ゲートバルブの役割は何ですか？

ゲートバルブの中心機能: 全開または全閉、絞り用ではない

工業用配管システムでは、ゲート バルブは隔離バルブとして最も基本的かつ重要な役割を果たします。{0}}その機能は、ボールバルブやグローブバルブのように流れを調整することではなく、ゲートを垂直に持ち上げることによって完全な流体通過または完全な遮断を達成することです。ゲート バルブが完全に開いていると、内部チャネルは滑らかで真っ直ぐになり、媒体全体で追加の圧力降下がほとんどなくなります。完全に閉じると、ゲートとシートは金属間 (またはエラストマー シール) で緊密に接触し、ANSI/FCI 70-2 クラス IV、さらにはクラス VI と同等の低い漏れ率を実現します。-

1 日あたりの処理能力が 50,000 バレルの製油所を例に挙げます。主蒸気パイプラインの DN300 ゲート バルブが縮小口径設計を使用している場合、圧力差が 12 ～ 15 kPa 増加する可能性があり、年間約 180 MWh の追加のポンピング エネルギー消費が発生します。まさにこれがエンジニアが好む理由ですフルポートゲートバルブ-その内径は接続パイプの内径と正確に一致します（たとえば、DN200 バルブの実際の内径は 200 mm）。ボアを縮小したゲート バルブ (内径がわずか 150 mm の場合もあります) と比較して、流量係数 Cv 値が約 30% ～ 45% 増加すると同時に、縮小された開口部でのバルブ本体壁の高速流体浸食も回避されます。-

ゲート設計がシール性能と耐用年数を決定する仕組み

ゲートバルブの主な技術的違いはゲート構造にあります。給水ネットワークと廃水処理では、弾性ウェッジゲートバルブが主流の選択肢となっています。

このタイプのバルブでは、鋳鉄ゲートが EPDM または NBR ゴムで完全にカプセル化されており、通常はゴム層の厚さは 1.5 ～ 2.5 mm です。ゲートが下降すると、ゴム層がバルブ シート (通常は精密に研磨された 316 ステンレス鋼または青銅) と締り嵌めを形成し、締まり代は 0.8 ～ 1.2 mm 以内に制御されます。この設計により、バルブは 30 ～ 50 N·m の開閉トルクで漏れゼロ (気泡の密なシール) を達成でき、シート内面の軽微な錆や粒子状不純物 (最大粒子サイズ 0.5 mm) を許容できます。

対照的に、金属で密閉されたフレキシブル ウェッジ ゲート バルブは、-高温高圧環境に適しています。-そのゲートは、環状の溝 (通常、溝の深さはゲートの厚さの 1/4 ～ 1/3) を備えた一体鋳鋼から機械加工されており、ゲートに一定の弾性変形能力を与えています。熱膨張（150度を超える温度差）や配管応力によりバルブ本体が軽度の楕円形変形を起こした場合でも、フレキシブルウェッジが0.1～0.3mmの半径方向の調整でシートとの均一な接触を維持します。 API 600 標準テストによると、フレキシブル ウェッジ ゲート バルブは、450 度の蒸気条件下で 500 回の熱サイクル後も 15 ～ 20 MPa のシール比圧力を維持します。これは、剛性ゲートの破損閾値 10 MPa をはるかに上回っています。

フルボア設計の価値: 流量係数からピグ操作まで

多くのエンジニアは、フルボア ゲート バルブとフルポート ゲート バルブを容易に混同します。-実際、どちらも同じ概念を指します。つまり、バルブの最小口径は接続パイプの内径（API 6D で定義）の 95% 以上です。この設計は、長距離の石油およびガスのパイプラインにとって重要です。-ピグが必要な場合、フルボアのゲート バルブにより、発泡ピグや固体のピグが障害物なく通過できます。-たとえば、DN500 天然ガス パイプラインに縮小ボア ゲート バルブ (内径がわずか 400 mm) が取り付けられている場合、ピッグがスタックしてパイプラインが 48 時間以上停止し、20 万ドルを超える直接損失が発生する可能性があります。

データの観点から見ると、水流速度 10 m/s の DN150 フルボア ゲート バルブの場合、局所抵抗係数 ζ は約 0.05 ～ 0.1 ですが、同じサイズの縮小ボア ゲート バルブの場合、ζ は 0.8 ～ 1.2 に達する可能性があります。これは、フルボア ゲート バルブによって生じる圧力降下が、レデュースド ボア バルブの圧力損失のわずか 1/10 であることを意味します。ポンプ効率が 70%、年間稼働時間が 8,000 時間であると仮定すると、1 つのバルブで年間約 1,200 人民元の電気代を節約できます (0.6 人民元/kWh に基づく)。何百ものゲート バルブを備えた化学プラントや暖房ステーションの場合、この違いは無視できません。

選択パラメータと業界標準: エンジニアリングミスの回避

実際のエンジニアリングでは、ゲート バルブの信頼できる性能は、次の重要なパラメータの一致に依存します。

からの障害統計バルブワールド (2021) shows that among all premature gate valve failures, 48% are caused by choosing a non-full bore design leading to local erosion-corrosion, 32% are due to using a rigid wedge gate in high-temperature conditions (lack of flexibility compensation), while the service life of resilient wedge valves in slurry pipelines with sand content >0.5％だと70％も下がります。したがって、媒体中の固体粒子濃度が 0.2% を超える場合は、弾性ウェッジ ゲート バルブの使用を避けてください。代わりに、耐摩耗性の-ハードシール-を使用してくださいフレキシブルウェッジゲートバルブまたはナイフゲートバルブ。

結論: 本質的な機能に基づいて正しい決定を下す

ゲートバルブの基本機能は常に「全開・全閉隔離」です。これを理解すると、エンジニアの選択ロジックが明確になります。水道水や消火用水などの低温の清浄な媒体の場合は、ゴムの圧縮変形を使用して摩擦のない開閉を実現する弾性ウェッジ ゲート バルブを優先します。-（ゴムの圧縮は 1.0 mm 以内に制御され、2,000 回を超える操作寿命を達成します）。高温の蒸気や炭化水素媒体の場合は、柔軟なウェッジ ゲート バルブを使用してください。-そのゲートの弾性率は約 190 GPa で、パイプラインの熱膨張によって生じる 0.2 ～ 0.5 mm の変形に適応できます。パイプラインにピギングが必要な場合、または厳しい圧力降下制限がある場合は、内径の一貫性エラーが 2 mm を超えないように、フルポート ゲート バルブ (フルボア ゲート バルブ) を選択する必要があります。

ゲートバルブを長期間部分的に開いたままにしないでください。ゲート開口部が 30% ～ 70% の場合、流速の増加によりゲートの後ろに負圧ゾーンが形成され、振動やキャビテーション浸食が誘発されます。 5 bar の差圧下の DN200 ゲート バルブの場合、部分的に開いた状態での振動加速度は 4.5 g (完全に開いたときはわずか 0.2 g) に達する可能性があり、3 か月以内にステムにネジ山が摩耗し、シール面に孔食が発生します。