安全弁の理解: 原理、用語、および応用
A 安全弁は、加圧システム内の過剰な圧力から機器や人員を保護するために設計された自動バルブの一種です。容器、パイプライン、またはシステムの内圧が事前に設定された制限を超えると、自動的に開きます。バルブが開くと、加圧流体 (気体または液体) が大気または安全な場所に放出され、ボイラー、圧力容器、配管などのシステム コンポーネントの致命的な故障が防止されます。
安全弁は次のように分類されます。自動保護装置つまり、設置され適切に調整されると、手動介入や外部制御を必要とせずに独立して機能します。これらのバルブは、発電、石油とガス、化学処理、HVAC システムなどの幅広い業界で重要です。すべての安全弁は、作動する前に厳格な検査を受ける必要があります。圧力試験実際の条件下でのパフォーマンスを保証するため。{0}}
主要なパフォーマンスパラメータと定義
安全弁がどのように機能するか、またその選択と校正がどのように行われるかを理解するには、重要な用語と技術パラメータを理解しておくことが不可欠です。
1. 呼び圧力
公称圧力 (PN) は、安全弁が処理できる最大許容圧力を指します。標準周囲温度、通常は 20 度 (68 度 F)。このパラメータには、高温で発生する材料応力の減少は考慮されていません。高温システムで使用されるバルブの場合、エンジニアは材料規格に従ってディレーティング係数を適用する必要があります。-
2. 設定圧力（開弁圧力）
とも呼ばれます定格圧力または設定点、これは、通常の動作条件下でバルブ ディスクがシートから持ち上がり始める特定の圧力です。この時点で、バルブは排出を開始し、このプロセスは通常、目に見えたり、聞こえたりします。これは、設置およびテスト中の重要な校正値です。
3. リリーフ圧力（吐出圧力）
これは、バルブディスクが所定の圧力まで上昇したときの圧力です。指定されたフルリフト高さ-。最大定格吐出状態における使用圧力を表します。排出圧力は適用される圧力に準拠する必要があります国家安全基準過圧事故を防ぐためのコード。
4. 過圧
これが圧力上昇です設定圧力を超えると安全弁がフルリフトに達し、定格吐出量を達成するために必要です。通常、次のように表現されます。割合設定圧力の上昇を抑え、速やかに安定した吐出量に到達します。
5. 着座圧力（バックシート圧力）
これはバルブディスクがかかる圧力です。席に戻る圧力が安全なレベルに下がった後、流れを停止します。液体の損失を最小限に抑え、繰り返しの開閉サイクルを回避するには、開放圧力と再着圧の差が重要です。
6. ブローダウンまたは着座圧力差
のブローダウン開圧力と再着圧力の差であり、通常は次のように表されます。設定圧力の割合。これにより、バルブが早期に閉まらず、再封する前にシステム圧力を動作限界以下に安全に戻すことができます。
7.背圧
これは、への圧力を指します。吐出側バルブ（つまり、出口）の。システム構成に応じて、定数または可変となる場合があります。過剰な背圧はバルブのリフト性能と閉止の信頼性に影響を与える可能性があるため、バルブの選択時に考慮する必要があります。
吐出・流量特性
システムを確実に保護するために安全弁のサイズを正確に決定するには、流れパラメータを理解することが不可欠です。
8. 定格吐出圧力
バルブが標準動作条件下で設計された最大吐出圧力。これは、圧力解放時の上限閾値を示します。
9. シールテスト圧力
これはバルブが圧力を受ける圧力です。シートの締め付けテストシール面からの漏れを最小限に抑えます。漏れ率は次のような規格で指定されています。API 527またはEN ISO 4126.
10. リフトまたは開口部の高さ
の脳卒中または、媒体の流れを可能にするためにバルブディスクがシートから持ち上げられるときのバルブディスクの垂直方向の動き。揚力が高いほど、より大きな流量が可能になります。
11. 流路エリア
としても知られています喉の部分これは、バルブが排出するときに媒体が流れる最小の断面積です。-この寸法は、理論上の流量を決定するために重要です。
12. 流路径
バルブの流路の内径。流路面積とバルブのサイズを計算するために使用されます。
13. カーテンエリア
部分的に開くときにバルブディスクとシートの間の環状隙間によって形成されます。それは次のことに関連しますセミリフトまたはモジュレーティング弁のリフト量に応じて吐出容量が変化する安全弁。
14. 発光エリア
これは、最小流量断面積-フルリフト時。フルリフト（ポップ-タイプ）安全弁の場合、放出面積は流路面積と等しくなります。調節バルブでは、カーテン面積と等しくなります。
15. 理論上の変位
バルブと同じ流量面積を持つ理想的なノズルを通過する計算された流量。流れの抵抗や損失がないことを前提としています。
16. 実際の変位
テスト条件下で測定されたバルブの流量。エネルギー損失と非理想的な動作により、通常は理論値よりも低くなります。-
17. 変位比
の比率実際の排出に理論放電。この要素はバルブの効率を評価する際に重要です。
18. 定格変位比
変位比とaの積標準減速係数(通常は 0.9)。実際のアプリケーションで安全マージンを確保するために使用されます。
19. 定格変位
システム設計に使用できる実際の吐出流量の保証された部分。定義された条件下で信頼性の高い動作が保証されます。
20. 等価放電容量
媒体のタイプ、圧力、温度を考慮した標準条件下で計算されたバルブ吐出量。異なるバルブ モデル間のサイジングの比較によく使用されます。
バルブの安定性の問題
適切な設計と設置により、バルブ動作の不安定性を回避できます。
チャタリング (周波数ホッピング):弁体が急激かつ不規則に振動し、弁座に接触する状態。多くの場合、不適切なサイジングやシステム容量の不足が原因で発生します。
フラッター:チャタリングに似ていますが、バルブディスクがチャタリングを行います。連絡しない振動時のシート。これに対処しないと、早期の摩耗やバルブの損傷につながる可能性があります。
公称圧力:常温条件下で安全弁が耐えられる最大許容圧力を指します。高温機器で使用される安全弁の場合、高温下での材料の許容応力の減少を考慮すべきではありません。-安全弁は呼び圧力規格に従って設計、製造されています。
開放圧力:定格圧力または設定圧力とも呼ばれ、動作条件下で安全弁の弁体が上昇し始める入口圧力を指します。この圧力では、測定可能な開口高さがあり、媒体は視覚または聴覚で認識できる連続放出状態にあります。
排出圧力:バルブディスクが指定された開口高さに達したときの入口圧力。排出圧力の上限は、関連する国家規格または規制の要件を遵守する必要があります。
過剰な圧力:吐出圧力と開口圧力の差。通常、開口圧力のパーセンテージで表されます。
後部座席の圧力:吐出後、弁体が弁座に再接触したとき、つまり開口高さがゼロになったときの入口圧力。
着座圧力差：開圧力と再着圧力の差。これは通常、開放圧力に対する再着座圧力の割合として表されます。これは、開口圧力が非常に低い場合にのみ使用されます。
背圧:安全弁の出口の圧力。
定格吐出圧力：規格で定められた吐出圧力の上限値です。
シールテスト圧力:シール試験に使用される入口圧力。この圧力で、閉鎖要素のシール面を通過する漏れ量が測定されます。
開口部の高さ:バルブディスクが閉位置から離れるときの実際のストローク。
流路面積：弁体の入口端と閉鎖要素のシール面の間の流路の最小断面積を指します。抵抗の影響がない場合の理論的な変位を計算するために使用されます。-
流路径：流路の領域に適用される直径。
ルーバーエリア:バルブディスクがバルブシートの上にあるときにシール面の間に形成される円筒形または円錐形の通路の領域。
発光エリア:バルブが排出位置にあるときの流体通路の最小断面積。-。全開安全弁の場合、放出面積は流路面積と等しくなります。半開安全弁の場合、放出面積はカーテン面積と同じです。-
理論上の変位:流路の断面積が安全弁の流路の断面積と等しい理想的なノズルの計算された変位です。-
変位比:理論上の変位に対する実際の変位の比率。
定格変位比：変位比と減速係数（0.9 に設定）の積。
定格変位:これは、安全弁の基準として使用できる実際の変位の部分を指します。
等価計算放電:圧力、温度、媒体性状等の条件を定格吐出量の適用条件と同一とした場合の安全弁の計算吐出量を指します。
周波数ホッピング:安全弁の弁体が急激かつ異常に前後移動し、その移動中に弁体が弁座に接触する。
フラッター:安全弁の弁体が急激かつ異常に前後移動し、その移動中に弁体が弁座に接触しない。
結論
安全弁は、あらゆる加圧システムにとって不可欠な部分です。システムの完全性とオペレータの安全を維持するには、適切な選択、校正、メンテナンスが不可欠です。エンジニアは、圧力変動中にバルブが確実に動作するように、設定圧力、背圧、流量、動的応答などのさまざまなパラメータを考慮する必要があります。
上で説明した原理とパラメータを理解して適用することは、正しいバルブのサイジングと取り付けに役立つだけでなく、産業安全規制と規格への準拠を保証します。システムが進化し、よりスマートな安全ソリューションが求められる中、材料、自動化、診断の革新により、安全弁の信頼性とインテリジェントがこれまで以上に高まっています。
