December 31, 2024
空気圧制御バルブは、石油、化学、電力、冶金などの産業企業で広く使用されている工業プロセス制御機器の1つです。化学生産制御バルブは調整システムに不可欠であり、工業自動化システムを構成する重要なリンクであり、生産プロセス自動化の手足のようなものです。
空気圧制御バルブは、圧縮空気を動力源とし、シリンダーをアクチュエータとし、電気バルブポジショナー、コンバーター、ソレノイドバルブ、保持バルブなどのアクセサリの助けを借りてバルブを駆動し、スイッチングまたは比例調整を実現し、工業自動化制御システム制御信号を受信して、パイプライン媒体の調整を完了します。流量、圧力、温度、その他のプロセスパラメータ。空気圧制御バルブは、制御が簡単で、応答が速く、本質的に安全であり、追加の防爆対策を講じる必要がないという特徴があります。
空気圧制御バルブは通常、空気圧アクチュエータと制御バルブを接続して設置および試運転を行います。空気圧アクチュエータは、単動式と複動式の2種類に分けられます。単動式アクチュエータにはリセットスプリングがあり、複動式アクチュエータにはリセットスプリングはありません。単動アクチュエータは、元の損失または突然の故障時に、バルブを最初に設定された開または閉状態に自動的に復帰させることができます。
空気圧制御バルブは、ガスの開閉タイプとガスの閉鎖タイプの2種類のアクション形式に従います。つまり、いわゆるノーマルオープンとノーマルクローズタイプです。空気圧制御バルブのガス開閉は、通常、アクチュエータの正負のアクションと異なるアセンブリ方法のバルブ状態構造を介して実現されます。
エアオープンタイプ（ノーマルクローズタイプ）は、ダイヤフラムヘッドの空気圧が上昇すると、バルブが開口を増加させる方向に作用し、入力空気圧の上限に達すると、バルブは全開状態になります。逆に、空気圧が低下すると、バルブは閉じる方向に移動し、空気の入力がない場合、バルブは完全に閉じます。通常、エアオープンタイプの調整バルブを故障閉鎖型バルブと呼びます。
エアクローズタイプ（ノーマルオープンタイプ）は、エアオープンタイプとは正反対の方向に動作します。空気圧が上昇すると、バルブは閉じる方向に作用します。空気圧が低下または空気圧がない場合、バルブは開く方向または全開になります。通常、エアオフタイプの調整バルブを故障オープン型バルブと呼びます。
エアオープンとエアクローズの選択は、プロセス生産の安全性の観点から検討されます。ガス源が遮断された場合、調整バルブが閉位置にあるか開位置にあるかは安全です。
たとえば、加熱炉の燃焼制御では、燃料ガスパイプラインに設置された制御バルブは、炉室の温度または炉出口の加熱された材料の温度に応じて燃料の供給を制御します。この場合、ガスオープンバルブを使用する方が安全です。ガス供給が停止した場合、バルブが全開になるよりも閉じる方が適切です。ガス供給が中断されると、燃料バルブが全開になり、過熱の危険が生じます。もう1つの例は、熱交換装置を冷却する冷却水であり、熱交換器内の高温材料と冷却水が熱交換されて冷却され、制御バルブは冷却水パイプに設置され、熱交換後の材料の温度で冷却水を制御します。ガス供給が中断された場合、制御バルブは開位置にある方が安全であり、ガス遮断（つまり、FO）制御バルブを選択することをお勧めします。
バルブポジショナーは、制御バルブの主要なアクセサリであり、調整器の使用を大幅にサポートする空気圧制御バルブであり、調整器の出力信号を受け取り、その出力信号を使用して空気圧制御バルブを制御します。調整バルブが作動すると、バルブステムの変位と機械装置を介してバルブポジショナーにフィードバックされ、電気信号を介してバルブ位置ステータスが上部システムに送信されます。バルブポジショナーは、その構造形式と動作原理に従って、空気圧バルブポジショナー、電気-ガスバルブポジショナー、インテリジェントバルブポジショナーに分けることができます。
バルブポジショナーは、調整バルブの出力電力を増加させ、調整信号の伝送ヒステリシスを低減し、バルブステムの移動速度を加速し、バルブの直線性、バルブステムの摩擦を克服し、アンバランス力の影響を排除して、調整バルブの正しい位置決めを保証できます。
アクチュエータは、空気圧アクチュエータ、電気アクチュエータ、ストレートストローク、アングルストロークに分けられます。あらゆる種類のバルブ、風板などを自動的かつ手動で開閉するために使用されます。
まず、空気源の圧力が正常であるかどうかを確認し、空気源の障害を見つけます。空気源の圧力が正常な場合は、ポジショナーまたは電気/ガスコンバーターアンプの出力を確認します。出力がない場合は、アンプの定スロットル穴がブロックされているか、圧縮空気中の水分がアンプボールバルブに蓄積されています。小さな鋼線を使用して定スロットル穴の詰まりを取り除き、汚れを取り除くか、空気源を清掃します。
上記のすべてが正常で、信号はあるが動作がない場合は、アクチュエータの故障またはバルブステムの曲がり、またはスピンドルの詰まりです。この場合、バルブを取り外してさらに検査する必要があります。
バルブステムの往復ストローク動作が遅い場合、バルブ本体または粘性物質、コークス化による閉塞またはパッキング圧力がきつすぎる場合、またはPTFEパッキングの経年劣化、バルブステムの曲がりによる傷。制御バルブの詰まり障害は、新しい操作システムとオーバーホールの初期操作で発生することが多く、パイプラインの溶接スラグ、錆などにより、スロットルポートとガイド部品が閉塞し、媒体の流れがスムーズでなくなるため、または制御バルブのオーバーホールパッキングがきつすぎて摩擦が増加し、小さな信号が動かず、大きな信号の動作が多すぎるという現象が発生します。
このような状況に遭遇した場合は、二次ラインまたは調整バルブをすばやく開閉して、二次ラインまたは調整バルブからメディアによって洗い流された残骸を取り除くことができます。さらに、パイプレンチを使用してバルブステムをクランプし、外部信号圧力がかかった状態で、バルブステムを正負の力で回転させて、スピンドルをカードにフラッシュすることもできます。問題が解決しない場合は、ガス源の圧力を上げて、駆動力を高めて数回繰り返し上下に動かすと、問題を解決できます。それでも動かない場合は、制御バルブの分解を行う必要があります。もちろん、この作業には高度な専門スキルが必要であり、専門技術者の支援を受けて完了する必要があります。そうしないと、結果がより深刻になります。
調整バルブの漏れには、一般的に調整バルブの漏れ、パッキングの漏れ、スピンドル、シートの変形による漏れのいくつかのケースがあり、以下に分析します。
ステムの長さが不適切で、ガスバルブのステムが長すぎ、ステムの上下の距離が不十分で、スピンドルとシートの間に隙間が生じ、完全に接触できず、内部漏れが発生します。同様に、ガス遮断バルブのステムが短すぎると、バルブスピンドルとシートの間に隙間が生じ、完全に接触できず、オフが緩く、内部漏れが発生する可能性があります。解決策：バルブの長さを適切にするために、バルブステムを短く（または長く）する必要があります。これにより、内部漏れがなくなります。
パッキングをパッキングボックスにロードした後、グランドによって軸方向圧力が加えられます。パッキングの塑性変形により、半径方向の力が生じ、バルブステムと密接に接触しますが、この接触は非常に均一ではなく、接触が緩い部分、接触がよりきつい部分、さらには接触がまったくない部分もあります。使用の過程で、バルブステムとパッキングの間には相対的な動きがあり、この動きは軸方向の動きと呼ばれます。使用の過程で、高温、高圧、および流体媒体の透過性により、調整バルブパッキングボックスも漏れ現象が発生する部分が多くなります。パッキング漏れの主な原因は、界面漏れであり、繊維パッキングの場合、漏れも発生します（パッキング繊維間の小さな隙間に沿って圧力媒体が外部に漏れます）。バルブステムとパッキングの界面漏れは、パッキング接触圧の徐々の減衰、パッキングの経年劣化などの理由によるものであり、次に圧力媒体は、パッキングとステムの接触ギャップに沿って外部に漏れます。
パッキングを便利に挿入するために、詰め物ボックスの上部に面取りし、詰め物ボックスの底部に耐食性のギャップの小さい金属保護リングを配置し、リングとフィラーの接触面が面取りされていないことに注意して、メディア圧力によるフィラーの押し出しを防ぎます。詰め物ボックスとフィラーの接触部分は仕上げを行い、表面仕上げを改善し、フィラーの摩耗を減らす必要があります。フィラーは、その優れた気密性、摩擦、長期間の使用による小さな変化、摩耗と焼損が少なく、修理が容易で、グランドボルトを再締め付けたときの摩擦が変化せず、耐圧性と耐熱性に優れ、内部媒体の浸食を受けず、ステムとフィラーボックスの内部接触金属にピッティングや腐食が発生しないため、柔軟なグラファイトを選択します。このようにして、ステムパッキングボックスのシールを効果的に保護し、パッキングシールの信頼性を確保し、耐用年数も大幅に向上します。
バルブスピンドル、バルブシートの漏れは、主に制御バルブの製造プロセスにおける鋳造または鍛造の欠陥が腐食を促進する可能性があります。腐食性媒体の通過、流体媒体の浸食も制御バルブの漏れを引き起こします。腐食は主に浸食またはキャビテーションの形で発生します。腐食性媒体が調整バルブを通過すると、スピンドル、シート材料の浸食と衝撃が発生し、スピンドル、シートが楕円形またはその他の形状になり、時間の経過とともに、スピンドル、シートの不一致が発生し、隙間があり、オフが緩く、漏れが発生します。
バルブスピンドル、バルブシート材料の選択を適切に行います。耐食性材料を選択し、製品にピッティング、トラコーマなどの欠陥がある場合は、しっかりと除去する必要があります。バルブコア、バルブシートの変形がそれほど深刻でない場合は、細かいサンドペーパー研磨を使用して、痕跡をなくし、シーリング仕上げを改善して、シーリング性能を向上させることができます。損傷が深刻な場合は、バルブを新しいものと交換する必要があります。
制御バルブのスプリング剛性が不十分で、制御バルブの出力信号が不安定で急激な変化は、制御バルブの振動を引き起こしやすくなります。バルブ周波数とシステム周波数またはパイプライン、ベース振動が選択されているため、制御バルブが振動します。不適切な選択、制御バルブは小さな開口度で動作し、急激な流れ抵抗、流量、圧力の変化があり、バルブ剛性、安定性の低下、深刻な振動を超える場合。
振動の原因は多岐にわたるため、具体的な問題を分析する必要があります。わずかな振動の場合は、剛性を高めることで排除できます。たとえば、大きな剛性スプリング制御バルブの選択、ピストン実装構造の変更など。パイプライン、ベース振動の場合は、サポートを増やすことで振動干渉を排除できます。バルブ周波数とシステムの周波数が同じ場合は、異なる構造の調整バルブを交換します。小さな開口度で動作することによる振動の場合は、バルブの選択が不適切であることが原因です。バルブの流量容量の値Cが大きすぎるため、再選択する必要があり、流量容量Cの値が小さいか、分割範囲制御を使用するか、サブマザーバルブを使用して、調整バルブが小さな開口度で動作することによって生成される振動を克服します。
流体が制御バルブを通過するとき、前後の圧力差が大きすぎると、バルブスピンドル、バルブシート、その他の部品にキャビテーション現象が発生し、流体から騒音が発生します。流量容量の値が選択され、流量容量の値は、調整バルブが小さな開口度で動作することによって引き起こされる騒音を克服するために、調整バルブの適切な値に再選択する必要があります。騒音を排除するためのいくつかの方法を以下に紹介します。
制御バルブが共鳴する場合にのみ、エネルギーが重ね合わされ、100デシベルを超える強力なノイズが発生します。強い振動を示すものもあれば、騒音が大きくないものもあり、弱い振動を示すものもあれば、騒音が非常に大きいものもあります。このノイズは単調な音を生成し、その周波数は一般的に3000〜7000 Hzです。明らかに、共鳴を排除すると、ノイズは自然に消えます。
キャビテーションは、主な流体力学的ノイズ源です。キャビテーション、蒸気泡の破裂は、高速衝撃を生成し、強力な局所的な乱流を引き起こし、キャビテーションノイズを引き起こします。このノイズは広い周波数範囲を持ち、格子音を生成し、流体には砂利が含まれており、音は似ています。キャビテーションを排除および削減することは、ノイズを排除および削減するための効果的な方法です。
厚肉パイプの使用は、音響回路処理方法の1つです。薄肉を使用すると、ノイズが5デシベル増加し、厚肉パイプを使用すると、ノイズが0〜20デシベル減少します。同じパイプ直径の壁が厚いほど、同じ壁厚の直径が大きくなるほど、ノイズ低減の効果が高くなります。たとえば、DN200パイプの場合、壁厚が6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mmの場合、ノイズをそれぞれ-3.5、-2（つまり、増加）、0、3、6、8、11、13、14.5デシベル減らすことができます。もちろん、壁が厚いほどコストが高くなります。
これは、音響経路を処理するためのより一般的で最も効果的な方法でもあります。利用可能な吸音材は、ノイズ源とバルブ後のパイプラインの周りに巻き付けることができます。ノイズは流体の流れによって長距離にわたって広がるため、吸音材をどこに梱包し、厚肉パイプをどこに使用して、ノイズの有効性をどこで終了させるかを指摘する必要があります。このアプローチは、ノイズがそれほど高くない場合、パイプラインがそれほど長くない場合に適用されます。これは、より費用のかかるアプローチであるためです。
空力ノイズサイレンサーとして適用可能であり、流体内のノイズを効果的に排除し、ノイズレベルの固体境界層への伝送を抑制できます。バルブの前後の質量流量または高圧降下比の場合、この方法は最も効果的で経済的です。吸収型シリーズサイレンサーを使用することで、大幅なノイズ低減を実現できます。ただし、経済的な観点から、一般的に約25dBまでの減衰に限定されます。
防音ボックス、家、建物の使用により、ノイズ源が内部に隔離され、外部環境のノイズが人々が許容できる範囲に低減されます。
調整バルブの圧力比が高い（△ P / P1 ≥ 0.8）場合、シリーズ絞り方法を使用します。つまり、総圧力降下は、調整バルブとバルブ後の固定絞り要素に分散されます。ディフューザー、多孔質制限プレートの使用など、これはノイズ低減の最も効果的な方法です。最高のディフューザー効率を得るには、ディフューザー（エンティティ形状、サイズ）を設計するために、各ピースの設置に基づいて設計する必要があります。これにより、バルブによって生成されるノイズレベルとディフューザーによって生成されるノイズレベルが同じになります。
低ノイズバルブは、スピンドル、バルブシートを通過する流体のジグザグ流路（マルチオリフィス、マルチチャネル）に従って、流れ経路のどのポイントでも超音速速度を生成しないように徐々に減速します。使用する低ノイズバルブには、さまざまな形式と構造（専門システム用に設計）があります。ノイズがそれほど大きくない場合は、低ノイズスリーブバルブを選択すると、ノイズを10〜20dB減らすことができ、これは最も経済的な低ノイズバルブです。
