フローティング バルブ ボールとトラニオン マウント バルブ ボール: 産業用バイヤーとバルブ メーカー向けの完全な比較

ボール バルブは、工業用流体システムで最も広く使用されている隔離デバイスの 1 つであり、すべてのボール バルブの中心には、バルブ ボールという 1 つの精密部品が搭載されています。調達エンジニアとバルブメーカーは、次のいずれかを選択します。フローティングバルブボールそしてトラニオン取付バルブボールこれは仕様プロセスにおいて最も重要な決定事項の 1 つです。どちらの設計も 4 分の 1-ターン遮断-を実現しますが、ボールのサポート方法、シール力の生成方法、圧力下での動作トルクの動作が根本的に異なります。このガイドでは、シール原理、トルク、サイズと圧力能力、アプリケーション、調達に関して 2 つの設計を比較し、産業用バイヤーが各プロジェクトに適切なコア コンポーネントを選択できるようにします。

フローティングとトラニオンの選択が重要な理由

バルブ ボールは、ボール バルブのシールおよび流量制御要素です。{0}}その支持構造によって、圧力荷重がどのように伝達されるか、オペレータまたはアクチュエータがどのくらいのトルクに耐えなければならないか、シール面がどのくらいの期間使用できるかが決まります。誤った構成の選択は、トルクが過小評価されたためにバルブが固着したり、過剰な圧縮により早期に劣化したシートが発生したり、わずかなサイクル期間で漏れが発生したりするなど、動作上の障害の主な原因となります。

どちらの設計も同じ 4 分の 1 回転ボール バルブ ファミリに属しており、厳密な遮断と低い流れ抵抗を実現できます。{0}{1}違いは、絶対的にどちらの設計が「優れている」かということではなく、ボールサポート機構をサイズ、圧力クラス、媒体、作動方法、必要な耐用年数などの動作範囲に適合させるかどうかにあります。注文前にこれらのトレードオフを理解しておけば、費用のかかる再仕様や予定外のダウンタイムを防ぐことができます。-

フローティングバルブボールとは何ですか?

A フローティングバルブボールバルブ本体に機械的に固定されていません。 2 つのシートリングの間に保持され、上部のみでステムに接続されており、バルブが閉じているときにボールがわずかに下流に移動することができます。これが、このデザインが「フローティング」と呼ばれる理由です。ボールはラインプレッシャーを受けても自由に移動します。

密閉がどのように達成されるか

フローティング設計での密閉は圧力によって行われます。-バルブが閉じると、上流のライン圧力によってボール全体が下流のシートに押し付けられ、シートの素材が圧縮されてしっかりと遮断されます。-。実際、シート材料の設計限界内で、使用圧力が上昇するにつれてシール性能は向上します。

代表的な範囲と特徴

• サイズ範囲:小から中程度のボア、通常は DN15 ～ DN150 (最大 6 ～ 8 インチ)
• 圧力能力:低圧から中圧クラス、通常はサイズに応じて ASME クラス 150 ～ 600
• シート素材:気泡-密閉-オフ用の PTFE、RPTFE、PEEK などの一般的なソフト シート
• 利点:コンパクトで軽量、-小さいサイズでも費用対効果が高く、メンテナンスが簡単、双方向シャットオフ--}
• 制限事項:下流側シートは全圧力荷重に耐えます。サイズと圧力が増加すると、摩擦とトルクが急激に増加し、ソフトシートに過負荷がかかる可能性があります

フローティング バルブ ボールは一般産業サービスの主力製品であり、小口径ラインでクリーンで中圧の媒体に最も経済的な性能とコストのバランスを提供します。{0}{0}{1}

トラニオン形バルブボールとは何ですか?

A トラニオン取付バルブボール上部の頑丈なステムと下部の固定トラニオン シャフトによって機械的に固定されています。{0}ボールは安定した軸の周りを回転し、圧力がどれだけ高くなっても、ラインプレッシャー下でずれることはありません。この固定軸構造はトラニオン設計の特徴です。

密閉がどのように達成されるか

トラニオン設計のシールは、ボールで作動するのではなく、{0}}シートで作動する-。ボールは静止したままで、バネ仕掛けのシート アセンブリがボール表面に向かって移動してシールを形成します。-ライン圧力はシートピストン領域にも作用し、シールを強化します。この「ピストン効果」により、非常に低い圧力でも信頼性の高いシールが得られます。

代表的な範囲と特徴

• サイズ範囲:中～大口径、DN50 以上、大径パイプラインまで拡張可能
• 圧力能力:中圧から高圧、特別な設計の ASME クラス 600 からクラス 1500 およびクラス 2500
• 推力吸収：トラニオン ベアリングは油圧推力を伝達し、シートを過圧縮から保護します。-
• トルク挙動:高圧でも低くて一貫した操作トルクがあり、空気圧、電気、または油圧による作動に適しています。
• ダブルブロックとブリード:多くのトラニオン設計には DBB 機能が備わっており、両方のシート間のブリードを独立してシールすることができます。

トラニオン取り付けバルブ ボールは、内部構造がより複雑で初期コストが高くなりますが、高圧、大口径、または重要なサービスにおいては、アクチュエータ費用の削減、シート寿命の延長、メンテナンスのダウンタイムの短縮により、総所有コストの削減を実現します。{0}{1}

主な違いの概要

次の表は、2 つのバルブ ボール設計間の主要なエンジニアリングの違いをまとめたものです。

動作トルクとアクチュエータのサイズ設定

作動トルクは、バルブ仕様において最も過小評価されている要素の 1 つであり、2 つの設計間の技術的な最も明確な差別化要因でもあります。フローティングボールバルブでは、ライン圧力によってボールが下流側シートに押し付けられるため、圧力が増加するにつれてボールとシートの間の摩擦が増加します。高圧使用では、フローティング設計のトルクが低圧使用に比べて 300-400% 増加する可能性があるため、購入者ははるかに大型で高価なアクチュエータを設置する必要があります。-

トラニオンに取り付けられたバルブボールは異なる動作をします。トラニオンベアリングが油圧推力を吸収するため、ボールは最小限のシート摩擦で回転し、圧力範囲全体にわたってトルクは低く予測可能です。自動制御システムにとって、この安定したトルクは不可欠です。これにより、空気圧または電気アクチュエータの小型化が可能になり、エネルギー消費が削減され、バルブ ポジショナの再現性が向上します。実際には、高圧サービス用にフローティング構造からトラニオン構造に切り替えると、必要なアクチュエータ容量を 30 ～ 50% 削減できます。{3}}

どのような設計を選択する場合でも、手動オペレータまたはアクチュエータのサイズを決定する前に最大差圧下での離脱トルクを確認し、パッキンの摩擦やシートの干渉に対して適切なトルクマージンを確保してください。

アプリケーション: 各デザインが優れている場合

フローティングバルブボールの用途

フローティング バルブ ボールは、ライン サイズが小さく、圧力が中程度である一般的な産業および公共サービスで主流を占めています。

• 給水および水処理システム
• 清潔で非研磨性の媒体を使用した一般的な化学処理-
• 圧縮空気および中性ガスのサービス
• HVAC、冷却水、およびプラントユーティリティライン
• 小口径の機器および計装に対する隔離義務-

トラニオン形バルブボールの用途

トラニオンに取り付けられたバルブ ボールは、サイズ、圧力、安全性、長期的なシールの信頼性が初期コストを上回る場合に指定されています。-

• 石油とガスの輸送パイプラインとガス貯蔵施設
• 高圧炭化水素サービスを備えた製油所および石油化学プロセスユニット-
• LNG ターミナルおよび極低温用途、多くの場合、ステンレス鋼またはニッケル合金ボールが使用されます
• DBB 機能を必要とする海洋プラットフォームおよび海底設備
• 高圧蒸気やボイラー システムを含む発電プラント-
• 一貫したトルクが重要な場合、頻繁にサイクルされる自動隔離サービス

研磨粒子、スラリー、または固体を含む媒体の場合、トラニオン設計と金属シートおよび硬質コーティングされたボールを組み合わせることで、ソフトシートのフローティング バルブでは提供できない耐摩耗性が得られます。{0}{1}

フローティングバルブボールとトラニオンバルブボールの選び方

次の段階的なアプローチを使用して、ボールの設計を動作条件に合わせます。--

1. 呼び径を定義します。DN150 (6 インチ) までのラインの場合、通常はフローティング バルブ ボールで十分であり、最も経済的です。 DN200 以上の場合は、トラニオン取り付け設計を評価してください。
2. 圧力クラスを定義します。フローティング設計は ASME クラス 150-600 サービスに適合します。定格がクラス 600 以上に達したら、トラニオン取り付けボールに移行します。
3. トルクと作動を評価します。高圧の空気圧または電気アクチュエータを備えた自動バルブの場合、トラニオン設計の安定した低トルクにより、アクチュエータのサイズとエネルギーコストが削減されます。
4. 媒体と温度を考慮してください。研磨媒体、260 度を超える高温、または極低温での使用には、金属シートと適切なボール材質またはコーティングを備えたトラニオン設計が必要です。
5. 規格と安全要件を確認してください。API 6D、DBB 要件、防火認定、重要な安全隔離によって管理されるパイプラインの義務は、トラニオン構造に有利です。-
6. ライフサイクルコストを比較します。トラニオンバルブボールは初期費用が高くなりますが、アクチュエータの小型化、シート寿命の延長、要求の厳しいサ​​ービスでのメンテナンスの軽減により総所有コストを削減できます。

バルブ ボールを調達する際の品質に関する考慮事項

どちらの設計を選択する場合でも、完成したバルブの性能はバルブボール自体の品質に依存します。シールの完全性、動作トルク、耐用年数はすべて、ボールの幾何学的精度と表面精度によって決まります。

• 真円度:高い真球度により、不均一なシート接触や漏れを防ぎます。精密メーカーは、標準等級で 0.01 mm 以内、精密ボールの場合は 0.002 mm 以上の真円度を保持しています。
• 表面粗さ：ボール表面は通常、Ra 0.2-0.4 μm までラッピングおよび研磨され、高性能シーリング用途には Ra 0.05 ～ 0.1 μm が利用可能です。
• 寸法精度:ボールの直径、ポートサイズ、およびステムスロットの公差は、バルブアセンブリの図面と一致する必要があります。
• 材料の選択:一般的なサービスにはステンレス鋼 304/316/316L、海洋および塩化物環境には Duplex 2205 および Super Duplex 2507、攻撃的な化学物質および高温媒体にはインコネル、モネル、またはハステロイが使用され、-196 度から 500 度までのサービスをカバーします。
• 表面処理:硬質クロムめっき、無電解ニッケル (ENP)、HVOF によって適用された炭化タングステン コーティング、およびステライト オーバーレイにより、過酷な使用に耐えられる耐摩耗性と耐食性が向上します。
• メーカー認定:ISO 9001認証、材料トレーサビリティ、寸法検査記録、OEM図面に従ってフローティングボールとトラニオンボールを製造した経験を検証します。

専用の研削、研磨、検査装置を備えたバルブ ボールの専門メーカーは、フローティング ボールとトラニオン ボールの両方を安定した品質で供給できるほか、顧客の図面に合わせてカスタム寸法、ポート、材料、コーティングを提供できます。

よくある質問

フローティング バルブ ボールは高圧用途で使用できますか?{0}}

フローティング バルブ ボールは通常、低圧および中圧クラス、通常は ASME クラス 150-600 に限定されます。この範囲を超えると、下流側シートの押圧負荷が過大となり、トルクが急激に上昇し、ソフトシートが破損する場合があります。高圧サービスには、トラニオン取り付けバルブボールが信頼できる選択肢です。

トラニオンに取り付けられたバルブボールの方が操作トルクが少ないのはなぜですか?

トラニオン設計では、ボールはステムと下部トラニオンによって固定され、トラニオンベアリングがライン圧力による油圧推力を吸収します。シートは固定ボールに向かって移動するため、圧力に関係なくボールとシートの間の摩擦は低くなり、その結果、作動トルクが低くなり、より安定したものになります。

API 6D に基づくパイプライン分離義務にはどの設計が推奨されますか?

トラニオン取り付けバルブ ボールは、API 6D パイプライン サービスの標準的な選択肢です。大きなボアサイズ、高圧クラス、二重ブロックおよびブリード機能、および火災安全要件はすべてトラニオン構造と一致しており、そのため石油とガスの輸送に主要な役割を果たしています。-

トラニオンに取り付けられたバルブボールは常に高価ですか?

トラニオン シャフト、ベアリング、バネ式シート アセンブリが追加されるため、初期費用は高くなります。{0}}ただし、高圧または大口径のサービスでは、アクチュエータのコストが低くなり、シート寿命が長くなり、メンテナンスが軽減されるため、限界を超えたフローティング設計よりも総所有コストが低くなります。

どちらのデザインにも金属製シートを付属できますか?

はい。フローティング バルブ ボールは、気泡を-しっかり遮断-するためにソフト シートと組み合わせるのが最も一般的ですが、トラニオンに取り付けられたバルブ ボールは、高温、摩耗性、またはソフト シートでは耐えられない過酷な使用用途のために、金属シートや硬化ボール コーティングと組み合わせられることがよくあります。-