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コントロールバルブの漏れが実際に何を意味するか
制御バルブの漏れクラスは、データシートの下部にある小さなメモのように見えますが、測定可能な許容条件、つまり完全に閉じたときにバルブを通過できる流体の量を定義します。最も広く参照されている規格である ANSI/FCI 70-2 は、シートの漏れを、テストされていない設計条件から気泡のない遮断まで 6 つのクラスに分類しています。 IEC 60534-4 も同じロジックに従っているため、国際プロジェクトでも用語の一貫性が保たれます。間違ったクラスが指定された場合、その結果は、バルブの価格が高すぎるか、プロセスでシートから製品が失われるか、またはバルブが工場の受け入れテストに不合格になるかのいずれかになります。したがって、注文を出す前に、すべての漏れクラスをプロセス圧力、流体特性、および遮断義務に照らしてチェックする必要があります。
ANSI/FCI 70-2 漏れクラス I ～ VI
FCI 70-2 は、制御バルブの 6 つのシート漏れクラスを定義しています。以下の表は、最も緩いパフォーマンス レベルから最も厳しいパフォーマンス レベルまでをまとめたものです。クラス Ⅱ から Ⅳ の場合、許容漏れは定格バルブ容量のパーセンテージとして表されます。これは、定格移動量および基準圧力降下でバルブを通過する流量です。定格容量はバルブの流量係数に基づいているため、テーブルを正しく解釈するにはバルブ Cv を計算して適用する方法を知る必要があります。
| クラス | 許容漏れ量 | シート構造 | 代表的なサービス |
|---|---|---|---|
| I | 漏れテストは必要ありません | 金属対金属 | 構造的完全性、遮断保証なし |
| II | 定格バルブ容量の0.5% | 金属対金属 | 適度な遮断を伴う一般産業サービス |
| Ⅲ | 定格バルブ容量の0.1% | 金属対金属 | 柔らかい部品を使わずに改良された金属シート |
| IV | 定格バルブ容量の0.01% | 金属対金属 | 標準メタルシートコントロールバルブデューティ |
| V | 5×10 -4 mL/分、ポート直径 1 インチあたり、差動 psi あたり | 金属、ラップまたはぴったりフィット | 高圧ガスと重要なプロセス |
| VI | 0.15 ～ 6.6 mL/min、ポートサイズに応じて | ソフトシート（PTFE、EPDM、PEEK） | ガスおよび清浄な液体に対する気泡の侵入を遮断 |
クラス V は、容量ベースのクラスよりも意図的に厳格です。その制限は、容量のパーセンテージではなく、差圧の psi あたりのポート直径 1 インチあたりの固定容積率です。クラス VI は直接容積によっても評価され、制限はポート直径に従って設定されます。
各漏れクラスが使用上で何を意味するか
金属シートクラス: II ～ V
クラス II は、金属シート バルブの一般的な工業規格です。これはバルブが閉じることを実質的に保証しますが、しっかりと閉じることを保証するものではありません。クラス III は、表面仕上げを改善し、部品をよりしっかりと取り付けることにより着座を向上させます。一方、クラス IV は、金属着座制御バルブの主力仕様です。ラップシートと注意深い位置合わせにより、クラス IV は目に見える漏れなく工場テストに合格できますが、使用中には許容される必要のある少量の漏れが発生します。クラス V は、流体が有価ガスまたは危険ガスである場合、または差圧が高くてもシート漏れを最小限に抑える必要がある場合に使用されます。クラス V バルブをその状態に維持するには、精密な研削、安定した配管荷重、および金属シール面を圧縮するのに十分な推力を備えた強力なアクチュエータが必要です。
ソフトシートクラス: 気泡遮断遮断
クラス VI は気泡の密なクラスです。これは、PTFE、EPDM、FKM、PEEK などの柔らかいシート素材で実現されており、閉じる力が加わるとわずかに変形し、シートの凹凸を埋めます。この材料は金属の対向面よりも柔らかいため、バルブは金属間のシートでは大規模なラッピングを行わないと到達できない漏れレベルに達する可能性があります。クラス VI は、流体がシートの浸食を避けるのに十分なほど清浄なガス分離システム、浄水システム、およびプロセス システムで一般的です。
中程度の圧力でしっかりと密閉する必要がある水、HVAC、または防火用途の場合、 ソフトシールウエハーバタフライバルブ EPDM シートを使用することは、クラス VI のパフォーマンスを実現する直接的かつ経済的な方法です。流体が腐食性の場合、 PTFEシートステンレス鋼製フランジボールバルブ ラップされた金属同士のペアに依存することなく、同様の気泡を通さない閉鎖を実現します。
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漏れクラスは、テスト条件が定義されている場合にのみ意味を持ちます。 FCI 70-2 および IEC 60534-4 は、各クラスの試験媒体、試験圧力、温度範囲、および許容漏れを指定します。通常の工場出荷時の手順は次の順序に従います。
- バルブを全閉位置にして上流側に試験媒体を接続します。
- 指定された差圧を適用し、圧力が安定するまで待ちます。
- 測定前に、ソフトシートまたは金属シール表面が安定した温度に達するまで待ちます。
- 指定されたテスト期間にわたる漏れ流量を収集するか、クラス VI の気泡をカウントします。
- クラス I の場合、漏れは測定されません。要件は構造設計に限定されます。
液体試験では水または灯油が一般的ですが、気体試験では空気または窒素が一般的です。一般に、ガス試験では水試験よりも漏れ測定値が高くなります。これは、ガスの粘度が低いためであり、水が流れるバルブでもガスが発生すると故障する可能性があります。したがって、クラス VI は通常、空気または窒素でチェックされ、気泡計数によって評価されます。
適切な漏れクラスを選択する方法
漏れクラスの選択は、最大の数値を選択することではありません。正しいクラスは、バルブが何を処理するか、およびどのような故障コストを受け入れる準備ができているかによって異なります。主な選択要素は次のとおりです。
- 差圧。 同じシート形状でも圧力が高くなると漏れが増加するため、より厳格なクラスとより大きなアクチュエータ推力を組み合わせる必要があります。
- 温度。 ソフトシート素材は高温になるとシール能力を失うため、高温の蒸気やサーマルオイルのサービスには通常、金属シートを使用したクラス IV または V の設計が必要です。
- 液体の状態。 汚れた液体、スケール、またはキャビテーションは、柔らかいシートをすぐに損傷します。このようなサービスでは、多くの場合、クラス IV の方が安定しています。
- 安全性と排出ガス。 可燃性、有毒、または臭気のある液体には、実用的な漏れが最も低いことが求められます。これは、ソフトシート設計の場合はクラス VI、金属シート設計の場合はクラス V です。
- 保守性。 ソフトシートは定期的なオーバーホールで交換できますが、金属シートは研磨やラッピングが必要な場合があり、ダウンタイムが長くなります。
新しい水またはプロセス システムでの気泡の侵入を防止する遮断の場合、バタフライ バルブとボール バルブの両方がクラス VI に達する可能性がありますが、流量、トルク、設置要件は異なります。 2 つのスタイルのどちらかを選択する前に、次のことを行うと役立ちます。 バタフライバルブとボールバルブを比較する バルブのスタイルと配管レイアウト、アクチュエータのトルクを合わせてご使用ください。
本体材質の圧力能力も実際の漏れテストを制限するため、メーカーの 鋳鋼製バルブの圧力温度定格 漏れクラスと合わせて検討する必要があります。本体またはトリムが動作圧力範囲に対応できない場合、紙の上で厳しいクラスを設定しても役に立ちません。
調達と受け入れ：最終チェック
調達仕様書には、試験媒体、試験圧力、試験期間、合格基準とともに漏れクラスを記載します。テスト条件のないクラス ラベルは単なる設計意図にすぎません。取り付ける前に工場テストレポートが必要で、アクチュエータ、ステム、シートが互換性があることを確認してください。実際の使用圧力が試験圧力より高い場合、使用時の漏れ量も大きくなり、クラスが成立しない可能性があります。メンテナンス中も同じ厳密さを保ちます。漏れが始まったらシートを交換するか、損傷した表面を軽くラップするか、柔らかいシートを交換し、同じ試験方法で修理したバルブを検証します。記載された漏れクラスを満たすバルブは、保守可能で予測可能なコンポーネントです。隠れた運営コストにならないもの。
