コントロールバルブ。 LDM から二方および三方制御バルブを購入する

制御弁は、パイプラインを通って送られる液体および気体物質の圧力を制御するために使用されます。 制御バルブを使用すると、パイプラインへの作動流体の流れを連続的または個別に調整できます。

作動媒体の流れを正確に分配することが特に重要なシステムでは、圧力制御ユニットが必要です。

これは、たとえば暖房ネットワークに特に当てはまります。室内環境はパイプやラジエーターに入る冷却剤の量に依存するためです。 バルブ内部の穴の断面積が減少または増加すると、パイプラインのスループットはそれぞれ減少または増加します。

この問題は、制御弁を使用して液体または気体が通過するパイプの容量を常に変更することで解決されます。

目的に応じて、制御弁には主に 3 つのタイプがあります。

• 双方向スルー - 液体または気体の流れを制御する目的のみに使用され、パイプラインの直線部分で使用されます。
• 双方向コーナー – 圧力を調整し、パイプラインの転換点で使用される方向を変更します。
• 3 パス - 2 種類の作動流体を共通の流れに混合するか、1 つの流れを 2 つに分割します。

最も単純な制御バルブはストレート バルブで、次の部品で構成されます。

• 内部に通過穴を備えた T 字型の本体。
• パイプの端にあるフランジまたはねじ山。
• バルブの気密性を維持するシールアセンブリ。
• ゲート - バルブ調整本体。
• ロッド - バルブの位置を変更するために使用される部品。

作動媒体の流れは、流路開口に対するゲートの位置を移動させるときに流路開口の大きさを変えることによって調整される。

調節弁の用途に応じて設計の一部変更や新規要素の追加を行っております。

注記！ 作動媒体の流れを完全に停止できるように変更された遮断弁と制御弁があります。 この場合、バルブは閉位置でその部品が密閉されるように作られています。

コントロールバルブのメリット

このタイプの調整器は、家庭用および工業用の水道およびガス供給システム、暖房ネットワーク、石油パイプラインで使用されます。

制御（遮断および制御）バルブ

バルブは、パイプラインを通って輸送される液体および気体媒体の流れを制御するように設計されています。

制御バルブと遮断制御バルブは、バルブが完全に閉じているときの最小値からバルブが完全に開いているときの最大値まで、調整された流量の流量を連続的に変化させます。

遮断または遮断バルブは、調整された流量を連続的に制御するのではなく、個別に制御します (バルブが完全に開いているか、完全に閉じています)。 制御バルブと遮断バルブはどちらも、バルブが閉位置にあるときに制御流体の少量の漏れがあります。

バルブを制御弁、遮断弁、遮断制御弁に分割することは我が国にのみ存在し、制御弁と遮断弁には個別の漏れ基準があることに注意してください。 世界の残りの地域では単に制御弁が製造されており、その漏れは 6 つのクラスに分類されており、クラス番号が大きいほど漏れは少なくなります。 最後の 3 つのクラスはバルブを指し、遮断バルブ、遮断バルブおよび制御バルブと呼ばれます。

バルブの呼び口径（DN）は、バルブの入口パイプと出口パイプの呼び内径として理解してください（場合によっては、出口パイプの直径が入口パイプの直径を超える場合があります）。 バルブ通路の公称直径の各値は、規制対象物質の可能な最大流量に対応し、一般に、これは多くのパラメータ (圧力降下、密度など) によって決まります。 バルブを比較し、油圧計算の結果に基づいて必要なバルブ サイズを選択することを容易にするために、条件付き容量の概念が導入されました。

バルブの条件付き容量 (Kvy) は、バルブが全開でバルブ全体の圧力降下が 0.1 MPa (1 kgf/cm2) のときに、温度 20 °C でバルブが通過できる水の量を示します。

コントロールバルブは、本体、スロットルアセンブリ、バルブアクチュエーターの 3 つの主要なブロックで構成されています。 典型的なパススルー設計

アクチュエータが取り付けられていない遮断弁と制御弁を図 1 に示します。

スロットルアセンブリはバルブ本体 1 の内部に取り付けられており、シート 2 とロッド 4 に接続されたプランジャー 3 で構成されています。シートはさまざまなデザインで作成できます。図 1 に示すようにバルブ本体にねじ込み、本体に押し付けます。特殊ブッシュを使用したり、ボディと一体化したりできます。

プランジャーは、カバー 5 に作られたガイドに沿ってスライドします。本体 1 とカバー 5 の間には、シールガスケット 6 が取り付けられています。ロッド 4 は、バネ仕掛けのシェブロンリングで作られた一組のスタッフィングボックス 7 を通して引き出されます。フッ素樹脂-4 またはその変性物。 アクチュエータはカバー 5 に取り付けられており、そのステムはバルブステムに接続されています。 駆動装置は、空気圧式、手動式、電気式、または電磁式です。

スロットル アセンブリは、バルブの調整および閉鎖要素です。 バルブの流れ面積を変更し、その結果としてその流れ特性を変更するタスクが実装されるのはこのユニットです。

バルブの動作条件（圧力降下、調整式）に基づいて、特定のブッシング、シート、プランジャの組み合わせが選択されます。

媒体とその温度、機械的不純物の存在、処理量、媒体の粘度など。

ほとんどの場合、作動流体の正しい供給方向がバルブの動作にとって重要です。 ハウジングの外面に矢印のマークが付いています。 図 1 に示すハウジングの左側のチャネルから媒体が供給される場合、この供給方向は「シャッター下」 (媒体が下からプランジャーに近づく) と呼ばれ、媒体が右側のチャネルから供給される場合、この供給方向は「シャッターへ」と呼ばれます（媒体が閉じた状態でプランジャーをシートに押し付けます）。 国内企業が製造する代表的な調節弁の主なパラメータと特性を表1および表2に示します。

表1。

遮断弁と制御弁の主なパラメータ

表 2.

遮断弁および制御弁の条件付き容量

アクチュエーター

遮断および制御、制御および遮断パイプラインバルブのドライブとアクチュエータが設計されています

制御信号（空気圧、電気または機械）をアクチュエータ ロッドおよびロッドにしっかりと接続された遮断要素（バルブ、ボール バルブ、バタフライ バルブ、ゲート バルブなど）の機械的（直線または回転）動作に変換します。 。

作動原理と、作動バルブに必要な機械力を生成するために使用されるエネルギーの種類に従って、遮断バルブと制御バルブを制御するために使用されるアクチュエーターは、次のように分類されます。

空気圧

電気

油圧

組み合わせた

空気圧アクチュエータ

空気圧アクチュエータは、確立された伝統により、さまざまなタイプの制御バルブのドライブの中でかなり大きな位置を占めています。 これは主に、前世紀の 50 年代から 60 年代までの大量産業オートメーションが主に空気圧に基づいていたという事実によるものです。 今日の空気圧自動制御システムは、マイクロプロセッサーとデジタル電子機器の普及の時代において、いささか時代遅れに見えます。さらに、非常にかさばり、圧縮空気の準備と分配のためにネットワークを組織する必要があり、圧縮空気も消費されます。空気圧システムの作動中。

同時に、空気圧ドライブの設計がシンプルであり、その結果として信頼性と保守性がかなり高いため、最新の自動プロセス制御システムでこのようなドライブをうまく使用できるようになります。

空気圧アクチュエータは、レギュレータの出力における空気圧 P の変化を、バルブ、ダンパー、ゲート、タップなどの調整本体の動きに変換するように設計されています。調整本体は、液体、ガス、蒸気などの流量を変化させます。制御対象に影響を与え、それによって制御されるプロセスパラメータの変化を引き起こします。

ドライブのタイプに基づいて、空気圧アクチュエータは、メンブレン、ピストン、ロータリー、および回転空気圧モーターに分類されます。

ダイヤフラムアクチュエータ（MIM）

膜アクチュエータ (MIM) の図を図 2 に示します。調整体に接続された出力ロッド 2 の一方向の動きは、圧力 P によって生成される力によって行われ、もう一方の方向には動きます。信号 P は、密封された膜「ヘッド」に入ります。この膜には、厚さ 2 ～ 4 mm のゴム引き生地でできた、中央が硬い膜が含まれています。 スプリング 3 がメンブレンを下から押します。メンブレン アクチュエータ (図 2) では、制御エアの圧力がアクチュエータ カバー間の周囲に沿ってクランプされたメンブレン 4 に作用し、スプリング 3 によって均等化される力が生じます。したがって、アクチュエータロッド２のストロークは制御圧力の値に比例する。 スプリングの剛性と予圧縮によって、アクチュエータの力の範囲と公称ストロークが決まります。

膜アクチュエータは、膜の「ヘッド」のサイズに応じて分類されます。 MIMS は通常一緒に供給されます

規制機関 - バルブと。 圧力 P が除去されると、膜は常に上方に移動するため、調整体の設計に応じて、常開 NO バルブと常閉 NC バルブが区別されます。

図 2. 制御バルブに取り付けられたダイヤフラム アクチュエータ:

1 - 規制機関。 2 - ロッド。 3 - 春。 4 - 膜。 5 - オイルシール

ほとんどの MIM の静特性は線形に近いですが、P の最大値の 2 ～ 15% のヒステリシス ゾーンがあります。この値は、シール 5 内の摩擦力、および制御本体全体の圧力降下に依存します。 、バネの特性と膜の有効断面積について。

ヒステリシス ゾーンを縮小し、MIM の動的特性を改善するために、ポジショナーと呼ばれる追加のパワー アンプがアクチュエーターに取り付けられます。 ポジショナには、変位補償方式と力補償方式に従って動作するものがあります。 どちらのタイプのポジショナでも、MIM はロッドの位置に関する負のフィードバックによってカバーされており、スタフィング ボックス内の摩擦力や制御本体の圧力降下などの静特性への影響が排除されます。

同時に、MIM に供給される空気流量が増加し、MIM の動的特性が著しく改善されます。

制御システムの電気信号とのインターフェースには、電空ポジショナーが使用されます。これにより、膜アクチュエーターの静特性が改善されることに加えて、電気信号が MIM に供給される制御空気のパルスに確実に変換されます。

MIM の主な技術的特性を表 3 に示します。

表 3.

制御弁に取り付けられる代表的な MIM の外観を図 3 に示します。

ピストン空気圧アクチュエータ

ピストン空気圧アクチュエータ (PPA) は、アクチュエータ ロッドの直線運動が必要な場合に使用されます。

遮断弁と制御弁は、工業生産施設や家庭生活システムで媒体の流れを制御するために使用されます。 幹線パイプライン、油田およびガス田とその処理プラント、製鉄および化学プラント、廃水処理プラント、都市水道などは、大量の遮断弁や制御弁を必要とする企業のほんの一部にすぎません。

遮断弁や制御弁には多くの種類や改良品があります。 ボールバルブ、バタフライバルブ、ゲートバルブ、ゲートバルブ、ダイヤフラムバルブなどの最も一般的な製品タイプの動作原理を見ていきます。

上記のすべてのタイプの遮断弁の動作原理はほぼ同じです。 これらの装置はすべて、媒体 (空気、液体、蒸気、ガス、固体) の流れを制限するか、完全に遮断します。 唯一の違いは、流れを遮断する遮断弁の種類 (膜、ディスク、ボール) の設計要素です。

ボールバルブは遮断バルブの中で最も信頼性の高い要素の 1 つです。 このタイプのバルブは、遮断要素を 4 分の 1 回転 (90°) 回転させると、流れを完全に遮断できる可能性が非常に高くなります。 ボールバルブの利点には、閉まる時間が短く、シールが摩耗した場合でも漏れの可能性が低いことも含まれます。

ボールバルブはパーシャルボアとフルボアに分けられます。 開状態の部分ボアバルブはパイプラインの直径よりも小さい通路直径を有し、フルボアバルブはパイプラインの直径と等しい通路直径を有する。 フルボアボールバルブはより効率的です。 バルブ全体の圧力降下を最小限に抑えることができます。

ボールバルブは、完全に開いた位置または完全に閉じた位置でのみ使用することをお勧めします。 正確な流量制御や部分的に開いた位置で動作するように設計されていません。これは、ハウジングの一部に過度の圧力がかかり、変形につながる可能性があるためです。 ハウジングの変形は液漏れや故障の原因となります。

「開いた」位置では
ステップ1
ステップ2
「閉」位置で

バタフライバルブは、シャフトに取り付けられその軸の周りを回転するディスクという特別な要素を使用して流れを調整します。 ボールバルブと同様に、バタフライバルブはディスクが同じ90°回転するため、かなり短時間で閉じることができます。そのため、このバルブは1/4回転とも呼ばれます。

本体に対するディスクとシャフトの位置に応じて、バタフライ バルブは 3 偏心または 2 偏心になります。 オフセット偏心のあるバルブとは、ディスクの軸が本体の幾何学的な軸に対してずれていることを意味し、これによりディスクがバルブシールにしっかりとフィットし、漏れがなくなります。

バタフライバルブは、シンプルな設計、軽量、コンパクトな寸法が特徴です。 ただし、バルブの製造に使用される材料により、非常に高温または非常に過酷な環境での使用が制限される場合があります。 これは主にポリマー材料で作られたバルブシールに関するものです。

「開いた」位置では
ステップ1
ステップ2
「閉」位置で

遮断および制御バルブは、以下を除くさまざまなプロセス施設での使用に適しています。 大口径パイプライン、媒体の流れを制御および調整します。

バルブの動作原理は、他の遮断弁や制御弁の動作原理とあまり変わりません。 これらのバルブの利点は、完全に開くまでのバルブストロークが短いため、通常、このようなバルブの寸法は小さく、重量は許容範囲内であることです。 また、バルブは気密性が高く、バルブシールとシートの間に摩擦がないため、摩耗が大幅に軽減されます。

このタイプのバルブの欠点は、強い油圧抵抗とそれに伴う大きなエネルギー損失、設置できるパイプラインの最大直径の制限、および（S字型の内部クロスによる）停滞ゾーンの存在です。 -セクション）不純物やゴミが蓄積する可能性がある場所。

「開いた」位置では
ステップ1
ステップ2
「閉」位置で

ゲートバルブのデザインは水門に似ています - 金属板を使用して分割することによって流れを調整する - ゲート。 ゲートバルブは、流れを調整するための最も単純な装置の 1 つです。

ゲート バルブは、ロック要素の設計に応じて、ウェハー タイプ、両面タイプ、またはナイフ タイプになります。

ゲート バルブの利点には、このタイプのバルブが開いているときに流れを妨げる要素が含まれていないことが挙げられます。

「開いた」位置では
ステップ1
ステップ2
「閉」位置で

ダイヤフラム バルブは遮断要素として可撓性の膜 (ダイヤフラム) を使用しており、可撓性の膜を使用してバルブの流れを止める「ピンチ」方式です。

ダイヤフラム バルブの利点の 1 つは、バルブ自体のコンポーネントが媒体の流れから分離されていることです。これにより、攻撃的な媒体の場合、定期的なメンテナンスと適時のメンブレンの交換によりバルブの耐用年数が長くなります。

これらのタイプのバルブは通常、過酷な環境や高温の環境には適しておらず、主に配管システムに使用されます。

以下は、3偏心バタフライバルブの動作原理を明確に示すビデオです。

シートコントロールバルブ（リニア）— シートバルブをベースに作られています。 調整はバルブとシートの間の流路面積を変化させることで行われます。 このタイプの制御バルブは、ステムの漸進的な動きを伴う電動アクチュエータによって制御されるため、リニアと呼ばれます。 ユニバーサルデザインの調節弁は、バルブとシートの変更によりほぼあらゆる流量特性を作り出すことができ、シートバルブ付調節弁の優れた制御特性とシンプルな設計により、ビルエンジニアリングシステムで広く使用されています。 リニアバルブの唯一の欠点は、流れ部分の形状が複雑であるため、粘性媒体での使用には適していないことです。

ボールコントロールバルブ（ロータリー）— ボールバルブに基づいて作られています。 水流方向と直交する軸を中心にボールを回転させ、流路面積を変化させることで調整を行います。 ボールの流れ部分は円形または別の形状にすることができます。 このタイプのロータリー コントロール バルブは、ステムの半径方向の回転を伴うアクチュエータによって制御されるため、このように呼ばれます。 ボール制御バルブは、高閉止力ロータリーアクチュエータと組み合わせて使用​​され、ステムの半径方向の動きによって制御されます。 ボール制御バルブの欠点は、閉じる力が大きい高価な電気駆動装置を使用する必要があることと、線形または等しいパーセンテージの流量特性を作成するのが難しく、その結果、制御精度が低いことです。 利点としては、粘性作動媒体での使用に適した、フロー部分の形状がシンプルであることが挙げられます。

保護機能の有無に応じて、制御弁は次のように分類されます。

• ノーマルオープン - 電源がオフになると、フロー領域が開きます。
• 通常閉 - 電源がオフになると、流れが遮断されます。
• 保護機能なし - 電源がオフになると電気駆動は停止します。