ボールフロート式スチームトラップ

ボールフロート式スチームトラップとは何ですか？

ボールフロート式スチームトラップは、蒸気の密度差によってトラップが作動する機械装置である。この装置では、バルブが浮遊トラップボールを保持します。バルブ本体が液体で満たされると、ボールが液体に浮きます。鉄の棒を使って浮き玉をバルブゲートに接続し、玉が上に浮くとバルブゲートが開くようになっている。ドレンレベルが低ければ、バルブは蒸気で満たされる。そのため、蒸気はボールを下方に押し下げ、ゲートを閉じます。また、バルブは調整または制御された速度で蒸気の流れを許可することができます。ボールフロート式スチームトラップは蒸気と水を分離するために使用される装置です。ボールフロート式スチームトラップは蒸気の浪費を防ぐためのものです。蒸気プラントからの蒸気中に存在する空気とドレンは、プラントの効果的な性能にある種の有害な影響を及ぼします。そのような影響には、蒸気が占有できる加熱スペースを奪うこと、また加熱面に水膜を形成させたり、熱伝達を制限するエアポケットを形成させたりすることが含まれます。

図：ボールフロート式スチームトラップ。

ボールフロート式スチームトラップの仕組み

ボールフロート式スチームトラップは、バルブとバルブを開閉する機構で構成され、蒸気を逃がすことなく配管からドレンを排出します。ボールフロート式スチームトラップは、排水されるシステムの低い位置に設置される。ボールフロート式スチームトラップの弁とフロートは、フロートが上昇すると弁が開くように接続されている。トラップが作動すると、水と混ざった蒸気がフロート室を流れます。水は蒸気よりも密度が高いため、トラップの底に落ちます。これにより水位が上昇する。水位が上昇するとフロートが持ち上がり、栓が持ち上がり、バルブが開きます。これにより、フロートが下方に移動し、ドレンの水位が低くなりすぎて蒸気が抜けなくなる前にバルブが閉じられ、ドレンが排出されます。このトラップを通して、トラップを出たドレンは供給システムに戻される。 

ボールフロート式スチームトラップの仕組み

ボールフロート式スチームトラップ仕様

温度、圧力、材質、吐出容量、接続タイプなど、ボールフロート式スチームトラップの最小仕様に影響を与える要因がある。そのような要因を以下に説明する。

ボディ素材 

ボールフロート式スチームトラップの材質は、トラップを購入する際に考慮すべき非常に重要な要素です。材料の選定は、周辺環境における最大使用圧力と温度、ドレン排出位置、最小限のメンテナンスの要件によって決まります。ボールフロート式スチームトラップメーカーは、最大圧力、圧力試験、配管温度を達成することを目的として材料を選択します。ボールフロート式スチームトラップのカバー、ボディ、その他の耐圧部品に使用される材料は、他のバルブに使用される材料と変わりません。ステンレス鋼、炭素鋼、ダクタイル鋳鉄、ねずみ鋳鉄などである。本体材料の最高使用温度と圧力は、ボール・フロート・スチーム・トラップの最高使用温度と圧力と必ずしも一致しない。ガスケットや内部部品のような他の部品の耐温度・耐圧性によって、最大使用温度と圧力が制限されることがあるからです。 

サイズ 

ボールフロート式スチームトラップは、そのトラップにドレンを供給する装置の排出側の管路の大きさに合わせる必要があります。トラップにドレンを供給する装置の排出管路は、下表の内容に従ってサイズを決める必要があります。ボールフロートトラップは、機器の出口配管より小さいサイズにする必要はありません。また、ボールフロート式スチームトラップ出口の配管サイズは、トラップサイズに依存する必要はなく、必要な流量を生成し、二相流の圧力損失を制限するように設計する必要がある。

接続タイプ 

蒸気を使用するほとんどのユーザーは、標準的な国家、企業、または業界の仕様とコードに基づいて、接続用のネジ式、フランジ式、またはソケット溶接式のボールフロート式スチームトラップを必要とします。ネジ式はフランジ式に比べ安価です。しかし、ねじ接続は、トラップ出口パイプを取り外すか、またはトラップ交換を容易にするためにユニオンを使用しなければならないことを意味するインストール時にねじ込む必要があります。ボールフロート式スチームトラップにねじ接続を使用する場合、接続配管の接続不良を減らすため、使用するねじは公的規格に従わなければならない。ソケット溶接接続のボールフロート・スチーム・トラップは、蒸気漏れのレベルを制限するために、ある種の蒸気プラントでは好んで使用されている。しかし、これらの接続は交換時に取り外しが難しく、メンテナンス費用が高くなる傾向がある。フランジ接続のボールフロート式スチームトラップは、トラップのサイズと寸法が面間で同じであれば、取り外しと交換が容易である。環境と運転条件に従ってトラップの仕様が決定されたら、次のアプローチは適切な吐出容量と安全率を決定することです。 

ボールフロート式スチームトラップの種類

緩んだボールフロートのスチームトラップ 

ボールフロート式スチームトラップの単純なタイプは、ルーズフロートトラップです。このトラップを下図に示す。ドレンはAの入口からボールフロート式スチームトラップ内に流入し、水位が上昇してBのフロートがCから浮き上がり、ドレンはDのバルブオリフィスを自由に通過します。ドレンの流量が減少するとボールフロート式スチームトラップ内の水位が低下し、ボールがD出口を覆い始めます。フロート作用は、ボールフロート式スチームトラップに到達するドレンの量に対して、連続的な排出を維持するのに役立ちます。このタイプのルーズ・ボール・フロート・スチーム・トラップは、故障の原因となる作動部品がないため、メンテナンスがほとんど必要ない点で有利です。しかし、ルーズ・ボール・フロート・スチーム・トラップは出口が入口より低く保たれている。この設計は、トラップを介して蒸気の吹き込みを制限する水シールになります。また、このシールは、主オリフィスを介してトラップから空気を排出しません。そのため、別のハンド・エア・コック・ポイントEを設ける必要がある。緩いボールフロートのスチームトラップに関連するもう1つの問題は、小さな出口穴でボールの良好な着座を達成するのが難しいことです。 

図：緩んだボールフロートのスチームトラップ。

レバーボールフロート式蒸気トラップ

ボールフロート式スチームトラップの一種で、ドレンが入口Aから本体内に入り、水位が上昇するとボールBが持ち上がる仕組みになっています。ボールはフロートアームCによりD点の排出弁に接続され、ドレンがボールを持ち上げることにより排出弁が開きます。弁の位置は、このタイプのトラップの最大容量に該当する任意の負荷で凝縮水の連続排出を与えるボディ内の水位に応じて変化します。凝縮負荷が減少したときに蒸気がトラップに到達するために上昇し、フロートは、その下の位置に低下する。バルブは、蒸気の無駄を避けるためにシートに対して固定されています。このトラップに関連する1つの主な問題は、それが起動すると、メインバルブを介して排出することができないということです。 

レバーボールフロート式蒸気トラップ

ボールフロート式スチームトラップ・メーカーが、システムから空気を逃がす一定の機構を提供しない限り、ドレンがトラップ内に流入するのを防ぎ、トラップを空気で拘束することになります。レバー式ボールフロート式スチームトラップのメーカーは、E点に手動コックを設けて設計することがあります。 

サーモスタット式エアベントボールフロートスチームトラップ

レバー式ボールフロート式スチームトラップの手動コックの代わりに、自動空気抜きが付いたボールフロート式スチームトラップです。空気抜きはドレンのレベルより上の蒸気の空間にあります。最初の空気が放出された後、通常運転中に空気やその他の非凝縮性ガスが集まるまで閉じていて、開いて蒸気と空気の混合温度を下げます。このタイプのサーモスタット式空気抜きボール・フロート・スチーム・トラップは、低温始動時にドレンの容量を増加させる点で有利である。

サーモスタット式エアベントボールフロートスチームトラップ

ボールフロート式スチームトラップの用途 

• 熱伝達を促進するために熱交換器に使用される。 
• 加熱オーブンで使用される。 
• ヒーター・バッテリーとユニット・ヒーター。 
• セパレーターの排水。 
• 乾燥シリンダーに使用。 
• ヒーティングタンク。 
• 表面に熱を伝える加熱プレス。 

ボールフロート式スチームトラップの利点 

• 蒸気圧の変化に関係なく、特に自動エアベントを使用している場合は、ドレンを直ちに排出すること。 
• 蒸気温度で連続的にドレンを排出する。このように、利用可能な表面積を加熱する際に熱伝達率が高い場合に使用する第一の選択肢です。 
• 軽負荷から重負荷まで対応し、急激な圧力変動や流量変動にも影響されません。 
• ウォーターハンマーに強い。 
• これらのトラップは、特に自動エアベントが使用されている場合、自由に空気を排出することができる。 
• ボールフロート式スチームトラップ・メーカーは、様々な用途に対応できるよう大容量で設計している。 

ボールフロート式スチームトラップの欠点

• 過度の凍結によるダメージを受けやすい。 
• これらのトラップは、さまざまな圧力範囲で作動できるよう、さまざまな内部部品を必要とする。 
• これらのトラップが設計圧力範囲より高い差圧を受けると、閉じて凝縮水を通さないことがある。 

ボールフロート式スチームトラップのトラブルシューティング 

蒸気漏れ

• バルブシートに汚れが付着していた。ボールフロート式スチームトラップの前に別のストレーナを設置する。ストレーナーが適切に取り外され、洗浄されていることを確認する。スピンドルと弁座に汚れが付着していないか点検し、表面を清掃する。 

ドレンを排出しない 

• ボールの浮きがパンクした。そうするとウキが満水になり、浮力を失ってボールが浮き上がらなくなる。これでは仕掛けが窒息してしまう。そのため、フロートボールを別のものに交換する必要がある。 
• 低い差圧。差圧が低いと、背圧によって簡単に無効化されます。そのため、ボールフロートトラップは凝縮水を排出しません。これを避けるには、推奨されるように差圧を高く保つようにしてください。 

概要 

ボールフロート式スチームトラップは機械式スチームトラップの一種。このトラップは蒸気と水を分離するために使用されます。ボールフロート式スチームトラップは、バルブを開いて流体の流れを可能にすることで機能します。同時に、トラップは蒸気が逃げるのを防ぎます。ボールフロート式スチームトラップは、蒸気が無駄にならないようにするのに役立ちます。ボールフロート式スチームトラップは、バルブとシートアセンブリの2つの要素で構成されています。バルブはドレンが排出される可変オリフィスを提供します。第二の要素は、流体が排出されるかどうかを決定するバルブを閉じたり開いたりするのに役立ちます。流体の分離は密度差の概念を応用して行われます。ボールフロート式スチームトラップは、水が蒸気より密度が高いため、水と蒸気の分離に役立ちます。このトラップは浮き球を使用します。トラップが液体で満たされると、ボールはその上に浮きます。ボールが浮くことでバルブゲートが開き、ドレンが流れます。ドレンレベルが非常に低くなると、トラップは蒸気で満杯になる。その結果、蒸気がボールを下方に押し下げ、ゲートバルブを閉じます。 

ボールフロートスチームトラップには、サーモスタット式エアベントボールフロートスチームトラップ、レバー式ボールフロートスチームトラップ、ルーズボールフロートスチームトラップの3種類があります。これらのトラップは、加熱プレス、加熱タンク、熱交換器、乾燥シリンダーなど多くの用途で使用されます。ボール・フロート・スチーム・トラップは、ウォーター・ハンマーに対する耐性、大容量、蒸気温度でドレンを排出する能力、ドレンが形成されるとすぐに排出する能力などの特性により好まれる。