圧力バルブは何をしますか？

圧力バルブは、流体システムの圧力を制御、調節、および緩和する不可欠な安全装置です。この包括的なガイドは、産業用途全体の圧力緩和バルブ、圧力低下バルブ、圧力調節因子、および圧力制御装置をカバーしています。

圧力制御は、圧力下の液体またはガスを処理するシステムで重要です。蒸気ボイラー、油圧システム、または配水式ネットワークを扱うかどうかにかかわらず、圧力バルブは、壊滅的な障害を防ぎ、システムのパフォーマンスを最適化する主要な安全メカニズムとして機能します。

圧力バルブとは何ですか？ （定義とコア関数）

主な機能：

• 圧力規制：所定の制限内でシステム圧力を維持します
• 過剰圧力保護：過剰な圧力を放出することにより、機器の損傷を防ぎます
• フロー制御：システム効率を最適化するために、流体の流れを調整します
• 安全保証：圧力関連の障害に対する最後の防衛線として機能する

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

圧力緩和バルブは、力バランスの原理に基づいて動作します。

どこ：

• f₁=p₁×a（入口圧力×有効ディスク領域）
• f₂=スプリング定数×圧縮距離
• f₃=p₂×a（バックプレッシャー×ディスク領域）

操作シーケンス：

1. 圧力を設定する：システム圧力<設定圧力を設定すると、バルブは閉じたままです
2. 割れて圧力：最初の開口部は、セット圧力の95〜100％で発生します
3. フルリフト：設定圧力の103-110％で完全な開口部（API 526あたり）
4. プレッシャーを繰り返します：バルブはセット圧力の85〜95％で閉じます（典型的なブローダウン）

主要な技術的パラメーター：

圧力制御デバイスの種類：技術仕様

1。圧力安全バルブ（PSV）と安全性リリーフバルブ（SRV）

技術基準：ASME BPVC Creator I＆VIII、API 520/526

スプリング装填された安全バルブ

どこ：

• w =必須容量（lb/hr）
• C =排出係数
• KD =排出係数補正係数
• p₁=圧力 +過圧（psia）を設定する
• 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）

2。圧力削減バルブ（圧力調節因子）

技術基準：ANSI/ISA 75.01、IEC 60534

直接作用圧力調節因子

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

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

産業用アプリケーションとケーススタディ

発電業界

蒸気ボイラーの安全バルブ（ASMEセクションI）

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

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

水処理と分布

圧力削減バルブステーション

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
• リリーフシナリオ：熱膨張、暴走反応、冷却障害
• 素材：腐食性サービス用のHastelloy C-276
• サイジング：API 521あたりの最悪のシナリオ分析に基づいています

選択基準とエンジニアリングの計算

パフォーマンスパラメーター

圧力評価（ASME B16.5）：

マテリアル選択ガイド

サイジング計算

Liquid Service（API 520）：

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）：

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：短く直接的に、5パイプの直径内の肘を避けます
• アウトレット配管：10％のバック圧力最大値のサイズ
• 取り付け：垂直方向の優先、サポートで許容される水平方向
• 分離：インレットで禁止されているブロックバルブ。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：クリーンサービスのための20メッシュ最小
• バイパスライン：メンテナンスと緊急操作用
• 圧力計：上流および下流の監視
• リリーフバルブ：過圧に対する下流の保護

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あたりの推奨事項

テスト手順：

• 圧力テストの設定：設定の±3％以内の開口圧を確認します
• シートリークテスト：API 527クラスIV（最大5,000 cc/hr）
• 容量テスト：フローパフォーマンスが設計要件を満たすことを確認します
• バックプレッシャーテスト：システム条件下でパフォーマンスを評価します

予測メンテナンス技術

音響放出テスト：

• 検出：内部漏れ、シートウェア、春の疲労
• 周波数範囲：20 kHz〜1 MHz
• 感度：リーク<0.1 gpmを検出できます

振動分析：

• アプリケーション：パイロットバルブチャタリング、スプリング共鳴
• パラメーター：振幅、周波数、位相分析
• トレンド：故障予測のための履歴データ

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：安全バルブは圧力上昇を防ぐ必要があります。
• 最小安全バルブ：ボイラーごとに1つ、加熱面> 500平方フィートの場合は2つ
• テスト：6か月ごとに手動持ち上げ（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：すべての圧力容器には、過剰圧力保護が必要です
• 圧力を設定する：保護された機器のMAWPを超えないように
• 容量：API 521あたりの最悪のシナリオに基づいています

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、バランスの取れた、パイロット操作のリリーフバルブをカバーします
• サイジング方法：すべての流体タイプの計算手順を提供します
• インストール：配管要件とシステム統合を指定します

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
• 素材：炭素鋼、ステンレス鋼の仕様
• 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：シート直径のインチあたり40 cc/hr
• クラスIII：シート直径1インチあたり300 cc/hr
• クラスIV：シート直径1インチあたり1,400 cc/hr

国際基準

IEC 61511（安全機器システム）：

• SIL評価：圧力保護のための安全性レベルの要件
• 証明テスト：安全機能を維持するための定期的なテスト
• 故障率：安全システムの最大許容故障率

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す（液体の速度<30フィート/秒、ガスの場合は100フィート/秒未満）
• 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：実際の容量と設計容量を確認します
• 方法：SET圧力の110％で排出流を測定します
• 受け入れ：API 527あたりの設計容量の±10％

冶金分析：

• アプリケーション：故障調査、材料の選択
• 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：

• 標準的なリリーフバルブ：サイズ/材料に応じて500〜5,000ドル
• 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：機器の25〜50％

運用コスト：

• エネルギー損失：漏れたバルブは、システムエネルギーの1〜5％を無駄にします
• メンテナンス：バルブあたり年間200〜2,000ドル
• テストと認定：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：$ 50,000-