調節弁のよくある故障解決策

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調節弁の振動解決策：　　1.剛性を高める方法　振動や軽微な揺れに対しては、剛性を高めることでそれを除去または軽減することができる。例えば、剛性の高いバネを使用したり、ピストン式アクチュエータに切り替えたりする方法が考えられる。 　　2.減衰力の増加法　減衰力を高めるとは、振動に対する摩擦を増加させることであり、例えばスリーブバルブのバルブシートには「O」リングを使用したり、より大きな摩擦力を持つグラファイトパッキンを用いたりすることができる。これにより、軽微な振動を除去または緩和する効果がある。 　　3.案内寸法を大きくし、嵌合隙間を小さくする方法　シャフトプラグ型バルブは一般的に案内寸法が小さく、すべてのバルブの嵌合隙間は一般的に大きく、0.4～1mm程度ある。これは機械的振動の発生に寄与する。したがって、わずかな機械的振動が発生した場合は、ガイド寸法を大きくし、嵌合隙間を小さくすることで振動を低減できる。 　　4. 芸動部の形状を変更して共振を除去する方法は、調節弁のいわゆる振動源が高速流動および圧力が急激に変化する芸動口にあるため、芸動部の形状を変えることで振動源の周波数を変えることができ、共振が強くない場合は比較的解決しやすい。具体的な方法は、振動開度範囲内でバルブコアの曲面を0.5～1.0mm削ることです。あるメーカーの職員住宅地の近くに自力式圧力調節弁が設置されており、共鳴によるキーキーという音が職員の休息を妨げていました。そこでバルブのコアの曲面を0.5mm削ると、共鳴による音が消えました。 　　5. 芸動部品を交換して共鳴を除去する方法の原理は4.5の4）と同じで、ただ芸動部品を交換するだけである。 　　その方法には、①流量特性を変更する、対数から線形へ、線形から対数へ；②バルブコアの形状を変更する、がある。軸栓形を「V」字溝のバルブコアに変更し、二重座弁の軸栓形をカートリッジ型に変更する。また、開口部のあるカートリッジを小穴のあるカートリッジに変更するなどである。ある窒素肥料工場のDN25の二座弁では、バルブシャフトとバルブボディの接続部が頻繁に破断していました。共鳴が原因であることを確認した後、直線特性のバルブボディを対数特性のものに交換することで、問題は解決しました。また、ある航空大学の実験室ではDN200のスリーブバルブを使用していたが、バルブシートが激しく回転して使用できなくなった。開口部のあるスリーブを小さな穴のあるスリーブに変更すると、回転はすぐに止まった。 　　6. 共振を解消するために調整弁のタイプを変更する。構造が異なる調整弁では固有周波数も自然と異なり、調整弁のタイプを変更することは共振を根本的に解消する*最も効果的な方法である。使用中に**激しい振動**を起こすバルブ――強烈に振動し（ひどい場合はバルブが破壊される）、激しく回転し（バルブシャフトが振り切れたりねじれたりすることもある）、さらに非常に大きな騒音（100デシベル以上）を発生させるようなバルブでも、構造が大きく異なるバルブに交換するだけで即効性があり、強烈な共鳴は奇跡的に消え去る。あるビニロン工場の新規拡張工事でDN200のスリーブバルブが採用された際、上記の3つの現象がすべて発生し、DN300の配管が振動し、バルブシートが回転し、騒音は100デシベル以上に達した。共振開度は20～70％であったが、共振開度が大きいことからダブルシートバルブに交換したところ、共振は消え、正常に運転するようになった。 　　7.キャビテーション振動の低減法として、キャビテーション気泡の破裂によって生じるキャビテーション振動を抑えるためには、当然ながらキャビテーション自体を減少させる方法を考えるべきである。 　　①気泡が破裂して生じる衝撃エネルギーを固体表面、特にバルブシートに作用させず、液体が吸収するようにする。スリーブバルブはこの特徴を持っているため、シャフトプラグ型のバルブ芯をスリーブ型に変更することができる。 　　②キャビテーションを減少させるために、スロットル抵抗を高めたり、縮流口の圧力を上げたり、段階的に圧力を下げたりといったあらゆる方法が取られる。 　　9.振動源波の影響を避ける方法：外部からの振動源波によってバルブが振動することは、調節バルブが正常に動作する上で避けなければならないことです。このような振動が発生した場合は、適切な対策を講じる必要があります。調節バルブの安定性が低い場合の解決策：1.不均衡力の作用方向を変える方法：安定性の解析において、不均衡力がバルブの閉じる方向と同じ向きに作用する場合、つまりバルブを閉じようとする力が働くと、バルブの安定性は低下します。上記の不均衡な力が作用する状況下でバルブを動作させる場合、その作用方向を変える方法が採用され、通常は流れを遮断するタイプから流れを許すタイプに変更する。これにより、一般的にバルブの安定性の問題は容易に解決できる。 2.バルブ自体の不安定領域での動作を避ける方法　一部のバルブはその構造上の制約により、特定の開度で動作すると安定性が低くなる。 　　①二重座弁では、開度が10％未満の場合、上部の球体側で流れが開き、下部の球体側で流れが閉じるため、不安定な問題が生じる。　　②不平衡力の変化勾配が変動する付近では、その安定性が低くなる。バタフライバルブの場合、交差点は70度前後であり、ダブルシートバルブでは開度80～90％のところにある。このようなバルブに遭遇した場合、不安定領域で動作させると必然的に安定性が低下するため、不安定領域での動作は避けるべきである。 3.安定性に優れたバルブを交換する。安定性の良いバルブは不均衡力の変動が少なく、ガイド性も良好である。一般的な球形バルブの中で、スリーブバルブにはこの大きな特徴があります。シングル・ダブルシートバルブの安定性が悪い場合、セット式シリンダーバルブに交換すれば安定性は必ず向上する。 4. スプリングの剛性を高める方法において、アクチュエータが負荷変動によるストロークの影響に抵抗する能力はスプリングの剛性に依存する。剛性が高いほど、ストロークへの影響は小さくなり、バルブの安定性は向上する。ばねの剛性を高めることは、バルブの安定性を向上させるための一般的で簡単な方法です。例えば、20～100KPaの剛性を持つばねを60～180KPaの高剛性ばねに交換するのです。この方法は主にポジショナーを備えたバルブに用いられ、そうでない場合は使用するバルブに別途ポジショナーを取り付ける必要があります。 5.応答速度を低下させる方法　システムで調節バルブの応答や調節速度があまり速くないことが求められているにもかかわらず、バルブの応答や調節速度が速すぎる場合がある。例えば、流量を微妙に調整する必要があるのに、調節バルブの流量調整の変化幅が大きすぎる場合や、システム自体が高速応答型でありながら、バルブの動作を速めるためにポジショナーが取り付けられている場合などは、好ましくない。これによりオーバーシュートや振動などが発生します。これに対しては、応答速度を下げるべきである。 　　方法は以下の通りです：①直線特性を対数特性に変更する；　②位置決め装置付きのものは、コンバータやアクチュエータに変更できる。 6. 流れの向きを変えて遮断問題を解決し、サージを除去する方法として、2位置式バルブは遮断効果を高めるために通常、流れ閉止型として使用される。液体媒体の場合、流閉型の不均衡力によってバルブシートが押し閉じられるため、閉止を促進する作用、すなわち吸引作用が生じ、バルブシートの動作速度が速くなり、軽微な水撃が発生してシステムのサージングを引き起こす。上記の現象の解決策は、流れの向きを外側に変えるだけで、サージは消滅する。このように、促進作用によってバルブが正常に動作しなくなる問題も、この方法を用いて解決することを検討できる。 7. 流体破壊法の克服*典型的なバルブはダブルシートバルブで、流体は中央から流入し、バルブコアは入口に対して垂直に位置し、流体はバルブコアを迂回して上下二つの流れに分かれて流出する。流体の衝撃がバルブシートに作用し、それを出口側に押し付けて摩擦を生じさせ、バルブシートとスリーブの案内面を損傷させ、動作異常を引き起こす。また、流量が多い場合はバルブシートが曲がったり侵食されたりし、深刻な場合には破断することもある。 　　解決方法：①案内部品の材質の硬度を高める　　②バルブコアの上下の球状部分のサイズを大きくし、太くする　　③他のバルブに置き換える。スリーブバルブを使用する場合、流体はスリーブの周囲から流れ込み、バルブプラグにかかる側方からの推力が**減少する。 8. 流体が生み出す回転力を克服してバルブコアを回転させる方法において、「V」字型の開口部を持つバルブコアでは、媒体の流入が非対称であるため、「V」字型開口部に作用するバルブコアへの接線方向の力が不均一となり、それによって回転力が生じる。特にDN≥100のバルブにおいて顕著である。これにより、バルブとアクチュエータのプッシュロッドの接続が外れる可能性があり、スプリングのないアクチュエータではダイアフラムがねじれる可能性があります。 　　解決策としては、以下のようなものがある：①バルブシートを逆方向に少し回転させて、バルブシートに作用する接線方向の力を相殺する；　②バルブロッドとプッシュロッドの接続部をさらに固定し、必要であれば回転を防ぐためのクランプを追加する；　③「V」字型の開口部を持つバルブシートをピストン型のバルブシートに交換する；　④スリーブ式の構造を採用するか、それに変更する；　⑤もし共振が原因で回転している場合は、共振をなくせば問題は解決する。 9. バタフライバルブのバルブプレートの摩擦力を調整し、開閉時の振動を克服するために、「O」リング、シールリング、ライニングなどのソフトシールを採用したバタフライバルブが使用される。バルブが閉じる際、ソフトシール部品の変形によってバルブプレートが正確に閉じられ、プレート全体を覆うことで、非常に優れた遮断効果が得られる。しかし、バルブを開く際には、アクチュエータがバルブプレートを開くための力を絶えず増加させ、その力がソフトシール部品がバルブプレートに及ぼす摩擦力と等しくなると、バルブプレートが動き出します。一度動き出すと、この摩擦力は急激に減少する。力のバランスを取るためにバルブプレートが激しく開き、この力と、対応する開度における媒体が及ぼす不均衡なトルクとがアクチュエータの開放トルクとバランスを成したとき、バルブはその開度で停止する。この激しく突然の跳ね上がりによる開口度は30～50％にも達し、一連の問題を引き起こすことになる。また、閉じる際にはソフトシール部品が大きく変形しやすく、永久的な変形やバルブプレートによる圧壊・引き裂けなどが生じやすく、寿命に影響を与えます。解決策は、ソフトシール部品によるバルブプレートの起動時の摩擦力を調整することであり、これにより必要な遮断性能が確保されると同時に、バルブが正常に起動するようになる。具体的な方法としては、①過剰な圧入量を調整すること、②リミット機構やアクチュエータの予圧力・出力力を調整することにより、バルブプレートが過度に閉じてしまい開閉が困難になるのを防ぐことがある