プラグバルブ

プラグバルブは、90°回転可能な円筒形または円錐形の弁体を持つ。円筒形弁体の場合、通路は一般的に長方形であり、円錐形弁体の場合、通路は台形である。これらの形状はプラグバルブの構造を軽くするが、同時に一定の流量損失も生じる。プラグバルブはカットオフや接続媒体、バイパスとして最も適している。しかし、用途の性質やシール面の耐侵食性によっては、絞りに使用されることもある。

目次

1.プラグバルブの定義

2.プラグバルブの動作原理

3.プラグバルブの種類

4.プラグバルブ設計基準

5.プラグバルブの利点

6.プラグバルブの用途

7.プラグバルブ取り付けガイドライン

8.プラグバルブ選定ガイド

1.プラグバルブの定義

プラグバルブは、クイックオープンのストレートスルーバルブです。シール面間の動きがワイピング効果を持ち、全開時に流れる媒体との接触を完全に防ぐことができるため、浮遊粒子を含む媒体にも使用できる。プラグバルブのもう一つの重要な特徴は、マルチポートのパイプラインに設計できることです。これにより、配管システムの設計を簡素化し、配管システムに必要なバルブや接続アクセサリーの数を減らすことができます。

2.プラグバルブの動作原理

開閉のための部品として、貫通孔のある弁体を使用する。弁体は弁軸とともに回転し、開閉動作を行います。プラグバルブのプラグは、ほとんどが円錐形（円筒形もある）で、バルブ本体の円錐穴の表面と結合してシールを形成する。プラグバルブは最も古くから使われているバルブで、構造が簡単で、切り替えが速く、流体抵抗が小さい。通常のプラグバルブは、機械加工された金属プラグとバルブ本体の直接接触によって密閉されるため、密閉性が悪く、開閉力が大きく、摩耗しやすい。

3.プラグバルブの種類

用途に基づき、プラグバルブのタイプは、ソフトシールプラグバルブ、オイル潤滑ハードシールプラグバルブ、リフトプラグバルブ、3ウェイプラグバルブ、4ウェイプラグバルブを含む

A.ソフトシールプラグバルブ

ソフトシールプラグバルブは、腐食性、高毒性、高危険度の媒体など、漏れが厳禁で、バルブ材料が媒体を汚染しない過酷な環境で使用されることが多い。バルブ本体は、作動媒体に応じて、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼で作ることができます。

ソフトシールプラグバルブ

a.F4、F46、PVDF、PP、PO、PEなどの低摩擦ブッシング材料は、動作温度と作業媒体に応じて使用することができます。シーリング部分の摩擦係数は、全体の作業プロセス中に小さいので、プラグは滑らかな回転を持っており、寿命を延ばす。

b.バルブ本体の入口と出口ポートの設計とダブルポートの溝シールリング構造は、プラグの回転中に、そのシールの間の圧力は、それが十分なシール圧力を生成し、ゼロリークに到達し、全開または全閉位置に到達するまで、徐々に変化する。

c.ダブルポート溝シールリングは、バルブ本体のブッシングを安定させるだけでなく、温度差によって引き起こされるわずかな変形を吸収することができます。同時に、ブッシングとプラグ間の摩擦が強く、バルブの寿命を延ばす自動洗浄効果があります。

d.プラグ上部のユニークな逆リップシールデザインは、柔らかいシール材ダイアフラムと金属ダイアフラムの組み合わせで、シール面間の圧力をバランスさせ、プラグをスムーズに回転させ、入口と出口端が接続フランジで適切にシールされるようにします。

e.高腐食性ガス/液体媒体に適しています。例えば、PVC、尿素、無水酢酸、苛性ソーダ製造装置、またはHF、ホスゲンなどの外部漏洩禁止要件パイプラインなど。

f.媒体は両方向に流れることができ、設置方向は限定されない。それはオンライン維持およびユーザー フレンドリーを実現します。

g.ユニークなデザインは、静電気と火災に安全です。

B.油潤滑メタルシールプラグバルブ

潤滑式プラグバルブ は、従来の潤滑式プラグ弁と圧力バランス式プラグ弁に分けられる。特殊グリースをプラグ上部からコーンホールとプラグの間に注入して油膜を形成し、開閉トルクを低減し、シール性能と寿命を向上させます。使用圧力は420MPaまで、最高使用温度は325℃まで、最大直径は24 "まで達することができます。

オイル潤滑式プラグバルブ

通常のオイル潤滑式プラグバルブ

a.通常のハードシールプラグバルブは、プラグコーンのインストール方法は標準です。バルブ本体とプラグのシール面との間の摩擦を低減するために、設計された潤滑油でタイトなシールシートです。高圧シール油は弁体の周りに注入され、高圧シールリングを形成し、弁体とプラグコーンのシール面との間の油膜の層は、タイトなシールを確認し、開閉動作をスムーズにします。

b.プラグバルブの開閉トルクをさらに低減するために、プラグの直径を小さくする方法が通常使用されるため、プラグバルブは通常、矩形のフローポートを使用する。この方法は、プラグバルブの開閉トルクを減少させる一方で、プラグバルブの流体抵抗を増加させる。

c.プラグコーンのシール面は、ステライト合金材料で溶接されるか、またはシール面の耐摩耗性と耐食性を高め、寿命を延ばすために表面硬化される。

d.プラグコーンのシール面は鏡面仕上げに研磨され、バルブシートとラッピングされ、タイトなシーリングを形成し、操作トルクを低減します。

圧力バランスプラグバルブ

通常のハードシールプラグ弁のトルクを低減するために、圧力バランスプラグ弁がよく使用される。通常の油潤滑式プラグバルブの特徴に加えて、圧力バランス式プラグバルブには次のような特徴がある。

圧力バランスプラグバルブ

a.圧力バランスプラグバルブのプラグコーンの取り付け方法は、下から上に向かって行う。プラグコーンの上部には逆止弁がある。

バルブが閉じられると、プラグコーンの断面積の違いにより、注入された高圧シーリングオイルがプラグに上向きの持ち上げ力を与え、良好なシーリングを実現します。

b.バルブが開くと、バルブ本体の下部チャンバー内の圧力は、パイプライン内の中圧と均衡します。上部チャンバー内の高圧シーリングオイルによって弁体が下方に押され、プラグコーンとバルブボディのシーリング面との間にわずかな隙間が生じます。弁体を回転させる際のトルクが減少し、シール面が保護されます。

c.高温条件下では、プラグの熱膨張をプラグの上昇と下降で吸収し、シーリングが詰まるのを避けることができる。

油潤滑式ハードシールプラグ弁は、油潤滑の使用により開閉トルクを適切に低減することができるが、媒体を汚染する可能性がある。従って、シール潤滑剤の選定は実際の使用条件に基づいて行わなければならない。

C.リフトプラグバルブ

リフトプラグバルブ は多くのデザインを持っています。リフトプラグバルブは、シール面の材質によってソフトシールとハードシールに分けられる。基本的な原理は、弁体を開くときに弁体を持ち上げ、弁体を90度回転させて全開にし、弁体のシール面との摩擦を減らし、弁体を閉じるときは、弁体を90度回転させて閉位置にし、弁体のシート面とシールするために下げます。

リフトプラグバルブ

ダブルシールリフトプラグバルブ
ダブルシールリフトプラグバルブは、ソフトシール構造になっています。プラグは3枚のプレートからなる円筒形のプラグで、両側のプレートにはゴム製のシール面がはめ込まれ、真ん中には円筒形のウェッジプラグがあります。

バルブが開くと、伝達機構はプラグを持ち上げ、プレートの両側を一緒に駆動し、結合されたプラグ本体とバルブシール面を切り離す。その後、弁体を90度回転させ、バルブの全開位置まで駆動する。

バルブが閉じられると、伝達機構が組み合わされた弁体を閉位置まで90°回転させ、弁体を押し下げる。2枚のサイドプレートがバルブ本体の底に接触した後、再び下に移動することはありません。入口端と出口端が動くので、サイドプレートの柔らかいシール面がバルブ本体のシール面に接触し、圧縮されてシールが達成される。

ダブルシールリフトプラグバルブは、ダブルブロックとブリード機能を備えています。バルブはシステムの異常な圧力上昇を防ぎ、バルブ開閉時の抵抗を減らす圧力バランス装置を備えています。シーリングリングが圧縮された後、金属面が接触するため、バルブは防火機能を持っています。バルブのメンテナンスは非常に便利です。バルブ本体をパイプラインから取り外すことなく、バルブ本体下部のエンドカバーを取り外すことで、2枚のサイドプレートを取り外し、交換することができます。そのため、石油、天然ガス、冶金鉱山、ガス工学、軽工業繊維、船舶ターミナル、食品、環境水処理など様々な産業で、パイプライン流体の調整と開閉に広く使用されています。

メタルシートリフトプラグバルブ

メタルシートリフトプラグバルブは、シートシール面の両側でシールすることができ、バルブの使用は、媒体の流れ方向によって制限されません。メタルシートリフトプラグバルブが閉じているとき、バルブシートのシール面は、ハンドホイールとステムによって加圧することができます。比シール圧を増加させることにより、プラグバルブはより良いシール性能を持つことができます。弁座のシール面は凸状になっており、シール面の清掃に便利で、シール面には結晶性の媒体や固体粒子が溜まりにくい。化学プラントの高温用途によく使用される。メタルシールリフトプラグバルブには多くの種類があり、一般的に2つのタイプがあります。

a.ハンドホイールとハンドルリフトプラグバルブ、動作原理：上昇、プラグとバルブが完全に開くようにします。閉じるときは、まずハンドルを回してコックを90度回して閉位置にし、次にハンドホイールを回してコックを下げてシールに達する。

バルブの開閉時、プラグはバルブシートから分離されるので、バルブの開閉は非常に簡単です。そしてシーリング表面は、開閉プロセス中に証拠を傷つけられます。そのため、バルブの寿命が長くなります。しかし、ハンドルの駆動トルクは小さいので、バルブの公称サイズは通常大きくありません。ハンドル昇降式プラグバルブはコンパクトな構造で、体積が小さく、流体抵抗が小さい。

b.機械式クロスドライブ昇降プラグ弁。メカニカルクロスドライブ昇降弁の動作原理は、バルブが開かれると、伝送装置は、弁体を上昇させるために、バルブステムのスレッドを回転させることです。弁体と弁体のシール面が分離された後、弁体が90度回転するように駆動され、弁が完全に開きます。閉弁時には、伝達装置が弁体を先に閉弁位置まで90度回転させ、弁体は回転しなくなる。駆動力によりネジ山が回転した後、弁体は下降し、バルブ本体のシール面に接触してシールされる。

メカニカルクロストランスミッション機構は、空気圧アクチュエーター、電動モーターアクチュエーター、油圧アクチュエーターなどに接続し、遠隔操作することができます。

メカニカルクロスドライブリフトタイプのプラグバルブは、駆動装置の入力トルク不足の限界を解決し、バルブを大口径・高圧方向へ発展させます。
メカニカルクロスドライブリフティングプラグバルブのプラグ通路は、パイプラインの直径と同じであり、流体抵抗が小さく、ピギングに便利です。石油とガスの長距離パイプラインの開発はますます大きくなっています。

D.三つ巴と 四方プラグ弁

三方弁と四方弁は、媒体の流れ方向が変わったり、媒体が分散されたりする複雑な配管に適しています。作業条件の要件に応じて、ソフトシールブッシングまたはソフトシール、ハードシールリフトプラグバルブを選択することができます。

4.プラグバルブ設計基準

5.プラグバルブの利点

 1) 頻繁な操作のために、急速で軽いオープン・クローズ

2) 流体抵抗が小さい

3）シンプルなデザイン、小型、軽量、メンテナンスフレンドリー

4) 密閉

5) 流れの方向の制限なし

6) 無振動・低騒音

6.プラグバルブの用途

プラグ弁は油田、ガス田の採鉱、交通機関および精錬装置で広く利用されているが、石油化学工業、化学工業、石炭ガス、天然ガス、液化石油ガス、HVAC 工業および一般的な企業でも広く利用されている。

7.プラグバルブ取り付けガイドライン

プラグバルブの取り付けに際しては、プラグバルブの損傷を防ぎ、プラグバルブの性能を十分に発揮させるために、以下の4点に注意する必要がある：

1）バルブが開いていることを確認する。まずパイプラインを加熱し、パイプからバルブにできるだけ多くの熱を伝えます。プラグバルブ自体の加熱時間を長くしない。

2）ガーゼやワイヤーブラシでパイプや切削部分を取り除き、金属表面をピカピカにする。スチールウールの使用は推奨しない。

3）まずパイプを垂直方向に切断し、バリを切り落とし、パイプ径を測定する。

4）パイプの外側と溶接シールドの内側にフラックスを塗る。フラックスは溶接面を完全に覆わなければならない。フラックスの使用は控えめにしてください。

8.プラグバルブ選定ガイド

プラグバルブは、構造的特徴や機能に応じて、以下の原則に従って選択することができます。

1）用途が媒体を分配し、媒体の流れ方向を変更する場合、その動作温度は300℃以下、公称圧力PN≤1.6MPa、呼び径は300ミリメートル以下である場合は、マルチチャネルプラグバルブを選択することをお勧めします。

2）牛乳、ジュース、ビール、製薬工場などの食品会社の設備やパイプラインには、オーステナイト系ステンレス鋼のタイト型コニカルプラグバルブの使用を推奨する。

3）油田採掘、天然ガス田採掘、石油・ガス輸送パイプライン、精製・洗浄設備では、公称圧力レベルはClass300以下、公称口径は300mm以下。油封式円錐弁の使用を推奨する。

4）油田採掘、天然ガス採掘、パイプライン輸送枝管、精製、洗浄設備において、公称圧力レベルはClass1500以下、公称直径は900mm以下、使用温度は340℃以下である。油封式円錐弁の使用を推奨する。

5）大規模な化学工業では、腐食性の媒体を含むパイプラインや機器は、高速開閉速度を必要とする。硝酸ベースの媒体については、テフロンスリーブシール円錐弁を使用することができます。酢酸ベースの媒体については、Crl8Nil 2M02Tiステンレス鋼インレイドPTFEスリーブシール円錐弁を選択することができます。

6）ガス、天然ガス、空調システムのパイプラインの中和装置では、呼び径は200nm以下であり、グランドパッキンの円錐弁を使用する必要があります。

終わり:

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