ガス圧力調整装置の仕組み、選択基準、安全性

ガスネットワークが 5 kPa を必要とする炉に供給しているにもかかわらず、供給ラインが 0.3 MPa で動作し、オフピーク時に変動する場合、安全な操作とプロセスの混乱の間のマージンは非常にわずかです。このマージンを管理可能にするコンポーネントは、ガス圧力調整装置です。これは、変動する入口圧力を、安定した事前設定された出口圧力まで下げる自動作動バルブです。この記事では、これらのデバイスがどのように機能するか、ある設計と他の設計を区別するもの、適切なユニットを選択する方法、絶対に省略してはいけない安全対策とメンテナンス対策について説明します。

ガス圧力調整装置とは何ですか?

ガス圧力調整装置は、ガス圧力レギュレータまたはガス減圧バルブとも呼ばれ、下流圧力からの負のフィードバックを使用して、制御された出口圧力を維持します。出口圧力が設定値を下回ると、レギュレーターが開き、より多くのガスが流入します。出口圧力が設定値を超えると、わずかに閉じて流量が減少します。その結果、変化する需要と変化する入口圧力にわたって出口圧力が使用可能な範囲内に留まります。

調整装置は、天然ガス分配用のパイプライン調整器、LPG シリンダー用の減圧弁、産業用調整器パッケージ、完全なガス圧力調整ボックスおよびキャビネットなど、さまざまな形式で存在します。これらはすべて 1 つの理由で存在します。圧力調整がないと、下流のバーナー、電磁弁、メーター、安全制御装置が圧力変動を受け、不安定な燃焼、シール漏れ、機器の疲労、さらには過圧故障を引き起こすことです。したがって、信頼性の高いガス圧力調整装置を選択することが重要です。 パフォーマンスの決定と同じくらい安全性の決定も必要です .

ガス圧力調整装置の仕組み

動作原理は力のバランスです。スプリングまたはパイロット システムが基準力を生成します。この力により、感知要素、通常はダイヤフラムまたはピストンがバルブ開口部に向かって押されます。下流側の圧力は、検出素子の反対側に作用します。下流側の圧力が低下すると、基準力が勝ってバルブが開きます。下流側の圧力が上昇すると、バルブは閉位置に向かって移動します。バルブは、ガス需要に合わせて必要な開度に設定されます。

制御シーケンスの詳細な説明については、を参照してください。 ガス圧力調整器の仕組み 実際のガスシステムでは。

3つの機能要素

すべてのレギュレーターは 3 つの機能要素に分けることができます。1 つはオリフィスとバルブ ポペットである減圧要素です。検知要素はダイヤフラムまたはピストンです。基準力要素は調整スプリングまたはパイロット圧力です。感知素子には、小さな圧力変化に反応するのに十分な面積と感度が必要です。スプリングは長期間にわたってその校正を維持する必要があります。オリフィスは、不安定性や過剰なノイズを発生させることなく、全流量範囲に対応する必要があります。

1 段階規制と 2 段階規制

単段レギュレータはシンプル、コンパクト、低コストですが、入口圧力が変化すると出口圧力も変化します。 2 段階調整では、レギュレーターを次々に配置します。第 1 段階で大きな入口圧力変動を吸収し、第 2 段階で安定した出口圧力を供給します。トレードオフは、サイズ、コスト、追加コンポーネントです。

主な種類と適用シーン

ガス圧力調整装置は、いくつかの機械的構成で利用できます。重要な違いは、入口圧力定格、出口圧力調整機能、流量、および装置が設計されている用途です。ガスシリンダーで適切に機能するレギュレーターは、配電ラインには小さすぎる可能性がありますが、スプリング範囲が広いパイプラインレギュレーターは、小型のバーナー列には感度が低すぎる可能性があります。

天然ガスパイプライン圧力調整器は、配電ネットワーク、サービスライン、駅の配管で使用されます。安定した低圧出口を維持しながら、需要の幅広い変動に対応する必要があります。このタイプの任務で一般的に選択されるのは、 天然ガスパイプライン圧力調整器 は、高感度のダイヤフラム要素、交換可能なシート、および一般的な都市ガス出口圧力に適合するスプリング範囲を組み合わせています。

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アプリケーション固有の設計

産業用ガス圧力調整器は、バーナー、ボイラー、炉、およびプロセス装置用に設計されています。多くの場合、より高い出口圧力精度が必要であり、フィルター、安全遮断バルブ、リリーフバルブ、圧力スイッチを備えたガストレインに取り付けられます。大規模な産業システムの場合、 工業用ガス圧力調整器 適切なオリフィスサイズと精度クラスを備えたものを選択するのが実用的です。

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LPG 減圧バルブは、周囲温度と液面によって変化するシリンダー蒸気圧を利用して動作します。高圧調整弁は圧縮天然ガスまたは高圧ガス システムに使用され、より強力な材料とより厳密な遮断が必要です。サービスラインを構築する場合、調整機能は壁に取り付けられたユニットにパッケージ化されることが多く、次のような質問があります。 ガス圧調整ボックスのサイジングとメンテナンス 機器選択の一部となります。

ガス圧力調整装置の選び方

適切なガス圧力調整装置を選択することは、利用可能な最大のバルブを選択することではありません。正しいユニットとは、最小バイパス流量から最大需要までの流量範囲全体にわたって設定値を維持しながら、ロックアップとドループを下流機器の許容範囲内に維持するユニットです。

主要な仕様パラメータ

以下の表は、見積依頼書に記載する必要があるパラメータと、それぞれが重要である理由をまとめたものです。

また、レギュレーターだけでなく、ガストレイン全体についても考えてください。レギュレーターの上流にあるフィルターは、シートと検出素子をパイプのスケールや汚れから保護します。下流のリリーフバルブは、レギュレータが故障したときに機器を保護します。ガスが湿っている、冷たい、酸っぱいなどの場合は、ダイヤフラム、シート材質、ボディ材質が使用条件に適合しているか確認してください。

安全性と品質への配慮

過圧保護

圧力調整装置を唯一の安全要素として扱うべきではありません。過圧は、バルブシートに漏れが発生したり、レギュレーターが故障したり、下流側のバルブが急速に閉じて急激な圧力上昇が生じた場合に発生する可能性があります。すべての重要なシステムには、最大許容出口圧力よりも高く、下流機器の定格よりも低く設定されたガス安全リリーフバルブが必要です。認定された ガス安全逃がし弁 設定圧力で開き、下流ラインが完全な入口圧力にさらされるのを防ぎます。リリーフ能力、設定圧力許容値、環境暴露に基づいて選択してください。

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材質と温度の選択

温度変化はガス圧力調整装置の精度に影響を与えます。冬季の屋外 LPG サービスや LNG 蒸気用途などの低温設備では、設計に応じて -30 °C 以下、またはそれ以下で柔軟性を維持するダイヤフラム材料が必要です。工業炉の近くの高温の設置には、軟化やクリープを起こさないシールと金属部品が必要です。ガスに凝縮水や硫化水素が含まれる場合、機械的強度だけでなく、耐薬品性も考慮してエラストマーや本体の材質を選択する必要があります。

検証と品質管理

レギュレータの設定値は、工場でテストされている場合にのみ役立ちます。レギュレータの静特性テストベンチ、ばね試験機、高低温試験室を運用するメーカーは、出荷前に性能を検証する社内機能を備えています。社内の X 線検査と溶接棒乾燥オーブンは、最終組み立てを超えた品質プロセスのさらなる兆候です。サプライヤーに文書化されたテスト結果を要求し、メーカーがこれらの機能を実証できるかどうかを確認してください。

設置、試運転、およびメンテナンス

インストール

調整装置を正しい流れ方向に取り付け、ダイヤフラム室を垂直に保ちます。配管をサポートして本体への機械的ストレスを防ぎ、通気口が遮られず、雨、虫、霜から保護されていることを確認します。パイロット操作のレギュレーターの場合は、エルボやバルブからの乱流の代わりにセンスラインが安定した圧力測定値を受信できるように、十分な直線パイプを確保します。

試運転とメンテナンス

システムを始動する前に、ラインをパージし、リークテストを実行してください。ガスが制御された流量で流れている間に設定値を調整し、下流側のバルブが閉じた後のロックアップ圧力を測定します。次回の検査時の比較のためにこれらの値を記録してください。定期メンテナンス中に、ダイヤフラムの伸びや亀裂を検査し、バルブシートの磨耗を検査し、スプリングと調整機構がスムーズに動くことを確認し、リリーフバルブが設定点で開くことを確認します。次のような構造化された機能チェック ガス圧力調整器が正しく機能していることを確認する方法 、小さな障害が安全上のイベントになる前に特定するのに役立ちます。

ガス圧力調整装置は、高圧ネットワークが機器に使用可能かつ安定したガス供給となるポイントです。選択は、入口圧力定格、出口圧力範囲、流量容量、精度クラス、ロックアップ圧力、材質、温度範囲などの検証済みデータに基づいて行う必要があります。これは、フィルター、安全リリーフバルブ、遮断バルブを備えた完全なガストレインの一部として設置する必要があり、工場および試運転時の両方でテストする必要があります。レギュレータを社内の試験装置と文書化された品質プロセスと組み合わせたサプライヤーは、仕様から長期運用までの作業を容易にします。