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安全弁 - ボイラーおよび圧力容器の制御および安全装置

安全弁は、圧力または温度が特定の設定限界を超えた場合に、関係するシステムから物質を放出するための配置またはメカニズムです。コンテキスト内のシステムは、ボイラー、蒸気ボイラー、圧力容器、またはその他の関連システムです。機械的配置に従って、これは、圧力安全または圧力リリーフバルブであるPSVまたはPRVと呼ばれる全体像（より大きな配置の一部）に適合します。

このタイプの安全メカニズムは、蒸気ボイラーの偶発的な爆発の問題に対処するために主に実装されました。蒸気消化槽の作業で開始され、産業革命の段階で対応した多くの方法論がありました。それ以来、この安全機構は長い道のりを歩んできて、今では他のさまざまな側面に対応しています。

アプリケーション、性能基準、範囲、国家ベースの規格 (米国、欧州連合、日本、韓国などの国は異なる規格を提供しています) などのこれらの側面は、この安全弁セグメントを差別化または分類することに成功しています。したがって、これらの安全弁が差別化されるさまざまな方法がありますが、分岐の一般的な範囲は次のとおりです。

• 私のように
• リフト
• フロー制御
• バランスの取れた
• 動力式
• フルリフト実線
• ダイレクトセフティ搭載
• マスター

米国機械技術者協会 (ASME) I タップは、3% および 4% の圧力 (圧力容器アプリケーションの ASME コード) に対して開く安全弁の一種であり、ASME VIII バルブは 10% の過圧で開き、7% で閉じます。リフト安全弁は、さらにローリフトとフルリフトに分類されます。流量制御弁は、流体の圧力または流量を調整しますが、平衡弁は、状況に応じて弁の動作特性に対する圧力による影響を最小限に抑えるために使用されます。

パワーオペレートバルブは圧力リリーフバルブの一種で、圧力を逃がすために外部電源も使用されます。比例リリーフバルブは、圧力の上昇に比べて比較的安定した方法で開きます。直接負荷式安全弁には 2 種類あり、1 つはダイヤフラム、もう 1 つはベローズです。ダイヤフラムは、液体膜の影響を保護するために跳ねるバルブであり、ベローズは、回転要素とソースの部品がベローズを介して液体の影響から保護される配置を提供します。

マスターバルブでは、パイロットバルブを介して排出される流体によって、操作と起動さえも制御されます。全体像を見ると、圧力安全弁ベースのセグメントは次のように分類されます。

• 熱圧弁 (デバイスの温度が上昇した場合に過剰な圧力が発生した場合の保護を提供するために使用されます)。
• フロー バルブ (増加する圧力に対応するために、大量の気体または液体を迅速に放出する必要がある場合に使用します)。
• バルブを遮断します (流体またはガスベースのラインを閉じ、材料の流れを止めるために使用されます)。

全体として、圧力安全弁、圧力安全弁、安全弁、パイロット操作安全弁、低圧安全弁、真空圧力安全弁などは、ボイラーおよび関連装置の安全対策の範囲を完成させます。

安全弁の吐出し量は？

安全弁にはさまざまな吐出容量があります。これらの容量は、バルブの上流および下流のボディ シートの幾何学的領域に基づいています。流れの直径は、ボディ シートの上流および下流の最小の幾何学的直径です。 

公称サイズの指定は、入口オリフィスの直径を指します。安全弁の理論上の流量容量は、弁の流量面積と同じ断面積を持つオリフィスを通過する質量流量です。この容量は、バルブによる流量損失を考慮していません。実容量を測定し、認定流量は実流量から10%を差し引いた値です。

安全弁の吐出能力は、システム内の設定圧力と位置に依存します。設定圧力が計算されたら、吐出容量を決定する必要があります。安全弁は、流量やバルブの設定圧力に応じて、大きすぎたり小さすぎたりする場合があります。

安全弁の実際の吐出容量は、使用する吐出システムのタイプによって異なります。液体サービスでは、安全弁は一般に自動で直接圧力で作動します。 

安全弁の排出能力について詳しく知りたい場合は、この記事を読み続けてください。

安全弁とは

安全弁は、流体システムの過圧から保護するために使用されます。その設計により、ディスクのリフトが可能になり、バルブが開こうとしていることを示します。入口圧力が設定圧力を超えて上昇すると、ガイドが開位置に移動し、媒体はパイロットチューブを介して出口に流れます。入口圧力が設定圧力を下回ると、メインバルブが閉じて過圧を防ぎます。安全弁の選定基準は5つあります。

安全弁の最初の最も基本的な要件は、ガスの流れを安全に制御する能力です。したがって、バルブはガスと水の流れを制御できなければなりません。バルブは、システムの高圧に耐えられる必要があります。これは、ボイラーからのガスまたは蒸気が凝縮してパイプを満たすためです。蒸気は安全弁座を濡らします。

安全弁のもう 1 つの主要な要件は、圧力の上昇を防ぐ能力です。液体や気体を逃がすことで、過圧状態を防ぎます。安全弁は、さまざまな用途で使用されています。たとえば、ガスおよび蒸気ラインは、プラントへの壊滅的な損傷を防ぐことができます。それらは安全リリーフバルブとしても知られています。緊急時には、安全弁が自動的に開き、加圧されたシステムからガスまたは液体の圧力が放出され、危険なレベルに達するのを防ぎます。

安全弁の吐出し量は？

安全弁の吐出能力は、オリフィス面積、設定圧力、およびシステム内の位置に基づいています。安全弁の吐出能力は、入口と出口のオリフィス領域を通る最大流量に基づいて計算する必要があります。その公称サイズは、多くの場合、メーカーの仕様によって決定されます。 

その排出能力は、個々の流路または複合流路を通る最大流量に基づいて、解放できるバルブを通る最大流量です。安全弁の吐出圧力は、システムの動作圧力より高くする必要があります。経験則として、リリーフ圧力はシステムの作動圧力より 10% 高い必要があります。

入口と出口の配管サイズに基づいて、安全弁の吐出容量を選択することが重要です。理想的には、放電容量はシステムの最大出力以上である必要があります。安全弁も垂直に、きれいなフィッティングに取り付ける必要があります。バルブを取り付けるときは、適切なレンチを使用して取り付けることが重要です。排出配管は、ドレンを排出するために下向きに傾斜している必要があります。

安全弁の吐出容量は、いくつかの異なる方法で測定されます。 1つ目は試験圧力です。このゲージ圧はバルブが開く圧力で、2 番目はバルブが再び閉じる圧力です。両方とも、制御された条件下でテストスタンドで測定されます。試験圧力が 10,000 psi の安全弁の定格は 10,000 psi です (ASME PTC25.3 による)。

安全弁の吐出容量は、大量の圧力を放散するのに十分な大きさでなければなりません。小型のシステムには小型のバルブで十分かもしれませんが、大型のバルブは爆発を引き起こす可能性があります。大規模な製造プラントでは、安全弁は人員と機器の安全にとって重要です。特定のシステムに適したバルブ サイズを選択することは、システムの効率を高めるために不可欠です。

安全弁の吐出し量の求め方は？

安全弁を使用する前に、その排出能力を知る必要があります。安全弁の吐出容量を計算するには、次の手順に従う必要があります。

• 試験手順

安全弁の吐出能力を確認するには、安全弁を適切な位置に設置する必要があります。入口と出口の配管は、設置前に完全に洗浄する必要があります。 PTFE テープの過度の使用を避け、取り付けがしっかりしていることを確認することが重要です。安全弁は、振動や過度の応力にさらされないようにしてください。安全弁を取り付ける場合は、テストレバーを上にして垂直に取り付けてください。安全弁の入口接続は、パイプの長さが最短の容器またはパイプラインに取り付ける必要があります。遮断弁によって中断されてはなりません。安全弁の入口での圧力損失は、設定圧力の 3% を超えてはなりません。 

• 安全弁の吐出容量の計算

安全弁のサイズは、制御が必要な流体の量によって異なります。定格吐出容量は、安全弁のオリフィス面積、設定圧力、およびシステム内の位置の関数です。オリフィス面積とバルブの公称サイズに関するメーカーの仕様を使用して、安全弁の容量を決定できます。吐出流量は、バルブを通過する最大流量または複数の経路の合計流量を使用して計算できます。安全弁のサイズを決めるときは、理論上の吐出容量と実際の吐出容量の両方を考慮する必要があります。理想的には、放電容量は最小面積と等しくなります。

• 最大許容使用圧力の設定

安全弁の正しい設定圧力を決定するには、次の基準を考慮してください。システムの MAAP 未満である必要があります。 MAAP よりも 5% 高い圧力を設定すると、10% の過圧になります。設定圧力が MAAP よりも高い場合、安全弁は閉じません。 MAAP は設定圧力を決して超えてはなりません。設定圧力が高すぎると、吐出後の締まりが悪くなります。バルブの種類によっては、設定圧力の10%～15%の背圧変動は従来のバルブでは対応できません。