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製法,プロセスおよび

流体に対応した機器の選定

プラントや配管システム内の,各プロセスで使用される機器およびバルブへの要件はそれぞれ異なります。そのため世界には,多種多様なバルブがあります。従って機能性,製品寿命およびプラントの安全性,そしてもちろん製造される製品の品質は,特にバルブ,計測器および制御機器の適切な選定に左右されます。

適切なバルブを選定する方法

そのため所期の使用目的に応じた最適な仕様を確認するには,まず最初に運転パラメータを詳しく分析する必要があります。分析によって得られた要件は,最適なバルブあるいは機器を選定するのに使われます。

機器要件の分析

分析する要件は 3 つのカテゴリーに分類されます:

  • 製法およびプロセスに関する技術的な要件
  • 流体の影響
  • プラントに関する技術的な要件

すべての運転パラメータと仕様条件,またコスト面の要件を漏れなく把握するために,抽出要件を文書化することを推奨いたします。選定表は,ポンプ,フィルター,センサーなど他の機器を選定する際にも使用できます。

製法およびプロセスに関する技術的な要件

カテゴリー 1:プロセスパラメータの決定

  • 使用温度および周囲温度
  • 使用圧力および圧力レーティング
  • 流量 (Cv 値) および流速
  • 混合,分配,制御方法といったその他性能に関する要件

これらのパラメータを決定する際には,すべての運転条件を考慮することが重要です。しかし実際には運転中のプロセスのみが重視され,プラントの洗浄および減菌処理といったプロセスが疎かにされてしまうことがよくあります。このようなプロセスでは運転条件が運転中とはまったく異なることがあり,時に運転中に比べはるかに強い負荷が配管機器にかかり,機能と製品寿命に悪影響を及ぼすこともあります。

流体の影響

カテゴリー 2:流体パラメータの決定

  • 化学的特性 (不活性,腐食性,爆発性)
  • 機械的特性 (汚れ,粒子,泡の発生,摩損性,粘性)
  • 電気的特性 (導電率,静電帯電)
  • 凝集状態

使用流体 (液体) の特性は,必ず関係するすべての物理的および化学的特性について把握しなければなりません。さらに,温度と圧力あるいは濃度と腐食性といった相関関係についても考慮しなければなりません。同様に,流速は摩耗性 (微粒子含有量にも)またはキャビテーションの発生に影響を及ぼします。使用する流体は 1 種類のみか,それとも混合物,洗剤,滅菌剤あるいはその他の添加物も使われるのか,を明確にすることはとても重要です。他の物質が少しでも混ざるだけで,ガスケットやシール,材料の寿命に大きな影響を与えることがあります。

プラントに関する技術的な要件

カテゴリー 3:既存および/または必要なプラントデザインの決定

  • 作動方法(手動式,空気/液圧操作式,電動式,磁石式)
  • 安全要件 (防爆性,揮発性の危険物,非常時の機能)
  • 周囲状況(クリーンルーム,寒暖,粉塵,振動,化学物質,湿気,屋外,塩分を含む蒸気および腐食性蒸気 => 腐食性の周囲条件)
  • 既存のプラントデザイン (PLC,フィールドバス/通信インターフェース,制御流体)
  • 各種規格および規制への準拠

既存のプラントあるいは限定されたスペースにおいては,多くの条件を考慮しなければなりません。しかしながら新設プラントの場合にも,様々なパラメータがあらかじめ定められていることがあります。典型的な例として,機器を動かすための制御方法(圧縮空気配管の有無) ,あるいはプラントの自動化レベル (PLC によるフィードバック制御の必要性の有無) を挙げることができます。さらにバルブの移動のしやすさは,主に水処理分野において様々なパラメータに影響を与えます。そのような場合,一般的に手動式あるいは電動アクチュエーターのみが適しています。

機器の選定

機器の要件とその他の要素を分析した後に,幅広い機器ラインナップの中から選定が可能になります。その際,サプライヤーが多様な製品を提供できるかどうかについても注意が必要です。サプライヤーが製品を提供できない場合,不適切な機器を勧められるというリスクがあります。アクセサリーは,可能な限り同じ製品範囲のものにすることが好ましいです。また,プラント内の機器との適合性が既に実証されているアクセサリーを代替として使用することも良いでしょう。

選定した機器の最適化

バルブの選定の後にはさらにステップがあります。多くのバルブメーカーは,「標準仕様」の他に優れた性能特性を持つ沢山の仕様を用意しています。たとえば GEMÜでは,1 つの口径サイズに対して複数のボディ,シートおよびアクチュエーターサイズをご用意しています。そうすることで,キャビテーションなどの好ましくない物理現象を防いで,運転コストを低減することができます。また,条件が十分であれば,小さなアクチュエーターサイズを選定することで運転時のエネルギーを節約することもできます (キーワード:オーバーサイズ) 。

ソリューションの選択

運転パラメータと使用条件に応じて多くの場合複数のソリューションが考えられます。その際弊社の経験上では,多くの場合技術的に最も優れた仕様のバルブはよりコストが高いものとなります。そのためプラントエンジニアやプラント管理者は,「セカンドベスト」の案についても検討します。セカンドベストの選択肢でもすべての要件を満たすことはできますが,製品寿命と機能性に制約があることは明らかです。

費用対効果の分析

「セカンドベスト」のソリューションを選んだ場合には,後でこの選択が一番費用対効果があるのかどうかを分析してみる必要があります。たとえば,ボディ材質の流体に対する耐性が不足すると,バルブを短い期間で交換しなければならないため余分に保守コストや配管コストがかかってしまいます。こうした場合,高性能な他のボディ材質に交換するほうが得策となるでしょう。