高圧高温蒸気用調節弁は配管サイズのみで選定するのではなく、実際の蒸気の状態や使用例を考慮して選定してください。エンジニアリングレビューには、飽和または過熱蒸気の状態、最小/通常/最大質量流量、入口および出口の圧力、動作温度および設計温度、必要なCvまたはKv、予測移動量、圧力比、チョークフローのリスク、空力騒音、出口速度、本体およびトリムの材質、パッキンおよびボンネットの構成、アクチュエータの力、故障動作、漏れ要件、および検査範囲を含める必要があります。深刻な圧力低下の場合は、段階的または低ノイズのトリムが必要になる場合がありますが、最終的なトリムは、一般的な圧力クラスのルールではなく、サイジングとプロジェクト データによって確認する必要があります。
電力および蒸気エンジニアリングレポート
高圧・高温用途向け蒸気調節弁の選定
蒸気バルブは最大流量に合わせて適切なサイズに設定されていても、制御バルブとしては不十分な場合があります。エンジニアリングの課題は、1 つのバルブ パッケージが、実際の動作範囲全体にわたって、起動、通常負荷、ピーク需要、圧力低下、熱暴露、および許容可能な音響性能に対応できることを証明することです。
Steam サービスの設計の基礎
バルブのサイズではなく、蒸気の負荷から始めてください。バルブは、実際のプロセスの範囲とプロジェクトの制御、材料、検査要件から選択する必要があります。
| 蒸気の状態 | 飽和または過熱蒸気、入口温度、関連する場合は蒸気の質、予想される下流条件 |
| 運用事例 | 各ケースの P1 および P2 による最小、通常、最大質量流量 |
| 制御目標 | 減圧、蒸気流量制御、プロセス蒸気分配、タービン補助デューティまたは調整された温度制御 |
| プロジェクトの制約 | 圧力クラス、端部接続、材料、漏れ要件、故障動作、アクチュエータユーティリティ、騒音基準、検査および文書化 |
選択ルール: 公称ラインサイズ、圧力クラス、または 1 つの設計点だけから蒸気制御バルブを承認することはできません。
運転条件と蒸気の状態
飽和蒸気
飽和蒸気は、指定された圧力で飽和状態になります。プロジェクトでは、実際の上流の状態と、始動時、低負荷時、または不適切な排水時に凝縮水が制御ステーションに入る可能性があるかどうかを確認する必要があります。
乾燥飽和蒸気がより低い圧力に絞られる場合、下流側の状態は必ずしも飽和のままであるとは限りません。減圧により蒸気が過熱される可能性があるため、下流の密度、比容積、速度は、出口がまだ乾燥した飽和蒸気であるという仮定ではなく、計算された下流の状態に基づく必要があります。
過熱蒸気
過熱蒸気は、その圧力に応じた飽和温度以上で動作します。流量に加えて、温度の上昇はボディ材質、トリム材質、パッキン、ガスケットまたはボンネット構成、アクチュエータの露出、および周囲の配管設計に影響を与えます。
データシートの入力
- スチームの種類と状態
- 最小、通常、最大質量流量
- それぞれの場合の入口圧力
- 各ケースの出口圧力
- 動作温度および設計温度
- 指定されたノイズ基準 (存在する場合)
- 下流側パイプのサイズと構成
最小、通常、最大負荷のレビュー
最小負荷
バルブは小さな流量変化を制御できますか?
必要な Cv/Kv、予測される移動量、シートの影響、漏れの影響、ポジショナの分解能、スティクション、デッドバンド、および最小の安定したプロセス要求を確認します。
通常負荷
バルブはその寿命のほとんどを有用な移動領域で過ごすのでしょうか?
通常の予測移動量、設置流量特性、利用可能な圧力降下、空力騒音、出口速度、および予想される連続運転時間を確認します。
最大負荷
バルブは許容できない状態に陥ることなくピーク需要を通過できるでしょうか?
必要な最大 Cv/Kv、予測される最大移動量、圧力比、チョークフロー状態、アクチュエータの力、騒音、および下流配管への影響を確認します。
詳細なサイズ設定ワークフローについては、次を使用してください。 コントロールバルブのサイズを決める方法。蒸気サービスでは、液体サービスの近似ではなく、適用可能な圧縮性流体のサイジング方法を使用する必要があります。
圧力レットダウンのレビュー
チョークフロー
蒸気制御バルブのサイズを 1 つの汎用臨界圧力比に縮小するべきではありません。正確なチョークフロー状態は、バルブの形状と適用可能な圧縮性流体のサイジング方法によって異なります。
空力騒音
高エネルギー蒸気の膨張と乱流により、重大な騒音が発生する可能性があります。プロジェクトでは、必要な予測方法と受け入れ基準を定義する必要があります。
出口速度
計算された下流蒸気状態を使用して、バルブ出口と下流ラインをチェックする必要があります。 1 つのメーカーが推奨する速度を普遍的な制限として適用しないでください。
浸食と振動
湿った蒸気、凝縮水のキャリーオーバー、高い局所速度、不安定なジェット、または不適切なトリムにより、摩耗や振動が加速される可能性があります。
IEC 60534-2-1 は、設置条件下で制御バルブを通過する流量を予測するための方程式を提供します。音響性能が仕様の一部である場合、IEC 60534-8-3 は、圧縮性流体の流れからの空気力学的ノイズを予測する方法を提供します。
選択パスのトリム
圧力クラスのみからシビアサービストリムを選択しないでください。 クラス 900、1500、または 2500 バルブでは、自動的に多段階調整や低騒音トリムは必要ありません。決定は、実際の流れのケース、圧力比、騒音予測、速度、必要な移動量、およびバルブの形状に基づいて行われます。
より広範な厳しいサービスのトリムについて議論するには、次を使用します。 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.
高温構造のレビュー
ボディ＆ボンネット
選択した材料と設計は、該当する圧力温度定格とプロジェクト仕様を満たしている必要があります。高温蒸気には、合金鋼またはプロジェクト指定の別の材料が必要な場合がありますが、あらゆる蒸気用途に適した単一の本体材料はありません。
トリム＆シート
プラグ、ケージ、シート、ステムの材質は、強度、浸食、かじり、熱膨張、漏れ要件、必要な耐用年数について検討する必要があります。
パッキン＆ガスケット
パッキンとガスケットの材質は、実際の設計条件とバルブの構造に適合する必要があります。
ボンネットの配置と付属品
選択された設計では延長ボンネットを使用して、高温の本体とパッキンまたはアクチュエータのコンポーネントの間の熱距離を増やすことができますが、すべての蒸気制御バルブに必須ではありません。ポジショナー、ソレノイド、エアセット、および電気付属品は、実際の周囲熱および輻射熱にさらされることを考慮して選択する必要があります。
より広範な材料および圧力温度の選択については、を参照してください。 高温高圧バルブガイド.
アクチュエータと故障時の対応
| 通常の変調 | アクチュエータは、必要な動作移動量にわたってバルブをスムーズに位置決めする必要があります。 |
| 遮断差圧 | 利用可能な推力またはトルクは、指定された遮断条件および選択されたトリム設計と比較して確認する必要があります。 |
| 失敗アクション | フェールオープン、フェールクローズ、フェールインプレース、またはその他の対応は、プロセスの安全性と制御の哲学に基づいて行われる必要があります。 Steam サービスだけでは失敗の位置を判断できません。 |
| 熱暴露 | アクチュエータのシール、ポジショナ、および付属品は、最終設置時に承認された環境制限内に維持する必要があります。 |
を使用します。 バルブアクチュエータセレクションガイド より広範なアクチュエータパッケージのレビューのために。
応用事例
ケースA
スチームヘッダー減圧
全入口圧力範囲、必要な下流圧力、最小および最大蒸気需要、チョークフロー状態、騒音、出口速度、および下流配管を確認します。単純な局所的な減圧の場合、圧力調整器も評価する必要がある場合があります。作動制御バルブは、プロセスで外部制御ロジックまたはプラントの自動化が必要な場合に適しています。
ケースB
タービン補助またはバイパス蒸気
大きな負荷の変化、大幅な圧力低下、高速応答または熱過渡現象により、この義務は非常にアプリケーション固有のものになる可能性があります。プロジェクトでは、定常状態の条件に加えて、過渡要件と制御要件も提供する必要があります。
ケースC
プロセス蒸気の分配
制御可能な最小流量、通常の移動量、圧力比、および過剰なゲインや極端な低移動量操作を行わずに 1 つのバルブが起動時とピーク生産量をカバーできるかどうかを検証します。
ケースD
減温またはスプレー水による蒸気圧力制御
蒸気圧力制御がスプレー水または減温装置と連携している場合は、蒸気バルブを完全なシステムの 1 つの要素として検討する必要があります。蒸気バルブのサイジングだけでは、最終的な出口温度の性能や完全な PRDS 動作を確立することはできません。
始動と凝縮物のリスク
通常、乾燥蒸気を処理する制御ステーションでも、起動時、停止時、ウォームアップ時、低負荷運転時、または不適切な排水中に凝縮水が発生する可能性があります。液体のキャリーオーバーは浸食、振動、ウォーターハンマーのリスクを増大させる可能性があり、トリムや下流の配管を損傷する可能性があります。
システム境界: バルブの選択は、正しい蒸気ラインの排水、暖機手順、ドリップレッグの設計、蒸気トラップ、配管の傾斜、サポートの設計、またはプラントの運転慣行に代わるものではありません。
より広範なシステムコンテキストについては、次を参照してください。 電力および蒸気バルブのソリューション.
蒸気制御弁の RFQ データシート
| サービス/タグ | ____________________________ |
| 蒸気の状態 | 飽和/過熱/その他: ____________ |
| 最小の場合 | フロー ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| 通常の場合 | フロー ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| 最大ケース | フロー ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| 設計圧力・温度 | ____________________________ |
| 回線サイズ・接続 | ____________________________ |
| 漏れ要件 | ____________________________ |
| アクチュエータ/信号/フェイルアクション | ____________________________ |
| 騒音・検査・書類作成 | ____________________________ |
プロセスデータが完了したら、最終承認前に、計算された Cv/Kv、最小/通常/最大流量の予測移動量、選択されたトリム基準、アクチュエータ サイズ基準、必要に応じて騒音レビュー、および記載されている動作制限を返送するようサプライヤーに要求します。
工場での検証
| アイテム | 典型的なステータス | 目的 |
|---|---|---|
| 資料記録 | 指定されている場合 | 指定された圧力含有材料、トリム材料、またはボルト締め材料を確認してください。 |
| 寸法検査 | 承認されたパッケージに必須 | 接続、対面、アクチュエータの配置を確認してください |
| 圧力試験 | 適用される規格/PO ごと | 圧力を含む完全性を検証する |
| シート漏れ試験 | 漏れ要件が適用される場合 | 指定されたシート漏れ性能を検証する |
| ストローク/フェイルアクションテスト | 作動パッケージ用 | 移動量、アクチュエータの動作、および指定された故障対応を確認します。 |
| 最終梱包検査 | 出荷前 | バルブ、エンド、アクチュエーター、ポジショナー、チューブを保護します |
製品レベルの高圧変調オプションについては、 高圧制御弁。完全な製品ファミリーについては、次のサイトを参照してください。 コントロールバルブのカテゴリー.
関連する技術リソース
技術参考資料
よくある質問
蒸気制御バルブのサイズを決定するにはどのようなデータが必要ですか?
最小、通常、最大の蒸気流量、各ケースの入口および出口圧力、蒸気状態、動作温度および設計温度、ラインサイズ、必要な制御機能、およびプロジェクトの制約を提供します。サプライヤーは、適用可能な圧縮性流体サイジング方法を使用して Cv または Kv を計算し、移動量を予測する必要があります。
蒸気調節弁は配管サイズで選べますか？
いいえ。パイプ サイズはプロジェクト入力の 1 つだけです。最終的なバルブのサイズとトリムは、蒸気流量、圧力比、温度、必要な Cv または Kv、予測される移動量、騒音、速度、アクチュエーターの力、および完全な動作範囲によって異なります。
蒸気に低騒音トリムが必要になるのはどのような場合ですか?
予測される空力騒音または圧力降下強度がプロジェクトの受け入れ基準を超える場合は、低騒音または段階的トリムを考慮する必要があります。選択は、圧力クラスのみではなく、実際のサイズと騒音のレビューに基づいて行う必要があります。
蒸気調節弁のチョークフローとは何ですか?
チョークフローとは、バルブの質量流量容量が圧力比とバルブの特性によって制限される圧縮性の流れの状態です。正確な状態は、該当する制御バルブのサイジング方法を使用して判断する必要があります。
乾燥飽和蒸気は減圧後も飽和状態のままですか?
必ずしもそうとは限りません。乾燥飽和蒸気をより低い圧力に絞ると、下流で過熱状態が生じる可能性があります。特定の体積、速度、および関連するサイジング チェックで正しい蒸気特性が使用されるように、下流の状態を計算する必要があります。
蒸気調節弁にはフェールクローズが必ず必要ですか?
いいえ。フェールオープン、フェールクローズ、フェールインプレース、またはその他の定義された障害対応は、プロセスの安全性と制御哲学によって異なります。
