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温水ボイラーで生成された蒸気は産業用途で広く使用されています。 乾燥、機械加工、発電、プロセス加熱などの工業プロセスは、典型的な蒸気の用途です。 蒸気バルブは、入口蒸気圧力を下げ、これらのプロセスに供給される蒸気と温度を正確に調整および制御するために使用されます。
他のほとんどの工業用プロセス流体とは異なり、蒸気には特有の特性があるため、バルブによる制御が困難です。 これらの特徴としては、その体積と温度が高いこと、および体積を急速に 1,000 分の 1 以上減らすことができる凝縮能力が挙げられます。 バルブをプロセス制御ツールとして使用する場合、蒸気を使用する際にはいくつかの考慮事項があります。
以下は、蒸気を使用するときに犯してはならない、バルブの用途における 7 つの最も重大な間違いです。 このリストは、蒸気バルブ制御に関するすべての注意事項を網羅しているわけではありません。 蒸気を調整しようとするときに損傷や危険な状態を引き起こすことが多い一般的な操作について説明します。
蒸気が凝縮することは誰もが知っていますが、蒸気パイプラインのプロセス制御について議論するとき、蒸気のこの明白な特徴はしばしば忘れられます。 多くの人は、生産ラインは常に高温でガス状態にあり、バルブはそのために設計されていると考えています。
ただし、蒸気ラインは常に連続して稼働しているわけではないため、冷却されて凝縮します。 そして、凝縮すると体積が大幅に減少します。 スチーム トラップは凝縮した蒸気を効果的に処理しますが、蒸気ラインのバルブ操作は、通常は液体とガスの混合物である液体水を処理できるように設計する必要があります。
非圧縮性の水を蒸気が急激に加速させ、バルブや継手によって遮断されると、蒸気配管内でウォーターハンマーが発生します。 水は高速で移動するため、軽度の場合は騒音やパイプの動きを引き起こし、重度の場合は爆発を引き起こしてパイプや機器に損傷を与える可能性があります。 蒸気を使用して動作する場合、流体の突然の破裂を防ぐために、プロセス パイプラインのバルブをゆっくり開閉する必要があります。
蒸気用途向けに設計されたバルブは、圧力と温度の設計条件下で動作する必要があります。 蒸気は急速に大きな体積に膨張します。 温度が 20 K 上昇すると、バルブ内の圧力が 2 倍になりますが、バルブはそのような圧力向けに設計されていない可能性があります。 バルブは、システム内の最悪のケース (最大圧力と温度) を考慮して設計する必要があります。
バルブの仕様と選択でよくある間違いは、蒸気用途に間違ったタイプのバルブを使用することです。 ほとんどのタイプのバルブは蒸気用途に使用できます。 ただし、提供する機能とコントロールは異なります。 ボール バルブまたはゲート バルブは、バタフライ バルブよりも正確な流量制御を実現します。 流量が大きいため、この違いは蒸気用途では重要です。 蒸気用途で一般的な他のタイプのバルブには、ゲート バルブとダイヤフラム バルブがあります。
バルブタイプの選択における同様の間違いは、アクチュエータタイプの選択です。 アクチュエーターは、遠隔からバルブを開閉するために使用されます。 一部の用途ではオン/オフ アクチュエータで十分な場合もありますが、ほとんどの蒸気用途では、圧力、温度、容量を正確に制御するためにアクチュエータを調整する必要があります。
蒸気用途のバルブを選択する前に、時間をかけてバルブ全体で予想される圧力降下を見積もってください。 1.25 インチ バルブは上流圧力を 145 psi から 72.5 psi に下げることができますが、同じプロセス ストリームの 2 インチ バルブは 145 psi の上流圧力をわずか 137.7 psi に下げます。
より小さいバルブを使用することは費用効果が高く、特に十分な場合には魅力的ですが、残念ながらノイズが発生しやすくなります。 これらは振動にも関係しており、バルブや配管継手の寿命を縮めます。 騒音や振動を管理するには、必要以上に大きなバルブを検討してください。 蒸気バルブには特別な騒音低減装置も付いています。
バルブのサイズ設定におけるもう 1 つのエラーは、圧力を 1 段階で下げることです。 これにより、バルブ出口での高い蒸気速度が浸食と呼ばれるプロセスで表面を摩耗させます。 供給蒸気圧力が現地の要求よりも数桁高い場合は、2 段階以上の減圧を検討してください。
バルブ サイズの最後のポイントは臨界圧力です。 これは、上流圧力がさらに増加してもバルブを通過する蒸気流量が増加しない点です。 これは、必要なプロセス用途に対してバルブが小さすぎることを示します。 「スイング」を避けるために、バルブのサイズが大きすぎないことに注意してください。「スイング」は、特に部分負荷下で、バルブ位置のわずかな変化が制御機能に大きな変化を引き起こすときに発生する可能性があります。
蒸気バルブとそのプロセスの設計は難しい場合があります。 水と蒸気の体積差、結露、ウォーターハンマー、騒音を処理するための仕様は、わかりにくい場合があります。 多くの人が、蒸気システムを設計するとき、特に初めての試みでこれらのよくある間違いを犯します。 結局のところ、間違いを犯すことは学習の自然な部分です。 情報を十分に理解することで、Steam アプリケーションのコストやダウンタイムの増加につながる可能性のあるエラーを回避できます。
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投稿時間: 2021 年 10 月 8 日
