ブロックバルブで産業用流体システムを安全に隔離：ステップバイステップガイド

ブロックバルブで産業用流体システムを隔離する方法

Joe Bush、Swagelok製品マネージャー、バルブ

産業用流体システムのメンテナンスを実施する際、安全性は最優先事項です。ゲージや計測装置を交換する技術者にとって、配管ライン内の圧力や流れは危険を表します。これがリスクマネージャーが、メンテナンス前に流体システムラインを隔離する必要性を強調する理由です。

流体システムで加圧されたレッグをブリードアウトする際、直列に2つのブロックバルブを設計・設置することは、業界および安全標準となっています。ダブルブロックバルブシーケンスは、ゼロ圧力・ゼロ流量という必須の状態を達成する最も安全な方法の1つです。

エンジニアが流体システムを隔離するために2つのブロックバルブを設計する際、通常2つの一般的なアプローチを取ります。まず、2つのブロックバルブの間に第3のバルブを追加し、最初のブロックバルブから漏れる可能性のある圧力をベントまたはブリードオフする方法。もう1つの実行可能なオプションは、第3のバルブでメンテナンス対象のライン区間をバイパスループに迂回させる方法です。以下に両方の流体システム構成を概説し、システム隔離とメンテナンスのための安全性重視の設計オプションを提供します。

プラント内での隔離構成の主要な設置場所

プラントや産業施設内でメンテナンスが必要な流体システムラインには、技術者がそのラインを安全に隔離する手段が必要です。隔離構成が必要な具体的な場所には以下が含まれます：

1. フィルター、バルブ、トランスミッターなど、定期メンテナンスが必要なデバイスやコンポーネント。
2. 再構成、修理、交換が必要なシステム、スキッド、ライン。
3. メンテナンスやサービスが必要なメインプロセス配管の区間。
4. プロセスラインから分岐する計装ライン（グラブサンプルステーション、サンプリングシステム、圧力・温度・流量測定など）。
5. サンプリングシステムの校正流体、およびオン/オフ切替されるサンプリングストリーム。

隔離構成のオプション

単一のブロックバルブまたはバックアップなしの状況は業界標準として避けるべきです。単一ブロックバルブにシートを跨ぐわずかな漏れがあっても、メンテナンス中のラインに圧力が徐々に蓄積し、安全上の危険を生じます。したがって、流体ラインでの隔離達成のために、以下の2つの主要な構成のいずれかが推奨されます：

1. ダブルブロックアンドブリード（DBB）

ダブルブロックアンドブリード構成（DBB）は、流体システムを隔離する最もシンプルな構成です。プロセスインターフェースバルブとしてプロセスラインから計装ラインへ移行する際や、トランスミッターなどの計器やデバイスに至るラインで一般的に使用されます。3つのバルブは、単一マニホールドユニットとして、または3つの別々のコンポーネントとして構成できます。

2. バイパスループ

バイパスループは、メンテナンス中の流体システムラインを隔離するだけでなく、流れを迂回させてプロセスをメンテナンス中も継続稼働させる、やや複雑な構成です。

例えば、バイパス構成での最初のブロックバルブが三方弁の場合、メンテナンスが必要な区間を迂回して流れを導くことができます。システムフィルターをダウンタイムなしで交換できます。バイパスのもう1つの理由は、突然のシステム流量遮断による水撃作用（ウォーターハンマー）を回避することです。

隔離と減圧

あらゆる流体システムのメンテナンス準備における最初のステップは減圧です。その際、メンテナンス対象のラインセクションへの圧力蓄積を防ぐため、直列に2つのブロックバルブを持つことがベストプラクティスです。優れたバルブはシートを跨いで漏れることはありませんが、それは起こり得ます。例えば、ラインが屋外にある場合、日光でラインが加熱され、圧力がバルブの定格を超えて上昇する可能性があります。他の潜在的シナリオには、バルブが適切にメンテナンスされていない場合や、確実な遮断に適していないバルブ選択の場合があります。これらや他の潜在的漏れを防ぐため、第2のブロックバルブに加え、ベントまたはブリードバルブが必要です。あるいは、ダウンタイムが許されない場合、メンテナンス対象ラインのコンポーネントを複製するバイパスループが優れた選択肢となります。

適切なブロックバルブの選定

計装ラインでのブロックバルブとして最も一般的な選択は、ボールバルブまたはニードルバルブです。各システムで必要なバルブが仕様でどう指定されているか、メンテナンス技術者が確認することが不可欠です。

ボールバルブ： ボールバルブは迅速な遮断と高流量に適しています。また、ハンドルが流向や遮断を示すのに役立ちます。しかし、液体流れでは、ボールバルブが引き起こす突然の遮断により水撃作用（ウォーターハンマー）が発生し、遮断より上流の圧力計、流量計、その他コンポーネントを損傷させる可能性があります。水撃作用を回避する方法はいくつかあります。1つはバイパスループを組み込むこと。最初のボールバルブを閉じる前にバイパスループを開き、流れの行き場を作ることで、突然の流量停止と圧力スパイクを防ぎます。2つ目は、ボールバルブの代わりにニードルバルブを採用することです。

ニードルバルブ： ニードルバルブは主に流量や計量制御のために設計されていますが、多くのニードルバルブは確実な遮断にも効果的です。さらに、ニードルバルブによる流体システム遮断は緩やかで、そのため水撃作用から保護します。ブロックバルブとして使用する場合、ニードルバルブはその特定目的のために設計され、回転チップまたはソフトステムチップを持つべきです。ニードルバルブ使用時の漏れ防止には特別な設計配慮が必要な場合があります。例えば、金属Vチップが遮断時に金属シートに食い込み、スコアリングを引き起こす可能性があります。

一体型DBB： Swagelokは、さらなる信頼性を提供する一体型ダブルブロックアンドブリード（DBB）構成を提供しています。潜在的漏れポイントの削減、スペースと重量の削減、設置の簡素化により、システムをさらにシンプルにします。

隔離構成で間違った流体システムコンポーネントを不注意に使用しないよう注意してください。ボールバルブと一部のタイプのニードルバルブは確実な遮断のために作られていますが、レギュレーターはそうではありません。レギュレーターを設定して大部分の流れを止めることは可能でもです。レギュレーターの位置付近で遮断が必要な場合、上流にボールバルブを設置するのが最も安全です。

ブロックバルブ選定に加え、隔離構成の第2ブロックバルブの下流に圧力指示計を設置することは良い習慣です。これにより、メンテナンス時に圧力を目視確認できます。

ブロックバルブで流体システムラインを適切に隔離する時間を取ることは、より安全なメンテナンス活動だけでなく、システム稼働率とプラント収益性の向上にもつながります。プラントでの流体システムの安全な構成方法と、チームへのベストプラクティストレーニングについては、Swagelok流体システムエッセンシャルズトレーニングコースに登録するか、お近くのSwagelok販売・サービスセンターにお問い合わせください。