圧力リリーフバルブの基礎 – スプリング-式安全リリーフバルブ

この一般的なバルブ製品を初めて学ぶか、ブラッシュアップしてください。

圧力リリーフバルブは何百年も前から存在しており、過圧が発生した場合に生命と財産を保護するための最後の防御線として非常に重要な役割を果たし続けています。

専門知識のレベルに応じて、この記事は圧力リリーフ バルブの基本をすべて学ぶための優れた出発点になる可能性があります。また、メモを再確認して比較したい人にとっては復習になる場合もあります。-この記事は、3 種類の圧力リリーフバルブを紹介する 3 回シリーズの最初の記事です。この最初の記事では、バネ式安全リリーフバルブの操作の基本について説明します。{3}今後の記事では、第 2 回の記事でパイロット操作の安全逃がし弁の動作について説明し、第 3 回の記事で安全弁の動作について説明する予定です。-

圧力リリーフバルブ (PRV) は、過圧保護用途で使用するために設計されたバルブのカテゴリーを表すために使用される用語です。 PRV については、安全弁 (SV)、リリーフ弁 (RV)、安全リリーフ弁 (SRV)、パイロット操作式安全リリーフ弁 (POSRV)など、さまざまな用語を聞いたことがあるかもしれません。それらはすべて同様に動作しますが、話す相手や圧力リリーフバルブの知識のレベルによって異なりますが、まったく同じではありません。他の種類の機器と同様、外側から内側を見ると、すべてが同じように見えます。もう少し詳細を掘り下げてみると、違いが分かるでしょう。それでは、早速本題に入り、詳細を見ていきましょう。まず、いくつかの用語と定義について説明し、次に、バネ式安全リリーフバルブ-動作します。

圧力リリーフバルブ（PRV）- 開いて過剰な圧力を解放し、通常の状態に戻った後に閉じてそれ以上の流体の流れを防ぐように設計された装置。

リリーフバルブ（RV）- バルブの上流の静圧によって作動するバネ式圧力リリーフ バルブ-。リリーフバルブは主に非圧縮性流体に使用されます。

安全リリーフバルブ（SRV）- はスプリング式の圧力リリーフ バルブで、用途に応じて安全弁またはリリーフ バルブとして使用できます。{1}

パイロット-作動式安全リリーフバルブ (POSRV)- 主要なリリーフ装置またはメイン バルブが、パイロット バルブと呼ばれる自動作動式の補助圧力リリーフ バルブと組み合わされて制御される圧力リリーフ バルブ。-

安全弁（SV）- スプリング式の圧力リリーフ バルブ。-バルブの上流の静圧によって作動し、急速に開くまたはポップ動作を特徴とします。安全弁は通常、圧縮性流体、主に蒸気に使用されます。

それでは、この記事のトピック、つまりバネ式安全リリーフ バルブ (SRV) の操作の基本について説明しましょう。{0}

バネ式 SRV は、保護対象の容器またはシステムに接続された入口ノズル、ノズルを通る流れを制御するために動くディスク、バルブの開くタイミングとディスクの位置を制御するバネで構成されています。{0}}バルブは、入口システムの圧力を使用してバネ荷重に打ち勝つことによって動作し、その結果、バルブが開いて規定の容量を解放します。図 1 に示すように、バルブが閉じているときは、バネの力が座面 (領域 A) に作用する上流側の圧力に抵抗します。圧力が増加すると、(A) の圧力はバネ力と等しくなる傾向があり、シートを固定する圧力はゼロに近づきます。

図 1: SRV が閉じた位置 写真提供者: すべての画像は Baker Hughes のご厚意により提供

上流の圧力がバルブの設定圧力の 1 ～ 2% 以内まで増加すると、図 2 に示すように、媒体が座面を越えてチャンバー B に移動します。二次環状オリフィスでの流量制限によって圧力が蓄積し、より広い範囲にわたって作用するため、ばね力に打ち勝つ追加の力が発生します。その後、ディスクがノズルシートから離れ、バルブが「ポン」と開きます。

図 2: SRV が部分的に開いている

バルブが開くと、図 3 に示すように、(C) で追加の圧力上昇が発生します。これは、流量が突然増加し、ディスク ホルダーの内縁と調整リングの外径の間に形成された別の環状オリフィスを通る流れが制限されるためです。 (C) でのこれらの追加の力により、ディスクが「ポップ」時に実質的に持ち上げられます。流れは、ディスク シートがノズル スロート直径の約 4 分の 1-ノズル シートから持ち上がるまで、ノズル シートとディスク シートの間の開口部によって制限されます。-。ディスクがこの程度の揚力に達すると、流れは着座面間の領域ではなく主オリフィスによって制限されます。ブローダウン（開閉圧力の差）は、単一の調整リングの位置を調整することで制限内に制御できます。ブローダウンは、(A) の圧力が設定圧力を下回るまで、ばねの力が (A)、(B)、(C) の力の合計に打ち勝つことができないときに発生します。

図 3: SRV が全開した状態

以下の図 4 は、バルブを通る流体の流れを示しています。システム圧力がノズルから入り、二次環状オリフィスを通って膨張するまで高圧のままであることを認識することが重要です。二次環状オリフィスの下流の圧力はシステム圧力よりもはるかに低くなります。

図 4: PRV を通る流路

特徴

調整リング

安全リリーフバルブの調整リングは、バルブが使用される前に所定の位置に設定されます。プリセットにより、必要なリフトとリリーフ能力を達成するためにリングが適切に設定されていることを確認するために、使用中にバルブを開く必要が少なくなります。

簡単ブローダウン調整

単一の調整リングで、安全リリーフバルブのブローダウンまたは再着圧を調整します。リングを上方に移動するとブローダウンが増加し（リシート圧力が低下）、下方に移動するとブローダウンが減少します（リシート圧力が増加）。比較すると、バルブに 2 つ以上の調整リングがある場合、それぞれがバルブの動作とブローダウンに影響を与えます。

一般的な業界とアプリケーション

スプリング{0}ロードされた SRV は多くの業界で見られます。一般的な産業には、発電、精​​製、石油化学、化学、中流の石油とガス、上流の石油とガス、パルプと紙が含まれます。スプリング式 SRV の一般的な用途には、蒸留、水素化処理、改質、分解、混合、分留、チャージガス圧縮、分離、圧縮、パイプラインの完全性、脱水、ガス、液体、二相アプリケーション媒体のプラント用途のバランスなどが含まれます。-。

スプリング式 SRV の動作は原則として基本的なもので、その機能を制御する要素はわずか数個だけです。トリムのタイプ、その動作方法、特定のトリムをいつ使用するかなど、SRV について議論できることは他にもたくさんありますが、ここでは基本的な SRV の動作原理だけに留めておきます。パイロット操作の安全逃がし弁と安全弁の操作に関する今後の記事をご覧ください。{3}}