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バルブにはどのような種類がありますか? 適切なバルブを選択するにはどうすればよいですか?

バルブエンジニアリングの要点: PVC、分類、制御タイプ、6 方向ポートおよび標準サイズ

エンジニア、調達専門家、メンテナンス チームにとって、工業用バルブの正確な命名法、機能ファミリー、寸法標準を理解することは交渉の余地がありません。この技術リファレンスには、以下に関する信頼できるデータが統合されています。 PVCバルブ 、バルブ タイプの完全な分類、5 つの主要な制御バルブ カテゴリ、独自の 6 ウェイ バルブ構成、および世界的に受け入れられているサイジング システムのすべてが、実用的ですぐに意思決定可能な形式で提供されます。

PVC バルブ - 正しい名前

業界標準の指定は次のとおりです。 PVC-U(非可塑性ポリ塩化ビニル)バルブ 、GB/T 10002.3‑2011 に準拠。国際貿易では、一般的に次のように呼ばれます。 UPVC バルブ または CPVCバルブ 塩素化変種の場合。これらの用語は、材料のグレードと耐熱性を区別します。

95% 化学薬品用 PVC バルブの多くは、優れた機械的強度を持つ UPVC です。

すべてのバルブタイプ – 完全なリスト

工業用バルブは機能別に分類されています。 シャットオフ (ゲート、グローブ、ボール、バタフライ)、 規制 (制御、スロットル、減圧)、 チェックする (スイング、リフト、ウエハース)、 流用 (マルチポート、スチームトラップ)、および 安全性 (救済、破裂)。これらのグループには 25 以上の異なるデザインが存在します。

5 コントロールバルブの種類

空気圧 , 電気 , 油圧 , マニュアル 、そして 自走式 (圧力/温度作動)。それぞれが、応答速度、力の出力、およびリモート自動化機能において独自の利点を提供します。

6 方弁の定義

A 6方弁 複雑なフロー スイッチングを可能にするように配置された 6 つのポートが含まれており、通常は 2 つの 3 ウェイ機能を 1 つのボディに組み合わせています。潤滑システム、HVAC の切り替え、化学反応器の切り替えなどに広く使用されています。

1. PVCバルブの名称と材質グレード

質問 「塩ビバルブって何というんですか?」 多くの場合、地域や標準の違いが原因で発生します。世界的に好まれている専門用語は次のとおりです。 PVC-U(非可塑化ポリ塩化ビニル)バルブ 、しかしあなたも遭遇するでしょう uPVCバルブ , PVC‑C(塩素化)バルブ 、そして PP-R または PVDF 高温用途の代替品。主要な差別化要因は、材料の連続動作温度です。UPVC は 60 °C まで対応し、CPVC は 95 °C まで、PVDF は 150 °C まで耐えます。

プロのヒント: 化学的適合性と圧力定格を確保するために、ご注文の際は必ず正確な材料グレード (PVC-U 1120、PVC-C 4120 など) と該当する規格 (ASTM D1784、ISO 1452、または GB/T 10002) を指定してください。

構造の点では、PVC バルブは以下の用途で使用できます。 ボール , , チェックする , ダイヤフラム , ゲート 、そして 地球儀 構成。最も広く使用されているのは、PVC ボール バルブ (1/4 回転) と PVC バタフライ バルブ (大口径用) です。固有の耐食性により、水処理、脱塩、灌漑、および強力な化学物質の移動に最初の選択肢となります。

プロパティ UPVC CPVC PVDF PP
連続最高温度(℃) 60 95 150 80
圧力定格 (PN、最大) PN16 PN25 PN40 PN10
耐薬品性(酸・アルカリ) 素晴らしい 素晴らしい 優れた 良い
代表的な用途 水、低刺激の化学薬品 熱水、酸 高純度、攻撃的 希酸、食品

2. 完全なバルブ分類 – 全範囲

名前の単純なリストを超えて、バルブは体系的にグループ化されています。 動き (リニア vs ロータリー)、 接続を終了する (フランジ、ねじ込み、ソケット、突合せ溶接)、 圧力クラス (PN、クラス、またはスケジュール)、および 作動モード 。完全な分類には次のものが含まれます。

機能別

  • 孤立 – ゲート、グローブ、ボール、プラグ、バタフライ、ダイヤフラム
  • 規制 – 制御、ニードル、減圧、流量制限
  • 返品不可 – スイングチェック、リフトチェック、デュアルプレート、ウェーハ
  • 安全・安心 – スプリング式、パイロット操作式、破裂板
  • 特殊用途 – スチームトラップ、サンプリング、マルチポート

作動による

  • マニュアル – ハンドル、レバー、ギアオペレーター
  • 電気 – オンオフ、変調、スマート アクチュエーター
  • 空気圧 – スプリングリターン式、複動式
  • 油圧 – 強力、低速
  • 自己動作型 – サーモスタット、圧力調整

機能と作動のそれぞれの組み合わせにより、何百もの特定のタイプが作成されます。たとえば、 空気圧ダイヤフラムグローブバルブ は直線運動調整弁であり、 電動バタフライバルブ ロータリーアイソレーションバルブです。正しく選択するには、バルブの固有の流量特性 (等しいパーセンテージ、線形、クイックオープン) をプロセスのダイナミクスに一致させる必要があります。

バルブタイプの市場シェア(工業プロセス)
ボールバルブ
34%
バタフライバルブ
22%
ゲート/グローブバルブ
18%
逆止弁
12%
コントロールバルブ(全種類)
9%
その他 (安全性、マルチポートなど)
5%

*世界の工業用バルブ出荷量(代理データ)に基づいています。

3. 5 つのコア制御弁タイプ – 詳細

制御バルブは調整バルブとも呼ばれ、プロセス オートメーションの最終制御要素です。 5 つのタイプは、バルブ ステムの位置決めに使用されるエネルギー源によって区別されます。

空気圧

計器用空気 (3‑15 psi または 4‑20 mA ポジショナー入力) を使用します。利点: 本質安全防爆、高速応答、高いサイクル寿命。石油・ガスおよび化学プラントで一般的。

電気

電気モーターまたはソレノイドによって駆動されます。高い測位精度、シンプルなネットワークを提供し、圧縮空気は必要ありません。上下水および発電所に最適です。

油圧

加圧オイルを使用し、巨大な推力を発生させます。遅いですが非常に強力です。水力タービン制御などの大口径高圧アプリケーションで使用されます。

マニュアル

ホイールまたはレバーによる手動操作。頻繁に調整しない場合は費用対効果が高くなります。バイパスまたは緊急トリムとしてよく使用されます。

自走式

外部電源はありません。プロセス流体の圧力または温度を作動信号として使用します。蒸気減圧器やタンクブランケットレギュレーターに一般的です。

それぞれのタイプはさらに次のように分かれます 線形 (グローブ、ケージ、ダイヤフラム)および 回転式 (ボール、バタフライ、偏心プラグ) サブファミリー。選択は、必要なレンジアビリティ、漏れクラス、遮断圧力、およびメンテナンスのしやすさによって決まります。

100% 50% 0% 空気圧 電気 油圧 マニュアル セルフオペ ▼より速く
相対的なステップ応答時間 (Y が低い = 速い)。高速ループでは空気圧式と電気式が主流です。

4. 6方弁 – 構造と工業用

6方弁 は、高度に特殊化されたマルチポート スイッチング デバイスです。本体には6つの接続ポートがあり、内部の回転またはスライドプラグが複数の流路を形成します。実際には、6 方バルブは、完全に同期して動作する 2 つの 3 方バルブの機能を統合しています。このコンパクトな設計により、配管の複雑さと潜在的な漏れ箇所が軽減されます。

代表的な用途: (1) 大型コンプレッサーにおける潤滑油の方向制御、(2) HVAC システムにおける逆転ヒートポンプ回路、(3) 分析機器における連続サンプル切り替え、および (4) ガスクロマトグラフカラム切り替え。

6 方バルブを指定する際の主要なパラメータは次のとおりです。 ポート設定 (例: 6 ポート、2 ポジションまたは 3 ポジション)、 圧力定格 (PN10~PN100)、 シール材 (PTFE、PEEK、または金属固定)、および アクチュエータの種類 (手動レバー、電動、または空気圧)。フロー パス図は通常、ポート間の接続のマトリックスで表され、プロセス サイクルと一致する必要があります。

ポジション ポート1 ポート2 ポート3 ポート4 ポート5 ポート6
位置 A (デフォルト) → 4 → 5 → 6 ← 1 ← 2 ← 3
位置 B (切り替え) → 2 → 3 → 4 ← 5 ← 6 ← 1

マトリクスの例: 位置 A では、ポート 1 ~ 3 がそれぞれ 4 ~ 6 に接続されます。位置 B では、接続が 1 ポートずつ移動します。

5. 標準バルブ サイズ – DN、NPS、および圧力定格

バルブのサイズは次のとおりです。 DN(呼び径) メートル法または NPS(配管呼び径) 天皇制。 DN 値の範囲は DN6 から DN4000 で、ISO 6708 に従って推奨される番号があります。DN と NPS の対応は固定されています。

DN (mm) NPS(インチ) DN (mm) NPS(インチ)
15 1/2インチ 80 3インチ
20 3/4インチ 100 4インチ
25 1インチ 150 6インチ
32 11/4インチ 200 8インチ
40 1 1/2インチ 250 10インチ
50 2インチ 300 12インチ
65 2 1/2インチ 350 14インチ

圧力については、 PN (公称圧力) 定格は、指定された温度での最大動作圧力以上である必要があります。一般的な PN クラスは、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、および PN160 です。アメリカのシステムでは、クラス 150、300、600、900、1500、および 2500 が使用されます。温度ディレーティング係数を常に確認してください。 PVC バルブの場合、圧力定格は 25°C を超えると大幅に低下します。

DN とパイプのマッチング

配管の呼び径に合わせたバルブDNを選択してください。 「コストを節約する」ために、より小さい DN を使用しないでください。圧力降下やキャビテーションのリスクが生じます。 PVC の場合、Cv. を維持するにはフルポート ボール バルブを使用してください。

圧力と温度の限界

20℃ の UPVC の場合、PN16 が有効です。 40℃ では、PN10 に定格を下げます。 CPVC は PN16 を 70°C まで保持します。特定の材料については、必ずメーカーの圧力温度表を参照してください。

エンドコネクション

PVCバルブ come with socket (solvent cement), threaded (NPT/BSP), or flanged (ISO or ANSI) ends. Choose based on installation convenience and system pressure.

6. 流量係数 (Cv) とサイジングの計算

バルブ容量は次のように表されます。 流量係数 Cv – 1 psi の圧力降下で 1 分間にバルブを通過する 60°F の水の US ガロン数。メートル法については、 Kv (1 bar の降下で m3/h) が使用されます。 Cv ≒ 1.16 × Kv の関係があります。コントロールバルブのサイズを決定する際、必要な Cv はプロセス流量、比重、および差圧から計算されます。

簡単なルール: 水道用の PVC ボール バルブの場合、フルポート DN50 バルブの Cv は約 150 ~ 180 ですが、標準ポート DN50 の Cv は約 70 ~ 90 になる場合があります。低圧力損失アプリケーションの場合は、常にフルポート バージョンを選択してください。

その他の重要なパフォーマンス指標には次のものがあります。 射程距離 (制御可能な最大流量と最小流量の比)、 漏れ等級 (ANSI/FCI 70‑2 に準拠)、および シートのきつさ (ソフトシーリングと金属シーリングの比較)。 PVC バルブの場合、軟質 PTFE シートは漏れクラス VI を提供しますが、金属シートは腐食の懸念からまれです。

100% 50% 0% 20°C 40°C 60℃ 80℃ 100℃ 120℃ UPVC CPVC
圧力保持率と温度 – CPVC は、高温でもより高い作動圧力を維持します。

7. インストールとメンテナンスのベストプラクティス

インストール

  • ソケット接続には適切な溶剤セメントを使用してください。硬化時間は 20°C で 24 時間以上。
  • バルブ本体にストレスがかからないように配管をサポートしてください。
  • 破片による損傷を防ぐために、コントロールバルブの上流にストレーナを取り付けてください。
  • ネジ端の場合は PTFE テープを使用し、締めすぎないように注意してください。PVC ネジは金属よりも弱いです。

メンテナンス

  • シールと O リングを毎年検査し、硬化したり亀裂が入っている場合は交換してください。
  • ステムに互換性のあるグリース (PVC の場合はシリコンベース) を塗布します。
  • フランジボルトのトルクを定期的に確認してください (熱サイクル後に再度トルクを加えてください)。
  • コントロールバルブの場合は、6 か月ごとにストロークテストを実行し、ポジショナーを校正します。

ステムからの漏れ

多くの場合、パッキンまたは O リングの磨耗が原因です。グランドナットを締め直します。解決しない場合は、ステムシールを交換してください。 PVC の場合、流体に応じて EPDM または FPM (バイトン) シールを使用します。

高い作動トルク

スケールの蓄積または変形したボールを示している可能性があります。きれいな水で洗い流してください。破片がないか確認します。大きいサイズの場合は、ギアオペレーターを検討してください。

コントロールバルブのハンチング

通常は、PID 調整の問題またはポジショナーのフィードバックの遅れが原因です。供給空気圧を確認し、パッキンの粘着性を確認して、コントローラーを再調整します。

8. 材料選択ガイド – PVC vs. 金属 vs. その他のポリマー

腐食環境では PVC バルブが主流ですが、エンジニアはしばしば PVC バルブをステンレス鋼 (316L)、青銅、特殊合金と比較します。以下の表は、主要な決定要因をまとめたものです。

基準 PVC-U CF8M(316SS) ブロンズ PP(ポリプロ)
耐食性(塩水) 素晴らしい 良い 中等度 良い
最高温度 (°C) 60 400 250 80
重量 (kg、DN50) ~0.8 ~5.5 ~4.0 ~0.9
相対コスト(指数) 1.0 5.5 3.0 1.2
インストール ease とても簡単(溶剤) 溶接/ねじ込み ねじ込み/フランジ付き ソケット/フュージョン

ほとんどの水、低刺激化学物質、および食品グレードの用途では、PVC-U が最高のコストパフォーマンス比を提供します。高温・高圧の蒸気の場合、金属の存在は避けられません。

耐用年数: 周囲の水道施設に適切に設置された PVC バルブの耐用年数は 25 年を超える場合があります。攻撃的な化学薬品 (例: 50°C で 30% H₂SO₄) では、材料の劣化により寿命が 5 ~ 8 年に短縮される可能性があります。定期的な点検と計画的な交換をお勧めします。

9. よくある技術的な質問

Q: PVCバルブは圧縮空気に使用できますか?

はい、ただし圧力定格 (PN) が最大空気圧を超えていることを確認してください。疲労を引き起こす可能性がある急速なサイクリングは避けてください。

Q: 3 方バルブと 6 方バルブの違いは何ですか?

3 ウェイには 3 つのポートがあり、流れを迂回または混合します。 6 ウェイには 6 つのポートがあり、より複雑なスイッチングを提供し、多くの場合 2 つの 3 ウェイ機能を組み合わせます。

Q: DN を NPS に変換するにはどうすればよいですか?

標準テーブルを使用します: DN15 = 1/2 インチ、DN25 = 1 インチ、DN50 = 2 インチ、DN100 = 4 インチなど。変換は単純な 25.4 による除算ではありません。それは公称パイプサイズ表に従います。

Q: PVC バルブは熱水に適していますか?

UPVC は 60°C に制限されています。 CPVC は 95°C まで耐えられます。それを超える温度の場合は、PP または PVDF を検討してください。

クイックリファレンス – キーバルブパラメータ

PVC-U 最大圧力: PN16 @ 20°C CPVC最大圧力: PN25 @ 20°C コントロールバルブの漏れ: クラスIV(スタンダード)、クラスVI(ソフトシート) 6方弁 ports: 6 (通常は 2 位置または 3 位置) 標準 DN 範囲: 6~4000mm 共通アクチュエータ: 空気圧 (spring‑return)
この技術概要は、エンジニアリングの参照を目的としています。すべての性能データは一般的な工業規格に基づいており、特定のメーカーの仕様によって異なる場合があります。プロジェクトの要件については、常に関連する規格 (ISO、ASTM、GB、または ASME) を参照してください。

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