グローブバルブとは何ですか? 種類, 機能 & アプリケーション

あ グローブバルブ 開始するために使用される線形運動バルブです, 停止, スロットル, パイプラインの流体の流れを調節します.

可動ディスクが特徴 (またはプラグ) 一般的に球体の体内の静止リングシート, グローブバルブは、優れたシャットオフ機能を備えた正確なフロー制御を提供します.

歴史的発展

19世紀初頭に由来します, グローブバルブは、シンプルなプラグバルブから進化しました. 「グローブ」という用語は、バルブ本体の元々球状の形状に由来します.

初期のデザインは、シャットオフを優先しました; 20世紀半ばまでに, プラグジオメトリと座席面の改良により、スロットリングのパフォーマンスが向上しました.

流体制御システムにおける重要性

今日, グローブバルブは、正確な流れの調節を必要とする産業で遍在しています。, 化学処理, 水処理, 油 & ガス, などなど.

彼らの簡単なデザイン, メンテナンスの容易さ, そして、幅広い圧力や温度を処理する能力は、それらを不可欠にします.

2. グローブバルブとは何ですか?

あ グローブバルブ 線形モーションです, グローブ型 バルブ 開始するように設計されています, 停止, または、パイプライン内の正確なスロットル液流.

四半期ターンバルブとは異なります (例えば, ボールまたは蝶), グローブバルブのステムとディスクは軸方向に移動します, 流量を細かく制御し、信頼できるシャットオフを可能にします.

主要な機能と運用原則

• 線形運動メカニズム
  ハンドホイールまたはアクチュエータを回すと、茎がディスクを移動します (またはプラグ) 上下.
  ディスクがシートから持ち上げられたとき, 液体は通過できます; それが下るとき, フローパスは、完全に閉じられるまでますます制限されています.
• 曲がりくねった流れパス
  液体は座席の下に入ります, ディスクの周りの方向を逆にします, アウトレットを通って終了します.
  この「sシェイプ」または「z字型」ルートは、典型的には25〜35の大幅な圧力降下を生成します。 % 変調するときの入口圧力 - しかし、非常に滑らかになります, 予測可能なスロットリング.

3. グローブバルブの構造とコンポーネント

ボディとボンネットのスタイル (T ‑ Pattern, y ‑ pattern, 角度)

t-pattern:

これは最も一般的なボディスタイルです. T-Patternグローブバルブで, インレットポートとアウトレットポートは直線にあります, そして、流れはバルブを通過すると方向を変えます, 「T」のような形状を作成します.
この設計は、フロー制御が必要な汎用アプリケーションに適しています.

Yパターン:

Y-Patternグローブバルブには、互いに斜めの入口とアウトレットがあります, 「Y」という文字に似た.
このデザインは、より合理化されたフローパスを提供します, T-Patternと比較して圧力低下が低下​​します.
圧力損失を最小限に抑えることが非常に重要なアプリケーションでよく使用されます, 高流量レートシステムなど.

角度:

角度グローブバルブには、90度の角度の入口と出口があります.
それらは、流体の流れの方向の変化が必要な状況で有用です, または、配管システムのスペースの制約がよりコンパクトな設計が必要な場合.

ディスク (プラグ), シート & 幹

• ディスク (プラグ): 座席に向かって移動することにより、流量を制御します. 一般的なプロファイルにはフラットが含まれます, 輪郭 (ケージまたはプラグ), とピストン.
  バランスの取れたプラグ (圧力の寛大な穴があります) 大型または高圧バ​​ルブの動作トルクを削減します.
• シート: ディスクの座席面を提供します. シートは、積分または交換可能なインサートである場合があります, ステンレス鋼で作られています, モネル, または柔らかい素材 (PTFE, エラストマー) バブル=密着したシャットオフ用.
• 幹: アクチュエータの動きをディスクに転送します. ライジングとして利用可能 (視覚的位置の表示) または非上昇タイプ, スレッドまたはガイド付きデザイン付き.
  ランタンリングと梱包腺は、茎の周りのシールの完全性を維持します.

パッキング, 腺, およびボンネットガスケットの考慮事項

梱包は、ステムとボンネットの間のスペースを密閉する重要なコンポーネントです, 液体がバルブから漏れないようにします.

通常、グラファイトなどの材料で作られています, PTFE, または編組繊維.

腺は梱包を圧縮するために使用されます, タイトなシールを確保します. ボンネットガスケットは、ボンネットとバルブボディの間にシールを提供します, このジョイントでの漏れを防ぎます.

これらのコンポーネントの選択は、液体の種類などの要因に依存します, 動作圧力, と温度.

作動方法: 手動ハンドホイール, 空気圧, 電気, 油圧

手動ハンドホイール:

これは最も単純な作動方法です. ハンドホイールが茎に取り付けられています, オペレーターはそれを回してバルブを開閉したり閉じたりします.
手動グローブバルブは、まれな動作が必要なアプリケーションや自動化が費用対効果のないアプリケーションで一般的に使用されています.

空気圧:

空気圧アクチュエーターは、圧縮空気を使用してバルブを操作します. 彼らは迅速な動作を提供し、迅速な応答時間が必要なアプリケーションに適しています.
空気圧グローブバルブは、爆発防止操作が要件である産業でよく使用されます, 石油およびガス産業など.

電気:

電気アクチュエーターは電気で駆動され、リモートで制御できます. それらは正確な制御を提供し、産業プロセス制御システムで一般的に使用されます.
電気グローブバルブは、開くようにプログラムできます, 近い, または、さまざまな入力信号に基づいてフローを変調します.

油圧:

油圧アクチュエーターは、油圧液を使用して、バルブの操作に必要な力を生成します.
彼らは高いトルクを提供することができます, ディスクを移動するために重要な力が必要な大規模バルブまたはアプリケーションに適したものにする.

4. グローブバルブの材料

グローブバルブに適した材料を選択します 体, ボンネット, トリム, そして シール 信頼できるサービスを特定の下で確保するために重要です 温度, プレッシャー, そして 腐食性 条件.

バルブ本体 & ボンネット材料

材料のトリム

シーリング & 梱包材

• ソフトシート (PTFE, ピーク)

• • 温度制限: 最大200°CまでのPTFE; 〜260°Cまで覗きます
  • 利点: バブル-tightシャットオフ (ANSI/FCIクラスVI); 優れた化学互換性

• 金属シート (ステンレス, モネル)

• • 温度制限: まで 600 °C以上
  • 利点: 高温サービス; 侵食とキャビテーション抵抗; ANSI/FCIクラスIVシーリング

• 梱包オプション

• • 黒鉛: –200°Cに 650 ℃; 低摩擦; 高テンプル蒸気の良好な漏れ制御
  • PTFE: –200°Cに 260 ℃; 化学的不活性; 低茎のトルク
  • アラミッドまたは合成繊維: まで 350 ℃; 研磨媒体のために強化されています

5. グローブバルブの種類とバリエーション

グローブバルブを多様なプロセスニーズに合わせて調整します, メーカーは体のパターンを組み合わせます, プラグデザイン, シート材料, および専門のトリム.

T ‑ PATTERN対. y ‑ pattern対. 角度グローブバルブ

T ‑ Patternグローブバルブ

• 流体ダイナミクス: 180°フロー反転は、シートのすぐ下に強い乱流ゾーンを作成します, 下流側での混合を支援しますが、侵食リスクの増加.
• 機械的トレードオフ: シンプルなキャストにより、コストと対面のディメンションが削減されます, しかし、より高い圧力降下 (Δp≈20–30 %) より多くのポンプまたはコンプレッサーの電力を要求します.
• アプリケーション & ケースの例: 発電所の給水制御で広く使用されています (ANSIクラス 300 ボイラー飼料を調整するT ‑ Patternバルブ 250 °C/25バー).

y ‑ Patternグローブバルブ

• 流体ダイナミクス: 45°オフセットは、流体の加速と減速を最小限に抑えます, 高ΔPサービスのキャビテーションポテンシャルを減らす.
• 機械的トレードオフ: 体の長さが長い (まで 30 % もっと) 複雑なコア加工はコストを引き上げます, しかし、侵食性のスラリーの耐久性はメンテナンス間隔を拡張します.
• アプリケーション & ケースの例: 粘性ポリマー溶液の化学的計量 (例えば, 17‑4 ph y ‑ patternグローブバルブでモノマー供給を制御します 200 °C/15バー).

角度グローブバルブ

• 流体ダイナミクス: 単一のキャスティング内の右角回転は、肘の必要性を排除します, インストールの複雑さと漏れポイントを下げる.
• 機械的トレードオフ: サイズが小さいことに制限されています (≤4インチ) ターンでのストレス集中のため; セルフドレーニング機能は、凝縮液のリターンラインのウォーターハンマーを防ぎます.
• アプリケーション & ケースの例: スチームトラップドリップライン (クラスに星のトリムを備えたカーボン鋼角グローブバルブ 600 でサービス 315 ℃).

バランスのとれたと. 不均衡なプラグデザイン

• 不均衡なプラグ: 不均衡なプラグ設計で, 液体圧力はディスクの片側に作用します, ディスクを移動するためにアクチュエーターによって克服する必要がある力を作成する.
  この設計には、アクチュエータからのより多くの力が必要です, 特に高圧アプリケーションで.
• バランスの取れたプラグ: バランスの取れたプラグ設計は、ディスクの両側の流体圧力を均等にします, バルブの操作に必要な力を減らす.
  これにより、バルブを開閉しやすくなります, 特に高圧システムで, そして、運用コストの削減とアクチュエーターの寿命が長くなる可能性があります.

ソフトシート対. メタルシートバージョン

ソフトシート

• シートマテリアル: PTFE, ピーク, またはエラストマー.
• 漏れクラス: ANSI/FCIクラスVI (バブル000).
• 制限事項: 温度≤ 200 ℃ (PTFE), ≤ 260 ℃ (ピーク).
• 使用事例: 医薬品, 食べ物 & 飲み物, 細かい化学物質.

メタルシート

• シートマテリアル: ステンレス鋼, モネル, Stelliteオーバーレイ.
• 漏れクラス: ANSI/FCIクラスIV.
• 温度: まで 600 °C以上.
• 使用事例: 高温蒸気, 侵食性または研磨液.

特殊なグローブバルブデザイン

• 極低温グローブバルブ

• • 特徴: 拡張ボンネット; 低温合金 (例えば, 304L, 316l ss).
  • 温度範囲: –196°Cまで.
  • 応用: LNG, 極低温保存と転送.

• 高温のグローブバルブ

• • 特徴: 合金鋼 (例えば, 2.25CR – 1mo, 5cr〜½mo), 冷却ジャケット.
  • 温度範囲: 600–800°C.
  • 応用: 過熱蒸気, 石油化学反応器.

• マルチステージ / 防止防止トリム

• • デザイン: 圧力を徐々に減らすための一連のスロットリング段階.
  • 利点: ノイズを10〜20 dB減らし、キャビテーションの損傷を防ぎます.
  • 応用: 高Δp (> 20 バー) サービス, 水注入, デスパーハイティング.

6. グローブバルブのパフォーマンス特性

グローブバルブは、正確なスロットリングと信頼性の高いシャットオフのために高く評価されています, しかし、彼らのパフォーマンスは複数のファセットにわたって理解されなければなりません:

圧力 - 温度制限, フロー制御挙動, 漏れ性能, キャビテーション/ノイズ緩和, 長期的な耐久性. 以下は、典型的なデータでサポートされている詳細な分析です.

圧力 - 温度評価

グローブバルブは、ANSI/ASME B16.34ごとに評価されています, 指定された温度での最大許容作業圧力を定義します. カーボン鋼の肉体の代表的な評価はです:

注記: 評価は身体素材によって異なります; ステンレス鋼および合金鋼の本体は、±10まで見える場合があります % 調整. メーカーのデータシートと関連するコードを必ず相談してください.

フロー係数 (cv) & レンジャビリティを制御します

• フロー係数 (cv): 毎分ガロンを示します (売上総利益率) での水の 60 で流れる°f 1 psi圧力降下. 典型的なCV値:

漏れとシートの設計上の考慮事項

漏れは、グローブバルブの重要な性能特性です.

座席のデザイン, その素材を含む, 形, そして表面仕上げ, バルブの漏れの強さを決定する上で大きな役割を果たす.

ソフトシートバルブは、通常、金属媒介バルブと比較して漏れの強さをより良く提供します, ただし、金属製のバルブは、特定の漏れ要件を満たすように設計できます, APIなど 598 ガスタイトシャットオフの漏れクラスVI.

キャビテーション & ノイズコントロール

• キャビテーションしきい値: トリム全体のΔpがおよそを超えたときに発生します 30 バー, 気泡の崩壊とトリムのダメージにつながります.
• 防止防止トリム: 3〜5室の段階的圧力削減は、ステージごとの圧力低下を制限する可能性があります < 10 バー, キャビテーションを実質的に排除します.
• ノイズ減衰:

• • 標準トリムは90〜100 dBを生成します(あ) 高Δpで.
  • マルチステージトリムは、ノイズを10〜20 dB減らします(あ), レベルの達成≤ 80 DB(あ).

耐久性とメンテナンス

グローブバルブの耐久性は、材料の品質などの要因に依存します, 動作条件, メンテナンスの頻度.

高品質の材料で作られたバルブと適切な表面処理により、長いサービス寿命があります.

定期的なメンテナンス, バルブシートの検査を含む, ディスク, 幹, そして梱包, 可動部品の潤滑, 摩耗したコンポーネントの交換, バルブの耐久性と信頼性の高い動作を確保するために不可欠です.

7. グローブバルブの選択とサイジング

プロセス要件: 流量, 圧力降下, 最終的なメディア

グローブバルブを選択する最初のステップは、プロセス要件を理解することです.

これには、最大流量と最小流量の決定が含まれます, 許容圧力はバルブ全体に低下します, そして、液体の性質 (例えば, 腐食性, 研磨剤, 粘性).

これらの要因はサイズに影響します, タイプ, およびバルブの材料.

バルブサイジングの計算と標準 (イサ, IEC)

バルブのサイジングは、許容可能な圧力降下を維持しながらバルブが必要な流量を処理できるようにするための重要なプロセスです.

計装によって設定されたものなどの基準, システム, と自動化協会 (イサ) 国際電気技術委員会 (IEC) バルブサイジングの計算のガイドラインを提供します.

これらの計算には通常、フロー係数の使用が含まれます (cv) 適切なバルブサイズを決定するためのバルブとプロセスパラメーターの.

アクチュエーターのサイジングと制御の考慮事項

バルブサイズが決定されたら, アクチュエータは適切にサイズを立てる必要があります.

アクチュエータは、すべての動作条件下でバルブを動作させるのに十分な力またはトルクを生成できる必要があります.

コントロールの考慮事項も役割を果たします, 制御信号のタイプなど (例えば, 4-20 Ma, 0-10 V) そして、制御精度の望ましいレベル.

経済的トレードオフ (初期コスト対. 運用コスト)

グローブバルブを選択するとき, 初期コストと運用コストの間には経済的トレードオフがあります.

より良い材料と機能を備えたより高価なバルブは、サービス寿命が長くなるため、運用コストが低い場合があります, メンテナンス要件の低下, そしてパフォーマンスの向上.

一方で, 安価なバルブは、初期コストの削減が高くなる可能性がありますが、頻繁な修理や交換により、時間の経過とともに運用コストが高くなる可能性があります。.

8. インストール, 手術, およびメンテナンス

適切な向きと配管レイアウト

グローブバルブは、正しい方向に設置する必要があります, バルブボディに示されている流れ方向がパイプラインの実際の流れ方向に一致する.

バルブ周辺の配管レイアウトは、操作とメンテナンスに簡単にアクセスできるようにする必要があります. バルブの過度のストレスを防ぐために、配管に適切なサポートを提供する必要があります.

コミッショニングチェックと予防保守

グローブバルブを使用する前に, 試運転チェックを実行する必要があります.

これらには、適切なインストールのチェックが含まれます, バルブがスムーズに動作するようにします, すべての接続の緊張を検証します.

予防保守プログラムを確立して、バルブを定期的に検査する必要があります, 可動部品を潤滑します, 摩耗したコンポーネントを交換します.

これは、予期しない障害を防ぎ、バルブの寿命を延ばすのに役立ちます.

一般的な障害モードとトラブルシューティング (梱包漏れ, シートウェア)

グローブバルブの一般的な障害モードには、漏れが含まれます, シートウェア, 茎の腐食, およびアクチュエータの失敗.

梱包漏れは、不適切な設置によって引き起こされる可能性があります, 梱包材の摩耗, または過度の圧力. 侵食のためにシート摩耗が発生する可能性があります, 腐食, または頻繁な操作.

これらの問題のトラブルシューティングには、根本原因を特定し、適切な是正措置を講じることが含まれます, 梱包の交換など, シートの修理または交換, または腐食の根本的な原因に対処します.

修理vs. 交換する: スペアパーツと改修

グローブバルブが失敗したとき, 修理または交換するかどうかの決定を下す必要があります.

スペアパーツの可用性, 交換と比較した修理費用, そして、損傷の程度はこの決定に影響を与える要因です.

場合によっては, バルブの改装は、費用対効果の高いオプションになる可能性があります, 特にバルブ本体やその他の主要なコンポーネントがまだ良好な状態にある場合.

9. グローブバルブのアプリケーション

グローブバルブは、産業で広く使用されています, コマーシャル, およびそれらのためにユーティリティシステム 優れたスロットリング機能, タイトなシャットオフ, そして 堅牢なデザイン.

産業用途

発電

• 蒸気制御 ボイラーとタービンで
• 給水規制システム
• 起動ラインとバイパスライン

石油化学 & 精製中

• プロセス制御 蒸留柱, 熱交換器, そして 原子炉
• 燃料油, 冷却剤, そして 化学注入 システム

油 & ガス (上流と下流)

• システムをチョークして殺します
• ガス脱水と甘味
• 分離および噴射ライン

化学薬品 & 医薬品

• 酸の精密流量制御, 溶剤, と反応物
• バッチ処理および投与ライン

水 & 廃水処理

• フローレギュレーション ろ過および消毒システム
• ポンプバイパス そして レベル制御 アプリケーション
• 塩素化と中和プロセス

空調設備 & 建物サービス

• 冷やした水 そして 温水ループ コントロール
• 蒸気加熱 商業ビルのシステム
• ゾーン制御バルブ エネルギー効率のため

海洋と造船

• バラストシステム規制
• エンジン冷却と燃料システム
• 消防線

航空宇宙 & 防衛

• テストスタンドの高圧液とガス制御
• 航空機の地上サポートシステム
• ミサイル燃料/通気システム

極低温 & 特殊ガス

• 液体窒素, 酸素, アルゴン, そして LNG コントロール
• ガス分離および液化プラントで使用されます

10. グローブバルブの長所と短所

グローブバルブは、それらのために広く使用されています 優れたスロットリング機能 そして 信頼できるシャットオフ, しかし、それらには特定の制限があります.

グローブバルブのプロ

優れたスロットリング機能

• 広範囲の条件を横切る流れの正確な調節を可能にします.
• 頻繁な調整またはフロー変調が必要なアプリケーションに最適です.

良いシャットオフパフォーマンス

• 閉じたときにタイトなシールを提供します, 漏れを最小化します.
• 隔離と管理の両方の義務に適しています.

ゲートバルブと比較してより短いストローク

• 完全に開閉するには、茎の動きが少なくなります, 作動時間の短縮.

汎用性の高いボディ構成

• T-Patternで利用可能, Yパターン, さまざまな配管レイアウトとフロー要件に合わせて角度設計.

簡単なメンテナンス

• トップエントリーの設計により、内部コンポーネントへの簡単な分解とアクセスが可能になります.
• 多くの場合、シートとディスクは交換可能です.

方向フロー制御

• 特定のフロー方向向けに設計されています, 制御アプリケーションの効率の向上.

高圧および高温アプリケーションに適しています

• 極端な条件を処理できる材料で鍛造または鋳造建設で利用可能.

グローブバルブの短所

より高い圧力降下

• バルブ本体を通る流れ方向の変化のため, グローブバルブは大幅な圧力損失を引き起こします.
• 低耐性の流れを必要とするシステムには理想的ではありません.

より多くの力またはより大きなアクチュエーターが必要です

• フロー抵抗とタイトなシャットオフは、より高い動作トルクを作成します, 特に高圧条件下で.

より複雑な構造

• ゲートバルブやボールバルブなどのよりシンプルなバルブタイプよりも多くの部品, コストとメンテナンスを増やすことができます.

フロー方向が重要です

• 正しい方向でインストールする必要があります; 逆流量は、内部コンポーネントに損傷を与えたり、パフォーマンスを低下させたりする可能性があります.

スラリーや粘性の高い液体には理想的ではありません

• 曲がりくねった流れの経路とシート侵食の可能性により、研磨液や厚い液体に適さないようになります.

より重くてかさばるデザイン

• 一般に、同等のサイズと圧力クラスの他のバルブよりも大きい, これは、配管サポート設計に影響を与える可能性があります.

11. 規格, テスト, および認定

• 材料 & 寸法:

• • API 602 (小さな穴), API 609 (蝶), ISO 5752
  • MSS SP ‑ 61 (緊張), MSS SP ‑ 25 (マーキング)

• テスト手順:

• • シェルテスト (1.5×pn), シートテスト (1.1×pn), 後部座席テスト

• 品質保証:

• • NACE MR0175 (サワーサービス), PED 2014/68/EU, ASME B16.34

12. グローブバルブと他のバルブタイプの比較

13. 新たな傾向と革新

スマートバルブポジショナーとIIOT統合

スマートバルブポジショナーと産業用インターネットの統合 (iiot) グローブバルブの監視と制御に革命をもたらしています.

これらの高度なポジショナーは、バルブ位置などの重要なパラメーターを継続的に追跡します, プレッシャー, 温度, と振動.

データは、リアルタイムの診断と予測メンテナンスのために集中型システムに送信されます.

高度なコーティングと表面処理

最先端の表面処理とコーティングは、バルブの耐久性と効率を高めています.

腐食に対する耐性が高い材料, 浸食, そして、ファウリングはバルブディスクやシートなどの重要なコンポーネントに適用されています.

コーティングの種類:

• セラミックコーティング: 研磨環境での耐摩耗性とサービス寿命を増やします
• PTFEおよびエポキシコーティング: 化学処理における耐性耐性を改善します
• 疎水性表面: 液体の接着とファウリングを減らします

14. 結論

グローブバルブは、膨大な産業にわたる流体制御システムの不可欠な部分です.

彼らのユニークなデザイン, 線形運動メカニズムと球体の体を組み合わせます, 正確なフロー制御と信頼できるシャットオフ機能を提供できるようにします.

流体の特性と動作条件に基づいた適切な材料の選択から、利用可能なさまざまなタイプとバリエーションまで, グローブバルブは、特定のアプリケーション要件を満たすように調整できます.

テクノロジーが進化し続けるにつれて, スマートバルブの統合などの新たな傾向と革新, 先端材料, エネルギー効率の高いデザインは、グローブバルブのパフォーマンスと機能をさらに強化するために設定されています.

これらの開発は、産業事業の効率と安全性を改善するだけでなく、より持続可能な未来にも貢献します.

 

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