包括的で実践的なガイド
スラリーや研磨媒体の取り扱いは、鉱業、鉱物処理、廃水処理、化学生産、発電などの業界で頻繁に起こるエンジニアリング上の課題です。スラリー (液体中に懸濁した固体の混合物) は、流量制御装置に重大な機械的および化学的ストレスを与えます。そのため、摩耗を最小限に抑え、計画外のシャットダウンを回避し、動作の安全性を確保するには、適切なバルブを選択することが重要です。
数あるバルブの中でもバタフライバルブは、コンパクト設計、経済性、操作性の高さで広く認知されています。しかし、 バタフライバルブ スラリーや研磨媒体の取り扱いに本当に適していますか?答えは微妙です。特定の条件下では、バタフライ バルブは効果的に機能しますが、その適合性はアプリケーションの設計、バルブの材質、動作パラメータ、メンテナンス方法に大きく依存します。
スラリーチャレンジを理解する
スラリーの組成は大きく異なります。薄くて微粒子が低濃度で含まれているものもありますが、厚くて研磨性が高く、短時間で金属表面を侵食するものもあります。スラリーが引き起こす課題は次のとおりです。
- 摩耗 : 固体粒子がバルブの表面、特にシートやディスクをこすったり、磨いたり、穴をあけたりします。
- エロージョン・コロージョン : 機械的摩耗と化学的攻撃が組み合わさると、材料の損失が加速します。
- 詰まりまたは蓄積 ：高粘度のスラリーはバルブのコンポーネントに付着し、シールや動作を妨げる可能性があります。
- 圧力衝撃 : スラリーの動きが乱流となり、圧力変動が生じ、バルブのコンポーネントにストレスがかかることがあります。
- 密閉が難しい : シール面の間に固形物が詰まると、遮断が妨げられたり、シートが損傷したりする可能性があります。
スラリーサービスにおけるバルブはいずれもこれらの問題に対処する必要があり、これがバタフライバルブを評価する出発点となります。
バタフライバルブの仕組みとそれがスラリーに何を意味するか
バタフライ バルブは、回転ディスクを使用してパイプライン内の流れを開閉します。ディスクが流れと平行に回転すると、バルブが開きます。垂直に回転すると流れが止まります。主要な内部コンポーネントには次のものがあります。
- ディスク
- シート（エラストマーまたは金属）
- ステム/シャフト
- 本体
スラリーサービスでは、ディスクとシートが最も摩耗にさらされるコンポーネントです。
バタフライバルブの主な利点:
- ゲートバルブやボールバルブに比べてコンパクトで軽量です。
- 特に大口径の場合、コストが低くなります
- 低い作動トルク
- 素早い 4 分の 1 回転の作動
- 一部のデザインでのスロットルに適しています
研磨環境における主な制限:
- ディスクは完全に開いた場合でも流路内に留まり、継続的な摩耗にさらされます。
- エラストマーシートは、研磨作業では急速に劣化する可能性があります
- 粒子がディスクの端の周りに滞留し、シールに影響を与える可能性があります
- 一部の設計ではディスクの周囲で激しい乱流が発生し、浸食が増加します。
これらの特性は、バタフライ バルブが一部のスラリー用途には適しているが、他の用途には適していない理由を説明するのに役立ちます。
バタフライバルブの場合 ある スラリーまたは研磨媒体に最適
課題はあるものの、バタフライ バルブは特定の条件下では良好に機能します。一般に、スラリーがマイルドであり、バルブが慎重に選択され、動作条件が制御されている場合、その適合性は向上します。
1. 低〜中程度の摩耗性
スラリーに主に含まれている場合 微粒子 （例：約 100 ミクロン未満）これらの粒子は研磨性が高くないため、適切に設計されたバタフライ バルブは正常に機能します。例としては次のものが挙げられます。
- 浮遊物質を含む処理排水
- 非研磨性フィラーを含む化学スラリー
- 水処理における石灰スラリー（適切な材料を使用）
このような場合、摩耗率は管理可能であり、エラストマーまたは特別にコーティングされたディスクとシートは長い耐用年数を提供できます。
2. 大型バルブを低コストで必要とする用途
バタフライ バルブは、大きいサイズ (DN 300 以上など) で経済的です。大きなパイプ内で低摩耗スラリーを処理する場合、ボール ゲート バルブやナイフ ゲート バルブに比べて設置面積がコンパクトで設置コストが低いため、依然として人気のある選択肢です。
3. 重要ではない遮断要件
バルブを設ける必要がない場合 気泡密封シール 、多少の磨耗は許容できます。たとえば:
- 低圧スラリーラインの遮断弁
- 少量の漏れが許容される場合の流れの変更
- システムに冗長性が組み込まれたアプリケーション
このような場合、シートに多少の浸食が生じたとしても、バルブは依然として適切に機能する可能性があります。
4. 高性能バタフライバルブまたはスラリー専用バタフライバルブの使用
一部のバタフライ バルブは、より丈夫な媒体用に特別に設計されています。機能強化には次のものが含まれます。
- ハードコートディスク （例：炭化タングステン、炭化クロム）
- 金属シートの高性能バタフライバルブ
- フルラグまたはダブルオフセットデザイン シートとの接触と摩耗を軽減します
- 交換可能なシート 研磨用途向けに設計
- フラッシュポート 運転中に固形物を除去するため
これらの設計機能により、スラリーの使用における耐久性が大幅に向上し、バタフライ バルブが中程度の摩耗環境において実行可能な選択肢となります。
5. 低速または制御された速度条件
侵食は速度とともに劇的に増加します。プロセスで次のことが許可される場合:
- 流速が低くなり、
- スムーズな流れの移行、そして
- 最小限の乱気流、
バタフライバルブの摩耗は大幅に軽減される可能性があります。
バタフライバルブの場合 Are そうではない スラリーまたは研磨媒体に推奨
バタフライ バルブは一部のスラリー状況では機能しますが、理想的ではない場合も多く、早期に故障する可能性もあります。
1. 研磨性の高いスラリー
大きく、鋭利な、または高密度の粒子を使用するアプリケーションは、最も困難なものの 1 つです。
- 砂スラリー
- 鉱業の尾鉱
- フライアッシュ
- セメントまたはグラウト
- ミネラル豊富なスラリー
研磨粒子がディスクやシートに継続的に影響を与えると、多くの場合、急速な浸食や漏れが発生し、バルブの寿命が短くなります。このような環境では、より堅牢なバルブ タイプ (ナイフ ゲートやピンチ バルブなど) の方がパフォーマンスが向上する傾向があります。
2. 高速または高乱流システム
流速が速いと、粒子がより大きな力でバルブ表面に衝突し、浸食が加速されます。乱流は、特にディスクの前縁付近で問題を悪化させます。速度がスラリーサービスの推奨制限を超える場合、通常、バタフライバルブは最良の選択ではありません。
3. 長いサービス間隔にわたって厳密な遮断が必要なアプリケーション
システムが要求する場合 漏れゼロ または 長期的なシール信頼性 、研磨サービスにおけるバタフライ バルブには問題が発生する可能性があります。
- エラストマーシートが摩耗すると完全に遮断できなくなる可能性があります
- ディスクに傷や損傷があるとシールが妨げられます
- 埋め込まれた粒子によりシートの完全性が損なわれる可能性があります
このようなシナリオでは、多くの場合、金属シート付きボール バルブまたはスラリー ナイフ ゲート バルブがより優れた信頼性を提供します。
4. 高圧研磨用途
高性能バタフライ バルブでも、高圧研磨サービスでは課題に直面しています。機械的ストレスと摩耗による攻撃が組み合わさると、重大な損傷が生じる可能性があります。代替バルブ タイプは一般に、高圧スラリー用途においてバタフライ バルブよりも優れた性能を発揮します。
スラリー用途の設計と材料の考慮事項
研磨媒体に適したバタフライ バルブを選択するには、材料と構造に特別な注意を払う必要があります。
ディスク素材
- ステンレス鋼 – 良好な耐食性、中程度の耐浸食性
- ダクタイル鋳鉄 – 経済的ですが耐摩耗性は劣ります
- ハードコートされた表面 – タングステンカーバイドまたはクロムカーバイドにより耐久性が大幅に向上
- ハステロイまたは類似の合金 – 腐食性スラリー環境に使用
通常、研磨用途にはハードコートディスクが推奨されます。
シート素材
- EPDMおよびニトリルエラストマー – 低摩耗環境に適しています
- PTFEシート – 優れた耐薬品性、中程度の耐摩耗性
- メタルシート – 高温または研磨性の高いサービスに最適ですが、気泡を通さないものではありません
シートは通常、最も早く摩耗するコンポーネントであるため、素材の選択が重要です。
バルブの設計
- ダブルオフセット（高性能）バタフライバルブ シートの摩擦と摩耗を軽減します。
- トリプルオフセットバルブ 金属間のシールを提供しますが、通常は過酷な使用において厳密な遮断が必要な場合に使用されます。
- フルボディまたはフルラグのデザイン 要求の厳しいスラリープロセスに優れた構造強度を提供します。
コーティングとライニング
一部のスラリー サービスには次の利点があります。
- セラミックコーティングされたディスク
- ゴム裏地付きボディ
- 硬化シートリング
