流体制御システムにおけるボールバルブの種類と用途

ボールバルブ：種類、特徴、産業用途

無数の液体や気体が継続的に流れる広大な産業用パイプライン ネットワークでは、これらの流体ライフラインを制御する重要なコンポーネントの 1 つであるボール バルブが使用されます。ボールバルブは構造が簡単、操作が早く、流体抵抗が少ないなどの利点を備え、石油精製、天然ガスシステム、水処理などに欠かせない役割を果たしています。しかし、どのようなタイプが存在し、その特性がさまざまな用途にどのように適合するのでしょうか?このガイドでは、ボール バルブの分類、構造的特徴、実際の用途について徹底的に検討します。

ボールバルブは、バルブステム軸の周りを回転して流れを開閉する球形の閉鎖要素を通じて機能します。その中心コンポーネントは円形の穴を備えたボールです。この穴を回転させてパイプと位置合わせすると流れが可能になり、90 度回転すると流れが完全にブロックされます。この 4 分の 1 回転の動作により、迅速な流量制御が可能となり、ボールバルブは素早い遮断や流れの転換が必要な用途に最適です。

ボールバルブは、主にバルブ本体の構造とポート構成といった複数の基準によって分類されます。

• 単体ボールバルブ:コンパクトさと漏れ箇所を最小限に抑えるために、一体の固体部品として鋳造されています。高いシール性が最重要視される小径、低圧用途に最適です。
• スプリットボディボールバルブ:ネジまたはフランジで結合された 2 ピース構造が特徴で、内部コンポーネントのメンテナンスが容易です。圧力定格やパイプサイズに合わせて多用途に使用できます。
• トップエントリーボールバルブ:パイプラインを取り外さずに上部からメンテナンスにアクセスできるように設計されています。大規模システムや高圧/高温環境に特に価値があります。
• 溶接ボールバルブ:永久溶接構造は、長距離パイプラインなどの重要な用途に最大の強度と耐漏洩性を提供しますが、設置後のメンテナンスは困難になります。

• フルポート:穴はパイプの内径と一致しており、流量の制限がありません。トランスミッションパイプライン内のシステム圧力を維持するために不可欠です。
• 標準ポート:ボアをわずかに小さくすると (通常はパイプ サイズが 1 つ小さくなります)、適度な圧力降下が生じます。多少の流量減少が許容される、費用対効果の高いソリューションです。
• 縮小ポート:ボアが大幅に小さいため、圧力損失が高くなりますが、コスト削減が最大化され、低流量要件に適しています。
• Vポート:V 字型のノッチにより、正確な流量調整が可能です。自動制御システムに最適ですが、侵食性の流れに耐える耐久性のある材料が必要です。

最適なパフォーマンスは、各コンポーネントの適切な材料の選択によって決まります。

• 体：炭素鋼（一般用）、ステンレス鋼（耐食性）、合金鋼（極圧・高温用）。
• ボール：ステンレス鋼、合金鋼、またはセラミック (研磨サービス用)。
• 幹：操作トルクに耐える高強度ステンレス鋼または合金鋼。
• 席:PTFE（耐薬品性）、エラストマー（弾性）、金属（高温安定性）。

動作モードはシステム要件に適応します。

• マニュアル：頻繁に調整しない場合はハンドルまたはレバー操作で調整します。
• 空気圧:圧縮空気アクチュエータにより、迅速な応答と遠隔制御が可能になります。
• 電気:電動アクチュエータは自動化プロセスの正確な位置決めを実現します。

標準設計を超えて、特殊なバルブが独自のニーズに応えます。

• 三方ボールバルブ:混合または分配アプリケーションの複数のポート間での流れの迂回を可能にします。
• トラニオン型バルブ:高圧、大口径システム向けに追加の機械的サポートを組み込みます。

• 石油化学：原油、精製製品、プロセスケミカルの管理。
• 天然ガス: 送電、貯蔵、および分配システム。
• 水インフラ: 飲料水、廃水、工業処理。
• 食品/飲料: 衛生的な加工と原材料の取り扱い。
• 医薬品: 医薬品製造における無菌液体の移送。

適切な取り扱いにより長寿命が保証されます。

• インストール:仕様がサービス条件と一致していることを確認してください。シートの損傷を防ぐために、設置前にパイプラインを徹底的に清掃してください。設置後に圧力テストを実施します。
• メンテナンス：定期的にシールを検査し、ステムに注油してください。自動バルブの場合は、アクチュエータの性能を監視します。

手動ボールバルブの急速閉鎖機能は、破壊的な圧力サージ (ウォーターハンマー) を引き起こす危険性があります。予防戦略には次のようなものがあります。

• 徐々にバルブを閉じてエネルギーを消散します。
• 脆弱なシステムにサージ抑制装置を設置する。
• クロージャーダンパー内蔵バルブの選定。

流体制御システムの基本コンポーネントであるボールバルブの適切な選択とメンテナンスは、動作の安全性と効率に直接影響します。設計のバリエーションと性能特性を理解することで、エンジニアはさまざまな産業用途にわたってシステムの信頼性を最適化できます。