【プラント設計の基礎】バルブの基礎
プラント中で欠かせないものといえば配管とバルブではないでしょうか？
バルブは液体だけでなく気体や場合によっては粉体も含めて、様々な物質の流れを制御しています。
身近なところでは水道の蛇口やガスの元栓などがありますが、今回はプラントで使われるバルブについて解説していきたいと思います。
バルブの役割とは？
バルブの役割として最も基本的なことは、流体を流れを制御することです。
もっとも単純ですがこれがバルブとしての機能です。
そして流れを制御するということは、流す場合と止める場合がありますが、一般的に止める機能の方が重要視されます。
基本的にバルブは流れない事よりも止まらない事の方が大きな問題となるので、流体を完全に止めることが重要と覚えておきましょう。
止めるのに重要なのがパッキン
バルブの流体を止める機能で非常に重要なのがパッキンです。
これはバルブの形状にもよりますが、バルブのボディとディスクやボールが接しているところには必ずついています。
そのため使用する流体によってはボディやディスクは問題なかったけど、パッキンが流体によってやられて劣化しまうことがたまにあります。
そのため、使用する流体に応じてパッキンの仕様が不可欠となります。
バルブの形
バルブの形は様々な形があります。簡単に分けるだけで
- ボールバルブ
- グローブバルブ
- ゲートバルブ
- ベローズバルブ
- バタフライバルブ
- ダイヤフラムバルブ
と多種多様なバルブがあります。
この中でも
- 全開、全閉で使う。
- 流量調整で使う。
- 内部リークが問題となる個所に使う。
という風に基本的な用途や使用場所が決められています。
詳細に関しては株式会社キッツの「バルブの基礎知識」が非常にわかりやすくまとまっているので、ぜひ見てください。
自動化について
バルブは空気圧や電動モーターで動かすことにより、自動で開閉できるものがあります。
これらのバルブは現在の自動化されたプラントに欠かせませんが、アクチェーターや電磁弁などが壊れると一気に使用不可能になります。
また、リミットスイッチや近接スイッチで開閉のアンサーを取ることも可能ですが、スイッチが壊れアンサーが返ってこない（アンサー異常）を起こす場合もあります。
そのような時にどのように対処するか？どのように交換するか？どのようにソフト側でアラームを出すかを考えておかないと、大きな事故につながります。
そのため
- アクチェーターの取り付け方向は正しいか？
- ノルマルオープン（NO)、ノルマルクローズ（NC）どちらで制御するのか？
- 自動弁が壊れた際に交換は可能か？一次側もしくは二次側に手動弁は必要ないのか？
- 開閉アンサー異常が起きた際にどのように止めるか？
- 計装空気の供給圧力は問題ないか？
- バルブ開閉に5秒以上のインターロックをかけているか？（バルブは一瞬で開閉できないので、インターロックがないとバルブが壊れる可能性がある。長さはバルブの種類によります。）
- スピードコントローラー、クイックエギゾーストなどのオプションは正しく取り付けられているか？
などなど、考えればもっといっぱいあるでしょうがこれだけいろいろ考えて設置する必要があります。
自動化すればすべて解決！ではなくて万が一のトラブルの場合にも十分対処できるようにしましょう。
まとめ
バルブに関して簡単に解説しました。
特に自動弁は購入の仕方を誤ると思ったような制御ができなくなるなどの問題が起きるので十分に注意しましょう。
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