空圧制御弁の仕組みとは？図解付き完全ガイド

あ 空気圧制御弁 圧縮空気を用いて、様々な産業においてガスや流体の流れを制御することは不可欠です。その結果、空気圧システムの他のコンポーネントへの空気やガスの供給を効果的に制御することができます。 

空気圧制御バルブの内部機構を包括的に理解することで、プロセス制御などに関する重要な洞察が得られる可能性があります。 

これらのバルブの動作方法からメンテナンスに至るまでの専門知識を高めたい場合は、読み続けてください。 

バルブはどのように機能するのでしょうか?

空気圧制御弁は圧縮空気を使用し、その圧力と流量を制御することで、空気圧システム内の他の機器が効率的に動作できるようにします。まず、その動作原理に寄与する主要部品のいくつかについて説明することが重要です。 

アクチュエータ

ダイヤフラムと呼ばれる柔軟な材料が含まれています。この部品は、圧縮空気を用いてステムを介してポジショナーからの指令を受信し、バルブを開閉します。 

バルブボディ

これは、プラグまたはディスク、シート、アクチュエータなど、空気圧制御弁の他の部品で構成されます。この部品が、このバルブ内の流路を決定します。

空気圧バルブポジショナー

この部品は空気供給源としても機能し、制御弁のステムを正確に位置決めしてバルブを開閉します。アクチュエータに供給される空気圧を調整することで、コントローラからの信号に応じてバルブの開閉量を決定します。

空気圧バルブコントローラー

圧力や温度といった様々な要素を測定するため、空気圧制御弁にとって重要な部品です。これにより、ポジショナーに指令や信号を送り、空気圧を調整して安全な動作を維持することができます。 

空気圧制御バルブの動作原理は何ですか?

バルブを開閉する必要がある場合、コントローラから空気圧信号が送信されます。ポジショナーは、コマンドに従って信号を空気圧に変換し、アクチュエータに送信します。 

ポジショナーがアクチュエータへの空気供給量を調整すると、最終的にアクチュエータのダイヤフラムとステムが動きます。その結果、シール部品に影響を与えるステムの位置に応じて、流路が遮断され、空気がバルブを通過するのが阻止されるか、通過するかが変わります。 

プロセス制御ループにおける制御弁のコンポーネントとその役割の詳細については、当社の 制御弁の役割ガイド.

ステップバイステップの作動原理：
1. 信号生成： PIDコントローラーはプロセスの偏差を検出し、弁ポジショナーに4-20 mAの電気信号を送信します。.
2. 信号変換（I/P）： ポジショナーのI/P（電流-圧力）コンバーターは、4-20 mA信号を比例した3-15 psiの空気圧信号に変換します。.
3. ポジショナー計算： ポジショナーは、目標弁位置（信号から）と実際の弁位置（ステムフィードバックリンケージから）を比較し、必要な空気圧調整を計算します。.
4. アクチュエーター作動： ポジショナーは、アクチュエーターダイヤフラムチャンバーへの空気供給を調整します。高い圧力はダイヤフラムを下方に押し（フェールオープン設計では弁を閉じる）、低い圧力はスプリングが上方に押し上げるようにします。.
5. 弁位置決め： ステムはプラグまたはディスクを計算された位置に移動させ、流路面積を変更してプロセス変数を調整します。.
6. フィードバックループ： 新しい位置はポジショナーにフィードバックされ、ポジショナーは目標位置に達するまで微調整を行います（通常、精度は±0.5%以内）。.

空気圧制御弁の動作原理について詳しく知りたい場合は、この詳細な ビデオ 役に立つかもしれません。 

空気圧制御弁の種類

空気圧流量制御弁

この空気圧制御弁は、アクチュエータへの空気の流入・流出速度を制御するのに適しています。このタイプは、以下のような様々な設計が可能です。 バタフライバルブ そして ボールバルブラックアンドピニオンシステムなどの他の機構と組み合わせることもできます。

空気圧手動制御弁

名前の通り、このタイプの空気圧制御弁の操作はオペレーターが行います。そのため、この空気圧制御弁には、圧縮空気を効果的に制御するためのレバーやボタンが装備されている場合があります。 

空気圧方向制御弁

複数のポートに接続することで、ユーザーは空気の流れを制御し、異なるコンポーネント間で空気を送ることができます。設計によっては、2～5個の開口部を持つものもあります。

フェールセーフ動作モード： 空圧制御弁は、空気供給喪失時の動作を決定するフェールセーフ動作を備えています。

フェールセーフ動作モード

選択は、HAZOP分析およびIEC 61508に基づくSIL（安全度水準）要件によって決定されます。.

空気圧アクチュエータ付き制御弁：最適なメンテナンスとトラブルシューティングの実践

空気圧制御弁の部品に漏れ、摩耗、腐食などの損傷がないか、定期的に点検してください。さらに、漏れを防ぐために、すべてのナットとボルトを頻繁に締め直すか、必要に応じてすぐに交換してください。

空圧 vs 電気 vs 油圧アクチュエーションの比較：
• 空圧： 応答が速い（0.5～2秒）、コストが低い、スプリングによるフェールセーフが可能ですが、力は限られています（最大約2000 Nm）、空気供給インフラが必要です。.
• 電気： 高精度、高トルク（5000 Nm以上）、空気供給不要ですが、応答が遅い（3～10秒）、コストが高い、フェールセーフにはバッテリーバックアップが必要です。.
• 油圧： 最も高いトルク（100,000 Nm以上）、非常に高速ですが、油圧パワートユニットが必要で、メンテナンスが高く、漏洩の危険性があります。.
経験則：ほとんどのプロセス制御ループには空圧式、大型バルブまたは遠隔地には電動式、極端な力を必要とする場合は油圧式。.

経験則： ほとんどのプロセス制御ループには空圧式、大型バルブまたは遠隔地には電動式、極端な力を必要とする場合は油圧式。.

油圧メンテナンスが問題になりつつある用途では、 空気圧方向制御弁 を代替として検討してください。.

バルブが正常に開閉しない場合は、異物や錆がないか点検し、内部部品を清掃・潤滑してスムーズな作動を確保してください。また、バルブが制御信号に迅速に応答しない場合は、空気供給経路に異物が詰まっていないか点検し、バルブの機能を阻害している可能性があります。 

空圧制御弁の一般的な用途： 空圧制御弁は、(1) 石油・ガス処理施設での圧力・流量調整、(2) 化学プラントでの反応温度制御、(3) 発電所でのボイラー給水・蒸気制御、(4) 水処理での薬剤注入・ろ過制御、(5) 食品・飲料でのCIP（定置洗浄）プロセス制御、(6) 製薬製造での滅菌プロセス制御に広く使用されています。応答速度が速く、本質的にフェイルセーフ機能があるため、空圧アクチュエーションは安全性が重要なループの選択肢となっています。.

他にご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。 Gowin、また将来の信頼性の高い空気圧制御バルブのために彼らと提携することを検討してください。