Jiangsu Huafilter Hydraulic Industry Co.、Ltd。
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圧力バルブは何をしますか?


圧力バルブは不可欠な安全性です 流体システムの圧力を制御、調節、および緩和するデバイス。これ 包括的なガイドは、圧力緩和バルブ、圧力低下バルブをカバーします。 圧力調節因子、および産業全体の圧力制御装置 アプリケーション。

どのシステムでも圧力制御が重要です 圧力下で液体またはガスを処理します。あなたが蒸気を扱っているかどうか ボイラー、油圧システム、または配水ネットワーク、圧力バルブ壊滅的な失敗を防ぐ主要な安全メカニズムとして機能し、 システムのパフォーマンスを最適化します。

圧力バルブとは何ですか? (意味 およびコア関数)

A 圧力バルブ自動です 解放して開くことにより、システム圧力を調節するように設計されたフロー制御デバイス 安定した動作条件を維持するための過剰圧力または閉鎖。これらプレッシャー 制御バルブ安全デバイスとパフォーマンスオプティマイザーの両方として機能します。

主な機能:

  • 圧力調節:維持します 所定の制限内のシステム圧力
  • 過圧保護:防止 過剰な圧力を放出することによる機器の損傷
  • フロー制御:流体の流れを調整します システム効率を最適化します
  • 安全保証:最後のように振る舞います 圧力関連の障害に対する防衛線

技術的な定義:

ASME BPVCセクションI、aプレッシャー リリーフデバイス「インレットの静圧によって作動するデバイス」と の上昇を防ぐために緊急時または異常な状態で開くように設計されています 指定された値を超える内部流体圧力。」



圧力制御バルブの仕組み: 技術原則

基本的な動作メカニズム

圧力リリーフバルブフォースバランスの原則に基づいて動作します。

力バランス方程式:f(入口圧力 力)= f(スプリング力) + f(逆圧力)

どこ:

  • F= p ×A(入口圧力×効果的なディスクエリア)
  • F=スプリング 絶え間ない×圧縮距離
  • F= p ×A(逆圧力×ディスクエリア)

操作シーケンス:

  1. 圧力を設定します:バルブは閉じたままです システム圧力を設定する場合
  2. 割れて圧力:最初の開口部 SET圧力の95〜100%で発生します
  3. フルリフト:完全なオープニング セット圧力の103-110%(API 526あたり)
  4. 圧力を再生します:バルブは閉じます セット圧力の85-95%(典型的なブローダウン)

主要な技術的パラメーター:

パラメーター

意味

典型的な範囲

圧力を設定します

バルブが開き始める圧力

10-6000 psig

過圧

中に圧力を設定する圧力 排出

セット圧力の3〜10%

ブローダウン

セットとリセートの違い プレッシャー

セット圧力の5〜15%

背圧

バルブに影響する下流の圧力 パフォーマンス

SET圧力の<10%(従来)

フロー係数(CV)

バルブ容量係数

サイズ/デザインによって異なります

圧力制御デバイスの種類: 技術仕様

1。圧力安全バルブ(PSV)および 安全リリーフバルブ(SRV)

技術基準:ASME BPVCアクションIおよびVIII、API 520/526

スプリング装填された安全バルブ

  • 動作範囲:15 PSIGから6,000 psig
  • 温度範囲:-320°Fに 1,200°F
  • 容量範囲:1〜100,000+ SCFM
  • 材料:炭素鋼、ステンレス スチール316/304、インコール、ハステロイ

容量計算(ガスサービス):w = ckdpkshkv(m/t)

どこ:

  • w =必須容量(lb/hr)
  • C =排出係数
  • KD =排出係数補正係数
  • P=設定 圧力 +過圧(PSIA)
  • KSH =過熱補正係数
  • KV =粘度補正係数
  • M =分子量
  • T =絶対温度(°R)

パイロット操作の安全性リリーフバルブ (POSRV)

  • 利点:タイトなシャットオフ、大きい 容量、おしゃべりの減少
  • 圧力範囲:25 psigから6,000 psig
  • 正確さ:セット圧力の±1%
  • アプリケーション:大容量ガス サービス、重要なプロセスアプリケーション

2。圧力削減バルブ(圧力 規制当局)

技術基準:ANSI/ISA 75.01、IEC 60534

直接作用圧力調節因子

  • 圧力削減比: まで 10:1
  • 正確さ:セット圧力の±5〜10%
  • フロー範囲:0.1〜10,000以上のgpm
  • 応答時間:1〜5秒

サイジングフォーミュラ:cv =q√(g/(Δp))

どこ:

  • CV =フロー係数
  • Q =流量(gpm)
  • G =比重
  • Δp=圧力降下(psi)

パイロット操作圧力低下バルブ

  • 圧力削減比: まで 100:1
  • 正確さ:セット圧力の±1〜2%
  • 暴走性:100:1典型
  • アプリケーション:ハイフロー、 高圧削減アプリケーション

3。背戻り調節因子と制御 バルブ

関数: 下流の流れを制御することにより、一定のアップストリーム圧力を維持します

技術仕様:

  • 圧力範囲:5 psigから6,000まで psig
  • フロー係数:0.1〜500+ cv
  • 正確さ:セット圧力の±2%
  • 材料:316 SS、Hastelloy C-276、 Incenel 625




産業用アプリケーションとケーススタディ

発電業界

蒸気ボイラー安全バルブ(ASMEセクション 私)

  • 必要な容量:排出する必要があります セット圧力を6%上回ることなく生成されるすべての蒸気
  • 最小要件:1つの安全 ボイラーごとのバルブ。 500平方フィート以上の加熱面の2つのバルブ
  • テスト:すべての手動リフティングテスト 6か月(高圧)または四半期(低圧)

ケーススタディ: 600 MW発電所

  • 主な蒸気圧:2,400 PSIG
  • 安全バルブセット圧力:2,465 PSIG(操作の103% プレッシャー)
  • 必要な容量:420万ポンド/hr蒸気
  • 構成:複数の8 "x 10"スプリングロードされた安全性 バルブ

石油およびガス産業

パイプライン圧力安全システム(API 521)

  • 設計圧力:最大1.1× 許容動作圧力(MAOP)
  • 安全バルブのサイジング: に基づく 最大予想されるフローおよび圧力シナリオ
  • 材料:サワーガスサービス NACE MR0175コンプライアンスが必要です

ケーススタディ: 天然ガスパイプラインステーション

  • 動作圧力:1,000 psig
  • 安全バルブセット圧力:1,100 PSIG
  • 容量要件:50 mmscfd
  • 設置:6 "x 8"パイロット操作安全性の救済 バルブ

水処理と分布

圧力削減バルブステーション

  • 入口圧力:150-300 psig (市の供給)
  • アウトレット圧力:60-80 psig (流通ネットワーク)
  • フロー範囲:500〜5,000 gpm
  • 制御精度:±2 psi

油圧計算の例:6インチの水PRVの場合、200 psigを2,000 gpmで75 psigに減らします。

  • 必要なCV =2,000√(1.0/125)= 179
  • CV = 185で6 "バルブを選択します

化学および石油化学処理

原子炉保護システム

  • 動作条件:500°F、600 psig
  • 救援シナリオ:サーマル 拡張、暴走反応、冷却障害
  • 材料:Hastelloy C-276の 腐食サービス
  • サイジング:最悪のケースに基づいています API 521あたりのシナリオ分析

選択基準とエンジニアリング 計算

パフォーマンスパラメーター

圧力評価(ASME B16.5):

  • クラス150:285 psig @ 100°F
  • クラス300:740 psig @ 100°f
  • クラス600:1,480 psig @ 100°f
  • クラス900:2,220 psig @ 100°f
  • クラス1500:3,705 psig @ 100°f

温度偏差:

圧力評価を導出する必要があります ASME B16.5温度圧力テーブルによる高温。

マテリアル選択ガイド

サービス

体材

トリム素材

春の素材

炭素鋼、青銅

316 SS

音楽ワイヤー

スチーム

炭素鋼、316 ss

316 SS、Stellite

Incenel X-750

サワーガス

316 SS、Duplex SS

Stellite、無意識

Incenel X-750

極低温

316 SS、304 SS

316 SS

316 SS

高温

炭素鋼、合金鋼

Stellite、無意識

Incenel X-750

サイジング計算

Liquid Service(API 520):

必須エリア:a =(gpm×√g) /(38.0×kd×kw×kc×√δp)

どこ:

  • a =効果的な退院エリア(in²)
  • GPM =必要な流量
  • G =比重
  • KD =排出係数(液体の場合0.62)
  • KW =バック圧力補正係数
  • KC =併用補正係数
  • Δp=圧力 +過圧を設定 - 背圧

ガス/蒸気サービスの場合(API 520):

クリティカルフロー:a = w/(ckdpkb)

サブクリティカルなフロー:a =17.9w√(TZ / MKDP(p-P)kb)

インストールおよびメンテナンス基準

インストール要件(ASME BPVC)

安全バルブの設置:

  • インレット配管:短くて直接 5パイプの直径内の肘は避けてください
  • アウトレット配管:10%バックのサイズ 圧力最大
  • 取り付け:垂直方向の優先、 サポートで許容できる水平
  • 分離:禁止されているブロックバルブ インレットで;ロックされている場合、アウトレットで許容できます

圧力削減バルブの設置:

  • 上流のストレーナー:最小20メッシュ きれいなサービスのために
  • バイパスライン:メンテナンス用および 緊急操作
  • 圧力計:上流と ダウンストリームモニタリング
  • リリーフバルブ:ダウンストリーム保護 過剰圧力に対して

メンテナンススケジュールと手順

API 510検査要件:

  • 目視検査:6か月ごと
  • 運用テスト:毎年
  • 容量テスト:5年ごと
  • 完全なオーバーホール:10年ごと またはメーカーの推奨事項ごと

テスト手順:

  1. 圧力テストを設定します:開口部を確認します 設定の±3%内の圧力
  2. シートリークテスト:API 527クラスIV (最大5,000 cc/hr)
  3. 容量テスト:フローを確認します パフォーマンスは設計要件を満たしています
  4. バックプレッシャーテスト: 評価する システム条件下でのパフォーマンス

予測メンテナンス技術

音響放出テスト:

  • 検出:内部漏れ、座席 着用、春の疲労
  • 周波数範囲:20 kHz〜1 MHz
  • 感度:漏れを検出できます <0.1 gpm

振動分析:

  • アプリケーション:パイロットバルブ おしゃべり、春の共鳴
  • パラメーター:振幅、周波数、 位相分析
  • トレンド:の履歴データ 障害予測

コンプライアンス基準と認定

ASMEボイラーと圧力容器コード

セクションI(パワーボイラー):

  • 容量要件: 安全性 バルブは、圧力を除く圧力上昇を防ぐ必要があります
  • 最小安全バルブ:1個 ボイラー、2つの場合は、500平方フィート> 500平方フィート
  • テスト:6回ごとに手動持ち上げ 月(高圧)または四半期(低圧)

セクションVIII(圧力容器):

  • リリーフデバイスの要件: 全て 圧力容器には過圧保護が必要です
  • 圧力を設定します:のMAWPを超えない 保護された機器
  • 容量:最悪のケースに基づいています API 521あたりのシナリオ

API標準の実装

API 520(リリーフデバイスサイジング):

  • 範囲:従来のカバー、 バランスのとれた、パイロット操作のリリーフバルブ
  • サイジング方法:提供します すべての流体タイプの計算手順
  • インストール:配管を指定します 要件とシステム統合

API 526(フランジ付きスチールリリーフバルブ):

  • 設計基準:寸法 要件、圧力温度評価
  • 材料:炭素鋼、ステンレス 鋼仕様
  • テスト:工場の受け入れテスト 要件

API 527(コマーシャルシートの緊張):

  • クラスI:目に見える漏れはありません
  • クラスII:シートのインチあたり40 cc/hr 直径
  • クラスIII:1インチあたり300 cc/hr 座席の直径
  • クラスIV:1インチあたり1,400 cc/hr 座席の直径

国際基準

IEC 61511(安全機器システム):

  • SIL評価:安全性の整合性レベル 圧力保護の要件
  • 証明テスト:定期的なテスト 安全機能を維持します
  • 故障率:最大許容 安全システムの故障率

トラブルシューティングと障害分析

一般的な障害モード

早期開口部(煮る):

原因:

  • インレット配管損失は、セット圧力の3%を超えています
  • システムの振動または脈動
  • バルブシートの破片
  • 動作圧力に近すぎる圧力を設定します

ソリューション:

  • 吸気配管サイズを増やします(液体の速度<30フィート/秒/秒、 ガスの場合は<100フィート/秒)
  • パルスダンパーを取り付けます
  • クリーンバルブシートとディスク
  • 操作とセットの圧力の間のマージンを増やす(> 10%)

開催の失敗:

原因:

  • ばね腐食または結合
  • 過度の背圧(セット圧力の10%>> 10%)
  • プラグ付きアウトレットまたはベント
  • 可動部品のスケールまたは腐食

ソリューション:

  • スプリングを交換し、素材をアップグレードします
  • 背圧を下げるか、バランスの取れたバルブ設計を使用します
  • 閉塞を明確にし、アウトレット配管サイズを増やします
  • 清潔で潤滑し、さまざまな材料を検討してください

過度の漏れ:

原因:

  • 破片または腐食によるシートダメージ
  • サーマルサイクリングのゆがんだディスク
  • 不十分なシート荷重(春の疲労)
  • シーリング表面への化学攻撃

ソリューション:

  • ラップシートとディスクの表面
  • ディスクを交換し、サーマルデザインを改善します
  • スプリングを交換し、設定圧力を確認します
  • 化学的互換性のためのアップグレード材料

診断技術

フローテスト:

  • 目的:実際のデザインとデザインを確認します 容量
  • 方法:で排出流を測定します セット圧力の110%
  • 受け入れ:設計容量の±10% API 527ごと

冶金分析:

  • アプリケーション: 失敗 調査、材料選択
  • テクニック:SEM分析、硬度 テスト、腐食評価
  • 結果:根本原因の決定、 重要な推奨事項

経済的影響とコストに関する考慮事項

総所有コスト

初期投資:

  • 標準緩和バルブ:500〜5,000ドル サイズ/材料に応じて
  • パイロット操作バルブ: 複雑なアプリケーションに2,000〜25,000ドル
  • インストール費用:25-50% 機器のコスト

運用コスト:

  • エネルギー損失:バルブの漏れは無駄です システムエネルギーの1〜5%
  • メンテナンス:年間200〜2,000ドル バルブごと
  • テストと認証: 5年ごとにバルブあたり500〜1,500ドル

障害コスト:

  • 機器の損傷: 壊滅的な障害に対して50,000ドルから1,000,000ドル以上
  • 生産ダウンタイム: 1時間あたり10,000〜100,000ドル
  • 環境/安全:潜在的に 無制限の責任

ROI計算

: Steam System PRV Investment

  • 初期コスト:15,000ドル(バルブ +インストール)
  • 年間省エネ:5,000ドル(蒸気廃棄物の削減)
  • メンテナンスの回避:年間2,000ドル
  • 回収期間:2。1年
  • 10年NPV:47,000ドル(8%割引率)

将来のテクノロジーとスマートバルブ システム

デジタル圧力制御

スマートバルブ機能:

  • リアルタイム監視: プレッシャー、 温度、ポジションフィードバック
  • 予測分析:AIベース 障害予測
  • リモート診断:ワイヤレス コミュニケーションと制御
  • 統合:植物全体のコントロール システム接続

iiot統合:

  • センサー:振動、音響 排出、温度
  • コミュニケーション:ワイヤレスプロトコル (ロラワン、5g、wifi 6)
  • データ分析:機械学習 最適化のためのアルゴリズム
  • クラウド統合:リモート 監視と予測メンテナンス

高度な材料

高性能合金:

  • デュプレックスステンレス鋼: 優れた 耐食性と強度
  • ニッケルベースの超合金: 過激 温度アプリケーション
  • セラミックコンポーネント:漏れゼロ、 化学的不活性
  • 添加剤の製造: カスタム ジオメトリ、迅速なプロトタイピング

結論とベストプラクティス

圧力バルブ慎重に選択する必要がある重要な安全コンポーネントです。 適切な設置、および定期的なメンテナンス。あなたが必要かどうかプレッシャー リリーフバルブ安全保護のために、a圧力削減バルブのために システム規制、またはa圧力制御バルブプロセスの最適化のために、 技術的要件を理解することは、成功するために不可欠です 実装。

重要なテイクアウト:

  1. 適切なサイジング:確立された使用 正確なサイジングのための計算方法(API 520/521)
  2. 材料の選択:マテリアルを一致させます サービス条件と流動的な互換性
  3. インストール基準:ASMEをフォローしてください 安全な設置のためのBPVCおよびAPIガイドライン
  4. メンテナンスプログラム: 埋め込む 障害を防ぐための予測メンテナンス
  5. コンプライアンス:順守を確保します 適用されるコードと標準

エンジニアのベストプラクティス:

  • デザインマージン:10-25%を維持する 動作とセットの圧力の間のマージン
  • 冗長性:複数を検討してください より小さなバルブと単一の大きなバルブ
  • テスト:包括的な確立 最小要件を超えるプロトコルのテスト
  • ドキュメント:詳細を維持します メンテナンスと修正の記録
  • トレーニング:人員を確保します バルブの操作と安全手順を理解してください

テクニカルサポート用圧力バルブ選択とアプリケーション、認定バルブエンジニアに相談してフォローしてください 確立された業界基準。の適切な実装圧力制御 システム安全で効率的で、信頼できるすべての操作を保証します 産業用アプリケーション。


よくある質問(FAQ)

技術的な質問

Q:必要なものをどのように計算しますか 圧力安全バルブの容量?A:APIを使用します 520式。ガスの場合:a = w/(ckdpKb)Aは有効な領域、Wは質量流量、Cは排出される 係数、KDは係数補正です、p設定された圧力と過剰圧力であり、KBは戻る圧力係数です。 液体の場合:a =(gpm× g)/(38.0×KD×KW×KC× √δp)。

Q:aの違いは何ですか 圧力緩和バルブと圧力安全バルブ?A:ASME定義ごとに、a圧力リリーフバルブ液体用に設計されています 比例した開口部を備えたサービス。 a圧力安全バルブのためです 完全なポップアクションの開口部を備えたガス/蒸気サービス。 a安全性リリーフバルブ液体とガスサービスの両方を処理できます。

Q:典型的なセット圧力は何ですか 圧力削減バルブ?A:圧力削減 バルブ通常、最大許容作業を10〜25%下回っています 下流の機器の圧力。たとえば、下流の機器が評価されている場合 150 PSIGについては、PRVを125-135 PSIGに設定します。

Q:圧力制御の頻度 バルブをテストしますか?A:ASME BPVCごと:安全バルブ ボイラーでは、6か月ごと(高圧)または 四半期(低圧)。圧力緩和装置圧力容器 毎年またはAPI 510要件ごとにテストする必要があります。

Q:背圧が許容されるもの 従来の安全性リリーフバルブ?A:従来プレッシャー リリーフバルブセットの10%未満の蓄積された戻り圧力が必要です プレッシャー。より高い背圧のために、バランスの取れたベローズまたはパイロット操作を使用します デザイン。

Q:圧力バルブを修理できます フィールド?A:掃除のようなマイナーなメンテナンス シールの交換はフィールドで行うことができます。ただし、圧力調整を設定します API 576ごとに認定修理施設が主要な修理を行う必要があります 基準。

アプリケーションの質問

Q:どのタイプの圧力バルブが最適ですか 蒸気サービス?A:Steamアプリケーションの場合は、使用してくださいプレッシャー 安全バルブASMEセクションIの要件を満たしています。スプリングロードされたデザイン ステンレススチールトリムと高温スプリング材料(インコルエルX-750) 推奨されます。

Q:材料を選択するにはどうすればよいですか 腐食サービス?A:材料の選択は依存します 特定の腐食性。一般的な腐食サービスには、316ステンレス鋼を使用します 硬化したステンレス鋼または星のトリムを備えたボディ。厳しいサービスのために、 Hastelloy C-276またはInconel 625を検討してください。

Q:違いは何ですか 直接作用およびパイロット操作の圧力調節因子?A:直接作用圧力調節因子インレット圧力を使用します スプリング/ダイアフラムに対して直接。それらはシンプルで費用対効果が高い より小さなフロー。パイロット操作規制当局小さなパイロットバルブを使用します より大きなメインバルブを制御し、より良い精度とより高いフロー容量を提供します。

Q:1つの圧力リリーフバルブを保護できます 複数の機器?A:はい、しかしそれぞれ 保護されたアイテムには同じ設定圧力要件が必要であり、バルブは 複合救済荷重のための十分な容量を持っています。個別の保護はです 一般的に重要な機器よりも好まれます。



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