油圧バタフライバルブ：使用場所とその理由

油圧式バタフライバルブ 高トルクの1/4回転作動が求められる産業で使用されます。これらのバルブは、スペースやコストの制約から、主に発電、石油化学、空調、消防設備などの主要配管で使用されています。. 

これらは、大口径の配管を使用する産業において、液体の迅速な制御と隔離に役立ちます。. 

この記事では、油圧バタフライバルブの動作原理、性能指標、そしてエンジニアが重要な流量制御に油圧バタフライバルブを選択する理由について解説します。

油圧式バタフライバルブとは何ですか？

油圧式バタフライバルブは、油圧を利用して作動するバルブの一種です。1/4回転することができます。このバルブはパイプに取り付けられます。.

バルブの動力は油圧シリンダーまたはベーンアクチュエータによって供給されます。これにより、電気モーターが発生させるトルクに比べてはるかに大きなトルクが得られます。.

バルブ本体は通常、鋳鋼、ダクタイル鋳鉄、またはステンレス鋼でできています。これらは高圧、高温、腐食性媒体に耐えることができます。.

油圧作動システムの動作原理

その 油圧アクチュエータ このシステムは、シンプルな圧力作動原理に基づいています。作動油がシリンダーに送り込まれ、ピストンに作用します。ピストンはクランクまたはギア機構を介して直線運動を回転運動に変換します。その結果、バルブステムの回転によってバタフライディスクが回転します。.

エンジニアは主に2つの構成から選択できます。

1. ダブルアクション油圧によって開閉の両方が制御されます。これにより、あらゆる角度において正確で再現性の高い位置決めが可能になります。.
2. 春の帰還バネがバルブを一方の位置に保持し、油圧によって反対方向に動かします。油圧が故障した場合、バネの力でバルブは安全な状態に戻ります。.

油圧動力ユニット（HPU）は油圧を供給する装置である。HPUはポンプ、オイルリザーバー、制御弁、および圧力逃がし装置から構成される。.

HPUはローカルに設置することも、制御線を介してリモート接続することもできます。これにより、完全なサポートが実現されます。 産業オートメーション PLCおよびSCADAシステムとの統合。.

電動アクチュエータおよび空気圧アクチュエータに対する主な利点

エンジニアが油圧式アクチュエータを選択する主な理由は、トルクです。このタイプのアクチュエータは、コンパクトな筐体でも大きな力を発生させることができます。. 

これは、 大型バタフライバルブ サイズ. ポンプステーションの出口にあるDN1200またはDN2000バルブは、高い流量圧力に抗して作動させるために非常に大きなトルクを必要とします。.

エンジニアが重視する5つの実用的な利点は以下のとおりです。

1. 高トルク出力油圧システムは、同等のサイズの電動アクチュエータでは実現できないトルク定格を生み出す。.
2. 正確なフロー制御油圧オイルは圧縮されないため、流量調整のための部分開度設定を含め、あらゆる角度でディスクが安定した固定位置を維持します。.
3. 迅速な対応油圧オイル中の圧力変化は高速で伝わります。システム保護が必要な場合、バルブは数秒で開閉します。.
4. 危険区域でも安全： この油圧システムはアクチュエータに電気を使用していないため、石油化学プラントのような爆発性環境でも使用可能です。.
5. 長寿命： 油圧ピストンとシールは、一般的に電気モーターの巻線よりも寿命が長い。.

以下の表は、さまざまなアクチュエータの種類を比較したものです。

アクチュエータ比較表

油圧制御式バタフライバルブの産業応用

油圧制御式バタフライバルブは、パイプラインが大型である、圧力が高い、または緊急時の迅速な閉鎖が必要な産業分野で利用されています。.

ポンプ場および給水システム

あ 油圧アクチュエータ これは、1日に大量の水がDN600からDN2000の配管を通って流れる市町村のポンプ場で見られます。. 

出口弁は、圧力サージを防ぐためにゆっくりと開き、ポンプが予期せず停止した際には素早く閉じる必要があります。アクチュエータは、これらの動作を可能にするために、ゆっくりとした開動作と、緊急時の迅速な閉鎖という2段階の速度制御を提供します。. 

これにより、配管継手、下流側の機器、およびポンプケーシングがウォーターハンマーによる損傷から保護されます。.

水利施設および水力発電所

水力発電の取水構造物では、水圧管路の一次遮断弁としてバタフライ弁が使用される。.

これらのパイプは、50メートルから200メートルを超える水頭圧下で稼働します。バルブは、タービンが停止しているときでも、最大静圧に耐えなければなりません。.

タービン起動時、技術者はまず小型のバイパス弁を開き、ディスク全体の圧力を均一にする。その後、油圧制御式の主バタフライ弁を全開にする。.

2段階の閉鎖機構が標準です。まず高速で初期動作を行い、その後、圧力の急上昇を防ぐために制御された低速で最終シールを行います。.

石油化学製品および石油・ガスパイプライン

原油幹線パイプライン、LPG移送システム、製油所プロセス配管など、いずれも炭化水素を安全に取り扱うバルブを必要とする。.

電動アクチュエータは、特別な保護措置が講じられていない限り、ゾーン1およびゾーン2の危険区域への設置は除外されることが多い。.

油圧アクチュエータはバルブ部で火花が発生する危険性がありません。また、安全な場所に設置された防爆型油圧ユニット（HPU）と一体化されます。.

長距離パイプラインに設置される自動セグメントバルブは、パイプラインの破裂時や定期メンテナンス時に迅速な遮断を行うために油圧バルブを使用する。.

都市下水処理場

幹線下水道の流入ゲートや汚泥処理パイプラインは、大規模施設ではDN800からDN1600に達することが多い。.

これらの使用条件下では、バルブは研磨性の固体、腐食性ガス、および頻繁な開閉動作にさらされる。.

鋳鉄製またはダクタイル鋳鉄製の本体にEPDMまたはNBR製のシートライナーを組み合わせたバルブは、このような環境にも十分対応できます。.

油圧駆動装置は、アクチュエータに過度の負荷をかけることなく、固体に密着させるのに必要なトルクを提供する。.

発電および冷却水システム

火力発電所や原子力発電所では、復水器の入口弁と出口弁を通して大量の冷却水を循環させている。.

これらのバルブの作動頻度は高くないかもしれないが、緊急停止操作時には必ず閉じる必要がある。.

これは油圧式スプリングリターンアクチュエータを使用することで実現できます。.

プロジェクトシナリオ：地方水道局のポンプ場改修工事

TG Valveが複雑なプロジェクト要件にどのように対応しているかの例を以下に示します。 完全な油圧作動パッケージ.

問題：

地方水道局は、DN1400の送水管に給水する5つの高揚程ポンプ場を改修する必要があった。各ポンプ場には、2.5MPaの作動圧力と1.8MNmの破断トルクに耐えられる新しい出口遮断弁が必要だった。また、水道局はSCADAシステムと統合された自動開閉制御も必要としていた。.

解決：

TGバルブ社のエンジニアリングチームは、流量データ、配管形状、および制御アーキテクチャを検討しました。その結果、ダクタイル鋳鉄製のDN1400ダブルフランジバタフライバルブ（ステンレス鋼製ディスク、EPDMシート）を推奨しました。.

各バルブには、複動式油圧シリンダアクチュエータ、ローカルHPUパネル、およびSCADAフィードバック用の4-20mA位置トランスミッタが組み合わされています。HPUパネルには、停電時に3回の完全な開閉サイクルを可能にするアキュムレータが内蔵されています。.

TG Valve社は、バルブのサイズ選定、アクチュエータのトルク計算、HPUの仕様策定、および現場での設置サポートを担当しました。.

ダブルフランジトリプルオフセットバタフライバルブ

プロセス接続タイプ: ダブルフランジタイプ
フランジ寸法: ANSI B16.5A

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結果：

5つのステーションはプロジェクトスケジュール通りに稼働を開始した。オペレーターは現在、中央SCADAワークステーションから各バルブを30秒以内に開閉できる。.

以前のバルブを損傷させたウォーターハンマー現象は、稼働開始以降再発していない。.

結論

油圧式バタフライバルブ このバルブは、高いブレークアウェイトルクとフェイルセーフ動作が必須となるポンプ場、水力発電所取水設備、石油化学プラントなどのインフラ設備向けに指定されています。流量制御の故障が重大な問題となる場合は、このタイプのバルブを使用する必要があります。.

油圧式作動方式は、電気式や空気圧式に比べて、トルク対サイズ比が高く、応答速度が速く、位置決め精度が高いという利点があります。.

TG Valveは、大径のバルブを製造しています。, 高トルクバルブ 当社は、油圧作動システムの設計と包括的なソリューションを提供しています。5軸CNC加工機を使用することで、±0.01mmの公差とRa0.4の表面粗さを実現しています。これにより、高圧・高サイクル運転下でも漏れのないシールと適切なバルブ性能を発揮します。. 

すべてのバルブは、大口径流量制御に関するAWWA C504またはAPI 609規格に準拠して設計および試験されています。.