バルブが使用される場所

バルブが使用される場所:どこでも!

2017年11月8日グレッグジョンソン脚本の作品

バルブは、今日のほぼどこにでもあります。私たちの家、通りの下、商業ビル、そして発電所や水道施設、製紙工場、製油所、化学工場、その他の産業施設やインフラ施設内の何千もの場所です。
バルブ業界は真に幅広い分野であり、配水から原子力、上流と下流の石油とガスまでさまざまなセグメントがあります。これらのエンドユーザー業界はそれぞれ、いくつかの基本的なタイプのバルブを使用しています。ただし、構造や材料の詳細はしばしば非常に異なります。サンプリングは次のとおりです。

ウォーターワークス
配水世界では、ほとんどの場合、圧力は比較的低く、周囲温度は周囲温度です。これらの2つのアプリケーションの事実により、高温蒸気バルブなどのより困難な機器には見られない多くのバルブ設計要素が可能になります。水道の周囲温度により、他の場所には適さないエラストマーとゴム製シールを使用できます。これらの柔らかい素材により、水バルブを装備して滴りをしっかりと密閉することができます。

給水バルブのもう1つの考慮事項は、構成材料の選択です。鋳鉄とダクタイル鋳鉄は、水システム、特に大きな外径のラインで広く使用されています。非常に小さなラインは、ブロンズバルブ材料で非常にうまく処理できます。

ほとんどの上水道バルブが見る圧力は、通常200psiをはるかに下回っています。これは、より厚い壁の高圧設計が必要ないことを意味します。そうは言っても、約300psiまでのより高い圧力を処理するために水バルブが構築されている場合があります。これらのアプリケーションは通常、圧力源に近い長い水路で行われます。時には、より高い圧力の水バルブが、高いダムの最も高い圧力のポイントで見つかることもあります。

米国水道協会(AWWA)は、水道アプリケーションで使用されるさまざまなタイプのバルブとアクチュエータをカバーする仕様を発行しています。

廃水
施設または構造物に流入する新鮮な飲料水の裏側は、廃水または下水道の排出量です。これらのラインは、すべての廃液と固形物を収集し、それらを下水処理プラントに送ります。これらの処理プラントは、「汚れた作業」を実行するために多くの低圧配管とバルブを備えています。多くの場合、廃水バルブの要件は、きれいな水サービスの要件よりもはるかに寛大です。鉄製のゲートとチェックバルブは、このタイプのサービスで最も人気のある選択肢です。このサービスの標準バルブは、AWWA仕様に従って製造されています。

電力産業
米国で発電される電力のほとんどは、化石燃料と高速タービンを使用する蒸気プラントで発電されています。現代の発電所のカバーを剥がすと、高圧、高温の配管システムが見えるようになります。これらの幹線は、蒸気発電プロセスで最も重要です。

ゲートバルブは、発電所のオン/オフアプリケーションの主な選択肢ですが、特別な目的のYパターングローブバルブもあります。高性能でクリティカルサービスのボールバルブは、一部の発電所設計者の間で人気を博しており、かつてはリニアバルブが支配していたこの世界に進出しています。

冶金学は、電力用途のバルブ、特に圧力と温度の超臨界または超臨界動作範囲で動作するバルブにとって重要です。F91、F92、C12Aは、いくつかのインコネルおよびステンレス鋼合金とともに、今日の発電所で一般的に使用されています。圧力クラスには、1500、2500、場合によっては4500が含まれます。ピーク発電所(必要な場合にのみ動作するもの)の変調特性は、バルブと配管に大きな負担をかけ、サイクリング、温度、および温度の極端な組み合わせを処理するための堅牢な設計を必要とします圧力。
主な蒸気弁に加えて、発電所には、無数のゲート、グローブ、チェック、バタフライ、ボールバルブが設置された補助パイプラインが搭載されています。

原子力発電所は、同じ蒸気/高速タービンの原理で動作します。主な違いは、原子力発電所では、蒸気が核分裂過程からの熱によって生成されることです。原子力発電所のバルブは、その血統と絶対的な信頼性の追加要件を除いて、化石燃料のいとこに似ています。原子力バルブは非常に高い基準で製造されており、認定および検査のドキュメントは数百ページに及びます。

imng

石油とガスの生産
油井とガス井および生産施設は、多くの頑丈なバルブを含むバルブのヘビーユーザーです。数百フィートの空気中に噴出する石油の噴出はもはや発生する可能性は低いですが、画像は地下の石油とガスの潜在的な圧力を示しています。これが、井戸の長いパイプの列の上部に井戸の頭やクリスマスツリーが配置されている理由です。これらのアセンブリは、バルブと特殊な継手の組み合わせで、10,000psi以上の圧力を処理するように設計されています。最近、陸上で掘られた井戸ではめったに見られませんが、極端な高圧はしばしば深海の井戸で見られます。

坑口機器の設計は、6A、坑口およびクリスマスツリー機器の仕様などのAPI仕様でカバーされています。6Aでカバーされているバルブは、非常に高い圧力でありながら適度な温度で使用できるように設計されています。ほとんどのクリスマスツリーには、ゲートバルブとチョークと呼ばれる特別なグローブバルブが含まれています。チョークは、井戸からの流れを調整するために使用されます。

坑口自体に加えて、多くの補助施設が油田またはガス田に設置されています。オイルまたはガスを前処理するためのプロセス機器には、いくつかのバルブが必要です。これらのバルブは通常、低クラスの定格の炭素鋼です。

時折、腐食性の高い流体(硫化水素)が原油の流れに存在します。サワーガスとも呼ばれるこの物質は、致命的となる可能性があります。サワーガスの課題に打ち勝つには、NACE国際仕様MR0175に準拠した特殊な材料または材料処理技術に従う必要があります。

オフショア業界
オフショア石油掘削装置および生産施設の配管システムには、さまざまなフロー制御の課題に対処するために、さまざまな仕様で構築された多数のバルブが含まれています。これらの施設には、さまざまな制御システムループと圧力逃がし装置も含まれています。

石油生産施設の場合、動脈の心臓は実際の石油またはガス回収配管システムです。プラットフォーム自体に常にあるわけではありませんが、多くの生産システムでは、10,000フィート以上の手に負えない深さで動作するクリスマスツリーと配管システムを使用しています。この生産設備は、多くの厳格なAmerican Petroleum Institute(API)標準に基づいて構築されており、いくつかのAPI推奨プラクティス(RP)で参照されています。

ほとんどの大型石油プラットフォームでは、坑口からの原油に追加のプロセスが適用されます。これらには、炭化水素からの水の分離、および流体の流れからのガスと天然ガスの液体の分離が含まれます。これらのクリスマス後のツリー配管システムは、通常、API 594、API 600、API 602、API 608、API609などのAPIバルブ仕様に従って設計されたバルブを備えたAmericanSociety of Mechanical EngineersB31.3配管コードに基づいて構築されています。

これらのシステムの一部には、API 6Dゲート、ボール、およびチェックバルブも含まれている場合があります。プラットフォームまたは掘削船のパイプラインは施設の内部にあるため、パイプラインにAPI6Dバルブを使用するという厳格な要件は適用されません。これらの配管システムでは複数のバルブタイプが使用されていますが、選択するバルブタイプはボールバルブです。

パイプライン
ほとんどのパイプラインは視界から隠されていますが、それらの存在は通常明らかです。「石油パイプライン」を示す小さな標識は、地下輸送配管の存在を示す明らかな指標の1つです。これらのパイプラインには、その長さに沿って多くの重要なバルブが装備されています。緊急パイプライン遮断弁は、規格、規則、および法律で指定された間隔で見つかります。これらのバルブは、漏れが発生した場合やメンテナンスが必要な場合に、パイプラインのセクションを隔離するという重要なサービスを提供します。

また、パイプラインルートに沿って散在しているのは、ラインが地面から出てラインにアクセスできる施設です。これらのステーションは、ラインを検査または清掃するためにパイプラインに挿入されたデバイスで構成される「豚」発射装置の本拠地です。これらの豚の発射ステーションには通常、ゲートタイプまたはボールタイプのいずれかのいくつかのバルブが含まれています。パイプラインシステムのすべてのバルブは、豚の通過を可能にするためにフルポート(全開)である​​必要があります。

パイプラインはまた、パイプラインの摩擦に対抗し、ラインの圧力と流れを維持するためにエネルギーを必要とします。背の高いクラッキングタワーのないプロセスプラントの小さなバージョンのように見えるコンプレッサーまたはポンプ場が使用されます。これらのステーションには、数十のゲート、ボール、チェックパイプラインバルブがあります。
パイプライン自体はさまざまな規格とコードに従って設計されていますが、パイプラインバルブはAPI6Dパイプラインバルブに従います。
住宅や商業施設につながる小さなパイプラインもあります。これらのラインは水とガスを供給し、遮断弁によって保護されています。
特に米国北部の大規模な自治体は、商業顧客の暖房要件に蒸気を供給しています。これらの蒸気供給ラインには、蒸気供給を制御および調整するためのさまざまなバルブが装備されています。流体は蒸気ですが、圧力と温度は発電所の蒸気発生器よりも低くなっています。このサービスではさまざまな種類のバルブが使用されていますが、由緒あるプラグバルブは依然として人気のある選択肢です。

製油所および石油化学
製油所のバルブは、他のどのバルブセグメントよりも多くの産業用バルブの使用を占めています。製油所には、腐食性流体と、場合によっては高温の両方があります。
これらの要因により、API 600(ゲートバルブ)、API 608(ボールバルブ)、API 594(チェックバルブ)などのAPIバルブ設計仕様に従ってバルブを構築する方法が決まります。これらのバルブの多くが遭遇する過酷なサービスのために、追加の腐食許容値がしばしば必要になります。この許容値は、API設計ドキュメントで指定されている壁の厚さを大きくすることで明らかになります。

事実上すべての主要なバルブタイプは、典型的な大規模な製油所に豊富にあります。ユビキタスゲートバルブは依然として人口が最も多い丘の王様ですが、クォーターターンバルブはますます大きな市場シェアを占めています。この業界で成功を収めているクォーターターン製品(かつてはリニア製品が主流でした)には、高性能トリプルオフセットバタフライバルブと金属シートボールバルブが含まれます。

標準のゲート、グローブ、チェックバルブはまだ一斉に見つかり、それらの設計の心のこもったものと製造の経済性のために、すぐに消えることはありません。
製油所のバルブの圧力定格は、クラス150からクラス1500までの範囲で実行され、クラス300が最も一般的です。
グレードWCB(鋳造)やA-105(鍛造)などの普通炭素鋼は、製油所サービスのバルブで指定および使用される最も一般的な材料です。多くの精製プロセスアプリケーションは、普通炭素鋼の上限温度を押し上げており、これらのアプリケーションにはより高温の合金が指定されています。これらの中で最も人気のあるものは、1-1 / 4%Cr、2-1 / 4%Cr、5%Cr、9%Crなどのクロム/モリー鋼です。ステンレス鋼と高ニッケル合金は、いくつかの特に過酷な精製プロセスでも使用されます。

sdagag

化学
化学産業は、あらゆる種類と材料のバルブの大きなユーザーです。小さなバッチプラントからガルフコーストにある巨大な石油化学コンプレックスまで、バルブは化学プロセス配管システムの大きな部分を占めています。

化学プロセスのほとんどのアプリケーションは、多くの精製プロセスや発電よりも圧力が低くなっています。化学プラントのバルブと配管で最も人気のある圧力クラスは、クラス150と300です。化学プラントは、過去40年間、ボールバルブがリニアバルブから格闘してきた市場シェアの乗っ取りの最大の推進力でもあります。漏れのないシャットオフを備えた弾力性のあるシートボールバルブは、多くの化学プラントの用途に最適です。ボールバルブのコンパクトサイズも人気の特徴です。
リニアバルブが好まれる化学プラントやプラントプロセスがまだいくつかあります。このような場合、壁が薄く、重量が軽い、人気のあるAPI 603設計のバルブが、通常、ゲートバルブまたはグローブバルブとして選択されます。一部の化学物質の制御は、ダイヤフラムまたはピンチバルブでも効果的に実行されます。
多くの化学薬品および化学薬品製造プロセスの腐食性のため、材料の選択は重要です。事実上の材料は、オーステナイト系ステンレス鋼の316 / 316Lグレードです。この材料は、時には厄介な液体のホストからの腐食と戦うためにうまく機能します。

一部のより厳しい腐食性アプリケーションでは、より多くの保護が必要です。これらの状況では、317、347、321などの他の高性能グレードのオーステナイト系ステンレス鋼が選択されることがよくあります。化学流体を制御するために時々使用される他の合金には、モネル、合金20、インコネル、および17-4PHが含まれます。

LNGとガスの分離
液化天然ガス(LNG)とガス分離に必要なプロセスはどちらも、大規模な配管に依存しています。これらのアプリケーションには、非常に低い極低温で動作できるバルブが必要です。米国で急速に成長しているLNG業界は、ガス液化のプロセスをアップグレードおよび改善することを継続的に模索しています。この目的のために、配管とバルブがはるかに大きくなり、圧力要件が引き上げられました。

この状況により、バルブメーカーはより厳しいパラメータを満たす設計を開発する必要がありました。クォーターターンボールバルブとバタフライバルブはLNGサービスで人気があり、316ss [ステンレス鋼]が最も人気のある素材です。ANSIクラス600は、ほとんどのLNGアプリケーションの通常の圧力上限です。クォーターターン製品が最も人気のあるバルブタイプですが、ゲート、グローブ、チェックバルブも工場で見つけることができます。

ガス分離サービスでは、ガスを個々の基本要素に分割します。たとえば、空気分離法では、窒素、酸素、ヘリウム、その他の微量ガスが生成されます。プロセスの非常に低温の性質は、多くの極低温バルブが必要であることを意味します。

LNGとガス分離プラントの両方に低温バルブがあり、これらの極低温条件で動作し続ける必要があります。これは、ガスまたはコンデンシングカラムを使用して、バルブパッキングシステムを低温流体から離して上昇させる必要があることを意味します。このガス柱は、流体がパッキング領域の周りに氷球を形成するのを防ぎ、バルブステムが回転または上昇するのを防ぎます。

dsfsg

商業ビル
商業ビルは私たちを取り囲んでいますが、それらが建てられるときに細心の注意を払わない限り、石積み、ガラス、金属の壁の中に隠された多数の流動性の動脈についてはほとんど手がかりがありません。

事実上すべての建物に共通する分母は水です。これらすべての構造には、飲料水、廃水、温水、中水、防火の形で水素/酸素化合物の多くの組み合わせを運ぶさまざまな配管システムが含まれています。

建物の生存の観点から、消防システムは最も重要です。建物の防火はほぼ普遍的に供給され、きれいな水で満たされています。消防用水システムが効果的であるためには、信頼性が高く、十分な圧力があり、構造全体に便利に配置されている必要があります。これらのシステムは、火災が発生した場合に自動的に通電するように設計されています。
高層ビルは、最上階と最下階で同じ水圧サービスを必要とするため、水を上向きにするために高圧ポンプと配管を使用する必要があります。配管システムは通常、建物の高さに応じてクラス300または600です。これらのアプリケーションでは、すべてのタイプのバルブが使用されます。ただし、バルブの設計は、火災の主なサービスについて、UnderwritersLaboratoriesまたはFactoryMutualによって承認されている必要があります。

承認プロセスはそれほど厳密ではありませんが、消防用バルブに使用されているのと同じクラスとタイプのバルブが飲料水の分配に使用されています。
オフィスビル、ホテル、病院などの大規模なビジネス構造に見られる商用空調システムは、通常、集中化されています。それらは、低温または高温を伝達するために使用される流体を冷却または加熱するための大型のチラーユニットまたはボイラーを備えています。これらのシステムは、多くの場合、R-134a、ハイドロフルオロカーボン、または主要な暖房システムの場合は蒸気などの冷媒を処理する必要があります。バタフライバルブとボールバルブのサイズがコンパクトなため、これらのタイプはHVACチラーシステムで人気があります。

蒸気側では、一部の1/4回転バルブが使用されていますが、多くの配管エンジニアは、特に配管に突合せ溶接端が必要な場合、依然としてリニアゲートバルブとグローブバルブに依存しています。これらの中程度の蒸気用途では、鋼の溶接性のために鋳鉄の代わりに鋼が使用されています。

一部の加熱システムは、移送流体として蒸気の代わりに温水を使用します。これらのシステムは、青銅製または鉄製のバルブによって適切に機能します。いくつかの線形設計がまだ使用されていますが、1/4回転弾性シートボールおよびバタフライバルブは非常に人気があります。

結論
この記事で言及されているバルブの用途の証拠は、スターバックスやおばあちゃんの家への旅行中には見えないかもしれませんが、いくつかの非常に重要なバルブが常に近くにあります。車のエンジンには、エンジンへの燃料の流入を制御するキャブレターのバルブや、ピストンへのガソリンの流入とピストンへの再流出を制御するエンジンのバルブなどの場所に到達するために使用されるバルブもあります。そして、それらのバルブが私たちの日常生活に十分に近づいていない場合は、4つの重要なフロー制御デバイスを介して私たちの心臓が定期的に鼓動するという現実を考慮してください。

これは、次のような現実のもう1つの例です。バルブは本当にどこにでもあります。VM
この記事のパートIIでは、バルブが使用されるその他の業界について説明します。www.valvemagazine.comにアクセスして、パルプと紙、海洋用途、ダムと水力発電、太陽光、鉄鋼、航空宇宙、地熱、工芸品の醸造と蒸留について読んでください。

GREG JOHNSONは、ヒューストンのUnited Valve(www.unitedvalve.com)の社長です。彼はVALVEMagazineの寄稿編集者であり、Valve Repair Councilの元会長であり、現在のVRC理事会メンバーです。彼はまた、VMAの教育訓練委員会の委員を務め、VMAのコミュニケーション委員会の副委員長であり、Manufacturers StandardizationSocietyの元会長を務めています。 


投稿時間:2020年9月29日

応用

Underground pipeline

地下パイプライン

Irrigation System

灌漑システム

Water Supply System

給水システム

Equipment supplies

備品