化学バルブの選択

バルブ選択のポイント
1.機器や装置におけるバルブの目的を明確にする
バルブの動作条件（適用可能な媒体の性質、動作圧力、動作温度、操作制御方法など）を決定します。
2. バルブの種類を正しく選択する
バルブの種類を正しく選択するには、設計者が製造プロセス全体と動作条件を十分に把握していることが前提となります。バルブの種類を選択する際には、まず各バルブの構造特性と性能を把握する必要があります。
3. バルブの端部接続を決定する
ねじ接続、フランジ接続、溶接接続のうち、最初の2つが最も一般的に使用されています。ねじ接続バルブは、主に呼び径が50mm未満のバルブです。呼び径が大きすぎると、接続部の取り付けとシールが非常に困難になります。
フランジ接続バルブは取り付けや分解が簡単ですが、ねじ接続バルブよりも重く高価であるため、さまざまな直径と圧力の配管接続に適しています。
溶接接続は高負荷条件に適しており、フランジ接続よりも信頼性が高いです。ただし、溶接接続されたバルブは分解・再設置が困難なため、長期間にわたり安定した動作が可能な場合、または使用条件が過酷で高温となる場合などに限定されます。
4. バルブ材料の選択
バルブのシェル、内部部品、シール面の材質を選択する際には、作動媒体の物理的特性（温度、圧力）および化学的特性（腐食性）を考慮するだけでなく、媒体の清浄度（固体粒子の有無）も把握する必要があります。さらに、国およびユーザー部門の関連規制を参照する必要があります。
バルブ材質を正しく適切に選択することで、バルブの経済的な耐用年数を最大限に延ばし、最高の性能を実現できます。バルブ本体材質の選択順序は、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、シールリング材質の選択順序は、ゴム、銅、合金鋼、F4です。
5. その他
さらに、バルブを流れる流体の流量と圧力レベルも決定し、既存の情報（バルブ製品カタログ、バルブ製品サンプルなど）を使用して適切なバルブを選択する必要があります。

よく使用されるバルブの選択手順

1：ゲートバルブの選定手順
一般的に、ゲートバルブが第一選択です。蒸気、油などの媒体に適しているだけでなく、粒状固体や高粘度の媒体にも適しており、ベントシステムや低真空システムのバルブにも適しています。固体粒子を含む媒体の場合、ゲートバルブのバルブ本体には1つまたは2つのパージ穴が必要です。低温媒体の場合は、専用の低温ゲートバルブを使用する必要があります。

2：グローブバルブの選定手順
ストップバルブは、厳密な流体抵抗を必要としないパイプライン、つまり圧力損失を考慮しない高温高圧媒体のパイプラインや機器に適しており、DN<200mmの蒸気などの媒体パイプラインに適しています。
小型バルブには、ニードルバルブ、計器用バルブ、サンプリングバルブ、圧力ゲージバルブなどのグローブバルブを選択できます。
ストップバルブには流量調整や圧力調整機能がありますが、調整精度が高くなく、パイプ径が比較的小さい場合は、ストップバルブやスロットルバルブを使用する方がよいでしょう。
毒性の強い媒体の場合は、ベローズシールのグローブバルブを使用する必要があります。ただし、グローブバルブは、粘度の高い媒体や沈殿しやすい粒子を含む媒体には使用しないでください。また、通気弁や低真空システムバルブとして使用しないでください。
3：ボールバルブの選定手順
ボールバルブは、低温、高圧、高粘度の媒体に適しています。ほとんどのボールバルブは、浮遊固体粒子を含む媒体に使用できます。また、シール材の要件に応じて、粉体および粒状媒体にも使用できます。
フルチャネルボールバルブは流量調整には適していませんが、迅速な開閉が必要な場面に適しており、事故の緊急停止に便利です。通常、厳しい密閉性能、摩耗、通路のネッキング、迅速な開閉動作、高圧遮断（大きな圧力差）、低騒音、蒸発、小さな操作トルク、小さな流体抵抗のパイプラインでは、ボールバルブが推奨されます。
ボールバルブは軽量構造、低圧遮断、腐食性媒体に適しています。また、低温および極低温媒体にも最適なバルブです。低温媒体の配管システムおよび装置には、ボンネット付きの低温用ボールバルブを選択する必要があります。
フローティングボールバルブを選定する際は、シート材質がボールと作動流体の荷重に耐えられる必要があります。大口径ボールバルブは、作動時に大きな力を必要とします。DN≥
200mm ボールバルブにはウォームギア伝動形式を使用する必要があります。固定ボールバルブは、大口径および高圧の場合に適しています。また、毒性の強い物質や可燃性媒体のパイプラインの処理に使用するボールバルブには、耐火性と帯電防止性を備えた構造が必要です。
4：スロットルバルブの選択手順
スロットルバルブは、媒体温度が低く圧力が高い場合に適しており、流量と圧力を調整する部品に適しています。粘度が高く固体粒子を含む媒体や遮断弁には適していません。
5:コックバルブの選択手順
プラグバルブは、迅速な開閉が求められる用途に適しています。一般的に、蒸気や高温の媒体、低温で高粘度の媒体、また浮遊粒子を含む媒体には適していません。
6:バタフライバルブの選定手順
バタフライバルブは、大口径（DN600mmなど）で構造長が短く、流量調整と迅速な開閉が求められる用途に適しています。一般的には、温度≤
80℃、圧力≤1.0MPa、水、油、圧縮空気、その他の媒体。ゲートバルブやボールバルブに比べてバタフライバルブの圧力損失は比較的大きいため、バタフライバルブは圧力損失要件がそれほど厳しくない配管システムに適しています。
7:チェックバルブの選択手順
チェックバルブは一般的に清浄な媒体に適していますが、固形粒子や高粘度の媒体には適していません。口径≤40mmの場合はリフトチェックバルブを使用してください（水平配管にのみ設置可能）。口径=50～400mmの場合はスイングチェックバルブを使用してください（水平配管と垂直配管の両方に設置可能。例えば、垂直配管に設置する場合、媒体の流れ方向は下から上になります）。
DN≥450mmの場合、バッファチェックバルブを使用する必要があります。DN=100〜400mmの場合、ウェハチェックバルブも使用できます。スイングチェックバルブは非常に高い作動圧力にすることができ、PNは42MPaに達します。シェルとシール部品の異なる材料に応じて、あらゆる作動媒体とあらゆる作動温度範囲に適用できます。
媒体は水、蒸気、ガス、腐食性媒体、油、薬品などです。媒体の使用温度範囲は-196～800℃です。
8:ダイヤフラムバルブの選定手順
ダイヤフラムバルブは、油、水、酸性媒体、および懸濁物質を含む媒体（作動温度200℃未満、圧力1.0MPa未満）に適しています。有機溶剤および強酸化剤を含む媒体には適していません。
研磨性粒状媒体の場合は堰ダイヤフラムバルブを選択し、堰ダイヤフラムバルブを選択する際には堰ダイヤフラムバルブの流量特性表を参照する必要があります。粘性流体、セメントスラリー、堆積性媒体の場合は直通ダイヤフラムバルブを選択する必要があります。ダイヤフラムバルブは、道路および真空装置の特定の要件を除いて、真空パイプには使用しないでください。

バルブ選択に関する質問と回答

1. 実施機関を選択する際に考慮すべき 3 つの主な要素は何ですか。
アクチュエータの出力はバルブの負荷よりも大きく、適切に一致している必要があります。
標準組み合わせを確認する際には、バルブに規定されている許容圧力差がプロセス要件を満たしているかどうかを考慮する必要があります。圧力差が大きい場合は、スプールにかかる不平衡力を計算する必要があります。
特に電動アクチュエータの場合は、アクチュエータの応答速度がプロセス操作の要件を満たしているかどうかを考慮する必要があります。

2. 空気圧アクチュエータと比較して、電動アクチュエータの特徴と出力タイプは何ですか？
電動駆動源は電力であり、シンプルで便利で、推力、トルク、剛性に優れています。しかし、構造が複雑で信頼性が低いため、中小型仕様では空気圧式よりも高価です。ガス源がない場合や、厳格な防爆・防爆性能が要求されない場合によく使用されます。電動アクチュエータには、角度ストローク、直線ストローク、多回転の3つの出力形式があります。

3. 1/4回転バルブのカットオフ圧力差が大きいのはなぜですか？
クォーターターンバルブの遮断圧力差は大きくなります。これは、バルブコアまたはバルブプレート上の媒体によって発生する合力が回転軸に非常に小さなトルクを発生させるためであり、より大きな圧力差に耐えることができます。バタフライバルブとボールバルブは、最も一般的なクォーターターンバルブです。

4. 流れの方向に応じてどのバルブを選択する必要がありますか? どのように選択しますか?
シングルシートバルブ、高圧バルブ、バランスホールのないシングルシールスリーブバルブなどのシングルシールコントロールバルブは、フロー制御が必要です。フローオープンとフロークローズにはそれぞれ長所と短所があります。フローオープンタイプのバルブは比較的安定して動作しますが、セルフクリーニング性能とシール性能が悪く、寿命が短いです。フロークローズタイプのバルブは寿命が長く、セルフクリーニング性能とシール性能が優れていますが、ステム径がバルブコア径より小さい場合、安定性が悪くなります。
シングルシートバルブ、小流量バルブ、シングルシールスリーブバルブは通常、フローオープン型として選択され、厳しいフラッシングやセルフクリーニングの要件がある場合はフロークローズ型として選択されます。2ポジション型クイックオープン特性制御弁は、フロークローズ型を選択します。

5. シングルシートバルブ、ダブルシートバルブ、スリーブバルブの他に、どのようなバルブに調整機能がありますか?
ダイヤフラムバルブ、バタフライバルブ、O型ボールバルブ（主に遮断）、V型ボールバルブ（調整比が大きく、せん断効果が高い）、偏心ロータリーバルブなどは調整機能を持つバルブです。

6. モデルの選択が計算よりも重要なのはなぜですか?
計算と選択を比較すると、選択の方がはるかに重要で複雑です。計算は単純な式計算であるため、式自体の精度ではなく、与えられたプロセスパラメータの精度が重要です。
選択には多くの内容が含まれており、少しでも不注意だと不適切な選択につながり、人的資源、材料、資金の浪費につながるだけでなく、使用効果が不十分になり、信頼性、寿命、操作性など、さまざまな使用上の問題を引き起こします。品質など。

7. 二重シールバルブを遮断弁として使用できないのはなぜですか?
ダブルシートバルブコアの利点は、大きな圧力差を許容する力バランス構造ですが、2つのシール面が同時に良好に接触することができず、大きな漏れが生じるという大きな欠点があります。
遮断時に人為的に強制的に使用した場合、効果は明らかに劣ります。たとえ二重シールスリーブバルブなどの様々な改良を施したとしても、推奨できません。

8. 小さな開口部で作業する場合、ダブルシートバルブが振動しやすいのはなぜですか?
シングルコアの場合、流体がフローオープンタイプのときはバルブの安定性が良好ですが、流体がクローズタイプのときはバルブの安定性が悪くなります。ダブルシートバルブには2つのスプールがあり、下側のスプールはフロークローズ状態、上側のスプールはフローオープン状態です。
このように、小開度で作動する場合、流れが閉じられたバルブコアはバルブの振動を引き起こす可能性が高く、これがダブルシートバルブを小開度で作動する場合に使用することができない理由です。

9. ストレートスルーシングルシートコントロールバルブの特徴は何ですか？どこで使用されますか？
バルブコアが1つしかないため、漏れ流量が少なく、シール性を確保しやすい。標準吐出流量は0.01%KVで、さらに設計すれば遮断弁としても使用可能。
許容差圧は小さく、不平衡力による推力は大きい。DN100のバルブの△Pはわずか120KPaである。
循環容量は小さく、DN100のKVはわずか120です。漏れ量が少なく、圧力差も大きくない場合によく使用されます。

10. 直通式ダブルシートコントロールバルブの特徴は何ですか？どのような場所で使用されますか？
多くの不平衡力を相殺できるため、許容圧力差が大きい。DN100バルブの△Pは280KPaです。
循環量が大きい。DN100のKVは160です。
2つのスプールを同時にシールできないため、リーク量が大きくなります。標準吐出流量は0.1%KVで、これはシングルシートバルブの10倍です。ストレートスルーダブルシートコントロールバルブは、主に圧力差が大きく、リーク量が少ない場合に使用されます。

11. ストレートストローク調節弁のアンチブロッキング性能が低く、アングルストローク調節弁のアンチブロッキング性能が優れているのはなぜですか?
直動式バルブのスプールは垂直方向に絞り込まれ、媒体は水平方向に流入・流出します。そのため、バルブキャビティ内の流路は必然的に回転・反転するため、バルブの流路は非常に複雑になります（形状は逆S字型）。そのため、デッドゾーンが多く発生し、そこに媒体が沈殿する空間が生じ、これが続くと閉塞を引き起こします。
クォーターターンバルブの絞り方向は水平方向です。媒体は水平方向に流入・流出するため、汚れた媒体の排出が容易です。同時に、流路がシンプルで、媒体が沈殿する空間が小さいため、クォーターターンバルブは優れた耐閉塞性能を備えています。

12. どのような状況でバルブポジショナーを使用する必要がありますか?

摩擦が大きく、正確な位置決めが求められる場合。例えば、高温・低温制御弁、またはフレキシブルグラファイトパッキンを使用した制御弁など。
プロセスが遅い場合は、調整弁の応答速度を上げる必要があります。例えば、温度、液面、分析値などのパラメータを調整するシステムなどです。
アクチュエータの出力と切断力を高める必要があります。例えば、DN≥25のシングルシートバルブ、DN>100のダブルシートバルブなどです。バルブ両端の圧力降下が△P>1MPa、または入口圧力P1>10MPaの場合、アクチュエータの出力と切断力を高める必要があります。
スプリットレンジ調整システムおよび調整弁の操作では、空気開モードと空気閉モードを変更する必要がある場合があります。
調整弁の流量特性を変更する必要があります。

13. 調節弁のサイズを決定する 7 つの手順は何ですか?
計算された流量Qmax、Qminを決定する
計算された圧力差を決定します - システムの特性に応じて抵抗比S値を選択し、計算された圧力差を決定します（バルブが完全に開いているとき）。
流量係数を計算します - 適切な計算式チャートまたはソフトウェアを選択して、KV の最大値と最小値を見つけます。
KV値の選択 - 選択した製品シリーズのKV最大値に応じて、第1ギアに最も近いKVを使用して、一次選択口径を取得します。
開度チェック計算 - Qmax が必要な場合、バルブ開度は ≯90% になります。Qmin が必要な場合、バルブ開度は ≮10% になります。
実際の調整比率チェック計算——一般的な要件は≮10である必要があります。実際＞R要件
口径が決定されます。不適格な場合は、KV 値を再選択して再度検証します。

14. シングルシートバルブやダブルシートバルブの代わりにスリーブバルブを使用しても、目的の結果が得られないのはなぜですか?
1960年代に登場したスリーブバルブは、1970年代には国内外で広く普及しました。1980年代に導入された石油化学プラントでは、スリーブバルブの比率が高まりました。当時、多くの人がスリーブバルブがシングルバルブやダブルバルブに取って代わることができると考えていました。シートバルブは第二世代の製品となりました。
これまではそうではありませんでした。シングルシートバルブ、ダブルシートバルブ、スリーブバルブはすべて同じように使用されていました。スリーブバルブはシングルシートバルブよりも絞り形状、安定性、メンテナンス性に優れているだけで、重量、詰まり防止性能、リークインジケータはシングルシートバルブとダブルシートバルブと同等であるため、シングルシートバルブとダブルシートバルブのウール布を置き換えることはできません。そのため、併用するしかありませんでした。

15.遮断弁にはできるだけハードシールを使用する必要があるのはなぜですか?
遮断弁の漏れは可能な限り少なく、ソフトシール弁の漏れは最も少ない。もちろん遮断効果は良好だが、耐摩耗性が低く、信頼性が低い。漏れが少ないことと確実なシールという二重の基準から判断すると、ソフトシールはハードシールに劣る。
たとえば、耐摩耗合金保護で密封され積層されたフル機能の超軽量調整弁は信頼性が高く、漏れ率は 10-7 で、遮断弁の要件をすでに満たしています。

16. ストレートストロークコントロールバルブのステムが細いのはなぜですか?
単純な機械原理、すなわち高い滑り摩擦と低い転がり摩擦に基づきます。直行バルブのバルブステムは上下に動き、パッキンがわずかに圧縮されるため、バルブステムが非常に密に詰まり、戻り差が大きくなります。
このため、バルブステムは非常に小さく設計され、パッキンは摩擦係数の小さいPTFEパッキンを使用してバックラッシュを低減しているが、バルブステムが細いため曲がりやすく、パッキン寿命が短いという問題がある。
この問題を解決する最良の方法は、トラベルバルブステム、つまり1/4回転バルブを使用することです。そのステムは、ストレートストロークバルブステムの2～3倍の厚さがあり、長寿命のグラファイトパッキングと高剛性ステムを採用しています。パッキン寿命が長く、摩擦トルクが小さく、バックラッシュも小さいという利点があります。

あなたの仕事での経験をもっと多くの人に知ってもらいたいですか？設備の技術的な仕事に従事していて、バルブのメンテナンスなどの知識をお持ちの方は、ぜひ私たちとコミュニケーションをとってください。あなたの経験が、より多くの人の役に立つかもしれません。