどこでもバルブが使用され、化学工業におけるバルブの重要性は言うまでもありません。今日は、よく使われるバルブの試験方法や注意点を一緒に学びましょう。また、さまざまなバルブの動作原理や用途も紹介します。 遮断弁の動作原理　遮断弁が閉じる原理とは、バルブロッドの圧力によって、バルブの弁板の密封面とバルブシートの密封面を密着させ、媒体の流れを遮断することです。 切替弁は媒体の単方向の流れのみを許し、取り付け時に向きがあります。その構造の長さはゲートバルブよりも長く、同時に流体抵抗が大きく、長期間運転すると密封の信頼性が低くなる。ストップバルブには、直通式、直角式、および直流式のスラントストップバルブの3種類があります。 遮断弁の機能 遮断弁は、遮断門とも呼ばれ、配管内の流体の流れを遮断したり、流量を調節したりする重要な役割を果たします。 止弁は非常に広く使用されているバルブであり、その人気の理由は、開閉時のシール面同士の摩擦が少なく耐久性に優れ、開き幅が小さく製造が容易でメンテナンスもしやすいことにあります。中低圧だけでなく高圧にも適用可能です。 試圧方法　強度試験時には、通常、組み立てられたバルブを試圧台の上に置き、バルブの弁板を開いて規定値まで媒体を注入し、バルブ本体やバルブカバーに汗が出たり漏れが生じないかを確認する。また、単体で強度試験を行うこともある。 密封性試験時、遮断弁のバルブシャフトは垂直な状態とし、バルブプレートを開いて、媒体をバルブプレートの下側の一端から所定値まで導入し、パッキンおよびガスケット部分を確認する；合格したらバルブの弁を閉じ、もう一方を開いて漏れがないかを確認します。 バルブの強度試験と密封性試験の両方を行う場合は、まず強度試験を行い、その後圧力を密封性試験で定められた値まで下げて、パッキンやガスケット部分を確認します；再びバルブ弁を閉じ、出口側を開いてシール面に漏れがないかを確認する。 ゲートバルブの動作原理　ゲートバルブの開閉部品はゲートプレートで、このゲートプレートの動きる方向は流体の流れる方向と垂直です。したがって、ゲートバルブは完全に開くか完全に閉じるしかなく、調節や流量制御はできません。 ゲートバルブの閉鎖原理は、ゲートプレートのシール面とバルブシートのシール面が非常に滑らかで平坦であり、互いに密着することで媒体の流れを防ぎ、さらにトッププレートやスプリング、またはゲートプレート自体の形状によってシール効果を高めるものです。 ゲートバルブの機能　ゲートバルブは配管内で主に遮断機能を果たし、流体抵抗が少なく、開閉に力がかからない。媒体が両方向に流れる場合でも使用でき、方向性はなく、全開時のシール面が侵食されにくい。構造がコンパクトなため、小型バルブだけでなく大型バルブとしても適している。 試圧方法　バルブの強度試験は止弁と同じです。 バルブのシールテストには2つの方法があります。 シャットバルブが開き、バルブ内の圧力が規定値まで上昇する；次にシャットオフプレートを閉じ、直ちにゲートバルブを取り出し、シャットオフプレートの両側のシール部に漏れがないかを確認するか、あるいはバルブハウジング上の栓から試験媒体を規定値まで直接注入して、シャットオフプレートの両側のシール部をチェックする。上記の方法を中間試験圧力と呼びます。この方法は、公称通径DN32mm未満のバルブのシール試験には適していません。 もう一つの方法は、ゲートを開いてバルブの試験圧力を規定値まで上げることです；次にシャットオフプレートを閉じ、一方のブラインドプレートを開けて、シール面に漏れがないかを確認する。再び頭を下げ、合格するまで上記の試験を繰り返す。 空気式バルブのシール材およびガスケット部分の密封試験は、バルブプレートの密封試験の前に行うべきである。 バタフライバルブの動作原理　バタフライプレートはバルブシャフトによって駆動され、90°回転することで1回の開閉が行われます。バタフライバルブの偏向角を変えることで、媒体の流量を制御できる。 ダイヤフラムバルブの機能　ダイヤフラムバルブは、発生炉、ガス、天然ガス、液化プロパンガス、都市ガス、冷暖房用空気、化学製造や発電における環境保護、建築物の給排水などの工業システムにおいて、さまざまな腐食性または非腐食性の流体を輸送するパイプラインで、流体の流れを調節したり遮断したりするために使用されます。 試圧方法　空気駆動バタフライバルブの強度試験は、切替弁と同じです。バタフライバルブのシール性能試験では、媒体が流れ込む側から試験用媒体を供給し、バタフライプレートは開放状態にし、もう一方の端は閉じた状態にして、所定の圧力まで圧力を加える。 パッキンやその他のシール部分に漏れがないことを確認した後、バタフライバルブを閉じ、もう一方の端を開けてバタフライバルブのシール部分に漏れがないかを確認し、漏れがなければ合格です。流量調整用のバタフライバルブは、シール性能試験を行わなくてもよい。 ボールバルブの動作原理　ボールバルブとは、円形の通路を持つ球体を開閉部品として使用し、バルブステムの回転によって球体が動き、開閉動作を行うバルブです。ボールバルブの開閉部品は、穴の開いた球体であり、流路に垂直な軸周りを回転させることで、流路の開閉を行う。 ボールバルブの機能 ボールバルブは、主に配管や装置内の媒体を開閉するために使用され、流体の迅速な切り替えに役立ちます。スイッチの切り替え度合いを正確に調整するのが難しいため、流量調節には適していません。 試圧方法 気動球弁の強度試験は、球体を半開状態にして行うべきである。 浮動式球弁の密封性試験：弁を半開状態にし、一方の端から試験媒体を導入し、もう一方の端は封鎖する；球体を数回回転させ、バルブが閉じた状態で封止端を開けて点検し、同時にパッキンやガスケット部分の密封性も確認し、漏れがないことを確かめなければならない。次にもう一方の端から試験媒体を導入し、上記の試験を繰り返す。 固定式ボールバルブの密封性試験：試験前にボールを無負荷で数回回転させ、固定式ボールバルブを閉じた状態にし、一方の端から試験用媒体を所定の値まで導入する；圧力計を用いて導入端の密封性能を確認し、圧力計の精度は0.5～1級、測定範囲は試験圧力の1.5倍とする。 規定時間内に降圧現象がなければ合格；もう一方の端から試験媒体を導入し、上記の試験を繰り返す。次に、バルブを半開状態にし、両端を封じて内部空間に媒体を満たし、試験圧力下でパッキンおよびガスケット部分に漏れがないかを確認する。 三通バルブは、各位置で密封試験を行う必要があります。 ダイアフラムバルブの動作原理　ダイアフラムバルブの開閉部品は、柔らかい素材で作られたダイアフラムであり、これによってバルブ本体の内部空間とバルブカバーの内部空間が仕切られている。ダイヤフラムバルブは、実際には「クランプ式」のバルブに過ぎず、弾性のある可動性の高いダイヤフラムがネジによって圧縮部品に接続されている。この圧縮部品はバルブステムによって操作されて上下に動き、圧縮部品が上昇するとダイヤフラムが持ち上がり通路ができ、圧縮部品が下降するとダイヤフラムはバルブ本体の堰に押し付けられる（堰式バルブの場合）か、または形状の底部に押し付けられる（直通式の場合）。 ダイヤフラムバルブの機能　ダイヤフラムバルブは開閉や流量制御に適しており、構造がシンプルで流体抵抗が少なく、同規格の他のタイプのバルブよりも流量容量が大きい；漏れがなく、高粘度や懸濁粒子を含む媒体の調整に使用できます。 ダイヤフラムが媒体とバルブシャフトの上部空間を隔てるため、パッキンがなくても媒体が外部に漏れ出ることはありません。しかし、ダイヤフラムやライニング材料の制約により、耐圧性や耐熱性が低く、一般的には1.6MPaの公称圧力および150℃以下での使用に限られる。 試験方法　ダイアフラムバルブの強度試験では、一方の端から媒体を導入しバルブ弁を開き、もう一方の端を閉じる。試験圧力が規定値に達した後、バルブ本体およびバルブカバーに漏れがないことを確認し、合格とする。次に、気密試験圧力まで減圧し、バルブを閉じて反対側を開いて検査する。漏れがなければ合格とする。 逆止弁の動作原理　逆止弁とは、媒体自体の流れによってバルブの弁板が自動的に開閉し、媒体の逆流を防ぐためのバルブであり、逆止弁、一方弁、逆流弁、背圧弁とも呼ばれます。 このバルブは自動で動作し、ある方向に流れる流体の圧力によってバルブ弁が開きます；流体が逆方向に流れると、流体の圧力とバルブ弁の自重によってバルブ弁がバルブシートに作用し、流れを遮断する。 逆止弁の機能 逆止弁は自動バルブの一種で、その主な機能は媒体の逆流を防ぎ、ポンプや駆動用モーターの逆回転を防ぎ、さらに容器内の媒体が漏れ出るのを防ぐことです。 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。逆止弁は、主に回転式逆止弁（重心に沿って回転するもの）と昇降式逆止弁（軸線に沿って移動するもの）に分けられます。 試圧方法 止回弁試験状態：昇降式止回弁の弁弁軸線は水平面に対して垂直な位置にある；回転式逆止弁の流路軸線と弁板軸線は、水平線にほぼ平行な位置にある。 強度試験では、入口側から試験媒体を規定値まで導入し、もう一方の端を封じて、バルブ本体およびバルブカバーに漏れがないことを確認すれば合格となる。 密封性試験は、出口側から試験媒体を導入し、入口側で密封面やパッキン、ガスケット部分に漏れがないことを確認して合格とする。