このようなお困りごとはありませんか？
・よくハンチングしている ・3年以内に壊れる ・開度が２０%以下でよく作動している ・開度が８０％以上でよく作動している ・二次側の安全弁がよく吹いている ・ウォーターハンマーがよく起こっている ・電磁弁をつかってON/OFF制御をしている ・安全弁が頻繁に作動する

これらのお困り事は制御弁の再選定で解決できるかもしれません

ケーススタディ集はこちらからご覧いただけます

制御弁の作動原理は動画で確認いただけます

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蒸気に関するWebマガジン　No.89

※こちらの記事はスチームトラップマネジメント第2回です。第1回はこちらからご覧ください。

スチームトラップがドレンを排出するのに重要なことは分かったと思います。しかしスチームトラップはスチームトラップに到達したドレンしか排出できません、なのでドレンが発生してからしっかりとスチームトラップに到達するように配管を設計してあげることが非常に大切です。トラップはある程度なにを使っても許容できる場合がありますが、スチームトラップまでの道のりは確実にしておかないとドレン排出はできません。

スチームトラップの排出後

ドレンがスチームトラップを出た後はどうなるかご存じですか？圧力次第ではありますがドレンの一部は蒸気になります。この蒸気をフラッシュ蒸気と呼ぶのですが質量では一部でも体積とすると90％以上が蒸気になります。そのためドレン配管は水配管ではなく蒸気配管として設計する必要があります。また既存のドレン主管につなぐ場合には満水の可能性もありますのでウォータハンマ―の可能性もあります。少しでもリスクを低減するためにディフューザを設置し影響を少なくしましょう。

省エネトラップはどのトラップ？

省エネトラップという言葉を時々聞くことはありませんか？厳密にいうと多少の省エネ性はあるのですがここでの答えは省エネトラップは存在しません。なぜならスチームトラップはドレンを排出するだけです。『ドレンをつくることはしない』＝『エネルギーを浪費しない』のでそもそも省エネ性を考えるのは難しいですね。細かな省エネ性に関してはDr Steamの『スチームトラップとして必要な機能』をご覧ください。

ちなみにオリフィストラップやラビリンストラップという種類のトラップがあります。これらは全閉ができないタイプのトラップです。（ISOではトラップには定義されない）これらは常に一定負荷を条件に選定しますので条件によっては蒸気を漏らすことを前提に設計します。なので省エネとは真逆と立ち位置にいるトラップです。もともとメンテナンスができない船で故障しないことを優先として設計されて使用されていたトラップですね。

トラップマネジメントの省エネルギー

省エネトラップは基本的に存在しないといいましたが、トラップマネジメントでは省エネができます。トラップが正常稼働時にはトラップは蒸気を漏らしませんが、故障時は蒸気を漏らします。なのでいかに故障したスチームトラップを早く修理するかがトラップマネジメントの課題です。その上でポイントは2つです。

	❶　故障の早期発見 定期的なトラップ点検やトラップ故障の自動検知（STAPS）等でなるべく早く発見する。
	❷トラップ交換の早期実施 スチームトラップステーションでは配管の取り外しをする必要がないため5分程度でのトラップ交換が可能です。また遮断弁を二重にしブローダウンバルブを設置することによって、蒸気通気中の交換が可能になるため定期修繕のタイミングまでの蒸気ロスを防ぐことができます。

第3回はスチームトラップの見直しによる制御弁の故障解消のケーススタディをご紹介します！
　

蒸気に関連する用語を集めました。聞いたことない用語に出会った際にぜひ参考にしてみてください。今後も追加していきます。もっと詳しく説明してほしいという用語がありましたら、ぜひこちらまで。

ア行｜カ行｜サ行｜タ行｜ナ行｜ハ行｜マ行｜ヤ行｜ラ行

ア行｜カ行｜サ行｜タ行｜ナ行｜ハ行｜マ行｜ヤ行｜ラ行

蒸気に関するWebマガジン　No.74

今、ご使用の減圧弁や制御弁の選定はあっていますか？

こんなことがあるならぜひ制御弁のケーススタディをご覧ください。

・よくハンチングしている

・3年以内に壊れる

・開度が２０%以下でよく作動している

・開度が８０％以上でよく作動している

・二次側の安全弁がよく吹いている

・ウォーターハンマーがよく起こっている

・電磁弁をつかってON/OFF制御をしている

ケーススタディ集はこちらからご覧いただけます。

制御弁の作動原理

蒸気の制御について他にもブログがございます。こちらもぜひご覧ください。

蒸気の制御

制御のお話し

蒸気に関するWebマガジン　No.16

スチームトラップの選定時に考慮すべきポイント

今回はスチームトラップを選定する際に考えるべきいくつかの重要なポイントは7つあります。

1.ウォーターハンマー

2.汚れ、ストレーナ

3.蒸気障害

4.グループトラッピング

5.ディフューザー

6.真空排出

7.ストール

今回はこの中から『ウォーターハンマー』について解説していきます。

◆ウォーターハンマーの可能性がある場合には

ウォーターハンマーについては、別ページで解説しています。詳しくは『蒸気配管の困った現象＃01　ウォーターハンマーとは』をご覧ください。

ウォーターハンマーは次にあげるいくつかの要因によって、引き起こされることがあります。

-配管内の高速蒸気流路からドレンが除去されていない。

-アプリケーションに置いて温度制御が行われていたり、ドレンの回収ラインに立ち上がりがある。あるいはドレンを加圧システムに回収しなければならない。

-冠水、もしくはフラッシュ蒸気の絞り効果による過圧状態のいずれかにより、ドレンが過小サイズの回収ラインに流入できない、もしくはこれらのラインを流れることができない。

ウォーターハンマーの可能性がある場合には常にかなり丈夫なスチームトラップ、例えばディスク式またはバケット式を取り付けることをお勧めしています。

しかし、現在のスチームトラップは、昔と比べると頑丈で耐用寿命も延び、ウォーターハンマーへの耐性も増しています。既設のシステムにおいて、ウォーターハンマーが原因でスチームトラップが継続的に壊れるようであれば、それは恐らくスチームトラップではなく、システムのレイアウト不具合である可能性が高いと考えられます。

この場合の解決策は、十分な調査を実施し、システムの欠点を是正することによって真の問題原因を解消する必要があります。

次回は『2.汚れ、ストレーナ』について解説します。

◆人命にも関わることがある、ウォーターハンマー

お盆休み等の工場休止後や新設ラインの始動時など、弁を開けるとカンカン高い音がすることがあります。この正体をご存知ですか？

このカンカン音がなる正体によって、海外では過去に死亡事故も起きています。

◆ウォーターハンマーとは

蒸気がボイラを出るとすぐ、熱を失い始め配管内で凝結が始まります。これは装置が冷えている始動時に特に多くなります。下記の図はドレンの水滴が配管内でどのように形成されるかを示しており、時にドレンの「かたまり」が形成されます。配管に沿って蒸気速度の高速で運ばれていく可能性があります。

この「かたまり」が配管の曲がった部分や分岐などによって妨げられると、運動エネルギーは圧力エネルギーに急に転換され、量が異物に圧力による衝撃が加えられることになります。

ドレンの「かたまり」と障害物の衝撃によっておこる騒音と振動が、ウォーターハンマーと呼ばれます。

ウォーターハンマーは配管補器類の寿命を著しく縮めてしまう可能性があります。重度なケースだと、ほぼ爆発性の衝撃で継手に割れが生じることがあり、結果的に破損個所では生蒸気が損失し、人体に危険な状況が発生する場合があります。

ドレンは低い箇所に集まるため、ドレンの「かたまり」が蒸気流によって捕獲され、下流のバルブや配管継ぎ手に勢いよくぶつかる場合がある。このような低い箇所には、不適切な配管支持や、本管がたるんだ部分が含まれます。また、考えられるウォーターハンマーのその他の発生源には、同芯レデューサーの使用やストレーナの誤った設置方向の他、蒸気配管の立ち上げ箇所の手間位における不十分なドレン排水などが挙げられます。

ウォーターハンマーを起こさないようにするためには、配管内のドレンを素早く除去する必要があります。

1.ドレンが溜まらない配管設計・施工

2.スチームトラップの選定

3.始動時に弁をゆっくりとあける

等の対策が有効です。

次回は『蒸気配管の困った現象#02ストールとは」です。

蒸気に関するWebマガジン　No.14

◆キャリーオーバーはボイラのせい？

いいえ、前回『蒸気質の低下原因#01』や動画を見ていただいた方はわかると思いますが、キャリーオーバーはボイラの性能よりも、運転管理に起因することが多いと考えられます。

もちろん、ボイラの水位制御やブローダウン制御が正しく行われることは必須条件です。特に、バッチプロセスが多い設備では、プロセスのスタート時に最大負荷となり、プロセスの最終で最小負荷となるように蒸気が消費されます。

装置の蒸気消費量は時間当たりの平均蒸気負荷で算出されるので、スタート時の最大負荷は蒸気設計に反映されず、ボイラの瞬間的な圧力低下をもたらす要因となります。

また、電磁弁による制御はON になれば、バルブのKv値（Cv値）と前後の差圧から演算される最大流量が流れ、プロセスのスタート・終盤にかかわらず、ボイラ圧力の低下原因となります。

◆運転管理側からできる、キャリーオーバー防止策

運転管理側からできるキャリー・オーバー防止策として、次のような対策があります。

・ 朝の始動時はボイラ圧力が所定の運転圧力まで上昇したのを確認の上、ヘッダーのバルブをゆっくり開けて、ウォーターハンマーと、キャリー・オーバーの発生を防止する！

・ バッチプロセスが多い場合は、スタート時間をずらす等の時間管理を行い、急激な負荷増加が重ならないよう配慮する！

・ ON/OFF 制御を比例制御に変更し、スタートアップ時以外に最大負荷とならない仕組みを構築する！

・ 遮断弁を含め適正なバルブの口径選定により、不必要に過大な蒸気量が流れないよう、蒸気設計の最適化を図る！

このようにボイラの「蒸気質」を決めるのは、ボイラの性能だけでは無く、蒸気の使い方にも起因するということです。

『製品の品質と蒸気の純度』もぜひご覧ください。

次回は『スチームトラップの選定』について解説します。こちらからご覧ください。

蒸気に関するWebマガジン　No.5

◆飽和蒸気表の蒸気って・・

飽和蒸気表に記されている物性値は、全て乾き度100％の飽和蒸気が保有してる値ってご存知でしたか？

乾き度100％の蒸気は、工場内どこにもありません。飽和蒸気を発生させるボイラ出口の最も高い値でも乾き度99％が上限です。

その後、配管内を流れながら放熱によってさらに乾き度が低下していくので、実際に工場内に存在する蒸気のほとんどが水分を含んでいることになります。

◆蒸気内の水分が曲者！

この水分が蒸気配管のウォーターハンマーや配管、配管部材の浸食を促進する原因となって、メンテナンス費用を増加させます。また、湿り蒸気は単位質量あたりのエンタルピーが飽和蒸気より少ないので、同じ生産を行うためにより多くの蒸気を消費することになります。

◆蒸気の乾き度を高く維持するメリット

蒸気の乾き度を高く維持すると、次のような効果があります。

①ウォーターハンマーの軽減

②配管・配管部材の浸食によるトラブル軽減

③蒸気消費量の削減

◆乾き度を高く維持する方法は？

①ボイラ圧力を高く維持し、キャリーオーバーを制限する。

⇒キャリーオーバーとは、ボイラ内部の圧力低下により、ボイラ内水面から水滴が蒸気主管に運ばれていく現象のことです。詳しくは『蒸気質の低下原因』でも解説しています。

②高圧移送、低圧利用により減圧効果による乾き度の改善を有効利用する。

⇒減圧効果とは、減圧弁で減圧する場合に絞り断熱膨張と呼ばれる、減圧による飽和温度が下がっても、ドレンを再蒸発させて乾き度が向上する効果のことです。

③配管口径を正しく選定し、フランジや機器を含めて保温する。

⇒必要な蒸気を運ぶ、適切な配管を選定し、適切な保温を施すことにより、放熱を減らすことができ乾き度を保ちます。

④適切な箇所にスチームトラップを設置し、配管内のドレンを排出する。

⇒スチームトラップにより配管内から素早くドレンを除去することにより、乾き度を保ちます。

⑤セパレーターの設置により浮遊ドレンを配管内から除去する。

⇒スチームトラップで取りきれない蒸気内の浮遊ドレンをセパレーターのバッフル（板）に当てることによって取り除きます。

『製品の品質と蒸気の純度』もぜひご覧ください。

次回はスチームトラップについてのお話しです。

スチームトラップとは