自動ボールバルブのフェールセーフ位置は何ですか

フェールセーフの位置は、産業オートメーションにおける重要な設計パラメータです。あらかじめ定められた機械的状態を指します。 自動ボールバルブ 動力や制御信号が失われた場合、自動的に復帰して維持するように設計されています。この事前設定された状態は、プロセスの安全性に対する最後の防御線として機能し、停電、ガス供給の中断、信号損失などの緊急事態が発生した場合に、プロセスが自動的に最も安全で最も無害な状態に入るようにします。

自動ボールバルブのアクチュエーターは、フェールセーフ機能を実現するための鍵となります。さまざまなタイプのアクチュエータは、特定の機械的または電気的設計を通じて、バルブのデフォルトの安全位置を決定します。これは、システム全体のリスク管理と安全度水準 (SIL) に直接影響します。

3 つの主要なフェイルセーフ モード

自動ボールバルブのフェールセーフ設計は通常、フェールクローズ、フェールオープン、フェールホールドの 3 つの主要モードに分類されます。どのモードを選択するかは、特定のプロセス要件と潜在的な危険性の分析に完全に依存します。

1. フェールクローズ (FC)

フェールクローズ (FC) とは、作動エネルギー源 (空気圧や電気など) が失われると、バルブが自動的に完全に閉じた位置に移動し、その位置を維持することを意味します。

適用シナリオ: このモードは、壊滅的な結果を防ぐために流れを即時中断する必要がある状況でよく使用されます。たとえば、可燃性、爆発性、または有毒な媒体を輸送するパイプラインでは、システム障害が発生した場合に、危険な発生源を隔離し、漏れや火災を防ぐためにバルブを迅速に閉じる必要があります。ボイラーのガスまたはオイルの供給ラインでは、燃料の連続供給によって引き起こされる過圧や爆発を防ぐための FC が標準機能です。 FC を実現する最も一般的な方法は、スプリングリターン空気圧アクチュエータを使用することです。このアクチュエータでは、空気圧が失われると強力なスプリングが自動的にピストンまたはヨークを押し、ボールバルブを閉じます。電動アクチュエーターには非常用電源モジュールまたは大容量コンデンサが必要です。

2. フェールオープン (FO)

フェールオープン (FO) とは、作動力が失われるとバルブが自動的に完全に開いた位置に移動し、その位置を維持することを意味します。

アプリケーション シナリオ: FO モードは主に、重要な機器を冷却したり、プロセスの過圧を防ぐために連続流が必要なアプリケーションで使用されます。たとえば、冷却水循環システムや安全リリーフ回路では、システム制御が故障した場合、冷却剤の継続的な流れを確保し、過熱や原子炉やポンプの損傷を防ぐためにバルブを開いたままにする必要があります。一部の換気または排気ラインでは、FO は障害時のシステムの閉塞や圧力上昇を防ぐこともできます。 FCと同様に、FOもスプリングリターン機構に依存していますが、スプリングプリロードの方向またはアクチュエータの取り付けが逆になります。

3. フェイルインプレース (FIP / フェイルラスト)

Fail-In-Place (FIP) は、Fail-Last とも呼ばれ、制御信号または電源が失われたときに、バルブが障害が発生する直前の現在の位置を維持することを意味します。

アプリケーションシナリオ: FIP モードは、自動ボールバルブの調整や、流量変動の影響を受けないプロセスに一般的に使用されます。短時間の信号干渉や電源変動に対して効果的であり、バルブの不要な全開または全閉がプロセスの安定性に影響を与えるのを防ぎます。 FIP は通常、エア ロックアップ バルブを使用して空気圧アクチュエータ内の圧縮空気をロックするか、電動アクチュエータ内の機械的セルフロック機構を介して実現されます。 FIPモードはすべての安全回路に適しているわけではなく、その信頼性にはより複雑な監視システムが必要であることに注意してください。

技術的な実装メカニズムと選択に関する考慮事項

自動ボールバルブでフェールセーフ機能を実現するには、基本的に、動作障害を克服するために蓄積されたエネルギーに依存します。

空気圧アクチュエータ: これは最も一般的なフェールセーフ実装です。機械エネルギーは内部のスプリング パックを介して事前に蓄えられます。空気の供給が正常な場合、空気圧がバネの力を上回り、バルブが作動します。空気供給に障害が発生した場合、スプリングは即座にエネルギーを解放し、バルブをあらかじめ設定された FC または FO 位置に駆動します。設計では、最大圧力差におけるボールバルブの摩擦トルクと流体力学を克服するのに十分なスプリングトルクを確保する必要があります。

電動アクチュエータ: 電動アクチュエータは、継続的な電力入力がないとモーターが動作できないため、通常はフェイルセーフになっています。 FC または FO を実装するには、主電源停電の場合にフェールセーフ ストロークのためにモーターを駆動するのに十分な電力を確保するための非常用電源として、追加のバッテリーまたは大容量コンデンサ ユニットが必要です。

油圧アクチュエータ: アキュムレータは油圧エネルギーを蓄えてフェイルセーフ動作を実現します。