ニュース - フローティングボールバルブ

これまで、双方向バルブシールを必要とする極低温用途シナリオでは、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きました。しかし、双方向極低温ボールバルブの開発が成功したことにより、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得ました。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に制限がなく、極低温環境下でも安全に動作可能です。また、サイズが小さく、重量が軽く、構造もシンプルです。

バルブを必要とする極低温用途のシナリオには、充填および排出のため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、分配システム、ポンプステーションおよびLNG燃料充填ステーション、ならびに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。

上記のアプリケーションシナリオでは、媒体流体の制御と遮断に一般的に双方向遮断弁が使用されます。他のタイプと比較すると、ボールバルブ彼らにはいくつかの問題がある。

流量係数（Cv）が低いため、関連するすべての配管サイズの選定に影響を及ぼし、システムの流量容量を制限する潜在的なボトルネックとなる可能性があります。

・リニアアクチュエータを構成すれば、閉鎖機能と制御機能を実行できます。ボールバルブやその他の矩形回転バルブの制御・操作に使用される矩形回転アクチュエータと比較すると、このタイプの装置は構造がより複雑で高価です。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システムで必要と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、複雑さはさらに増します。

小型LNG設備（SSLNG）の場合、上記の問題はより顕著になる。なぜなら、これらのシステムは、積荷・荷揚げサイクルを短縮するために、より小型で、より費用対効果が高く、最大の流量容量を備えている必要があるからである。

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い。つまり、流量に影響を与えることなく、より小型化できる。これは、配管システム全体、ひいてはシステム全体のサイズ、重量、コストを大幅に削減できることを意味する。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ができる。

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弁であり、双方向弁シールを必要とする上記のようなシナリオには適していません。

一方通行 vs. 双方向

図1に示すように、極低温条件下で使用される標準的なフローティングボールバルブは、媒体が相変化を起こした際に圧力が蓄積・上昇するのを防ぐため、バルブボールの上流側に圧力逃がし穴が設けられています。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が蒸発・膨張し始め、完全に膨張すると体積が元の体積の600倍にも達することがあり、バルブが破裂する恐れがあります。このような事態を防ぐため、ほとんどの標準的なフローティングボールバルブは、上流側に圧力逃が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用途には使用できません。

そして、ここで双方向極低温フロートボールバルブの真価が発揮されます。このバルブと標準的な一方向極低温バルブとの違いは以下のとおりです。
・バルブボールには圧力を逃がすための開口部がありません。
・両方向の流体を密閉できます

双方向極低温フロートボールバルブでは、双方向スプリング式弁座が上流側の開弁圧力解放機構に取って代わります。図2に示すように、スプリング式弁座は、弁本体の空洞内に閉じ込めら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、弁の破裂を防ぎます。

さらに、スプリング式のバルブシートは、バルブのトルクを低く抑え、極低温条件下でもよりスムーズな動作を実現するのに役立ちます。

双方向極低温フロートボールバルブには、第2段グラファイトシールリングが装備されているため、防火機能が備わっています。バルブのポリマー部品が焼損するような重大な事故が発生しない限り、第2シールは流体と接触しません。万が一の事故が発生した場合でも、第2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、固定式ボールバルブ、トップマウント固定式ボールバルブと比較して、双方向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すべての利点を備え、流体およびシール方向の制限がありません。極低温環境下でも安全に使用でき、サイズが比較的小さく、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、システム全体がより小型、軽量、かつコスト効率に優れています。

表1は、双方向極低温フローティングボールバルブを、メンテナンス性、サイズ、重量、トルクレベル、制御の難易度、および総コストの観点から、同様の機能を持つ他のバルブと比較し、その長所と短所を包括的にまとめたものである。

小規模LNG施設が従来の慣習を破り、双方向極低温ボールバルブを採用すれば、ボールバルブの持つ独自の利点、すなわち、全径、高流量、高パイプライン排出速度を最大限に活かすことができます。相対的に言えば、同じ流量を維持しながらより小径のパイプに対応できるため、システム全体の容積、重量、複雑さを軽減でき、配管システムのコスト削減にもつながります。

前回の記事では、遮断弁として使用する場合の利点について説明しました。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。直角回転ボール弁を使用すると、弁自動化キットの複雑さが大幅に軽減されるため、極低温システムにおけるオプション品となっています。

上記自動化キットの最も基本的な構成要素は、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、構造がシンプルでコスト効率の高い長方形回転アクチュエータである。

要するに、双方向極低温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「革新的な」プラスの意義を持つ。小規模なLNG施設では、その利点を最大限に発揮できる。

ここ数年、この新製品は実用化の過程で検証され、プロジェクトコストの削減とシステムの長期的な安定稼働にプラスの影響を与えることが証明されている。

投稿日時：2021年6月17日

（バルブ設計）双方向極低温フローティングボールバルブは、極低温システムの設計を変革しました。