安全弁とはどのようなものですか?種類、部品、ビジュアルガイド

安全弁の概要

安全弁は機械的な圧力逃がし装置であり、通常は次のような特徴があります。 ドーム型またはボンネットトップの本体、側面に突き出たリフト レバー、およびパイプまたは圧力容器に直接差し込む底部の入口ノズル 。ほとんどの安全弁は真鍮、青銅、ステンレス鋼、または鋳鉄で作られており、金属的で工業的な外観を与えています。サイズは、家庭用給湯器で使用されるコンパクトな 1/2 インチ ユニットから、産業用ボイラーに設置される大型の 6 インチまたは 8 インチのフランジ付きバルブまで多岐にわたります。

家の給湯器に近づくと、側面に小さなバルブが見えます。通常は真鍮色で、平らな金属のタブまたはリングが水平に突き出ています。そのタブは手動テストレバーです。工場の蒸気ボイラーでは、 安全弁 フランジ接続、目に見えるスプリングハウジング、蒸気を安全に排出するために出口に取り付けられた排水管を備えた高さ 12 ～ 18 インチの製品です。サイズの違いにもかかわらず、視覚的な特徴は一貫しています。つまり、外側に明らかな圧力解放機構を備えたコンパクトで頑丈なボディです。

色分けは識別にも役立ちます。多くの産業施設では、安全弁が塗装されています。 赤か黄色 同じ配管ネットワーク上のコントロール バルブ、ゲート バルブ、ボール バルブと区別するためです。米国の ASME 認定安全バルブには、設定圧力、容量、およびもう 1 つの信頼できる視覚的識別子である認定マークを示す刻印銘板を取り付けることが義務付けられています。

安全弁に見られる主要な外部部品

安全弁の外側に見える個々の部品を理解することは、安全弁を正しく識別し、目視検査中にその状態を評価するのに役立ちます。

ボディまたはシェル

本体にはすべての内部コンポーネントが収納されています。最も一般的なタイプのバネ式安全弁では、本体はほぼ円筒形、またはわずかに先細りの形状をしています。下半分は圧力を含むセクションで、上半分 (ボンネットまたはキャップと呼ばれることが多い) はスプリングを囲んでいます。真鍮の本体は金茶色です。ステンレススチールのボディはシルバーグレーです。鋳鉄製の本体は濃い灰色または黒色です。通常、本体にはレンチ平坦部が機械加工されているため、標準のパイプレンチで取り付けることができます。

インレット（ノズル）の接続

バルブの底部、つまり入口は、加圧システムに接続する部分です。小型のバルブでは、これはねじ付きオス NPT 接続です。大型の工業用安全バルブでは、周囲にボルト穴のある平面または平面のフランジになります。入口は、システム圧力がバルブディスクに対して作用する場所です。通常の操作では、この時点で腐食、ねじ山の損傷、漏れが発生することはありません。

コンセント（排出）の接続

ほとんどの設計では、出口は入口に対して 90 度の角度で配置され、横または上を向いています。バルブが開くと、排出された液体または蒸気がバルブから運び出されます。住宅用温度圧力リリーフ (TPR) バルブでは、銅または CPVC の排水管がここに取り付けられ、床の排水管に向かって下に伸びています。産業用蒸気システムでは、この出口は、建物から安全に排出されるベントスタックまたはブローオフパイプに接続されます。

ボンネットまたはスプリングハウジング

本体の上にあるボンネットには、バルブ ディスクを閉じた状態に保持する圧縮スプリングが収納されています。オープンボンネット設計では、ハウジングの通気孔からスプリングの上部が見えることがあります。クローズドボンネット設計では、スプリングが完全に密閉されているため、腐食が防止され、高温の流体の放出から人員が保護されます。通常、ボンネットはボルトまたはねじ接続によってボディに固定され、ボンネットとボディの間の接合線はバルブの周囲の水平の継ぎ目として見えます。

テストレバーまたはリフティングレバー

これは、安全弁の視覚的に最も特徴的な機能の 1 つです。テストレバーは、 平らな金属製のアーム、リング、または T 字型ハンドル ボンネット部分から水平に突き出ています。手動で持ち上げるとディスクがシートから外され、オペレーターはバルブが固着しておらず、自由に開くことができることを確認できます。 ASME セクション I およびセクション VIII 規格では、コードに準拠した設置で使用されるほとんどの安全バルブにテスト レバーが必要です。バルブにテストレバーが完全に欠如している場合、それは真の安全弁ではなく圧力逃がし弁 (PRV) である可能性があります。これは重要な視覚的な違いです。

ネームプレートまたはスタンプ

コード認証された安全弁の本体またはボンネットには、小さな金属タグまたは刻印プレートが取り付けられています。メーカー名、モデル番号、設定圧力 (PSI または bar)、定格容量 (BTU/hr、lb/hr 蒸気、または GPM)、ASME 認証記号 (「UV」または「V」スタンプ)、場合によっては製造年などの重要なデータが表示されます。このプレートは、ASME、EN、およびほとんどの国の圧力容器規格で必要とされています。このプレートを見たら、ほぼ確実に認定された安全弁であることがわかります。

安全弁の動作を決定する内部部品

バルブを分解しないとこれらのコンポーネントを見ることはできませんが、内部に何が入っているかを知ることは、なぜ外観がそのように見えるのか、何か問題が発生したときに何を疑えばよいのかを理解するのに役立ちます。

• ディスクまたはポペット: ノズルシート上に位置する円形のシール要素。システム圧力が設定値を超えると、ディスクがシートから持ち上がり、流体が出口から逃げます。
• ノズルシート: インレットノズル内部の精密加工座面。このシートとディスクの接触の品質によって、気密性が決まります。小さな傷でも、作動圧力でバルブに漏れが生じる可能性があります。
• 圧縮ばね: バルブの心臓部。この頑丈なコイル スプリングは製造中に特定の荷重まで圧縮され、その荷重によって設定圧力が決まります。 100 PSI 安全バルブには、入口圧力が 100 PSI に達するまでディスクを閉じた状態に保つように調整されたスプリングが付いています。
• 調整ネジ: ボンネット上部のネジ付きボルトにより、工場出荷時の校正中にスプリングの圧縮量、つまり設定圧力を調整できます。現場で調整可能なバルブでは、このネジにアクセスできます。不正開封防止バルブでは、密閉キャップで覆われています。
• ハドリングチャンバー: ディスクのすぐ下にある小さな環状の空間で、バルブが最初に開き始めるときに瞬間的な圧力の上昇を引き起こします。これにより、バルブは徐々に開くのではなく、「ポン」と完全に開きます。これが安全弁とリリーフ弁の特徴です。
• ブローダウンリング: ノズル領域にある調整可能なリングで、ブローダウン (バルブが再着座して再び閉じる前に圧力が設定値を下回る量) を制御します。一般的なブローダウンは、蒸気安全弁の設定圧力の 4% ～ 10% です。

さまざまな種類の安全弁とそれぞれの外観

すべての安全弁が同じように見えるわけではありません。バルブの種類は、その用途と扱う流体によって決まり、外観、サイズ、構成に大きく影響します。

バネ式安全弁

これは最も広く使用されているデザインです。視覚的には、底部 (圧力含有本体) の短くてずんぐりとした円筒の上部に、より高い円筒形のキャップ (ボンネット) が乗っているように見えます。テストレバーはバルブ高さのほぼ中間位置に突き出ています。高圧蒸気の安全弁では、ボンネットが開いていることがよくあります。つまり、スピンドルの上部が上下に動くのが見えるスロットまたは窓があります。一方、低圧のガスおよび液体バルブでは、漏れを防ぐために閉じたボンネットが使用されます。工業用ボイラー安全弁のサイズは通常、次のとおりです。 1インチ～4インチ これらのユニットの重量は 5 ポンドから 80 ポンドを超える場合があります。

パイロット式安全弁

パイロット操作式安全弁は、非常に特徴的な 2 つのコンポーネントからなる外観を持っています。大きなメイン バルブ本体 (通常はフランジが付いており、同じ容量のバネ式バルブよりもかなり大きい) と、メイン バルブの上または横に直接取り付けられたはるかに小さなパイロット バルブがあり、感知チューブで接続されています。このパイロットバルブは、小型の安全弁そのもののように見えます。パイロットを本体に接続するチューブは、パイロット操作のデザインであることを証明しています。これらは一般的です 天然ガスパイプライン、精製容器、貯蔵タンク 設定圧力が非常に正確であり、背圧補償が重要な場合。

温度および圧力リリーフ (TPR) バルブ

TPR バルブは、ほぼすべての住宅用および商業用給湯器に搭載されており、ほとんどの住宅所有者が遭遇する安全弁です。彼らは 小型 - 通常 3/4 インチから 1 インチ - 真鍮色で、給湯器タンクの側面または上部に取り付けられます。 。銅または CPVC の排出パイプが出口から下に伸びています。テストレバーは小さなフリップタブです。これらのバルブは二重機能です。過剰な圧力 (通常は 150 PSI に設定) と過剰な温度 (通常は 210°F / 99°C に設定) の両方に応答します。 Watts 100XL と Watts 210 は、北米で最も一般的に認識されているモデルの 1 つです。

バランスベローズ安全弁

これらは表面的には標準的なバネ式安全弁と似ていますが、明らかな視覚的な違いが 1 つあります。それは、調整ネジ領域のすぐ下にあるボンネットの側面にある小さな通気孔または通気ポートです。このベントにより、出口配管内の背圧が設定圧力の精度に影響を与えるのを防ぎます。内部では、金属製のベローズがディスク ステムを囲み、スプリング チャンバーをプロセス流体から隔離します。バランスのとれたベローズバルブは、 化学処理工場 塩酸、硫酸、塩素などの腐食性媒体の取り扱い。

安全弁と類似のバルブを視覚的に区別する方法

安全弁、圧力リリーフ弁 (PRV)、減圧弁、背圧調整器は、一見すると同じように見えます。見た目でそれらを区別する方法は次のとおりです。

安全弁と圧力リリーフ弁の比較

これらの用語は、一般的な会話では同じ意味で使用されることがよくありますが、技術的には、安全弁は急速な「ポップ」動作で開き、圧力リリーフ弁は比例的に開きます。視覚的には非常によく似ています。主要な外観上の違いは次のとおりです。 安全弁 (蒸気やガスなどの圧縮性流体に使用) には、ほとんどの場合テスト レバーが付いています。 、一部の液体サービス圧力リリーフバルブはそうではありません。出口の向きも異なります。蒸気システムの安全弁は通常、上向きまたはベントヘッダーに排出されますが、液体 PRV はドレンに排出されることがよくあります。

安全弁と減圧弁（PRV）の比較

減圧弁 (PRV とも略され、頻繁に混乱を引き起こします) は、安全弁とは大きく異なります。それは ラージダイアフラムハウジングまたは上部のドーム 通常、安全弁よりも大きくてアクセスしやすい調整ネジが付いています。体は典型的にはベル型であるか、顕著に拡大された中央部を持っています。減圧弁はインラインに取り付けられます。入口と出口は両方とも直線上で本体の反対側にあります。一方、安全弁は出口が常に入口に対して 90 度になります (直角構成)。入口と出口が直列にある場合、それは安全弁ではありません。

安全弁とボールバルブまたはゲートバルブの比較

ボールバルブとゲートバルブは、ハンドルまたはハンドルによって手動で操作される遮断弁です。スプリングの入ったボンネットもテストレバーも付いておらず、車体形状も大きく異なります。ボールバルブは、コンパクトで立方体に近い本体の上部にレバーハンドルが付いています。ゲート バルブにはハンドルが付いた高く上昇したステムが付いています。どちらも特徴的なドーム型のボンネットや自動圧力感知機構の安全弁は備えていない。ハンドルを回して操作する必要がある場合、それは安全弁ではなく遮断弁です。

安全弁を識別するためのキービジュアルチェックリスト

• 入口は底部、出口は90度の横または上部にあります
• 本体上部のドーム型または円筒型のボンネット
• 側面に見えるテストレバーまたは昇降装置
• 手動操作ハンドルやハンドルはなく、自動的に開きます。
• ASME、EN、API認証銘板を本体に貼付
• 多くの場合、赤、黄色に塗装されるか、ボディとボンネットの間に目に見える継ぎ目を備えた地金のままにされます。
• 出口に接続された吐出管または吹出し管

安全弁が設置されている場所とその状況における様子

場所と周囲の環境は、現場で安全弁を認識するための追加の視覚的コンテキストを提供します。

家庭用給湯器について

TPR バルブは、ほとんどの場合、タンクの上側、またはタンクから 6 インチ以内の冷水入口パイプにあります。これは、高さ約 3 ～ 4 インチの小さな真鍮のバルブで、床から 6 インチ以内まで下がる排出チューブ (通常は 3/4 インチの銅または CPVC) が付いています。テストレバーは外側を向いており、手動で跳ね上げることができます。バルブを長年使用していると、出口の周りにミネラルスケールやカルシウムが蓄積している場合があり、これは交換が必要な兆候です。 TPR バルブは 3 ～ 5 年ごとに交換する必要があります たとえ損傷がないように見えても、予防策として。

工業用蒸気ボイラーについて

大型の火管ボイラーおよび水管ボイラーには、蒸気ドラムまたは専用の安全弁マニホールドに直接取り付けられた 1 つまたは複数の安全弁が搭載されています。これらのバルブは通常、サイズが 2 ～ 4 インチで、フランジが付いており、パイプ接続部から 1 フィート以上上にあるため、見た目に印象的です。各安全弁からの吐出は、ベントスタックを介してボイラー室の壁または天井に配管されているため、弁出口からは大口径のベントパイプが出ていることがわかります。多くのボイラー室では、安全弁は最も高い蒸気圧力が蓄積するシステムの上部に配置されているため、目に見える最も目立つ弁です。

圧力容器または貯蔵タンク上

化学工場、精製所、製薬施設のプロセス容器には、容器上部のノズルに安全弁が取り付けられています。遠くから見ると、バルブが容器のドーム状の頭部から上方に突き出ているのがわかります。出口はベントヘッダーに接続されます。ベントヘッダーは、プラント全体の複数の安全弁からの排出物を収集し、フレアスタックまたはスクラバーシステムに送る大口径パイプです。パイロット操作の安全弁は、設定圧力に非常に近い動作圧力で厳密な遮断を維持するため、この設定では一般的です。これは、プロセス流体の損失を最小限に抑えるために重要です。

天然ガス供給システムについて

地上のガス供給機器 (レギュレーター ステーション、メーター セット、およびシティ ゲート ステーション) には、下流の配管に合わせたサイズの安全リリーフ バルブが搭載されています。これらは多くの場合、屋外の小さなキャビネットや筐体の中に収納されていますが、目に見える場合は、ガス管に接続されたコンパクトなネジ付きまたはフランジ付きのバルブとして見え、通気口が上向きまたは機器から離れた方向を向いています。このサービスの屋外安全弁には、腐食に耐えるためにウェザー カバーまたはステンレス鋼のボンネットが付いている場合があります。

安全弁に問題があることを示す視覚的な兆候

適切に機能している安全弁は、通常の動作中は清潔で乾燥しているように見えます。目に見える異常がある場合は、すぐに調査する価値があります。

• 出口からのしだれや滴り： 吐出ポートから細い水流、蒸気蒸気、または液体が継続的に滴り落ちている場合は、シート上の汚れ、過去のリフトによるシートの浸食、または作動圧力に近すぎる設定圧力のいずれかが原因で、バルブが適切に装着されていないことを示しています。少量の安定した滴下であっても、バルブの点検または交換が必要であることを意味します。
• 出口周囲の鉱物の堆積または汚れ: 吐出口周囲に白いカルシウムの堆積物、錆び汚れ、または薬品の残留物がある場合は、バルブが頻繁に開閉したり、長時間にわたって水漏れが発生したりしていることを示します。これは、バルブまたはシステム圧力に問題があることを示しています。
• ボディやボンネットの腐食： 炭素鋼バルブの表面の錆や真鍮バルブの緑青は、長年の使用後に発生する正常な現象です。ただし、ボディ材料の孔食、剥離、または構造劣化は、圧力定格を損なう重大な欠陥です。
• テストレバーが固着しているか欠落している: テストレバーが所定の位置に固着しているか、曲がっているか、完全になくなっている場合、バルブを手動でテストすることはできないため、交換する必要があります。コードが必要なインストールでレバーが欠落している場合は、コンプライアンス違反となります。
• ワイヤーシールが破損または紛失している場合: 多くの工業用安全バルブは、校正後にワイヤーとリードのシールで密閉されており、設定圧力が改ざんされていないことを示しています。シールの破損は、バルブが適切なテストや再認定を受けずに現場で調整された可能性があることを示しています。
• 銘板が損傷しているか判読できない場合: 認証銘板が塗りつぶされている、取り外されている、または判読できなくなっている場合、バルブはコード要件を満たしているかどうかを検証できないため、使用を中止する必要があります。

安全弁のサイズと視覚的な表示内容

安全弁の物理的なサイズは、安全弁が解放しなければならない容量に直接比例します。オリフィス面積が大きいほど、単位時間あたりにより多くの流体が逃げられることを意味します。そのため、大容量ボイラーにはそれに応じて大きな安全弁が必要になります。 ASME は、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、Q、R、T とラベル付けされた標準化されたオリフィスの名称を確立し、各文字は特定のオリフィス面積を平方インチで表​​します。 「D」オリフィスの面積は 0.110平方インチ 一方、「T」オリフィスの面積は 26.0平方インチ .

実際的には、これは次のことを意味します。

• 50 PSI の小さなプロセス容器には、手に収まる 1 インチの安全バルブが搭載されている場合があります。
• 50,000 ポンド/時間の蒸気ボイラーには、高さ約 18 インチの 3 インチのフランジ付き安全弁が 2 つまたは 3 つ必要になる場合があります。
• 製油所の大型蒸留塔には、6 インチ x 8 インチのパイロット操作式安全弁 (つまり、6 インチのフランジ付き入口と 8 インチのフランジ付き出口を意味します) が取り付けられている場合があります。これは重量が数百ポンドあり、構造的な支持ブラケットが必要です。

一部の用途では、サイズは設定圧力とも相関します。超高圧バルブ (3,000 PSI 以上) は、高圧自体が小さなオリフィスでも流れを駆動するため、その容量に比べてコンパクトになる傾向があります。大気貯蔵タンクの極低圧安全弁は、物理的には 4 ～ 8 インチと大きいかもしれませんが、圧力は 1 平方インチあたりわずか数オンスに設定されています。

一般的な安全弁ブランドとそのビジュアルアイデンティティ

各ブランドには認識可能な視覚的特徴があるため、主要なメーカーを知っておくと識別に役立ちます。

• ワッツ (米国): 特徴的な六角ボディのプロファイルを備えた主に真鍮製の構造。給湯器用の TPR バルブは金色で、北米の住宅の建物に広く普及しています。 Watts 174A および 100XL シリーズは、コンパクトな形状と側面に取り付けられたフリップ レバーによってすぐに認識できます。
• クロスビー (米国/グローバル): エマソン社が所有する大手工業ブランド。クロスビー安全弁は、多くの場合、黄色に塗装されるか、天然鋼仕上げのままです。同社のシリーズ JOS および JBS バルブには、スピンドルとガイドが見える特徴的な高く開いたボンネットが付いています。通常、クロスビー名は本文にキャストされます。
• ファリス (米国): 多くのモデルでクローズドボンネットのデザインが採用されており、オープンボンネットの競合他社よりも流線型の外観を備えていることで知られています。製油所や石油化学サービスでよく見られます。多くの場合、グレーまたはシルバーのペイントで仕上げられます。
• 連結（米国）: 独特のスタイルを持つもう一つのエマーソンブランド。同社のタイプ 1900 シリーズは、細長いボンネット ハウジングと大きなテスト レバー リングによって認識できる一般的なオープンボンネット蒸気安全弁です。
• Spirax Sarco (英国/グローバル): ヨーロッパとアジアの蒸気サービスで広く使用されています。彼らのバルブは、閉じたボンネットとコンパクトなプロファイルを備えたクリーンで工業的な美学を備えています。ボディには会社のロゴが刻印されていることが多いです。
• レーザー (ドイツ): ASME と EN の両方の規格に準拠したバルブを製造するヨーロッパの大手メーカー。 Leser バルブは、滑らかで精密に機械加工されたステンレス鋼仕上げと、ボンネットに目立つように刻印された「LESER」の名前によってよく知られています。

安全弁が開いたときの様子

安全弁が作動するときの視覚的な動作は、その物理的な外観と同じくらい特徴的です。開放イベントがどのようなものかを理解することは、オペレーターがバルブの正常な機能と誤動作を識別するのに役立ちます。

蒸気安全弁が開くと、突然「パチッ」という音とともに開きます。 目に見える白い蒸気の噴流 排出口またはベントスタックから出ます。これは正常です。バルブは、圧力がブローダウン点まで低下するまで完全に開いたままにし、その後明確な「パチン」という音とともに閉じます。イベント全体は、小規模なシステムでは数秒しか続かない場合がありますが、大規模な高圧システムでは数分間続く場合があります。スプリング式バルブでは、バルブが上昇するとスピンドルとディスクが上方に移動するのがわかります (オープンボンネット設計の場合)。

液体サービスの圧力リリーフバルブでは、開放イベントによって出口から液体の流れが生成されます (サービスに応じて、水、油、またはプロセス流体)。これは、蒸気の放出ほど視覚的には劇的ではありませんが、認識することは同様に重要です。

とは何ですか そうではない 正常とは、バルブが素早く連続して開閉を繰り返す現象で、「チャタリング」と呼ばれます。チャタリング安全弁は、急速なクリック音またはハンマー音を発し、ディスクがシートに対して跳ね返る様子を示します。これはシートの損傷を加速させ、バルブの設定圧力がシステムの動作圧力に近すぎることを意味します。業界の一般的なガイドラインは、システムの動作圧力を少なくとも維持することです。 安全弁設定圧力より10%低い ビビリ防止に。

バルブに表示される規制マークと認証

認定された安全バルブには、ほとんどの管轄区域で法律で義務付けられている目に見えるマークが付いています。これらのマーキングはバルブの識別の一部であり、バルブが独立してテストされ、認められた基準を満たしていることを視覚的に確認する役割を果たします。

• ASME「UV」スタンプ: 米国およびその他の多くの国では、圧力容器の安全弁に必須です。 UV シンボルは、設定圧力および認定容量とともに銘板に刻印または刻印されています。
• ASME「V」スタンプ: ASME セクション I に基づくボイラーの安全弁に必須。外観は UV スタンプと似ていますが、ボイラー固有の認証を示します。
• CE マーキング (欧州連合): 圧力機器指令 (PED 2014/68/EU) に認定されたバルブに表示されます。通常は通知された車体番号が添付されます。
• NB (国家委員会) 番号: 多くの ASME 認定バルブには国家委員会の登録番号も付いており、これにより国家ボイラーおよび圧力容器検査官委員会のデータベースを通じてバルブの認定履歴を追跡できるようになります。
• 圧力スタンプの設定: 設定圧力は常にコード認定バルブに銘板に記載されるか、本体に直接刻印されます。これは、システム圧力に対して正しいバルブが取り付けられていることを確認するメンテナンス担当者にとって重要です。

圧力容器やボイラーを保護するはずのバルブにこれらのマークがない場合は、重大な危険信号です。認証されていない、または不適切な定格の安全弁を使用することは、規範違反であるだけでなく、弁が正しい圧力で開かないと致命的な容器の故障を引き起こす可能性がある安全上の問題です。