逆止弁と玉形弁: 完全な比較分析

1. 導入

逆止弁と玉形弁 流体システム設計における基本的な決定を表します, どちらのバルブも広く使用されていますが、異なる目的を果たします。.

逆止弁が逆流を自動的に防止します。, グローブバルブは正確な流量制御と信頼性の高い遮断を実現するように設計されています。.

適切なバルブの選択はシステム効率に影響します, 安全性, エネルギー消費, およびメンテナンス要件.

この記事では、チェックバルブとグローブバルブの信頼できる比較を示します。, 動作原理を探る, 種類, 材料の選択, 利点と欠点, そして実際の応用例.

2. 逆止弁とは

あ バルブを確認してください, とも呼ばれます 非ターンバルブ, 受動的です, 逆流を自動的に防ぎながら、流体が所定の方向に移動できるように設計された一方向流量制御装置.

能動的に作動するバルブとは異なります, 逆止弁は外部電源を必要としません, 純粋に動作している 流体力学, 重力, またはバネ補助力.

このシンプルさにより、ポンプを保護する上で重要なコンポーネントになります。, コンプレッサー, およびその他の逆流による損傷を受けやすい機器, 産業プロセス全体にわたるシステムの安定性の維持においても.

逆止弁の設計や性能は、次のようなガイドラインで標準化されています。 API 594, フランジをカバーする, ラグ, ウェーハ, 突合せ溶接式チェックバルブ, さまざまなアプリケーション間で一貫性と信頼性を確保する.

主な機能

逆止弁は、システムの安全性に直接影響を与えるいくつかの重要な機能を実行します。, 効率, そして信頼性:

1. 逆流防止: 上流の機器を保護します, ポンプやコンプレッサーなど, 逆流による損傷から, ポンプインペラの反転とキャビテーションを含む.
2. 汚染管理: プロセスストリームの混合を防止します。たとえば、, 浄水場で処理水が誤って原水と混合すること.
3. 圧力維持: 圧力降下を引き起こす可能性のある逆流をブロックしてシステム圧力を維持します。, 急増, またはシステムが不安定になる.

動作原理

逆止弁の動作は、 差圧によって自動的に駆動される:

• フォワードフロー: 上流の圧力がバルブの閉鎖要素を押す (ディスク, プラグ, またはボール) 席から離れて, 重力やバネの抵抗を克服する, 液体の通過を可能にする.
• 逆流: 上流の圧力が下流の圧力を下回るとき, 閉鎖要素がシートに押し付けられる, 逆流を防ぐためにしっかりとしたシールを形成する.

割れて圧力, バルブを開くのに必要な最小上流圧力, 重要な設計パラメータです. 例えば:

• スイングチェックバルブ: 1–5 psi, 低圧に最適, 高流量システム.
• スプリングアシストリフトチェックバルブ: 5–15 psi, 高圧またはサージが発生しやすいパイプラインに適しています.

逆止弁の種類

逆止弁の材質選定

逆止弁に適切な材料を選択することは、 耐久性を確保する, 耐食性, 侵食抵抗, および運用上の信頼性 さまざまな圧力の下で, 気温, および流体化学.

利点

• 受け身, 確実な動作: 外部電力は必要ありません; MTBFは通常5～10年.
• 低圧降下: ほとんどの設計は ΔP を維持します <3 psi, ポンプエネルギーと運用コストの削減.
• コンパクトでコスト効率が高い: ウェーハとデュアルプレートの設計により、スペースと設置時間を節約できます; グローブバルブに比べイニシャルコストが大幅に安い.
• メンテナンスの簡素化: 可動部品が少ないため、迅速な検査とオーバーホールが可能 (1–2 時間、グローブバルブの場合は 4 ～ 6 時間).

短所

• 流量規制なし: 流量を調整できない; オン/オフサービスにのみ適しています.
• 流れの方向に敏感: 不適切な取り付けは即時の故障につながる可能性があります.
• ウォーターハンマーのリスク: 急閉スイングチェックにより騒音が発生する場合があります >100 dB を増加させ、シート/ディスクの摩耗を加速します.
• 乱気流の感度: まっすぐな上流パイプの長さが必要です (5–10 直径) フラッターや早期摩耗を避けるため.

逆止弁の用途

逆止弁は以下のシステムで広く使用されています。 逆流防止, 安全性, そして圧力維持 重要です:

• 水処理: 処理水の原水タンクへの逆流を防止, プロセスの安全性とEPA規格への準拠の確保.
• 油 & ガス: リフト逆止弁が坑口やパイプラインでの炭化水素の逆流を阻止, 火災や爆発のリスクを軽減する (API 521 準拠した).
• 発電: ボイラー給水および凝縮水戻りラインのバネ式逆止弁が逆流とポンプのキャビテーションを防止します, 効率の維持 >99%.
• 医薬品 & 衛生プロセス: ウェーハまたはデュアルプレートチェックバルブ (316L, 電解研磨された) 無菌ラインまたは API ラインでの相互汚染を防止します.
• 空調設備 & 配水量: スイングチェックバルブによりポンプ内の一方向の流れが保証されます, 冷却システム, および地方自治体の水道網.

3. グローブバルブとは

あ グローブバルブ は、主に次の用途に設計された直線運動バルブです。 流量調整とポジティブシャットオフ.

その内部構造には通常、可動式の機構が含まれています。 ディスクまたはプラグ そして文房具 シート,
バルブ本体を通る流体の流れを正確に制御できます。.

逆止弁とは異なります, グローブバルブが必要です 手動または作動による操作, オペレーターが流量を調整したり、配管システムのセクションを完全に隔離したりできるようにします。.

グローブ バルブは、次のような規格で広く参照されています。 API 602 (鋼製グローブバルブ用) そして ASME B16.34, 産業用途で均一なパフォーマンスを保証.

主な機能

グローブバルブは高精度に設計されています, 3 つの重要なプロセスの役割を果たします:

1. フロースロットリング: 流量を厳しい公差内に維持します (±1～2%) 安定性が求められるプロセス向け (例えば, 化学投与, タービン蒸気供給).
2. 圧力調整: 高い入口圧力をより低い圧力に下げます。, 安定した出口圧力 (例えば, 1,000 プサイに 100 下流の機器保護のための psi).
3. オン/オフ分離: しっかりとした遮断を実現 (ISO 5208 ソフトシート設計のクラス VI) 危険または貴重な液体用 (例えば, 有毒化学物質, 高純度の医薬品).

玉形弁の動作原理

アクティブ経由で動作します, 線形幹の動き, アクチュエーターによって制御される:

• フルオープン: アクチュエーターがステムを後退させます, ディスクをシートから引き離す.
  流体はバルブの内部チャネルを通って流れます (Z-, や、, または角の形をした), ディスクが完全に後退したときに最大流量が達成されます.
• スロットリング: アクチュエータはステムを部分的に延長します, ディスクを開いた状態と閉じた状態の中間に配置する.
  ディスクとシートの間のギャップが流量を決定します。ギャップが小さいと流量が減少し、圧力降下が増加します。 (規制のために意図的に設計された機能).
• フルクローズ: アクチュエーターはステムを完全に伸ばします, ディスクをシートにしっかりと押し付ける.
  ISOを達成する金属シート設計 5208 クラスIV漏れ (<0.01 cm³/min), ソフトシート設計はクラス VI に達します (<0.0001 cm³/min).

グローブバルブの種類

グローブバルブは次のように分類されます。 フローパスジオメトリ, ステムの向き, および機能要件, エンジニアが特定の圧力に最適な設計を選択できるようにします, 流れ, およびインストール上の制約.

玉形弁の材質選定

材料の選択はグローブバルブ設計の重要な側面です, 直接影響するので 耐食性, 侵食抵抗, 温度耐性, 機械的強度, 長期的な信頼性.

利点

• 正確な流量制御: 予測可能な特性を備えた優れたスロットル機能を提供します.
• 確実な遮断: しっかりと密閉できる (金属同士またはソフトシート), 隔離とメンテナンスに適しています.
• 柔軟な作動: マニュアル対応, 電気, 空気圧, または油圧アクチュエータ.
• 高圧に対する耐久性 / 温度: 堅牢な構造で産業用途の極限条件をサポート.

短所

• より高い圧力降下: 流路形状により、ストレートスルーバルブと比較して Cv が低くなり、ΔP が高くなります。, ポンピングエネルギーの増加.
• より大きく、より重い: グローブバルブは、同等のチェックバルブよりも大きくて重いです, 設置スペースと構造サポート要件の増加.
• マニュアル / 作動が必要です: 逆止弁のように自動で作動することはできません; オペレータまたはアクチュエータの介入が必要.
• 初期費用が高い: より多くのコンポーネント, 機械加工, 材質により、グローブ バルブは同様のサイズのチェック バルブより 50 ～ 70% 高価になります.

玉形弁の用途

玉形弁は、必要なシステムで広く使用されています。 正確なフロー制御, 信頼できるシャットオフ, と圧力管理:

• 化学薬品 & 石油化学: 腐食性または反応性の流体の絞りと計量; 攻撃的なメディア向けのソフトシートまたは合金トリム設計.
• スチーム & サーマルシステム: ボイラー給水, 蒸気の分配, および熱交換器;
  Y 型またはバランスプラグ設計により、高圧蒸気での作動トルクが低減されます。.
• 発電: 給水, 冷却水, および補助蒸気制御; 確実な遮断とポンプ保護を保証します.
• 水 & 廃水: フローレギュレーション, 化学投与, および方向性配管 (アングルグローブ) 漏れを最小限に抑えた.
• 医薬品 & 食べ物: 無菌または高純度ライン; 316Lステンレス, 電解研磨された, CIP および相互汚染防止のためのソフトシート.
• 油 & ガス: パイプラインインジェクション, コンプレッサーの吐出量, および高圧炭化水素ライン; ストップチェックバリアントは、フロー制御と逆流防止を組み合わせたものです.

4. 総合比較: 逆止弁と玉形弁

適切なバルブ タイプを選択することが重要です。 システム効率, 信頼性, ライフサイクルコスト.

逆止弁とグローブ弁は異なる機能を果たし、さまざまな運用要件に合わせて最適化されています。. 次の比較は、それらの主な違いを強調しています。:

5. 結論

逆止弁と玉形弁は相補的です, 交換不可能. を使用してください バルブを確認してください 自動が必要なとき, 逆流に対する受動的保護 (ポンプ保護, 返品不可サービス).

を使用してください グローブバルブ 必要なとき コントロール または、良好な変調機能を備えたポジティブシャットオフが必要です.

正しく選択するには油圧性能に注意する必要があります (CvとΔP), 一時的な動作 (ウォーターハンマー),
メディアの特性 (浸食, 固体, 温度), 保守性, ライフサイクルコスト.

システムが両方の機能を必要とする場合, グローブバルブをペアにするのが一般的なエンジニアリング慣行です (隔離/制御用) 逆止弁付き (逆流防止用) 必要に応じて下流または上流.

よくある質問

逆止弁は流量制御に使用できますか (スロットリング)?

いいえ - 逆止弁はオン/オフ装置であり、流量を調整することはできません。.

逆止弁を使用してスロットルしようとすると、ディスクのバタつきが発生します (着る) そして一貫性のない流れ. スロットル用途にはグローブバルブを使用してください.

玉形弁は逆流を防ぐことができますか?

はい - 逆流を防ぐためにグローブバルブを閉じることができます, しかし、それらはこの目的のために設計されていません.

逆止弁の信頼性が向上 (受け身, 作動は必要ありません) 逆流防止に費用対効果が高い.

グローブバルブをチェックバルブとして使用すると、エネルギーコストが増加し、メンテナンスの必要性が増加します.

グローブとチェックのどちらのバルブが圧力損失を大きくしますか?

一般に玉形弁は圧力損失が大きくなります (つまり, Cvが低い) 同じ呼びサイズのフルボアまたはアキシャルチェックバルブよりも.

正確な値はバルブの設計とトリムによって異なります; 常にメーカーの Cv/ΔP データを使用してください.

逆止弁が閉じているときのウォーターハンマーを軽減するにはどうすればよいですか?

オプションには、ゆっくりと閉じるチェックまたはスプリング ダンピング チェックの指定が含まれます。, 油圧スナバ/アキュムレータの追加, サージタンクの設置, または駆動ポンプのシャットダウンプロファイルを制御する.