安全弁と圧力開放弁の説明

I.安全弁

安全弁は、媒体の圧力が規定値を超えないように作用する弁である。パイプラインでは、媒体の使用圧力が規定値を超えると、バルブは自動的に開いて余分な媒体を排出し、使用圧力が規定値に戻ると自動的に閉じます。

安全弁は、入口の静圧によって開く自動圧力開放保護装置です。圧力容器の最も重要な安全装置の一つです。その機能は、容器内の圧力がある値を超えると、弁は媒体自体の圧力によって自動的に開き、一定量の媒体を素早く排出します。

容器内の圧力が許容値まで下がると自動的に弁が閉じ、容器内の圧力が常に許容圧力の上限値以下に保たれ、過圧による事故を自動的に防止します。そのため、安全弁は圧力容器の究極の保護装置とも呼ばれています。

安全弁とは、外力の作用により開閉部材が常時閉じている安全保護弁のこと。機器やパイプライン内の媒体の圧力が上昇し、規定値を超えると自動的に開き、媒体を系外に排出し、パイプラインや機器内の媒体の圧力が規定値を超えないようにします。

安全弁は自動弁のカテゴリーに属し、主にボイラー、圧力容器、パイプラインで使用され、規定値を超えないように圧力を制御し、人体の安全や機器の操作に重要な保護的役割を果たす。

1.安全弁に関する一般的な用語

(1) 開放圧力：

媒体の圧力が規定の圧力値まで上昇すると、弁体が自動的に開き、媒体が急速に排出される。この時、バルブ入口の圧力は開弁圧力と呼ばれます。

(2) 吐出圧力：

弁体が開いた後、機器配管内の媒体圧力が上昇し続ければ、弁体は全開して定格量の媒体を排出しなければならない。この時、バルブ入口の圧力は吐出圧力と呼ばれる。

(3) クロージング圧力：

安全弁が開いて媒体の一部が排出されると、機器配管内の圧力は徐々に低下します。作動圧力より低い所定の値まで低下すると、弁体は閉じ、開口高さはゼロとなり、媒体は流出しなくなります。この時、バルブ入口の圧力は閉止圧力と呼ばれ、再閉止圧力とも呼ばれます。

(4) 使用圧力：

装置の通常運転時の中圧を使用圧力という。この時、安全弁は密閉状態にあります。

(5) 放電容量：

排出媒体バルブディスクが完全に開いているとき、単位時間当たりにバルブ出口から排出される媒体の量は、バルブの排出容量と呼ばれる。

2.安全弁の種類

安全弁は用途によって構造が異なるが、一般的に以下の方法で分類される。

(1) 安全弁の構造によって、次のように分けられる。

1) デッドウェイト（レバー）式安全弁：

レバーと重錘を使って弁体の圧力を均衡させます。重錘型安全弁は、重錘の位置を動かしたり、重錘の重さを変えたりして圧力を調整します。利点は構造が簡単なことで、欠点は比較的かさばり、再固定力が弱いことである。このタイプの安全弁は、固定設備にしか使用できません。図1の左端の画像に示すように。

2) スプリング式安全弁

圧縮されたスプリングの力を利用して弁体の圧力バランスをとり、密閉状態を保ちます。スプリング式安全弁は、スプリングの圧縮量を調整することで圧力を調整します。デッドウェイト式安全弁に比べ、体積が小さく、軽量で、感度が高く、設置位置が厳密に制限されないという利点がありますが、弁軸に作用する力がスプリングの変形によって変化するという欠点があります。

同時に、スプリングの絶縁と放熱にも注意を払わなければならない。バネ式安全弁のバネ力は一般的に2000キログラムを超えてはならない。大きすぎて硬すぎるバネは精密な作業に適さないからである。図1の中央の画像のように。

3) パイロット式安全弁：

パイロット式安全弁は通常、大口径のパイプラインに使用される。大口径の安全弁は、自重式やバネ式では適さないからである。パイロット式安全弁は、主弁と補助弁から構成される。主弁と補助弁は連通しており、主弁は補助弁のパルス動作によって作動します。図1の右端の図に示す。

配管内の媒体が定格値を超えると、補助弁が最初に作動して主弁を駆動し、余分な媒体を排出する。

4) マイクロリフト安全弁。

A27W-10T、A47H-16C安全弁のように、弁体の開口高さは弁座直径の1/40～1/20である。

5) フルリフトセーフティバルブ

例えば、A47H-16C型安全弁。弁体の開口高さは弁座直径の1/4です。

6) 全閉安全弁。

A47H-16C型安全弁など。

7) 半閉鎖安全弁。

安全弁A48Y-16Cなど。

8) 安全バルブを開く。

(安全弁A48Y-16Cも開放型です）

9)パイロット式安全弁。

WFXD型安全弁など。

(2)弁座直径に対する安全弁ディスクの最大開口高さの比率によって、次のように分けることもできる：

1) マイクロリフト：

弁体の開口高さは、弁座直径の1/20～1/10である。図2の左図に示すとおりである。開口高さが小さいので、このタイプのバルブの構造や幾何学的形状に対する要求は、フルリフトタイプほど厳しくなく、設計、製造、メンテナンス、テストがより便利になるが、効率は低くなる。

2) フルリフト：

弁体の開口高さは、弁座直径の1/4～1/3である。図2の右図に示すとおりである。

フルリフト安全弁は、ガス媒体の膨張推力に頼って弁体を十分な高さと変位まで上昇させます。弁体と弁座の上下の調整リングを利用して、排出される媒体と上下の弁リングの間に圧力ゾーンを作り、弁体を必要な開口高さと規定の再封圧まで上昇させる。この構造は感度が高く、広く普及しているが、上下の調整リングの位置調整が難しく、慎重な使用が求められる。

(3) 安全弁本体の構造によって、次のように分けられる。

1) 完全密閉：

媒体を排出する際、外部への漏れはなく、すべて排出パイプを通して排出される。

2) セミクローズド：

媒体を排出する際、一部は排出パイプから排出され、別の一部はバルブカバーとバルブステムの接合部から漏れ出す。

3) オープンタイプ：

媒体を排出する際、外部に導かれることはなく、弁体から直接排出される。

(4) 接続方法による

1) フランジ接続安全弁。

安全弁入口とパイプラインはフランジで接続され、出口形状はフレキシブルである。

2) ネジ接続安全弁。

安全弁入口とパイプラインはネジで接続され、出口形状はフレキシブルである。

3) 溶接接続安全弁。

安全弁入口とパイプラインはネジで接続され、出口形状はフレキシブルである。

(5) 適用温度による

1) 超低温安全弁：

温度≤-100℃のための安全弁

2) 低温安全弁：

100℃＜-40℃の安全弁。

3) 常温安全弁：

40℃≦t≦120℃用安全弁

4) 中温安全弁：

120℃<t≦450℃用安全弁

5) 高温安全弁：

t>450℃用安全弁

特に指摘しなければならないのは、中国のばね製造の実情から見て、安全弁が350℃以上の条件で使用される場合、ほとんどの場合ラジエーターを使用するか、バルブカバーをバスケット型にして、ばねの放熱を良くし、常に350℃以下で動作するようにし、ばねの剛性が変わらないようにし、それによって安全弁の正しい開閉とその他の要求性能を保証していることである。

(7) 公称圧力によって分類される：

1) 低圧安全弁：

公称圧力 PN≤1.6Mpa の安全弁

2) 中圧安全弁：

安全弁 公称圧力 PN2.5-6.4Mpa

3) 高圧安全弁：

安全弁 公称圧力 PN10.0-80.0Mpa

4) 超高圧安全弁：

呼び圧力PN>100Mpaの安全弁

(8)使用される媒体によって分類される：

1) 蒸気用安全弁

通常はモデルA48Yで表される

2) 空気およびその他のガス用安全弁

通常はモデルA42Yで表される

3) 液体用安全弁

代表的なモデルはA41H

(9) 背圧バランス機構の有無による分類

1) 背圧平衡安全弁。

ベローズ、ピストン、ダイヤフラムなどの部品を利用して背圧効果をバランスさせ、リフト前のバルブの開弁圧をディスクの両側でバランスさせる。

2) 従来の安全弁。

背圧平衡コンポーネントなしの安全弁。

(10) 運転特性による分類

1) 比例安全弁。

圧力が上昇するにつれて開弁圧が徐々に変化する安全弁。

2) 二段式安全弁。

ポップアクション安全弁とも呼ばれる。開弁過程は2段階に分けられ、最初は圧力の上昇に比例してディスクが開き、圧力が少し上昇すると、それ以上圧力がほとんど上昇することなく、ディスクが急速に規定の高さまで開きます。

(10) シーリング・ペアによる分類

1) 硬質合金対硬質合金シールペア。

高温・高圧の状況、特に高温・高圧の過熱蒸気に適している。

2) 2Cr13 to 2Cr13 シーリング・ペア。

一般的な状況での飽和蒸気や過熱蒸気、または450℃以下の他の媒体が入った容器やパイプラインに使用される。

3) 弁座シール面は2Cr13、弁体シール面は硬質合金。

高圧蒸気や、シール面にエロージョンを起こしやすい比較的流量の多い媒体に使用される。

4) 弁座シール面は合金鋼、弁体シール面はポリテトラフルオロエチレン（PTFE）。

オイルまたは天然ガス媒体に適し、シーリング要件は厳しいが、作動温度は150℃以下。

5) シールペアはオーステナイト系ステンレス鋼製。

このタイプの安全弁の弁本体部とボンネットは、酸やアルカリなどの腐食性成分を含む媒体で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼製が主流である。

3.安全弁の選定基準

(1) フルリフトスプリング式安全弁は、一般に蒸気ボイラー用安全弁として使用される；


(2) 液体媒体用安全弁は、一般にマイクロリフトスプリング安全弁が使用される；


(3) 空気またはその他のガス媒体の安全弁には、一般にフルリフトスプリング安全弁が使用される；


(4) 液化石油ガス車両用タンク又は鉄道用タンク車両に使用される安全弁は、一般にフルリフト式内部安全弁が使用される；

(5) 油井の出口に使用される安全弁は、一般にパイロット式安全弁が使用される；

(6) 蒸気発電設備の高圧バイパス安全弁は、安全機能と制御機能を併せ持つパイロット式安全弁が一般的である；

(7) 安全弁の定期的な開放テストが必要な場合は、昇降レバー付きの安全弁を使用する。媒体圧力が開弁圧力の 75% 以上となった場合、昇降レバーを使用して弁体を弁座からわずかに持ち上げ、安全弁の開弁部の柔軟性を確認することができる；

(8)媒体温度が高い場合、スプリング室の温度を下げるため、安全弁の閉弁温度が300℃を超え、安全弁の開弁温度が350℃を超える場合は、ラジエーター付き安全弁を使用する；

(9) 安全弁出口の背圧が変動し、その変動が開弁圧の 10% を超える場合は、ベローズ安全弁を使用する；

(10)媒体が腐食性の場合は、媒体による腐食で重要な部品が故障するのを防ぐため、ベローズの安全弁を使用すべきである。

4.安全弁の設置及び保守について、以下の点に注意すること：

(1) すべてのタイプの安全弁は垂直に設置されるべきである。

(2) 加圧を避けるため、安全弁の出口に障害物がないこと。

(3) 安全弁は、設置前に特に試験を行い、そのシール性能を確認すること。

(4) 使用中の安全弁は定期的に点検すること。

5.各種蒸気加熱機器に推奨されるスチームトラップの種類

表1 さまざまな蒸気加熱装置に推奨されるスチームトラップの種類

II.減圧弁

1.減圧弁とは

減圧弁は、弁本体内の閉鎖部材の開度を利用して媒体の流れを調整し、媒体の圧力を下げると同時に、下流側の圧力の影響を受けて閉鎖部材の開度を調整し、下流側の圧力を一定の範囲内に保つものです。また、弁本体内または下流側に冷却水を注入することにより、媒体の温度を下げる。このような弁を減圧減温弁という。

減圧弁の特徴は、常に変化する入口圧力にもかかわらず、出口圧力と温度の値を一定の範囲内に維持することである。

減圧弁は空気圧制御弁に不可欠な付属品で、その主な機能は、制御弁が調節と制御のために安定した空気源の力を得ることができるように、空気源の圧力を設定値に減圧し、安定させることです。

構造形式によって、ダイヤフラム型、スプリングダイヤフラム型、ピストン型、レバー型、ベローズ型に分けられ、弁座の数によって、シングルシート型とダブルシート型に分けられ、弁体の位置によって、直動型と逆動型に分けられる。

2.減圧弁の基本性能

(1) 圧力調整範囲：

減圧弁の出力圧力P2の調整可能範囲を指し、その範囲内で所定の精度が要求される。圧力調整範囲は主に圧力調整スプリングの硬さに関係します。

(2) 圧力特性：

流量gが一定の場合に、入力圧力の変動によって生じる出力圧力の変動の特性をいう。出力圧力の変動が小さいほど、減圧弁の特性は良好である。入力圧力の変動に対して出力圧力が実質的に変化しないためには、入力圧力がある値以下でなければならない。

(3) フロー特性：

入力圧力が一定のとき、出力流量gによって出力圧力が変化する特性をいう。流量gが変化したときの出力圧力の変化は小さいほどよい。一般に出力圧力が低いほど、出力流量の変化に対する変動は小さくなる。

3.減圧弁の選択

減圧弁の型式と圧力調整精度は、使用条件に応じて選定し、必要な最大出力流量に基づいて弁径を選定します。弁の空気源圧力を決めるときは、最高出力圧力より0.1MPa以上高くする。

減圧弁は一般的に、水分離器とエアフィルターの後、オイルミスト装置または設定値装置の前に設置され、入口と出口の接続が逆にならないように注意する必要があります。弁を使用しないときは、一定の圧力によるダイヤフラムの変形や性能への影響を避けるため、ノブを緩める必要があります。

選考基準：

(1)所定のスプリング圧力レベルの範囲内で、出口圧力は、詰まりや異常な振動なしに、最大値と最小値の間で連続的に調整可能でなければならない；

(2) ソフトシール減圧弁の場合、規定時間内に漏れがないこと。金属シール減圧弁の場合、最大流量の0.5%を超えないこと。

(3) 出口流量が変化した場合の出口圧力偏差は、直動式は 20% 以下、パイロット式は 10% 以下とする；

(4) 吸入圧力が変化した場合の出口圧力偏差は、直動式は10%以下、パイロット式は5%以下とする；

(5) 通常、減圧弁後の圧力は、減圧弁前の圧力の0.5倍以下とする；

(6) 減圧弁の用途は広く、蒸気、圧縮空気、工業用ガス、水、油、その他多くの液体媒体を使用する機器やパイプラインに使用することができる。減圧弁の出口を通過する媒体の量は、一般的に質量流量または体積流量で表されます；

(7) ベローズ式直動式減圧弁は、低圧、中圧、小口径の蒸気媒体に適している；

(8）ダイヤフラム直動式減圧弁は、中低圧、中・小口径の空気・水媒体に適している。ステンレス耐酸鋼製であれば、様々な腐食性媒体に使用できます；

(9) パイロット式ピストン減圧弁は、蒸気、空気、水などの媒体のさまざまな圧力、口径、温度に適している；

(10) パイロット弁式ベローズ減圧弁は、低圧、中・小口径の蒸気、空気、その他の媒体に適している；

(11) パイロット式ダイヤフラム減圧弁は、低・中圧、中・小口径の蒸気や水などの媒体に適している；

(12) 減圧弁の入口圧力の変動は、入口圧力設定値の80%～105%の範囲内に制御すること。この範囲を超えると、初期段階での減圧性能に影響を及ぼします；

(13) 通常、減圧弁後の圧力は、減圧弁前の圧力の 0.5 倍以下とする；

(14)減圧弁の各スプリングは、出口圧力のある範囲内でのみ使用可能です。その範囲を超えた場合は、スプリングを交換する必要があります；

(15)媒体の使用温度が比較的高い状況では、一般にパイロット操作ピストン式減圧弁またはパイロット操作ベローズ式減圧弁が選択される；

(16) 空気や水（液体）のような媒体には、一般に直動ダイヤフラム式減圧弁かパイロット操作ダイヤフラム式減圧弁を選択することが望ましい；

(17) 蒸気媒体用には、パイロット操作ピストンまたはパイロット操作ベローズ式減圧弁を選択すべきである；

(18) 操作、調整、保守の便宜のため、減圧弁は一般に水平配管に設置されるべきである。

4.減圧弁の設置及び保守については、次の点に留意する必要がある：

(1) 操作と保守を容易にするため、バルブは一般に水平パイプラインに直立して設置される。

(2) 設置の際には、配管内の媒体の流れ方向がバルブ本体に表示された矢印の方向と一致するように注意すること。

(3) バルブ後の過圧を防止するため、バルブ出口から4m以上の距離に減圧弁を設置すること。

5.減圧弁の機能と用途

200X減圧弁は、媒体自身のエネルギーを利用してパイプラインの圧力を調整・制御するインテリジェントバルブです。生活用水、防火用水、その他の工業用水供給システムに使用されます。減圧弁のパイロットバルブを調整することにより、メインバルブの出口圧力を調整することができます。

入口圧力と流量が変化しても出口圧力は変化せず、安全かつ確実に出口圧力を設定値に維持し、必要に応じて設定値を調整し、減圧の目的を達成することができます。このバルブは、正確な減圧、安定した性能、安全性と信頼性、簡単な設置と調整、長い耐用年数を持っています。

6.減圧弁の技術的な変数：

減圧弁は主に主弁の固定された出口圧力を制御し、主弁の出口圧力は入口圧力の変更によって変わらず、主弁の出口の流れの変更によって出口圧力を変えない。工業用水供給、消防用水供給、家庭用水供給ネットワークシステムに適している。

減圧弁の技術パラメータは、主に次のとおりです：

• 公称圧力：1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa
• シェルテスト圧力P=1.5PN
• シールテスト圧力P=1.1PN
• 出口圧力PN1.0MPa調整弁0.09～0.8MPa、PN1.6MPa調整弁0.10～1.2MPa、PN2.5MPa調整弁0.15～1.6MPa
• 適用媒体：水
• 適用温度0℃～80℃