コントロールバルブの振動の解決方法

１）剛性を高める方法

振動や微振動に対しては剛性を上げて解消したり弱めたりすることができます。たとえば、剛性の大きなスプリングを選択し、ピストンアクチュエータを使用することが可能です。

2) 減衰方法を増やす

減衰を大きくするということは、振動に対する摩擦を大きくすることを意味します。たとえば、スリーブバルブのバルブプラグを「O」リングでシールしたり、摩擦のより大きなグラファイトパッキンを使用したりできます。これは、わずかな振動を除去または軽減するのに一定の効果があります。

3) ガイドサイズを大きくし、はめあいすきまを小さくする方法

アキシャルプラグバルブは一般にガイドサイズが小さく、すべてのバルブのはめあいクリアランスが一般に0.4〜1mmと大きいため、機械振動の発生に役立ちます。したがって、軽微な機械振動が発生する場合には、ガイドサイズを大きくし、はめあい隙間を小さくすることで振動を弱めることができます。

4) スロットルの形状を変更し、共振方式を解消

調整弁のいわゆる振動源は、流速が速く圧力変化が激しいオリフィスで発生するため、スロットルの形状を変えることで振動源の周波数を変えることができ、共振が強くない場合には解決しやすいです。具体的な方法は、バルブコアの表面を振動開度の範囲で0.5～1.0mm回転させることです。例えば、あるメーカーのエリア付近に自圧式の圧力調整弁が設置されており、共振により発生する騒音が他の従業員に影響を与えています。バルブコア面を0.5mm回転​​させると共振音がなくなります。

5) スロットルを交換して共振現象を解消します。

原理はスロットルを交換する以外は4.5の4)と同じです。方法としては、①流量特性を置き換える、対数を線形に変更する、線形を対数に変更する。 ②スプールフォームを交換します。例えば、シャフトプラグの形状を「V」溝バルブコアに変更したり、複座バルブのシャフトプラグのタイプをスリーブタイプに変更したりするなどです。例えば、窒素肥料プラントのDN25複座バルブは、ステムとバルブコアの接続部で振動することがよくありました。共振を確認した後、リニア特性のバルブコアを対数特性のバルブコアに変更し問題を解決しました。もう 1 つの例は、航空大学の研究室での DN200 スリーブ バルブの使用です。バルブプラグが激しく回転して使用できない。窓付きスリーブから小さな穴付きスリーブに交換するとすぐに回転がなくなりました。

6) 共振を解消するためにコントロールバルブの種類を変更する

制御弁の構造形式が異なれば、固有振動数も異なります。共振を根本的に解消するにはコントロールバルブの種類を変更することが最も効果的です。バルブは使用中に非常にひどい共振を起こします。激しく振動し（ひどい場合にはバルブが破壊される可能性があります）、激しく回転し（バルブステムが折れたりねじれたりする場合もあります）、強い騒音を発生します（最大100デシベル以上）。構造の違いが大きいバルブに交換すれば、すぐに効果が現れ、奇跡的に強い共振が消えます。たとえば、ビニロンプラントの新規拡張プロジェクトに DN200 スリーブバルブが選択された場合、上記の 3 つの現象が存在し、DN300 パイプラインがジャンプし、バルブプラグが回転し、騒音が 100 デシベルを超え、共振開度が 20 ～ 70% になります。共鳴開口部を考えてみましょう。複座バルブに交換したところ共振はなくなり正常に動作しました。

7) キャビテーション振動低減法

キャビテーション気泡の破裂によって引き起こされるキャビテーション振動については、キャビテーションを低減する方法を見つけるのは当然です。 ① 気泡の崩壊により発生する衝撃エネルギーは固体表面、特にバルブコアには作用せず、液体に吸収されます。スリーブバルブにはこの機能があり、プラグタイプのスプールをスリーブタイプに変更することができます。 ②絞り抵抗を上げる、オリフィス圧力を上げる、段階減圧や直列減圧など、キャビテーションを低減するためのあらゆる対策を講じてください。

8) 振動源波打ち回避法

外部振動源の衝撃によりバルブが振動します。これは明らかに、調整弁の通常の動作中には避けるべきことです。このような振動が発生した場合には、相応の措置を講じてください。