工業生産の広大なシステムでは、バルブは流体送達システムの重要な成分であり、さまざまな流体の方向、圧力、流量を正確に調節するために、人体の血管バルブのように機能します。
バルブの開口部は、バルブがどれだけ開いているかを示す重要な指標として、システム全体の運用効率と安定性に直接影響します。従来の製造業からハイテク産業まで、毎日の水や電力供給から複雑な航空宇宙用途まで、バルブの開口部の効果的な管理は、かけがえのない役割を果たします。この記事では、関連分野の専門家に貴重な洞察を提供することを目的とした、バルブ開口度の包括的かつ詳細な分析を提供します。
I.バルブの開口部の基本概念
1.1定義
バルブの開口度とは、バルブが開く程度を指し、バルブ内の流れの通路のサイズを示します。このパラメーターは、時間ごとにバルブを通過する流体の流量を直接決定し、さまざまな流体伝達システムと制御システムで重要な役割を果たします。
バルブの開口度の変化は、流体の速度、圧力、および流れの分布を変化させる可能性があり、さまざまな労働条件下で運用要件を満たします。
1.2表現方法
1.2.1表現率
パーセンテージメソッドは、バルブの開口度を表す最も一般的な方法です。バルブの完全なストロークを完全に閉じて完全に開いて100の等しい部分に分割し、各部分は開口部の1％に対応します。たとえば、バルブが途中で開いている場合、開口部の学位は50％です。
この方法は直感的で理解しやすく、オペレーターは異なるバルブの状態をすばやく比較できます。産業用自動化制御システムでは、正確なオープニング度の制御と監視のために、さまざまな制御アルゴリズムおよび監視ソフトウェアとシームレスに統合します。
1.2.2角度表現
バタフライバルブなどの回転バルブの場合、角度表現がより一般的に使用されます。通常、完全に閉じた位置は0程度に設定され、90度で完全に開いた位置に設定されます。開口度は、動作中の実際の回転角度によって説明されます。
たとえば、バタフライバルブが45度回転すると、開口部は45度です。この方法は、蝶バルブの機械的構造に密接に関連しており、内部ディスクの回転角を直接反映しています。これは、それらの作業原則とフロー制御特性を理解するために不可欠です。
1.2.3変位表現
ゲートバルブやグローブバルブなどの線形モーションバルブの場合、変位表現がより適用可能です。バルブステムの変位を測定して、開口度を決定します。通常、完全に閉じた位置は基準点として設定され、完全に開いた最大変位は上限です。
たとえば、ゲートバルブの最大ステム変位が50 mmの場合、25 mmの変位は50％の開口度に対応します。この方法は、バルブシートとバルブプラグの間の相対的な位置を直接反映しています。これは、流れ領域の正確な制御に重要です。
ii。バルブの開口度と流量の関係
2.1フロー特性曲線
バルブの開口度と流量の関係は線形ではありませんが、バルブの種類に応じて特定の特性曲線に従います。一般的なフロー特性曲線には以下が含まれます。
- クイックオープン：小さな開口部では急速な流れが増加し、バルブがさらに開くと減速します。消防システムの緊急シャットオフバルブなどの高速オン\/オフアプリケーションに適しています。
- リニア：流量は、開口部（q=k×l）と比例して変化します。化学プロセスにおける正確なフロー制御に最適です。
- 等しい割合：流れの変化速度は、開口部の程度に比例し、低い開口部と高い開口部の両方で細かい制御を提供します。正確な規制のために加熱システムで使用されます。
- 放物線：フローの変化は、オープニング度との2乗関係に続き、線形と等しい割合の間の中間特性を提供します。廃水処理のような特殊なフロー制御シナリオに適用されます。
2.2影響要因
バルブの開口部の度合い関係は、次の影響を受けます。
- 流体特性：粘度、密度、および圧縮率（たとえば、ガス対液体）。
- パイプライン抵抗：摩擦とフィッティング（肘、フィルター）は圧力降下を変えます。
- 圧力差：圧力差が高いほど流れが増加しますが、小さな開口部では不安定性を引き起こす可能性があります。
iii。バルブ開口度制御方法
3.1手動制御
- 応用：まれな調整を伴う単純なシステム（例えば、住宅用水弁）。
- 長所：低コスト、高い信頼性。
- 短所：労働集約型、リモート\/自動制御なし。
3.2電気制御
- 機構：アナログ（4〜20 MA）またはデジタル（RS485）シグナルを備えたモーター駆動のアクチュエーター。
- 長所：高精度、リモート操作。
- 短所：より高いエネルギー使用、応答が遅く、危険な領域での爆発防止が必要です。
3.3空気圧制御
- 機構：圧縮された大気駆動ダイヤフラム\/ピストンアクチュエーター。
- 長所：爆発的な環境には安全な迅速な応答。
- 短所：空気供給インフラストラクチャが必要です。
3.4油圧制御
- 機構：油圧オイルは、高強度のアクチュエーターを駆動します。
- 長所：高出力、精度。
- 短所：複雑なメンテナンス、オイル漏れリスク。
IV。バルブの開口度の検出とフィードバック
4.1機械的位置センサー
- Potentiometric：茎の変位を抵抗\/電圧に変換します（シンプルですが、精度が低く）。
- エンコーダー：回転\/線形変位をデジタル的に測定します（より高い精度、絶対\/増分タイプ）。
4.2非接触センサー
- 超音波：音波移動時間を測定します（非侵襲的で、流体特性に敏感です）。
- 赤外線：IR信号を使用します（高精度、障害を避けます）。
4.3フィードバックシステム
- コンポーネント：センサー、信号コンディショナー、通信インターフェイス（RS485\/缶）。
- 役割：クローズドループ制御のリアルタイムオープニングデータを提供します。
V.業界全体のアプリケーション
発電
- ボイラー給水：スタートアップ中の10〜30％、全負荷で70〜100％（たとえば、600 MW石炭プラント）。
- 蒸気システム：メインの蒸気バルブは100％開いたままです。補助バルブは調整します（たとえば、タービンシールは10〜60％）。
石油とガス
- 原油パイプライン：ポンプステーションで50〜100％、流れ\/圧力に合わせて調整します。
- 化学プラント：20〜80％のエチレンクラッカーフィードバルブ。 10〜90％の蒸留カラム。
水処理
- 市の供給：メインで70〜100％、枝で30〜80％（たとえば、夜に低く）。
- 廃水：流れに基づいて40〜100％のインレットバルブ。 30〜70％の曝気タンク。
冶金
- 爆発炉：5 0 - 100％のホットエアバルブ。圧力制御のために0〜80％のガス通気口。
- スチール製造：最初は70〜100％の酸素バルブ、その後30〜80％。 10〜90％の連続鋳造。
医薬品
- プロセスパイプ：正確な投与の場合は10〜80％（例えば、原子炉飼料）。
- クリーンルームHVAC：30〜70％（新鮮な空気）、40〜80％（再循環）のエアフローバルブ。
結論
バルブ制御のコアパラメーターとして、バルブの開口度は、業界と日常生活に広く適用されています。その概念、フロー関係、制御方法、検出技術、および実用的なアプリケーションを深く理解することは、システムの効率を改善し、エネルギー消費を削減し、運用上の安全性を確保するために不可欠です。
ダイアナによって
