これまで、二方弁シールを必要とする極低温アプリケーションでは、主にグローブバルブと固定ボールバルブ/トップマウント固定ボールバルブの2種類のバルブが使用されていました。しかし、二方極低温ボールバルブの開発に成功したことで、システム設計者は従来のボールバルブよりも魅力的な選択肢を手に入れました。フローティングボールバルブ流量が高く、媒体の流れ方向やシール方向の制約がなく、極低温環境でも安全に作動します。また、サイズが小型で軽量、構造もシンプルです。
バルブを必要とする極低温アプリケーションシナリオには、充填および排出用の貯蔵タンクの入口/出口、密閉された空のパイプラインの加圧、ガス化および液化、LNGターミナルステーション、船舶システム、タンカーのさまざまなシステム用の多目的パイプライン、配送システム、ポンプステーション、LNG燃料充填ステーション、および船舶のデュアル燃料エンジンに関連する天然ガスバルブセット（GVU）が含まれます。
上記の用途シナリオでは、媒体流体の制御と遮断には、一般的に双方向遮断弁が使用されます。ボールバルブ、いくつかの問題があります:
流量係数 (Cv) が低いため、関連するすべてのパイプ サイズの選択に影響し、システムの流量容量を制限する潜在的なボトルネックになる可能性があります。
・閉弁および制御機能を実行するためにリニアアクチュエータを構成する必要がある - ボールバルブやその他の長方形ロータリーバルブの制御・操作に使用される長方形ロータリーアクチュエータと比較して、このタイプの機器は構造が複雑で高価です。バルブとアクチュエータの完全なセットのコストと構造の複雑さは非常に顕著です。
· 多くの LNG システムで要求される緊急停止機能を実現するために遮断弁を使用する場合、複雑さはさらに増大します。
小規模 LNG 施設 (SSLNG) の場合、積み込みと積み下ろしのサイクルを短縮するために、これらのシステムはより小型で、よりコスト効率が高く、最大の流量を持つ必要があるため、上記の問題はさらに顕著になります。
ボールバルブの流量係数は、同サイズのグローブバルブよりも高くなっています。つまり、流量に影響を与えることなく、サイズを小さくすることができます。これは、配管システム全体、さらにはシステム全体のサイズ、重量、コストを大幅に削減することを意味します。同時に、関連システムの投資収益率（ROI）を大幅に向上させることも可能です。
もちろん、標準的な極低温フロートボールバルブは一方向であるため、双方向のバルブシールを必要とする上記のシナリオには適していません。
一方通行と双方向
図1に示すように、極低温環境用の標準的なフローティングボールバルブには、バルブボールの上流側に圧力逃し穴が設けられており、媒体の相変化時に圧力が蓄積して上昇するのを防ぎます。バルブが閉位置にある場合、バルブ本体の空洞内に封入された液化天然ガスは蒸発して膨張し始め、完全に膨張すると体積が元の体積の600倍に達する可能性があり、バルブが破裂する可能性があります。このような事態を防ぐため、ほとんどの標準的なフロートボールバルブは上流開放圧力逃し機構を採用しています。そのため、従来のボールバルブは双方向シールが必要な状況では使用できません。
そして、まさにこの段階で、二方極低温フロートボールバルブが真価を発揮します。このバルブと標準的な一方極低温バルブの違いは次のとおりです。
· バルブボールに圧力を逃がすための開口部がない
· 両方向の流体をシールできる
· バルブボールに圧力を逃がすための開口部がない
· 両方向の流体をシールできる
二方極低温フロートボールバルブでは、上流側の開放圧力リリーフ機構の代わりに、二方スプリング式バルブシートが採用されています。このスプリング式バルブシートは、バルブ本体のキャビティ内に封入された液化天然ガスによって発生する過剰な圧力を解放し、バルブの破裂を防止します（図2参照）。
さらに、スプリング式のバルブ シートにより、バルブを低トルクに保ち、極低温状態でもスムーズな動作を実現します。
二方極低温フロートボールバルブには、第二段階のグラファイトシールリングが装備されており、バルブは防火機能を備えています。重大な事故によってバルブのポリマー部品が焼損しない限り、第二段階のシールは媒体と接触しません。事故が発生した場合、第二段階のシールが防火機能を発揮します。
双方向バルブの利点
グローブバルブ、固定式およびトップマウント式固定式ボールバルブと比較して、二方極低温フロートボールバルブは、高流量係数ボールバルブの利点をすべて備え、流体やシール方向の制限がありません。極低温環境でも安全に使用でき、サイズも比較的小さく、構造も比較的シンプルです。対応するアクチュエータも比較的シンプル（直角回転）で小型化されています。これらの利点により、システム全体が小型化、軽量化、そしてコスト効率が向上します。
グローブバルブ、固定式およびトップマウント式固定式ボールバルブと比較して、二方極低温フロートボールバルブは、高流量係数ボールバルブの利点をすべて備え、流体やシール方向の制限がありません。極低温環境でも安全に使用でき、サイズも比較的小さく、構造も比較的シンプルです。対応するアクチュエータも比較的シンプル（直角回転）で小型化されています。これらの利点により、システム全体が小型化、軽量化、そしてコスト効率が向上します。
表1は、メンテナンス、サイズ、重量、トルクレベル、制御の難易度、および全体的なコストの観点から、双方向極低温フローティングボールバルブを同様の機能を持つ他のバルブと比較し、その長所と短所を総合的にまとめたものです。
小規模LNG施設が従来の常識を覆し、双方向極低温ボールバルブを採用すれば、ボールバルブ特有の利点、すなわち全径、高流量、高配管排出率といったメリットを最大限に発揮できます。相対的に見ると、同じ流量を維持しながらより小さな配管サイズに対応できるため、システム全体の容積、重量、複雑さを軽減し、配管システムのコストも削減できます。
前回の記事では、遮断弁として使用する場合の利点を紹介しました。制御弁として使用する場合、その利点はさらに顕著になります。直角ロータリーボールバルブを使用すれば、バルブ自動化キットの複雑さが大幅に軽減されるため、極低温システムのオプション部品として採用されています。
上記自動化キットの最も基本的な内容は、シンプルで実用的な双方向極低温フロートボールバルブと、シンプルな構造でコスト効率の高い長方形ロータリーアクチュエータです。
つまり、極低温用双方向フロートボールバルブは、極低温パイプラインシステムにとって「破壊的な」プラスの意義を有しており、小規模なLNG施設においては、その利点を最大限に発揮することができます。
この新製品は過去数年間、実際のアプリケーションで検証されており、プロジェクトコストとシステムの長期にわたる信頼性の高い運用にプラスの影響を与えることが証明されています。
投稿日時: 2021年6月17日