プラグバルブとは

1. 導入

プラグバルブは、バルブボディ内で円筒形または円錐形のプラグを回転させることにより、流れを調節する四半期の回転バルブです.

プラグが丸いものがインレットポートとアウトレットポートと整列するとき, 液体は自由に通過します; 90°回転がポートを閉じます.

最新のプラグバルブ - 冶金の進歩を通して描かれています, 機械加工, シーリングテクノロジーは、オイルに不可欠です & ガス, 化学薬品, 水処理, および発電産業.

2. プラグバルブとは何ですか?

あ プラグバルブ 簡単です, 開始するために使用される堅牢な四半期ターンバルブ, 停止, または、配管システムの流体の流れを迂回させます.

その核心, バルブは中空で構成されています, バルブ本体の一致する空洞の中にある円筒形または先細の「プラグ」.

プラグが内部通過するとき (ボア) パイプラインポートと一致します, 液体は自由に流れます; プラグの90°回転は、穴をポートから回転させます, 流れを遮断します.

鍵 バルブコンポーネント

• 体: プラグを収容し、インレット/アウトレット接続を提供します (フランジュ, ねじ切りされた, または溶接).
• プラグ: 回転要素, まっすぐなシリンダーまたはコーンとして形作られています, ポートを含む(s).
• 座席: プラグとボディの間にシーリングを提供します; 金属間表面または回復力のあるインサートにすることができます (PTFE, ゴム).
• 幹 & ハンドル/アクチュエータ: オペレーターからトルクを送信します (レバー, ギアボックス, 空気圧または電気アクチュエーター) プラグに.

運用原則

回転フロー制御

プラグバルブは、その軸の周りにプラグを回転させることで動作します。.

これにより、迅速な作動が可能になります: 典型的な手動操作には1秒もかかりません, 自動化された空気圧または電気アクチュエーターは、0.5〜2秒でストロークを完了することができます.

シール形成

• 金属から金属へのシール: プラグのハードフェイス表面 (多くの場合、Stelliteでコーティングされています) 体の穴に直接接触します.
  ライン圧力下, プラグがボディに押し込みます, シールを強化します.
  これらのバルブは温度に耐えます 550 °Cおよび高圧アプリケーション (ANSIクラス 600 上記), ただし、より高い侵入トルクが必要です (100DN 50〜200バルブの–500 nm).
• 回復力 (柔らかい) 座席: プラグボアの周りにエラストマーまたはPTFEが鳴るのは、最小限のトルクを備えた適合シールを提供します (10DN 15–100バルブの–50 nm).
  ソフトシートプラグバルブは、APIごとにバブル密閉式シャットオフを実現します 598 ただし、通常、以下の温度に限定されています 200 °CおよびANSIクラスでの圧力 300.

トルク要件 & 作動

プラグバルブを操作するためのトルクは、サイズに依存します, シートタイプ, およびサービス条件. 経験則として:

• ソフトシートDN 50 バルブは、開くには約15 nmが必要です; ソフトシートDN 200 までのバルブ 60 nm.
• 金属シートDN 50 バルブが必要になる場合があります 100 nm; 金属シートDN 200 までのバルブ 400 nm.

手動作動: レバーまたはハンドホイール, 多くの場合、大きなバルブ用のギアボックスがあります.
空気圧作動: 迅速なダブルアクションまたはスプリングリターンシリンダー, 信頼できる四半期ターン操作 - サイクル時間 <1 s.
電気作動: DCS/SCADAシステムとの統合のための正確な位置制御とフィードバックを提供します; 2〜5秒の典型的なストローク時間.

3. プラグバルブのタイプと基本設計

プラグバルブはさまざまな構成に設計されており、幅広いプロセス要件を満たしています.

主要な設計の区別は、潤滑法に基づいています, ジオメトリをプラグインします, ポート構成, および内部フローパス.

潤滑型Vs. 非潤滑プラグバルブ

• 潤滑されたプラグバルブ
  これらのバルブは、シーラントの注入に依存しています。- またはPTFEベースの化合物 - プラグとバルブ本体の間.
  潤滑剤は複数の役割を果たします: 操作中に摩擦を減らします, シーリングの完全性を高めます, 腐食性または研磨剤に対する保護障壁を提供します.
• 非潤滑プラグバルブ
  これらの設計では、PTFEなどの自己潤滑材料を使用しています (ポリテトラフルオロエチレン) ガラス繊維の補強 - シート用またはハードコーティングプラグを使用する (例えば, 表面の硬度を備えたエレクトロレスニッケルまたはハードクロムコーティング > 60 HRC) 摩擦を最小限に抑える.

構成をプラグインします: 円筒形, 円錐形 & Trunionに取り付けられています

• 円錐形 (先細り) プラグ
  バルブボディのシートアングルに一致するテーパーを特徴とする, 円錐形のプラグは、ライン圧力下で自己調整しています, より安全で漏れたシールを提供します.
  それらは特に高圧アプリケーションで効果的です (≥2,500psi / 172 バー).
• 円筒形のプラグ
  これらのプラグには平行な側面があり、接触を維持するためにスプリング装填された座席または回復力のあるインサートに依存しています.
  円筒形の構成は、低から中程度の圧力システムに適しており、コンパクトまたは低コストのバルブ設計でよく使用されます.
• Trunionに取り付けられたプラグ
  このデザインで, プラグは、上下のトラニオンによって導かれます, トルクの要件を削減し、シーリング表面に摩耗します.
  この構造は、大径バルブに好まれています (≥12インチ) または非常に高圧アプリケーション (まで 15,000 psi / 1,034 バー), 海底や高積分圧力保護システムなど (カバ).

マルチポートプラグバルブ

• 三方プラグバルブ
  3つのポート間でフローを迂回するためにL字型またはT字型のプラグパッセージで設計されています.
  混合に一般的です, バイパス, または迂回サービス (例えば, 温水と冷水の流れを混ぜます, サンプリングシステム, またはラインスイッチング).
• 四方プラグバルブ
  2つのインレットアウトレットペア間のフローを再ルーティングするために、クロス型またはダブルLの内部パッセージを含めます.
  これらは、バッチ化学操作と原子炉飼料の交代で広く使用されています, バルブカウントを最小限に抑えて複雑なプロセスシーケンスを許可します.

ポートサイズの構成: フルポートvs. 縮小ポート

• フルポートプラグバルブ
  内部フローパッセージは、接続パイプラインの直径と一致します (例えば, 2インチのバルブには2インチのポートがあります).
  この設計は圧力の低下を最小限に抑え、流れの効率や豚が重要である場合に不可欠です.
  2インチフルポートプラグバルブの典型的なCV: 〜50.
• 低ポートプラグバルブ
  フローパスは、入口/コンセント接続よりも小さい1つの公称パイプサイズです (例えば, 1.5インチのボアを備えた2インチのバルブ).
  この設計により、材料と製造コストが削減されますが、より高い圧力降下が導入されます.
  2インチの縮小ポートバルブの典型的なCV: 〜30.

4. プラグバルブの材料と構造

プラグバルブの材料の選択と構造は、そのパフォーマンスにとって重要です, 耐久性, 産業環境を要求する化学的互換性.

各コンポーネント - ボディ, プラグ, 席, 内部シール - 特定の圧力に合わせて調整された材料を使用して設計されています, 気温, メディアを処理します.

体 & プラグマテリアル

シート & ライナー素材

潤滑剤 (潤滑されたプラグバルブ用)

5. プラグバルブのパフォーマンス特性

プラグバルブは、単純な操作で知られています, 堅牢なシーリング, および双方向の流れ能力.

しかし, それらのパフォーマンスは、設計に基づいて大きく異なります, 材料の選択, およびサービス条件.

圧力温度評価

プラグバルブは、ような業界標準に従って評価されています API 599 そして ISO 17292, さまざまな温度で安全な動作圧力制限を定義します.

これらの評価は、バルブに大きく依存しています 体材 そして シートデザイン.

シールの緊張 & 漏れクラス

プラグバルブ, 特に柔らかい座席または注入グリースがあります, 達成できる バブルタイトシャットオフ. 漏れ基準はあたりテストされています:

• API 598: 産業用バルブの圧力テストプロトコル
• ISO 5208: バルブリーク分類
• 漏れクラスVI (ソフトシート): 本質的にゼロ可視漏れ
• 漏れクラスIV (金属シート): ほとんどの産業用ガスおよび液体サービスでは受け入れられます

潤滑されたプラグバルブ シールの完全性を維持するためにグリースに依存し、定期的な再注入が必要です, その間 非潤滑バージョン 時間の経過とともに着ることができるエラストマーまたはPTFEスリーブを使用してください.

フロー特性 (CV値)

プラグバルブの展示 線形または等しいフロー制御挙動, ポートジオメトリに応じて (ラウンド対. 長方形またはv-notch).

ただし、主に分離に使用されます, 一部のプラグ設計で許可されています 中程度のスロットリング.

• フルポートプラグバルブ (2-インチ):

• • CV≈45–55 (高流量効率)

• 低ポートプラグバルブ (2-インチ):

• • CV≈25–35 (より高い圧力降下)

cv (フロー係数) 60°Fでガロン/分の水の流量を表し、バルブを通って流れます 1 psi圧力降下.

トルク要件 & 作動

通常、プラグバルブが必要です より高い動作トルク プラグとシートの間の接触エリアが大きいため、ボールまたはバタフライバルブよりも.

6. プラグバルブのアプリケーションフィールド

• 油 & ガス (上流, 中流, 下流)
• 化学薬品 & 石油化学産業
• 水 & 廃水処理
• 発電
• パルプ & 製紙産業
• マイニング & 鉱物処理
• 空調設備 & 建物サービス
• 食べ物 & 飲料業界
• 海洋 & オフショアエンジニアリング
• 医薬品 & バイオテクノロジー産業
• LNG & 極低温システム
• 鋼鉄 & 冶金植物
• 精製中 & バルクストレージ端子
• 繊維 & 染色業界
• 防火システム

7. プラグバルブの利点と制限

プラグバルブの利点

• シンプルなデザイン: 最小限の内部コンポーネント, メンテナンスを簡単にします.
• クイックオペレーション: 90-学位四半期ターンを使用すると、高速オープン/クローズアクションが可能になります.
• タイトなシャットオフ: 優れたシーリング機能, 特に回復力のある座席または潤滑剤を使用します.
• 双方向シーリング: 両方のフロー方向に効果的にシール.
• コンパクトサイズ: GateまたはGlobe Valvesと比較した短い対面寸法.
• マルチポートオプション: フロー迂回または混合のための3ウェイまたは4ウェイ構成で利用可能.
• 高い耐久性: 研磨剤に適しています, 腐食性, またはスラリーメディア (適切な材料を使用).
• インラインメンテナンス: 多くのデザインでは、パイプラインからバルブを取り外さずにサービスを提供できます.

プラグバルブの制限

• 高い動作トルク: 特に金属製または大型バルブで; ギアやアクチュエータが必要になる場合があります.
• 摩擦摩耗: 金属間のデザインは、時間の経過とともに胆嚢や摩耗を体験できます.
• 潤滑のニーズ: 潤滑されたプラグバルブは、シーリングと操作の容易さを維持するために定期的な再脂肪を必要とします.
• 料金: 同様の圧力/温度範囲でボールバルブよりも高価になる可能性があります.
• 限られたスロットリング: 侵食の可能性と部分的に開いた位置での摩耗のために、正確なフロー制御には理想的ではありません.
• サイズの制約: 上記のサイズではあまり一般的ではありません 24 トルクと製造制限によるインチ.

8. 比較: プラグバルブ対. ボール, ゲート, とバタフライバルブ

まとめ:

• プラグバルブを使用します タイトなシャットオフが必要なとき, 双方向シーリング, または、スラリーや化学物質などのタフなサービスでのマルチポートフロー.
• ボールバルブ クリーンメディアアプリケーションの速いシャットオフと最小限の圧力低下に最適です.
• ゲートバルブ 大型システムでのまれな分離に訴えます.
• バタフライバルブ 宇宙制限で優れています, 大きな直径の低圧環境.

9. サイジング, 選択 & インストールガイドライン

• メディアと条件: 体とシートの材料を液体化学に合わせます, 温度, そしてプレッシャー.
• サイジング: CV計算を使用して、予想されるΔPで必要なフローを確保する; アクチュエーターを選択して、1.5倍のブレイクアウェイトルクを提供します.
• インストール: グリースプーリングを防ぐために、潤滑バルブに垂直方向にプラグ; 最適なパフォーマンスのために、両側に1×バルブの長さのストレートパイプを維持します.

10. メンテナンス, 検査 & トラブルシューティング

• 潤滑: 6〜12か月ごとに 5,000 サイクル; メーカーが承認したグリースを使用してください.
• シートの交換: 多くのデザインで, 座席は、体を除去せずにインラインで変更できます.
• 一般的な問題: 再生によって改善された金属席でのガレー; グラファイトパッキングリークは、再梱包によって修正されました; Stelliteオーバーレイまたはシートの改修によって対処されたプラグ侵食.

11. 規格, 認証 & テスト

• API 599: 検査およびテスト手順.
• ISO 17292: プラグのパフォーマンス要件, ボール, とバタフライバルブ.
• MSS SP ‑ 79/SP ‑ 80: 潤滑および非潤滑プラグバルブのガイドライン.
• 認証: APIモノグラム, CEマーキング, 安全機器システムのSIL評価.

12. 結論

プラグバルブは、ユニークなブレンドを提供します シンプルさ, スピード, そして 多用途性 多様なプロセス産業全体.

体を慎重に選択することにより, プラグ, およびシートマテリアル - そしてサイジングのベストプラクティスを順守することによって, インストール, メンテナンス - エンジニアは、信頼できる分離のためにプラグバルブを活用できます, 流用, ほぼすべての流体サービスにおける初歩的なフロー制御.

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よくある質問

ボールバルブの上にプラグバルブを選択するのはいつですか?

選択してください プラグバルブ 高温または研磨サービスで, または単純な四半期ターン, 双方向の操作が必要です.

潤滑型プラグバルブを再潤滑する頻度?

通常、6〜12か月ごとまたは5,000〜10,000サイクル後, サービスの重大度に応じて.

プラグバルブをスロットリングサービスに使用できます?

均等なプラグを使用すると、限られたスロットリングが可能です, しかし、シート摩耗が増加します; Globe Valvesは、正確なフロー制御で優れています.

プラグバルブの漏れを引き起こすものとそれがどのように修正されますか?

座席やプラグの摩耗または損傷は漏れにつながります; シート交換を介した治療, 再ラップをプラグインします, または金属から金属バルブの再潤滑.