絞りとは、バルブを部分的に開閉することによって流体の流量を調整するプロセスを指します。ゲート バルブは、完全に開いたときに遮るもののない完全な流路を提供できるため、さまざまな業界で一般的に使用されていますが、ゲート バルブによる絞りは一般的に推奨されません。ゲートバルブのサプライヤーとして、このアドバイスの背後にある理由を掘り下げてみたいと思います。
1. シール機構と絞り
ゲート バルブは、流れ方向に対して垂直に移動して流体の通過を遮断または許可するゲートまたはディスクを備えて設計されています。バルブが完全に開くと、ゲートはバルブ ボンネット内に完全に引き込まれ、最小限の抵抗で真っ直ぐな流路が形成されます。ゲート バルブのシールは、ゲートが完全に下がり、両側のバルブ シートに接触すると行われます。
ただし、ゲートバルブを使用して絞りを行う場合、ゲートは部分的にしか下がりません。この状態では、バルブを流れる流体の高速ジェットがゲートとシートに衝突します。この高速の流れはシール面の浸食を引き起こす可能性があります。たとえば、ウェッジディスクゲートバルブ、くさび形のディスクは、完全に閉じたときにしっかりと密閉されるように設計されています。しかし、スロットリング中に高速流体がウェッジの表面とシートを摩耗させ、時間の経過とともに漏れが発生する可能性があります。
2. 流量特性
ゲートバルブは、流れを段階的に制御するように設計されていません。それらの流れ特性は、完全に開いているか完全に閉じているかという、より二値的なものになります。ゲート バルブが部分的に開いている場合、流路面積はゲートの動きに応じて非線形に変化します。この非線形な流量特性により、流量を正確に制御することが困難になります。
対照的に、グローブバルブなどの他のタイプのバルブは、スロットル用に特別に設計されています。玉形弁には流れの方向と平行に動くプラグがあり、プラグを調整すると流れの面積がより直線的に変化します。バルブ位置と流量の間のこの線形関係により、流体の流れをより正確に制御できます。たとえば、一定かつ正確な流量が必要なプロセスでは、絞りにゲート バルブを使用すると流量が不安定になり、システム全体のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
3. 振動・騒音について
ゲートバルブによる絞りは、大きな振動や騒音を引き起こす可能性があります。流体が部分的に開いたゲート バルブを通過すると、速度と圧力が急激に変化します。これらの急激な変化により流体の流れに乱流が生じ、その結果、バルブや接続された配管が振動します。
振動はさまざまな悪影響を与える可能性があります。まず、時間の経過とともにバルブのコンポーネントが緩み、漏れや機械的故障が発生する可能性があります。第二に、振動によって発生する騒音は産業環境において迷惑となる可能性があり、騒音レベルが高すぎる場合には労働者の健康に危険を及ぼす可能性さえあります。たとえば、ソリッドディスクゲートバルブソリッドディスクは、高速流体にさらされる表面積が大きいため、スロットリング中に振動が発生しやすい可能性があります。
4. キャビテーション
ゲートバルブでスロットルを行う場合、キャビテーションも大きな問題となります。キャビテーションは、流体の圧力が蒸気圧を下回ると発生し、蒸気泡の形成を引き起こします。これらの気泡がより圧力の高い領域に移動すると、突然崩壊し、高強度の衝撃波が発生します。
ゲート バルブでは、絞りによって部分的に開いたゲート全体で大幅な圧力降下が発生する可能性があります。この圧力降下は、キャビテーションを引き起こすのに十分である可能性があります。気泡の崩壊によって発生する衝撃波により、ゲート、シート、バルブ本体などのバルブ内部が損傷する可能性があります。でスラブゲートバルブ大きくて平らなスラブディスクは、その周囲の流体の流れのパターンにより、スロットリング中により深刻な圧力降下が発生する可能性があるため、キャビテーションによる損傷を受けやすくなる可能性があります。
5. 運用および保守コスト
スロットリングにゲート バルブを使用すると、運用コストとメンテナンス コストの両方が増加する可能性があります。前述したように、スロットリングは浸食、振動、キャビテーションを引き起こす可能性があり、これらはすべてバルブの早期摩耗につながります。これは、バルブの交換または修理がより頻繁に必要となり、メンテナンスコストが増加することを意味します。
さらに、一貫性のない流量制御や、絞りゲート バルブに関連する潜在的な漏れも、システムの非効率につながる可能性があります。たとえば、パイプライン システムでは、流量を正確に制御できない場合、流体の供給が過剰または不足する可能性があり、エネルギーと資源を浪費する可能性があります。この非効率性は、時間の経過とともに運用コストの増加につながります。
結論
結論として、ゲート バルブはオン/オフ サービスには優れていますが、シール機構、流量特性、振動と騒音の可能性、キャビテーションの問題、および関連する運用コストとメンテナンス コストを考慮すると、ゲート バルブによる絞りはお勧めできません。ゲート バルブのサプライヤーとして、私は常にお客様に、ゲート バルブが全開または全閉のアプリケーションで使用するようにアドバイスしています。スロットル用途には、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブなどの他のタイプのバルブの方が適しています。
オン/オフサービス用の高品質ゲートバルブを市場に投入されている場合、または特定の用途に合わせたバルブ選択に関するアドバイスが必要な場合は、詳細についてお気軽にお問い合わせください。当社は、お客様の産業ニーズを満たす最適なバルブ ソリューションを提供することに尽力しています。
参考文献
- バルブ ハンドブック、第 2 版、ミルトン ベイチョック著。
- ターボ機械の流体力学と熱力学、第 4 版、SL Dixon と CA Hall 著。
- 工業用バルブ: 選択とサイジングのガイド、Tom G. Smith 著。
