制御弁の漏れクラスは、指定された試験条件下で閉じた弁座を通過する許容流量を定義します。クラス II、III、および IV は、段階的に厳しい金属シートの漏れ制限を提供します。一方、クラス V は、圧力とポート サイズに依存する液体漏れ基準を適用し、クラス VI は、一般に弾性シートに関連する非常に低いガス漏れ制限を適用します。クラス VI は自動的に絶対ゼロ漏れとして説明されるべきではありません。購入仕様書には、規格、クラス、試験媒体、差圧、流れ方向、温度条件、および選択したシート構造を特定する必要があります。
制御バルブは流量を正確に調整し、閉じるように指示された場合でも一部の流体がシートを通過できるようにします。その漏れが許容できるかどうかは、プロセスの負荷、シートの設計、差圧、温度、媒体、およびプロジェクトに指定された漏れのクラスによって異なります。
というフレーズ 「しっかりと遮断」 調達するには十分な精度がありません。あるサプライヤーはそれを標準の金属シートのクラス IV 要件として解釈するかもしれませんが、別のサプライヤーは弾性シートのクラス VI 要件を想定しているかもしれません。両方の引用文で同様の表現が使用されている場合でも、バルブは異なる期待に合わせて製造、作動、テストされる可能性があります。
このガイドでは説明します コントロールバルブの漏れクラス、クラス I ～ VI の違い、クラス VI が自動的に「漏れゼロ」にならない理由、購入者がデータシートと発注書に何を記載する必要があるか。
まず 3 つの異なるタイプのバルブ漏れを分離する
シート漏れクラスについて議論する前に、評価対象の漏れ経路を区別してください。
| 漏れタイプ | 漏れ経路 | 主な検証 |
|---|---|---|
| シート漏れ | 密閉プラグ、ディスク、または回転式閉鎖要素およびシートを介して | 調節弁座漏れ試験 |
| 外部圧力境界漏れ | ボディ、ボンネット、ガスケット、ねじ込みまたは圧力がかかるジョイントを貫通 | シェルまたは静水圧試験 |
| 逃亡者の排出漏れ | 主にステムパッキンと大気に対するダイナミックシールを介して | 適用される逃散排出認定および製造要件 |
クラス VI シートは、ステムパッキンの逃散排出量が低いことを証明するものではありません。同様に、静水圧シェル試験が成功しても、密閉シート漏れクラスは確立されません。
どの基準が適用されますか?
周囲温度制御バルブの検査とシートの漏れテストには、次の 2 つの参考資料がよく使用されます。
- ANSI/FCI 70-2-2021 — 調節弁座漏れ試験の規格
- IEC 60534-4:2021 — 工業用プロセス制御バルブ、検査および日常テスト
プロジェクトでは、どの規格とエディションがその注文を規定するかを明記する必要があります。完全な参照先を特定せずに、「ANSI リーク クラス」または「IEC リーク クラス」のみを記述しないでください。
特別なサービスには追加の手順や異なる手順が必要になる場合があります。たとえば、極低温および低温のシート漏れ試験は、常温での使用での気密性が周囲試験で証明されると仮定するのではなく、個別に指定する必要があります。
漏れクラスは、定義された規格、テスト方法、テスト条件に関連付けられている場合にのみ意味を持ちます。
コントロールバルブの漏れクラス I ～ VI
クラスは、許容される漏れのさまざまなレベルと方法を表します。クラス番号が大きいほど、すべてのバルブがそのクラスに供給できる、または供給されるべきであることを意味するものではありません。
| クラス | 一般的な解釈 | 典型的なエンジニアリング用途 | 重要な制限事項 |
|---|---|---|---|
| クラスI | 別段の合意がない限り、生産シートの漏れテストは定義されていません | 遮断の厳重さが管理要件ではない業務 | 測定された漏れ性能として解釈すべきではありません |
| クラス II | 比較的許容度の高いテスト済み漏れ。一般に定格容量のパーセンテージで表されます。 | 適度な密閉シート漏れが許容される、選択されたメタルシート用途 | 漏れによって安全性、汚染、またはエネルギー損失が懸念される場合には適切ではありません |
| クラスIII | クラス II よりも厳格ですが、依然として一般的に容量ベースです | 中間メタルシート遮断要件 | 実際のプロセスの結果と照らし合わせてチェックする必要がある |
| クラスIV | 一般的なより厳格なメタルシート制御バルブの要件 | 制御された遮断は必要だが、弾性シートの締め付けは必要ない一般的なプロセス制御 | 漏れがゼロというわけではありません |
| クラスV | 圧力差およびシートまたはポートのサイズに関連した非常に厳しい液体漏れ制限 | 設計レビュー後の高圧または高温のメタルシート用途 | 適切なトリム仕上げ、シート荷重、アクチュエーターの力、および制御されたテスト条件が必要です |
| クラス VI | 一般的に弾性シートや複合シートに関連する非常に低いガス漏れ限界 | 非常に厳密な密閉性能を必要とするクリーンガスまたは液体の任務 | 使用条件下で漏れが絶対にゼロであることを普遍的に保証するものではありません |
一般的に使用される FCI システムでは、クラス II、III、および IV は、指定されたテスト条件下での定格バルブ容量の約 0.5%、0.1%、および 0.01% に等しい最大漏れ量によって要約されることがよくあります。クラス V とクラス VI は、単に同じパーセンテージ シーケンスを継続するのではなく、異なる受け入れ方法を使用します。
正確な合格基準、試験圧力、試験媒体、期間、および測定方法は、指定された認可規格および承認されたプロジェクト手順から取得する必要があります。
クラス VI が自動的に「漏れゼロ」にならない理由
クラス VI は、商業文書で「気泡密封」または「漏れゼロ」としてよく説明されます。これらのフレーズは誤った期待を引き起こす可能性があります。
クラス VI は、指定された製造テストの下での非常に低い許容漏れ率を定義します。あらゆる使用圧力、温度、媒体、および動作履歴の下で分子がシートを通過できないことを証明するものではありません。
実際のサービス漏洩は次の影響を受ける可能性があります。
- 工場テスト後の温度変化
- トリム部品の熱膨張または熱収縮
- シートに粒子が溜まる
- シートの膨張、硬化、または化学的攻撃
- アクチュエータ供給圧力の低下
- アクチュエータの調整が正しくない
- 流れの方向と圧力の不均衡
- エロージョン、キャビテーション、またはフラッシュ損傷
- 繰り返しのサイクリングと長期にわたるシートの摩耗
プロセスがメンテナンスや安全のために積極的な隔離を必要とする場合、設計には別個の隔離バルブ、ダブルブロック配置、ブリード接続、または別の設計された隔離方法が必要になる場合があります。スロットリング制御バルブを自動的に唯一のメンテナンス隔離バリアとして扱うべきではありません。
クラス IV 対 クラス V 対 クラス VI
これらは最も頻繁に議論される制御弁遮断クラスですが、異なる設計およびテストのアプローチを表しています。
| 選択要素 | クラスIV | クラスV | クラス VI |
|---|---|---|---|
| 典型的なシートコンセプト | メタルシート | 高品質のメタルシートまたは特別に設計されたトリム | 多くの場合、弾力性のある、エラストマー製または複合シート |
| 温度機能 | 素材が適している場合は広い | 要求の厳しい高温メタルシートのサービスによく選ばれます | ソフトシートまたはコンポジションシート素材による制限 |
| 汚れた媒体または研磨性の媒体 | トリムのデザインによってはより寛容になる場合があります | 硬化肉盛、表面仕上げ、浸食のレビューが必要 | ソフトシートは粒子や摩耗により損傷する可能性があります |
| アクチュエータ需要 | 通常の設計されたシート荷重 | より高い、慎重に制御された着座力が必要な場合があります | ソフトシートに過度のストレスを与えずに圧縮する必要があります |
| 主な利点 | 実用的な一般サービス用メタルシート遮断機能 | 非常にタイトなメタルシートのパフォーマンス | 製造テスト時の漏れが非常に少ない |
| 主な制限事項 | クラス V または VI よりも許容漏れが大きい | より要求の厳しい機械加工、ラッピング、アクチュエータ、テスト制御 | シート素材は圧力、温度、耐薬品性、耐久性を制限する可能性があります |
漏れクラス選択のためのソフトシートとメタルシート
メタルシートコントロールバルブ
金属製シートは、高温、高い圧力降下、研磨作業、蒸気、フラッシング、キャビテーションのリスク、または柔らかいシートでは変形または劣化する用途に一般的に選択されます。
メタルシートの気密性は以下によって決まります。
- プラグとシートの形状
- 加工精度と同心度
- ラッピング品質と表面仕上げ
- 硬化肉盛またはコーティングの選択
- ガイドの位置合わせ
- ステムとアクチュエーターの位置合わせ
- 必要着座力
- 圧力の方向と不均衡な力
クラス IV は、一般的なメタルシート制御弁に一般的です。より厳しい高圧サービスにはクラス V が必要になる場合がありますが、選択した本体、トリム、差圧、およびアクチュエーターに対して確認する必要があります。
ソフトシートコントロールバルブ
ソフトシートまたはコンポジションシートは、適切なクリーンサービスにおいて非常に厳密な遮断をサポートできます。一般的なシート材料には、選択した設計に応じて、PTFE ベースの化合物、エラストマー、または人工ポリマーが含まれる場合があります。
座席は次の点について審査する必要があります。
- 最高気温と最低気温
- 化学的適合性
- 差圧
- はみ出しや変形の危険性
- 粒子損傷
- 圧縮永久歪み
- 防火または危険なサービスの要件
シート材質やプロセス条件を特定せずにクラス VI を指定すると、工場での空気テストには合格しても、実際の使用には不適切なシートを備えたバルブが作成される可能性があります。
トリムとシートの材質を決定するには、 バルブトリム材質選択ガイド.
アクチュエータのサイズがシートの漏れに影響する理由
シート漏れクラスは、バルブ本体だけでなく、バルブとアクチュエータのパッケージ全体に適用されます。
アクチュエータは、利用可能な最小実用条件下で十分な閉推力または閉トルクを提供する必要があります。計算では次のことを考慮する必要があります。
- 最大遮断圧力差
- 流れの方向と不均衡なプロセス力
- 選択したクラスに必要なシート荷重
- パッキンとガイドの摩擦
- ストローク全体にわたるスプリング範囲またはアクチュエータ出力
- 最低計装空気圧力
- フェールオープンまたはフェールクローズのアクション
- ポジショナーとベンチセットの調整
力が小さすぎると、必要な漏れクラスが妨げられる可能性があります。過度な力が加わると、ソフトシートが損傷したり、トリム部品が変形したり、摩擦が増加したり、耐用年数が短くなる可能性があります。
バルブメーカーの許容シート荷重とステム力を確認せずに、アクチュエータの力を増やして漏れの問題を解決しないでください。
完全なパッケージの選択については、「 バルブアクチュエータセレクションガイド.
確認が必要な試験条件
「クラス VI」と記載されている 2 つのテストは、テスト条件が異なる場合、必ずしも同等であるとは限りません。
| テスト項目 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|
| 適用規格とエディション | クラス、設定、受け入れ方法、報告基準を定義します。 |
| 試験媒体 | 空気、窒素、水は異なる挙動を示し、異なる測定方法を使用します |
| 試験差圧 | 差圧によって漏れと着座力が変化する可能性があります |
| 流れの方向 | バルブの設計に応じて、圧力により着座が促進される場合もあれば、着座が妨げられる場合もあります |
| バルブ位置とアクチュエーターの供給 | テストで通常のアクチュエータを閉じる力と合意された実用条件が使用されているかどうかを確認します |
| 温度 | 周囲試験の結果は、高温または極低温の使用を自動的に表すものではありません |
| 安定化と持続時間 | バルブと測定システムは、合格が記録されるまでに定義された期間が必要です |
| 測定方法 | 体積流量、液体収集、または気泡計数の方法にはさまざまな制限と精度があります |
周囲環境テストと実際の使用条件
生産シートの漏れテストは通常、管理された工場の受け入れテストです。これは、すべてのプロセス条件の完全なシミュレーションではありません。
高温サービス
蒸気およびホットプロセスバルブは、加熱後に熱膨張、ガイドクリアランスの変化、材料の歪み、およびシート接触の変化を経験する可能性があります。プロジェクトでは、周囲漏れテストが十分であるかどうか、または追加のホットサービス検証が必要かどうかを特定する必要があります。
極低温・低温サービス
コールドサービスでは、寸法、シート接触、および材料の挙動が変化する可能性があります。極低温シートの漏れは、周囲のクラス IV、V、または VI 試験から推測するのではなく、該当する低温規格およびプロジェクト手順に基づいて指定する必要があります。
汚れた、研磨性または結晶化した媒体
クリーンな工場でのテストでは、錆スケール、触媒粒子、スラリー、結晶化、堆積物などは再現できません。媒体がシートを汚染する可能性がある場合、最も厳しいカタログ クラスを選択することよりも、バルブ本体のスタイル、流れの方向、フラッシング、およびメンテナンスへのアクセスの方が重要になる場合があります。
最も厳密なクラスを自動的に指定しない
漏れクラスが厳しくなると、バルブのコスト、アクチュエータのサイズ、トリムの複雑さ、メンテナンスの感度、納期が増加する可能性があります。また、プロセス温度や媒体に不適切なソフトシートの使用を強制される可能性もあります。
漏れの結果からクラスを選択します。
- 漏れにより他の製品が汚染される可能性がありますか?
- 下流の機器に過剰な圧力がかかる可能性がありますか?
- 蒸気、燃料ガス、高価なプロセス流体を無駄にする可能性はありますか?
- 危険な反応や環境への放出を引き起こす可能性がありますか?
- バルブは絞りだけを必要とするのでしょうか、それとも動作停止も提供する必要がありますか?
- 独立した遮断弁は利用できますか?
- 柔らかいシートは圧力、温度、媒体に耐えられますか?
正しいクラスとは、プロセスによって正当化される最も厳しい実際的な要件であり、テンプレート データシートにリストされている最高クラスが自動的に決まるわけではありません。
用途別の選定例
| アプリケーション | 考えられる開始点 | 追加レビュー |
|---|---|---|
| 一般的な水流制御 | プロセスのニーズに応じてクラス IV 以上 | 水質、シート材質、遮断差動および作動力 |
| 高温蒸気制御 | 審査後のメタルシートクラスIVまたはクラスV | 温度、トリム硬化肉盛、熱膨張、圧力降下、騒音 |
| 非常に厳密な遮断を必要とするクリーンガス | クラス VI が考慮される可能性があります | ソフトシートの互換性、火災安全性、圧力および実際の絶縁要件 |
| 研磨剤スラリー | クラスだけで選ばないでください | ボディのスタイル、粒子サイズ、エロージョン、フラッシング、シートの耐久性 |
| 極低温の液体または気体 | プロジェクト固有のコールドリーク要件 | 低温試験基準、材料収縮および拡張ボンネット設計 |
コントロールバルブの漏れクラスRFQチェックリスト
- 標準とエディション: ANSI/FCI 70-2-2021、IEC 60534-4:2021、またはプロジェクト指定のリファレンス。
- 必要な漏れクラス: クラスを明示的に識別します。
- バルブタイプ: グローブ、アングル、ロータリー、偏心プラグ、バタフライ、またはその他の制御バルブ設計。
- シート構造: 金属、表面硬化金属、弾性シートまたは合成シート。
- 中: 液体の名前、組成、固形物、汚染リスク。
- 動作温度および設計温度: 低温または高温の場合を含みます。
- 最大遮断差圧: 通常の動作差動だけではありません。
- 流れ方向: フローからオープン、フローからクローズ、またはプロジェクト定義の方向。
- 失敗アクション: フェールオープン、フェールクローズ、またはフェールインプレース。
- アクチュエータの最小供給量: 空気圧、油圧、または電気的状態。
- 試験媒体と圧力: 標準のデフォルトと異なる場合は、プロジェクトの要件を示します。
- 証人の要件: 購入者、第三者、または文書のレビューのみ。
- 必要な記録: テストレポート、校正記録、アクチュエータ設定および検査証明書。
- 特別サービス： 極低温、酸素、耐火性、危険性、有毒性、または逃散性の排出要件。
テストレポートには何を記載すべきですか?
- バルブタグ番号、モデル、サイズ、圧力クラス
- ボディとトリムの識別
- シート材質と漏れクラス
- 該当する試験規格と版
- 試験媒体と温度
- 圧力差と流れの方向をテストします
- アクチュエータの種類、供給圧力、フェイルアクション
- 漏れ測定値と合格結果
- 試験時間と測定方法
- 試験日、機器の識別および検査官の承認
レポートは、出荷されるバルブとアクチュエータのアセンブリに正確に対応している必要があります。バルブタグ、クラス、テスト条件を識別しない一般的な証明書では、プロジェクトの価値が限定されます。
コントロールバルブのサイズとトリムの選択との関係
漏れクラスは、基本的な制御バルブ本体とトリムのコンセプトが確立された後に確認する必要があります。
座席要件が非常に厳しいと、次のような影響が出る可能性があります。
- トリム素材とシート構造
- アクチュエータの推力またはトルク
- 最小制御可能流量
- 摩擦と不感帯
- 温度機能
- 耐キャビテーションおよび耐フラッシング性
- メンテナンスとスペアパーツ戦略
完全な選択シーケンスについては、「 コントロールバルブセレクションガイド。必要な Cv、予測される移動、および運用ケースは、次の方法を使用して確立する必要があります。 コントロールバルブのサイズを決める方法.
見積前に漏れ要件を確認してください
Vcore Valve に、制御バルブのタイプ、媒体、差圧、温度、漏れの規格とクラス、シートの好み、アクチュエーターの故障動作、および検査要件を送信します。バルブ、トリム、シート、アクチュエーターを 1 つの設計パッケージとしてレビューできます。
関連する技術リソース
- コントロールバルブセレクションガイド
- コントロールバルブのサイズを決める方法
- 等しいパーセンテージとリニアコントロールバルブ
- バルブトリム材質選択ガイド
- キャビテーションとノイズを低減するためのコントロールバルブトリムオプション
- バルブアクチュエータセレクションガイド
- バルブ圧力試験方法
- 工業用制御弁製品
技術参考資料
- Fluid Controls Institute — ANSI/FCI 70-2-2021、制御弁座の漏れ試験
- IEC 60534-4:2021 — 工業用プロセス制御バルブの検査および日常テスト
- ISA-75 シリーズ — 制御弁の設計、試験、および性能基準
よくある質問
調節弁の漏れ等級とは何ですか?
これは、該当する規格で指定された試験条件下で、閉じた制御弁座を通過する最大許容流量を定義します。
クラス VI 制御バルブの漏れはゼロ漏れに等しいですか?
いいえ。クラス VI では、指定されたテストの下で測定された漏れ率が非常に低いことが許可されます。あらゆる使用条件下で絶対漏れゼロが保証されていると表現すべきではありません。
クラス IV とクラス V の違いは何ですか?
クラス IV は、定格容量に基づく一般的なより厳しいメタルシート要件です。クラス V では、差圧とシートまたはポートのサイズに関連する、より厳格な液体漏れ基準が使用されます。
クラス VI には常にソフトシートが必要ですか?
クラス VI は通常、弾性シートまたは組成シートに関連付けられていますが、選択したバルブの設計とメーカーの能力を確認する必要があります。すべてのメタルシートバルブがクラス VI を達成できると想定しないでください。
制御バルブは遮断バルブの代わりに使用できますか?
自動的ではありません。メンテナンスや安全のために積極的な隔離が必要な場合、配管設計には別個の隔離バルブまたは設計されたダブルブロック配置が必要になる場合があります。
アクチュエータが漏れクラスに影響を与えるのはなぜですか?
アクチュエータは、最大遮断差動および最小利用可能な商用電源で必要な着座力またはトルクを提供する必要があります。力や調整が正しくないと、バルブが指定されたクラスを満たすことができなくなる可能性があります。
周囲シート試験は極低温漏れ性能を証明しますか?
いいえ。低温では材料の収縮とシートの挙動が大きく変化する可能性があるため、極低温および低温でのサービスには、該当する低温試験規格と手順が必要です。
コントロールバルブの漏れ仕様には何を含めるべきですか?
規格とエディション、漏れクラス、バルブとシートのタイプ、媒体、最大遮断差動、流れの方向、温度、アクチュエータの故障動作、試験媒体、証人の要件、および文書を記載します。
