ボールバルブの一般的な故障原因と修理方法

はじめに

ボールバルブはその耐久性と信頼性で知られており、様々なオン/オフアプリケーションで選択されるバルブです。ボールバルブは一般的に過酷な環境でも持ちこたえますが、他のシステムコンポーネントと同様、破損や故障のリスクがあります。ボールバルブの寿命には複数の要因が影響し、システム媒体、媒体温度、媒体圧力、サイクル頻度、作動タイプ、作動時間などが含まれます。 ボールバルブの適切なメンテナンス.ボールバルブの故障の最も一般的な原因とその解決策についてお読みください。

ボールバルブの寿命に影響を与える要因

多くのメーカーがボールバルブの推定寿命を提示しているが、この範囲は様々な要因によって減少したり延長したりする。

作動：

システムの意図するサイクルスピードと利用可能な動力源に応じて、ボールバルブは空気圧（エア）、電気（モーター駆動）、または油圧（流体）アクチュエーターによって動かされます。互換性のないアクチュエーターとシステムの状態はバルブの故障につながる可能性がありますが、ほとんどの場合、アクチュエーターは制御するボールバルブよりもはるかに長持ちします。

デザイン：

1ピースや2ピースのボールバルブはシステム内でのメンテナンスや修理ができないため、部品が故障した場合は交換しなければなりません。しかし、スリーピースボールバルブは、バルブ全体をシステムから取り外すことなく、シートとシールを取り外して交換できるように設計されています。このため、3ピースボールバルブは適切にメンテナンスされていれば、1ピースや2ピースのボールバルブよりもはるかに長持ちします。

メディア

ボールバルブは一般的に、固体微粒子を含まない流体や気体のオン/オフ制御を目的としています。オイルのような潤滑媒体は、実際にシールの摩耗を減らし、バルブの寿命を延ばすことができます。 

サービス性：

シールは多くの場合、故障の原因となる最初の部品である。 ボールバルブなぜなら、それらはバルブ本体部よりも柔らかい材料（通常は P.T.F.E.）で作られており、最も消耗しやすいからです。ワンピース及びツーピースのボールバルブは、シールの寿命が来たら交換しなければなりませんが、通常、アッセンブリーの中で最もコストがかかるアクチュエーターを交換することなくバルブを交換することができます。一方、スリーピースボールバルブは、シールの交換が容易です。

ソース

一般的に、互換性と最大寿命を確保するために、システム機器と同じ国で製造されたボールバルブを調達するのが良い方法です。

温度と圧力の定格：

高圧または高温のアプリケーションで使用されるボールバルブは、低圧のアプリケーションで使用されるボールバルブよりも頻繁に整備または交換する必要があります。

サイクルの頻度：

ボールバルブの寿命は、バルブのサイクル（オンまたはオフ）の頻度に直接関係します。1日に1～2回しか循環しない高圧アプリケーションのバルブは、1分ごとに循環する低圧アプリケーションのバルブよりも長持ちする可能性があります。

バルブの材質：

全体的に、金属製ボールバルブはPVCやその他の合成素材で作られたものよりも寿命が長い。メディアはボールバルブ本体と付属品の材質を決定する大きな要因であるため、材質とメディアの互換性を確保することが不可欠です。

ボールバルブの故障に起因する潜在的リスク

ボールバルブの故障は、バルブの交換にかかる時間と費用以上のものを意味します。潜在的なリスクは、単に不便なものから本当に危険なものまで様々です。

メディアのリーク

バルブが故障すると、配管システム内の媒体が周囲の環境に漏れる可能性がある。媒体によっては、作業員や機器が有毒化学物質や有毒ガス、極端な温度や危険な高圧にさらされる可能性があります。

生産停止時間：

バルブの故障は生産を停止させ、収益の損失、時間の浪費、修理を待つ間何もすることがない従業員をもたらします。

修繕費：

どのような産業環境においても、定期的な機器の修理は予想されることですが、予防可能なバルブの故障に起因する修理は、最終的に予算以上の費用がかかる可能性があります。

これらの潜在的なリスクは、定期的な検査と予防的メンテナンスの重要性を物語っています。作業員の安全、設備の長寿命化、コストの最適化を実現するために、施設では定期的な点検とメンテナンスの実施を徹底してください。

14 一般的なボールバルブの故障と修理方法

1. アクチュエータの非互換性：

電動、油圧または空圧アクチュエータは、制御するバルブに対して強力すぎるため、バルブ自体に損傷を与える危険性があります。逆に、アクチュエータによっては、バルブを回転させるのに十分なトルク出力が得られない場合があります。

解決策 制御するバルブのタイプとシステムの状態の両方に適したアクチュエータを選択してください。問題がアクチュエータにあるのかバルブ自体にあるのか分からない場合は、ボールバルブをアクチュエータから取り外し、手動でバルブを回してみてください。バルブが自由に回転すれば、アクチュエータの問題であることが分かります。ご使用のアクチュエータに手動オーバーライドハンドルが付いている場合は、バルブをアクチュエータから取り外すことなく、この操作を試みることができます。可能であれば、バルブとアクチュエータの互換性を確保するために、同じメーカーから調達するようにしてください。

2. キャビテーション：

キャビテーションは、バルブ内の液体媒体の圧力が蒸気圧以下に低下したときに発生します。これにより小さな気泡が発生し、気泡が崩壊してバルブが損傷することがあります。

解決策 システム内の媒体の圧力と流速に適したバルブを使用しているか確認してください。圧力降下を遅らせるために多段制御弁を使用することもできます。

3. エラストマーの損傷：

バルブシート、ガスケット、シールは、多くの場合、バイトンのようなエラストマー（弾性ポリマー）で作られています。® またはEPDM。これらは一般的に消耗部品とみなされ、より頻繁な交換が必要となる。これは、メディアとシールの不適合によって悪化する可能性がある。

解決策 バルブのエラストマーコンポーネントがシステムメディアに適合することを確認してください。必要であれば、より適合性の高い材質の部品を選択してください。スリーピースボールバルブでは、バルブ全体を取り外したり交換したりすることなく、これらのコンポーネントを交換することができます。

4. 不適切なバルブサイズ：

バルブポートのサイズはメディアの流量に影響するため、メディアの流量とパイプサイズに応じてバルブサイズを適切に計算することが重要です。大きすぎるバルブは圧力の低下を引き起こし、小さすぎるボールバルブはメディアのボトルネックや爆発の可能性を引き起こします。 

解決策 液体と気体の流量計算機は、配管システム内の媒体の圧力に応じて必要なバルブのサイズを知ることができます。バルブの定格圧力は、Cv値（インペリアル）またはKv値（メトリック）で表されます。

5. 誤った取り付け：

メーカーの仕様に従って適切に設置されていないバルブは、システムの適切な機能に大きな支障をきたす可能性があります。

解決策 バルブの取り付けと修理は、必ず適切な訓練を受けた専門家が行ってください。適切な取り付け技術に疑問がある場合は、OEMに相談してください。

6. 誤ったメンテナンスと修理：

メンテナンスの怠慢や不適切は、損害、職場への危険、生産の停止、時間の浪費、収益の損失につながります。

解決策 定期的な予防メンテナンスのスケジュールを立て、ボールバルブと配管システムに携わる技術者が知識と経験を持っていることを確認してください。設置およびメンテナンスについては、常にメーカーの指示に従ってください。

7. 不適切な操作および設定圧力差：

システムオペレーターが設定した圧力が実際の運転圧力と異なる場合、バルブにひずみが生じたり、バルブが破損したりする可能性があります。

解決策 バルブの構成部品に損傷、摩耗、漏れがないか点検し、システム圧を適宜再設定してください。

8. 活動休止後のリーク：

しばらく使用されずに放置されたバルブは、媒体の蓄積や部品の腐食によって閉塞を起こす可能性がある。

解決策 休止状態の配管システムまたはセグメントを再稼動させる前に、すべてのバルブに潤滑油が塗布され、付着物がないことを確認する。

9. 材料不適合：

特定の種類の媒体は、ボールバルブのボディやコンポーネントを他のものよりも早く侵食する可能性があるため、システムに適したボールバルブの材質を選択することが重要です。

解決策 ボールバルブの製品説明には、それがどのような材料で作られているか、また理想的な用途や媒体適合性が記載されています。そのための便利なツールが コール・パーマー化学適合性データベース これは、バルブの材料が特定の媒体に適合していることを確認するために使用できる。 

10. シールまたはボルトの漏れ：

エラストマーシールが損傷していたり、ナットやボルトが緩んでいたりすると、バルブから媒体が漏れることがあります。

解決策 エラストマー部品を交換する必要があるか、金具の締め付けが必要かを確認する。

11. 粒子と堆積物の蓄積：

ボールバルブは、微粒子を含む媒体には推奨されませんが、汚染や沈殿物の蓄積に関係なく発生することがあります。固形粒子がバルブに詰まり、コンポーネントに損傷を与える可能性があります。また、間違った潤滑はバルブ部品の焼き付きを引き起こす可能性があります。

解決策 配管システムのすべての構成部品について、定期的な点検と清掃を予定する。損傷や故障を防ぐため、バルブに付着したゴミや堆積物は常に取り除いてください。バルブの材質やシステム媒体との適合性を確保するため、潤滑剤を添加する前に、バルブメーカーに確認してください。

12. 圧力と温度が必要なパラメーターを超えている：

定格圧力や定格温度を超えるバルブの使用は、バルブの摩耗や破損、あるいはバルブの突然の故障を引き起こす可能性があります。

解決策 バルブの製品仕様がシステム要件や条件と一致していることを確認してください。

13. バルブステムの摩耗：

バルブ構成部品の絶え間ない動きとステムパッキンの弾性不足は、ボールバルブのステム破損の原因となります。

解決策 バルブステムシールは通常、ボールバルブで最初に故障する部品です。バルブステムからの漏れに気づいたら、バルブを交換する時期です。また、3ピースバルブの場合は、ステムシールや金具と一緒にステムを交換することもできます。

14. ウォーターハンマー：

液体媒体の流れにおける急激な圧力変化は、破壊的な衝撃波を配管システム内に反響させることがあります。ウォーターハンマーとして知られるこの現象は、流体処理システムにおけるバルブ故障の主な原因の一つです。

解決策 スロッティングバルブは、ノンスラム、遅効性、電動作動のボールバルブと同様に、ウォーターハンマーを最小限に抑えることができます。配管システムの設計にエルボやループを追加することも、リスクを減らすことができます。

ボールバルブの適切なメンテナンスの利点

ほとんどのボールバルブはメンテナンスではなく、交換するように設計されています。ワンピースとツーピースのボールバルブは比較的経済的で、自動化システムでは通常、より高価なコンポーネントであるアクチュエーターを交換することなく交換することができます。しかし、3ピースボールバルブを使用するアプリケーションでは、ボールバルブをメンテナンスすることが、故障のリスクを減らす積極的な方法です。ボールバルブのメンテナンスは、定期的に正しく行われれば、大きなメリットがあります。

シャットダウンの必要性を低減：

ボールバルブの故障リスクが低下することで、生産停止の必要性が減少します。

セキュリティと安全性：

ボールバルブの評価について適切な訓練を受けたメンテナンスの専門家は、潜在的な問題を簡単かつ早期に特定できるため、緊急修理や事故、職場の安全衛生基準違反の可能性を低くすることができます。

コスト削減：

メンテナンスの問題が少ないということは、節約につながるということです。定期的な点検と予防的メンテナンスを行うことで、バルブの故障による予期せぬ高価なダウンタイムのリスクを低減します。

寿命が長い：

メンテナンスが行き届いているバルブは長持ちし、ほとんど修理の必要がないため、コスト削減、ダウンタイムの防止、工場生産のスケジュール維持に役立ちます。

ボールバルブのメンテナンスの中には、バルブの運転中に実施できるものもあるため、生産が中断されることなく継続できることも覚えておいてください。

ボールバルブメンテナンスのベストプラクティス

適切な設置と定期的かつ予防的なメンテナンスは、バルブの寿命に直接影響します。正しく設置することで、修理や交換の必要性を減らすことができるため、バルブを設置する技術者がボールバルブの設置やメンテナンスの経験と知識があることを確認してください。

原則として、予防的または予知的メンテナンスは、ボールバルブに問題が発生するずっと前に開始する必要があります。包括的なボールバルブのメンテナンスプログラムには、以下のものが含まれます：

潤滑：

適切な潤滑は部品の磨耗を防ぎ、シールの効果を高め、ボールバルブをスムーズに作動させます。バルブの材質やシステム媒体に適合する潤滑剤を選ぶようにしてください。潤滑が推奨されているかどうかは、バルブメーカーにご相談ください。

定期的なクリーニング：

清潔なボールバルブは長持ちします。スリーピースボールバルブを洗浄するには、バルブの材質と悪い反応を起こさない洗浄剤を使用して、バルブの内部と外部のほこりやごみを取り除きます。金属製の部品にはガスベースの洗浄剤または圧縮空気洗浄剤が効果的で、非金属部品にはアルコールまたは水性洗浄剤が理想的です。バルブのシール材に適合する洗浄剤を必ず使用してください。

定期検査：

ほとんどの用途では、年に一度のボールバルブ検査で十分ですが、ハイサイクルや高圧環境でのボールバルブは、より頻繁な検査が必要です。定期的なシャットダウン時には、配管システムからボールバルブを取り外し、分解し、内部を清掃し、破損または摩耗した部品を交換します。

これらのベストプラクティスに従うことで、ボールバルブの故障リスクを低減し、メーカーの推定寿命よりもボールバルブの寿命を延ばすことができます。

著者略歴

ジョージ・パッカードはマーケティング担当副社長である。 ジェミニバルブGeminiValve社は、自動および手動ボールバルブの米国家族経営メーカーです。1974年に設立されたGemini Valveは、バルブの設計と製造において長年の経験を有し、どのようなアプリケーションに対しても信頼性の高いソリューションを提供しています。