産業用流体システムに適したバルブを選定する方法

STAMPEDメソッドを活用してバルブを選定する

流量係数（C_v値）は、1分当たりの水量を米国ガロン単位で表したもので、60°Fにてバルブの一次側と二次側の差圧が1 psiの時の係数となります。ガスのように圧縮可能な流体の場合は、C_v値のパラメーターを使用して流量を予測するのは容易ではないものの、それでも特定のアプリケーション用のバルブのサイズを決定するには効果的な方法といえます。

C_v値に影響を与えるバルブの設計要因として、流路のサイズと形状が挙げられます。バルブのオリフィス・サイズは、そこを通る流体の流れに影響を与えます。つまり、オリフィスのサイズが大きくなるほど、流量が増えることになります。オリフィスは、バルブのタイプによって大きく異なる場合があります。例えば、ボール・バルブ では流れ抵抗を最小限に抑えることができますが、ニードル・バルブ は流れの抵抗が大きく、流量が制限されることになります。選定プロセスではこういった点を考慮してください。

不明な点があれば、メーカーに確認してください。適切なメーカーであれば、必要なバルブのサイズ選定をサポートしてくれるでしょう。なお、スウェージロックでは、C_v値計算ツール を提供しています。アプリケーションに適したバルブを選定する際にご活用ください。

 

T（Temperature）： 温度がバルブ選定に与える影響

バルブを使用するエリアの温度に注意してください。システム流体の温度のほか、バルブが制御する周囲環境の温度も含まれます。「この温度は一定なのか、それとも頻繁に変動するのか」を確認しましょう。温度条件によって、選定するバルブや予防保全の実行頻度が変わります。

温度が変化すると、シール材の膨張や収縮が生じます。また、金属部品の強度は温度の上昇に伴って低下するため、最高使用圧力が下がるおそれがあります。メーカーに問い合わせて、極高温下でバルブのテストを行っているかを確認してください。

A（Application）：アプリケーションにおいて考慮すべきバルブの設計要因

システム内でのバルブの役割を考えてみましょう。必要なのは流れの開始または停止ですか？流量レベルの調整ですか？流れの方向の制御ですか？過圧からのシステム保護ですか？スウェージロックはどのようなタイプのバルブを取り扱っていますか？

こうした質問に答えていくことによって、システム設計の際に選定するバルブのタイプが決まります。ここでシンプルな2方タイプの ボール・バルブを例に考えてみましょう。ボール・バルブの中にはスロットリング機能が付いているものがありますが、大半のボール・バルブは、スロットリングまたは流量を調整する目的で使用するべきではありません。ボール・バルブは、全開状態または全閉状態で使用するように作られています。スロットリングや流量調整を目的として使用する場合は、ニードル・バルブまたはメータリング・バルブを使用することをおすすめします。

M（Media）：バルブ材料の選定が重要な理由

システム内のプロセス流体についても慎重に考慮し、適切な 材料 組成のバルブを選定しましょう。バルブ・ボディ、シート、ステム・チップなどのソフトな部品に用いられている材料が、システム流体との互換性があることを必ず確認してください。互換性が無かった場合、腐食、脆化、応力腐食割れなどにつながる可能性があり、どれが生じても安全上のリスクやコストがかさむ生産上の問題を引き起こすおそれがあります。

温度と同様に、バルブを使用するエリアについても考慮する必要があります。使用するのは工場内や加熱機器のエンクロージャーなど、気候がコントロールされた環境下ですか？直射日光、雨、雪、霜、氷といった気象や、気温変化などにさらされる屋外ですか？塩化物にさらされる海洋環境ではありませんか？バルブとその部品には、さまざまな材料が使用されています。このような要因に適したバルブを選定することで、バルブの寿命および機能を最大限に引き出すことができるのです。

P（Pressure）：圧力がバルブ選定基準に与える影響

圧力もまた、バルブを選定する際に十分考慮する必要があります。圧力には2種類あることに注意してください：

• 使用圧力：システムにおける通常の使用圧力
• 設計圧力：バルブ・メーカーが定めた最高圧力の限界値。いかなる流体システム部品の設計圧力を超えてはならない（制御された試験条件下で使用する場合を除く）。

流体システムの圧力限界値は、最も低い値の部品によって決まります。バルブの選定時はこれを覚えておきましょう。プロセス流体の圧力や温度は、部品のパフォーマンスに多大な影響を与えます。選定するバルブは、必要なときに圧力を保持し、広い範囲の温度や圧力の下でも動作する必要があります。

設計、材料の選定、検証は、すべてバルブのパフォーマンスを左右することになります。また、圧力と温度は互いに大きく影響し合うことに留意しましょう。一般的に、プロセス流体の温度が上昇すると、最高使用圧力は低下します。

E（End Connection）：適切なエンド・コネクションの選定方法

バルブには、さまざまなエンド・コネクション（チューブ継手、管用ねじ、パイプ・フランジ、溶接エンドなど）が付属しています。元来、バルブ構造との関連はありませんが、バルブの全体的な構成とその漏れのないシステムを維持する上で、エンド・コネクションの選定は重要です。エンド・コネクションがシステムの圧力や温度に適していること、そして適切なサイズであることを確認してください。エンド・コネクションが適切であれば、容易に取り付けることができ、リーク・ポイントを排除することができます。  

D（Delivery）：納品

上記の各要因を考慮し、アプリケーションに最も適したバルブを選定したら、「いつバルブが必要か？どのくらいの数が必要か？」 を考えてみましょう。

バルブの選定は、安全かつ効率的な流体システムの設計に欠かせません。期日通りの納品および安定した供給。これは、流体システムのオペレーションや効率性を維持する上で、他の要因と同じように重要なポイントです。STAMPEDメソッドの最終ステップとして、サプライヤーを入念にチェックしてください。そのサプライヤーは必要なときに必要な部品を提供してくれますか？コンタクトが取りやすいですか？システムのニーズを理解して協力してくれますか？