圧力リリーフバルブを理解する

圧力流量制御のためにほとんどの業界で使用されている安全装置、圧力リリーフバルブを発見しました。これは、過圧された容器を制御するために業界で見つけなければならない機器です。

したがって、圧力リリーフバルブは、動作中に過圧が発生したときに加圧システムを保護するように設計された安全装置です。このシステムは、現在、電子式、空圧式、および油圧式のシステムとして広く利用されています。さまざまなタイプが異なる用途で同じ目的を果たし、圧力リリーフバルブ、リリーフバルブ、または安全バルブと呼ばれます。

システムのタイプに応じて、動力源は電気または圧縮空気で動作します。その目的は、圧力を制御して生命と財産を安全にすることです。圧力リリーフバルブは、長期間使用でき、常に作動できる必要があります。また、エラーの余地がないため、適切な作業を確実に行うために、経験のある専門のオペレーターが担当する必要があります。

今日は、圧力リリーフバルブの定義、機能、アプリケーション、動作、タイプ、コンポーネント、考慮事項、利点、および制限について見ていきます。

圧力リリーフバルブとは?

圧力リリーフバルブまたはリリーフバルブは、システム内の圧力を制御または制限するために使用される特別なタイプの安全弁システムです。加圧容器または配管システムから手動または自動で制御できます。加圧された流体またはガスは、リザーバーまたは大気に排出され、最大許容作動圧力 (MAWP) を超える圧力を解放します。

圧力リリーフバルブの主な目的は、圧力容器またはシステムを壊滅的な故障から保護することです。壊滅的な障害は、過圧イベント中に壊滅的なものになる可能性があり、液体または気体のいずれかである可能性があります.

この装置は、石油化学、石油精製、化学製造業界で広く使用されています。天然ガスの処理や発電が行われる産業や、水道産業でも圧力逃がし弁が活用されています。一般的には用途によってリリーフ弁と呼ばれていますが、圧力リリーフ弁（PRV）、圧力安全弁（PSV）、または安全弁と呼ばれることもあります。これらのバルブの設計と操作はわずかに異なることに注意してください。

動作原理

リリーフバルブの働きは非常に複雑ですが、簡単に理解できます。これは、キャビティまたはポート付きボディに配置されたスプリングが対向するボール、ポペット、またはスプールで構成されています。油圧システムは、設置されている回路の一部で流体圧力を制限するためによく使用されます。

ポペットは、反対側のマシンシート内に取り付けられるディスクまたはコーン形状のオブジェクトの形をしています。パーツがスプリングの圧力で強制的に閉じられている場合、漏れは非常に少なくなります。スプールは、計量溝またはノッチを備えた円筒形の機械加工されたスチールロッドで、スプリング圧によっても停止します。ポペット弁よりも漏れますが、優れた計量効果を提供します。

リリーフバルブは、ポンプの後の油圧システムに設置されることがよくあります。

デバイスが開いて余分な液体をリザーバーに排出する際の迅速な応答。流体は、液体、気体、または液体-気体である可能性があります。これにより、スプリング設定に等しい圧力が低下します。背圧またはダウンストリームによって引き起こされた圧力が、ポペットまたはスプールをスプリングに抗して強制的に開くのに十分なほど高いため、デバイスが開きます。

リリーフ弁の作動では、作業ポートの圧力を下げる目的で、過剰な加圧流体が開いた経路からタンクに供給されます。液圧が上昇し始めるとすぐに、スプールまたはポペットの底に力がかかります。これにより、最初はバルブが適度に開き、下流の圧力を維持するために必要に応じて少量の液体が排出されます。しかし、下流の圧力が上昇し続けると、ポペットまたはスプールに作用する力が、ポペットまたはスプールをスプリングに向かってさらに押し込み、ポイントスプリングの力が油圧力と釣り合うようになります。

リリーフバルブの仕組みを簡単に学習するには、ビデオをご覧ください:

圧力上昇は、負荷圧力の組み合わせ、背圧、およびバルブ自体を流れるために必要なエネルギーの結果として生じます。初期の流体力は、クラッキング圧力の助けにより、スプリングの着座力に打ち勝ちます。バルブがより多くの液体をタンクに流すと、加圧された液体の力がスプリングの圧縮率に反作用するため、圧力上昇率は安全になります。バルブがほぼ完全に開くと、流れの力によってバルブの底が開くため、圧力上昇が再び増加します。

操作または背圧が低下すると、バルブが閉じ始めます。これは、オープニングとは異なるレートで行われます。開始曲線と終了曲線の差はヒステリシスと呼ばれ、構造の品質を示し、指示します。これは、高度な構造を備えた高品質のバルブが、より優れたヒステリシスでより低い圧力上昇を可能にするためです.

圧力リリーフバルブの種類

圧力逃がし弁には次のような 3 つの基本的なタイプがあります。

従来のスプリング式:

リリースされた流体にボンネット、スプリング、およびガイドが含まれていた従来のスプリング式リリーフバルブ。ボンネットが大気に開放されている場合、リリーフ圧力の背圧が設定圧力を低下させます。ただし、ボンネットが内部でアウトレットにベントされている場合、リリーフシステムの背圧によって設定圧力が上昇します。

これらのタイプの圧力リリーフバルブは、非腐食性のサービスで使用され、背圧が設定値の最大 10% に達しない場合に使用されます。

バランスのとれたスプリングロード:

バランスの取れたスプリングロードの設計は、ボンネットスプリングを保護し、放出された流体からガイドし、背圧の影響を軽減することです。そのディスク領域は大気に排出され、別のディスクは背圧にさらされます。ベントされたディスクは露出したディスクと同じです.

バランスのとれたスプリング式は、腐食性で汚れたサービスで使用され、背圧が可変です。

操縦士:

パイロット操作弁は、補助圧力パイロットによって制御されます。メインバルブ内のピストンの抵抗力は、オリフィスを介した操作中の圧力によって達成されます。プロセス圧力が設定値に近づくと、ピストンの正味の着座力が実際に上昇します。

異なるデザインのさまざまなタイプのリリーフバルブ:

安全弁:

安全弁は、入口の静圧によって機能し、ポップ動作で急速に開くように設計された圧力逃がし弁です。航空およびストリームサービスに広く使用されています。安全弁には 2 つの形式があります:

ローリフト安全弁:ローリフト安全弁では、ディスクの位置によって実際の排出領域が決まるように、ディスクが自動的に持ち上がります。
フルリフト安全弁:この安全弁では、ディスクも自動的に持ち上げられますが、実際の充電領域はディスクの位置によって決まりません。

リリーフバルブ:

リリーフバルブは、その動作のための入口静圧を備えた圧力リリーフデバイス設計です。それは、開放圧力を超える圧力の増加に一般に比例する漸進的な上昇を有する。スプリングハウジングに封入されているため、近接排出システムに適しています。

安全リリーフバルブ:

安全リリーフバルブは、急速な開放またはポップアクションを特徴とする圧力リリーフバルブです。また、そのアプリケーションの開始圧力ベースを超える圧力の増加に比例して開くことでも知られています。安全リリーフバルブは、液体または圧縮性流体のいずれかに使用されます。一般的なタイプは、以前に説明した従来のバランス型安全リリーフ弁です。

動力式圧力リリーフバルブ:

動力作動式の圧力逃がし弁には、外部エネルギー源を必要とする装置に結合され制御される逃がし装置が含まれていました。

温度作動圧力リリーフバルブ:

温度作動圧力リリーフバルブは、外部内部温度または入口側の圧力によって作動する場合があります。

真空リリーフバルブ:

真空リリーフバルブは、過度の内部真空を防ぐために流体を受け入れる圧力リリーフ装置です。通常の状態が回復した後、流体がそれ以上流れないように、再び閉じるように設計されています。

リリーフバルブのコンポーネント

圧力リリーフバルブを選択する前の考慮事項

以下は、この分野のエンジニアまたは専門家がリリーフバルブを選択する際に考慮すべき事項です:

サイズ、素材、製品、複雑さなどを含む設計上の考慮事項
個々のリリーフロードを決定する必要があります。
過度のプレッシャーの原因
さまざまな種類の救援具とその特性から、最適な選択肢を検討する必要があります。
課せられた負荷を処理するための適切な救援装置を選択する。いくつかのコンポーネントを考慮する必要があります。設定圧力、背圧、デュアルリリーフバルブ、複数のリリーフバルブなどの部品は、リリーフデバイスの容量に適合する必要があります。
インストールに関する考慮事項
流入配管と排出配管
反動
テールパイプに関する考慮事項
高速サイクリング
入口配管がバルブ入口で過大な損失を発生させたときに発生する共振びびり
液体排出に関する考慮事項