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電動温度制御バルブ：自動化が進んだ化学プロセス制御システムにおいて、調節バルブは自動制御システムの最終的な実行装置として機能し、制御信号を受け取って化学プロセスを調整する。その動作の感度は、調節システムの品質に直結しています。現場での実際の統計によると、約70％の故障が調節弁に起因している。したがって、日常のメンテナンスにおいて、調節弁の安全な運用に影響を与える要因とその対策をまとめて分析する。 詰まり 調節弁でよく見られる問題が詰まりであり、新しく運用が開始されたシステムや大規模修理後の初期に多く発生します。配管内の溶接スラグや錆などが流量制御部や案内部で詰まり、媒体の流れが悪くなることが原因です。また、調節弁の点検時にパッキンを過度に締め付けすぎると摩擦力が増大し、小さな信号では動作せず、大きな信号では過剰に動作するという現象が起こります。 故障処理：副線や調整弁を迅速に開閉することで、汚れが副線や調整弁から媒体によって流し去られます。もう一つの方法は、パイププライヤーでバルブステムを締め付け、外部から信号圧力を加えた状態でバルブステムを前後に回して、バルブボディが詰まり部分を通過するようにすることです。できない場合は、エアソースの圧力を上げて駆動力を高め、数回上下に動かせば問題は解決します。それでも動かない場合は、分解処理が必要です。 漏れ 一、バルブ内部の漏れ、バルブシャフトの長さが不適切。気開弁では、バルブシャフトが長すぎるため、バルブシャフトが上（または下）に十分な距離を動かせず、バルブの芯とシートの間に隙間が生じて十分に接触できない。その結果、しっかりと閉じられず内部から漏れが発生する。同様に、気密バルブのバルブシャフトが短すぎるため、バルブコアとバルブシートの間に隙間が生じ、十分に接触できず、しっかりと閉じられないことで内部から漏れが発生する。 解決策：調整弁のバルブステムを短くする（または長くする）ことで調整弁の長さを適切にし、内部からの漏れが起こらないようにする。 二、充填材の漏れ。充填材をフィラーケーシングに挿入した後、プレートを用いて軸方向の圧力を加える。充填材の塑性により半径方向の力が生じ、バルブシャフトと密接に接触するが、この接触は必ずしも均一ではない。一部は緩く接しており、一部はしっかりと接しており、さらには一部は全く接していない。調節弁の使用過程において、バルブステムとパッキンの間には相対運動が生じ、この運動を軸方向運動と呼びます。使用過程において、高温・高圧、および浸透性の高い流体媒体の影響により、調節弁のパッキンケーシングも漏れが多く発生する部位となります。充填材の漏れの主な原因は界面漏れであり、繊維系充填材の場合には浸透漏れも発生する（圧力媒体が充填材の繊維間の微細な隙間から外側に漏れ出る）。バルブステムとパッキンの間の界面からの漏れは、パッキンの接触圧力が徐々に低下したり、パッキン自体が劣化したりすることが原因で、このとき圧力媒体がパッキンとバルブステムの間の接触隙間から外側に漏れ出します。 対策：パッキンの挿入を容易にするため、パッキンホルダーの上端に面取りを施し、底部には侵食に強く隙間の狭い金属製の保護リングを設置する（パッキンとの接触面は斜面にしてはならない）。これにより、媒体の圧力によってパッキンが押し出されるのを防ぐ。パッキンケーシングの各部とパッキンが接する部分の金属表面は、表面の滑らかさを高め、パッキンの摩耗を減らすために精密に仕上げる必要がある。充填材には柔軟な黒鉛が使用される。これは、気密性が高く、摩擦係数が低く、長期間使用しても変化が少なく、摩耗や焼損が少ないためメンテナンスが容易であり、圧縮ナットを再び締め直しても摩擦係数が変わらず、耐圧性と耐熱性に優れ、内部の媒体による腐食を受けず、バルブシャフトやパッキンケーシング内と接触する金属に点蚀や腐食が生じないからである。これにより、バルブシャフトのパッキンハウジングの密封が効果的に保護され、パッキンの密封性と長期耐久性が確保される。 三、バルブシートおよびバルブコアの変形による漏れ。コアやバルブシートの漏れの主な原因は、調節弁の製造過程における鋳造または鍛造の欠陥が腐食を促進することにある。また、腐食性媒体の通過や流体媒体による洗い流しも、調節弁の漏れを引き起こす可能性がある。腐食は主に侵食またはキャビテーションの形で現れる。腐食性の媒体が調節バルブを通過すると、バルブのシートやコアの材料が侵食され、衝撃によってシートやコアが楕円形などの異なる形状に変形します。時間が経つにつれて、シートとコアが合わなくなり隙間が生じ、しっかりと閉じられず漏れが発生します。 解決策：重要なのは、バルブコアとバルブシートの材質選定および品質管理をしっかり行うことです。耐腐食性のある材料を選び、シミや砂目などの欠陥がある製品は断固として除外する。バルブコアやバルブシートの変形がそれほどひどくない場合は、細かいサンドペーパーで研磨することで跡を消し、シール面の滑らかさを高めることで、シール性能を向上させることができます。損傷がひどい場合は、新しいバルブに交換する必要があります。 振動 調節弁のばね剛性が不十分で、調節弁の出力信号が不安定に急変すると、調節弁の振動を引き起こしやすい。また、選択弁の駆動周波数がシステムの周波数と同じであるか、配管やベースが激しく振動することで、調節弁もそれに伴って振動するという説もある。選定が不適切で、調節弁が小開度で動作すると、流れの抵抗や速度、圧力に急激な変化が生じる。弁の剛性を超えると安定性が悪化し、深刻な場合には振動が発生する。 対策：振動が発生する原因は多岐にわたるため、具体的な問題に応じて個別に分析する。わずかな振動に対しては、剛性を高めることで除去できる。高剛性スプリングを使用する場合は、ピストン駆動構造に変更する。パイプラインやベースの激しい振動は、支持部を増やすことで振動の干渉を排除する；選択弁の周波数がシステムの周波数と同じ場合は、構造が異なる弁に交換する；小開度での作動によって生じる振動は、流量能力C値を不適切に大きく設定したためであり、流量能力C値が小さいものに再選定するか、ステップ制御やマスター・スレーブバルブを用いて、調節弁が小開度で作動する問題を解消しなければならない。 バルブポジショナーの故障 一、一般的なポジショナーは機械式の力のバランス原理によって動作し、つまりノズル・ダンパー技術を用いている。主な故障の種類は以下の通りである：1）機械式の力のバランス原理を採用しているため、可動部品が多く、温度や振動の影響を受けやすく、その結果として調節バルブに振動が生じる； 2）ノズルダンパー技術を採用しているが、ノズルの穴が非常に小さいため、ほこりや汚れた空気によって詰まりやすく、その結果ポジショナーが正常に動作しなくなる； 3）力のバランスの原理を用いると、過酷な現場環境下でばねの弾性係数が変化し、調節弁が非線形になって制御品質が低下する。 二、スマートポジショナーはマイクロプロセッサ（CPU）、A/D変換器、D/A変換器などの部品で構成されており、その動作原理は通常のポジショナーとは全く異なる。与えられた値と実際の値の比較は純粋な電気信号であり、もはや力のバランスではない。したがって、通常のポジショナーの力のバランスという欠点を克服することができる。しかし、緊急停止の場面で使用される場合、例えば緊急遮断弁や緊急放散弁などです。これらのバルブはある位置に停止していることが求められ、緊急時にのみ確実に動作する必要がある。長時間同じ位置に留まると、電気変換器が制御を失い、微弱な信号が動作しなくなる危険な状況が生じやすい。また、バルブ用の位置検出ポテンショメータは現場で使用されるため、抵抗値が変化しやすく、小さな信号では動作しなかったり、大きな信号では完全に開いてしまうという危険な状況が生じます。したがって、スマートポジショナーの信頼性と利用可能性を確保するためには、頻繁にテストを行う必要がある。