原子力発電産業では、ストップバルブは流体の流れを制御し、パイプラインを遮断するための重要な装置であり、高い安全性と信頼性が求められます。特に原子力レベルのアプリケーションでは、ストップバルブの設計は高温、高圧、腐食性環境などの厳しい作業条件を満たす必要があります。CHNLGVF丨中国大乾閥門は、原子力グレードの空気式ストップバルブの高品質な研究開発と製造を推進することを約束しています。この記事では、流量容量と双方向シーリング特性から始め、ストップバルブの設計最適化について議論し、新しい設計コンセプトを提案して、原子力発電用グローブバルブの性能を向上させることを目指します。

空気式ストップバルブは、空気駆動アクチュエータを介してバルブディスクの開閉運動を駆動することによって媒体の流れを制御します。その迅速な応答速度と高い制御精度のため、空気式ストップバルブは原子力システムで広く使用されています。原子力グレードの空気式ストップバルブは通常、以下の特性を持つ必要があります。

高流量条件下、弁は流体のスムーズな流れを確保するために低い流れ抵抗を維持しなければなりません。流量能力は通常、弁の流量係数（Cv値）によって測定されます。Cv値が高いほど、弁の流れ性能が向上します。

双方向シーリングは、両側の圧力がバランスまたは逆転している場合でも、バルブが効果的なシーリングを確保できることを意味します。従来のストップバルブは通常、片方向のシーリング能力しか持っていませんが、原子力発電の運転条件では流れ方向が頻繁に変わるため、双方向シール設計は特に重要です。

原子力発電システムにおいて、グローブ弁はしばしば極端な温度と圧力に耐える必要があります。そのため、弁の材料とシール構造はこれらの条件下で長期間安定した性能を維持できる必要があります。

グローブバルブの流量容量は、主にバルブチャネルの設計とバルブディスクの形状に影響を受けます。従来のグローブバルブ設計では、バルブディスクは通常フラットまたは円錐形の構造を採用しています。しかし、これらの2つの構造は、完全に開いているときでも媒体の流れに対して抵抗を生じ、バルブの流量係数を減少させます。流量容量を向上させるためには、バルブチャネルの設計を最適化し、局所的な流れ抵抗を減らすことが重要となっています。

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コーンシールはグローブバルブのシール設計で広く使用されています。そのテーパー構造は、バルブが閉じられたときにより大きな接触面積を提供し、それによってシール効果を向上させます。ただし、バルブが開いているとき、コーンシール構造は流量容量に一定の影響を与える可能性があります。このため、CHNLGVF丨中國大乾閥門は、バルブディスクが流体に対する障害を最小限に抑えながらシール効果を確保するために、コーン角の最適化された設計を採用しています。

核電力システムでは、システムの運転条件が変化すると、媒体の流れ方向が逆転することがあり、従来の片方向シール設計ではこの要求を満たすことができません。ストップバルブの双方向シール性能を向上させるためには、流れ方向が変わってもバルブが信頼性のあるシール性能を提供できるように、双方向圧力負荷能力を持つシール構造を採用する必要があります。

CHNLGVF丨中国大乾閥門は、両方向のシーリング性能を向上させるために、ストップバルブの設計に金属Cリングシール構造を導入しました。Cリングは優れた弾性回復能力を持ち、異なる圧力条件下でも適応性の高いシール性能を維持できます。従来のソフトシールに比べて、金属Cリングは高温・高圧下でより安定したシール効果を持ち、流れ方向が変わっても同じシール能力を維持できます。

CHNLGVF丨中国大乾阀门は、円錐シールと金属Cリングシールを組み合わせた設計スキームを採用しており、異なる流れ方向や異なる圧力条件下で止水弁が安定した双方向シール性能を提供できるようにしています。円錐シールは、バルブが閉じられたときに初期の機械的シールを提供し、金属Cリングはその弾性変形を通じてシール効果をさらに向上させます。この設計により、複雑な作業条件下での止水弁のシール信頼性が大幅に向上します。

極端な作業条件下では、従来の空気圧式ストップバルブは、熱膨張や高圧差によるバルブシールの故障や操作の困難に悩まされることがよくあります。この課題に対処するため、CHNLGVF丨中國大乾閥門は、適応補償バルブ本体およびバルブステム構造を使用した新しいバルブ本体構造設計を提案しました。高温条件下では、設計された補償メカニズムを介して、バルブ本体とバルブステムの異なる膨張率がバランスよく保たれ、バルブがシーリング性能に影響を与えることなく柔軟に開閉することが保証されます。

ストップバルブの流量容量を向上させる一方で、シール性能を無視することはできません。中国大乾閥門は、バランスの取れた設計コンセプトを提案し、流体シミュレーションと実験テストを通じて、流量とシール性能の最適なバランスポイントを見つけました。具体的には、バルブディスクとバルブシートの円錐角や表面粗さなどのパラメーターを最適化することで、バルブが完全に開いているときの流体抵抗を大幅に低減し、閉じているときにも信頼性のある双方向シールを提供できるようにしました。

連続した知能技術の進歩に伴い、CHNLGVF丨中國大乾閥門は空気圧式ストップバルブにも知能制御および監視技術を導入しています。センサーやデータ収集システムを通じて、バルブの作動状態がリアルタイムで監視され、開閉位置、シール圧などの重要なパラメーターが含まれます。知能制御システムを通じて、バルブを遠隔操作するだけでなく、作業環境の変化に応じてバルブの動作パラメーターを自動的に調整して、バルブが常に最適な作動状態にあることを確認します。この設計により、原子力等級のストップバルブの安全性と信頼性が大幅に向上します。

核グレードのストップバルブの製造には、極めて高い精度が必要であり、極端な作業条件下での安定した動作を確保するために、CHNLGVF丨中國大乾閥門は、高度なCNC加工技術と精密検査機器を導入して、バルブの主要部品（バルブシート、バルブディスク、シール部品など）の加工精度を確保しています。CNC加工センターの高精度制御により、バルブの各寸法誤差を非常に小さな範囲内で制御し、異なる作業条件下での安定した性能を確保しています。

工場を出る前に、すべての原子力グレードの空気圧ストップバルブは、高温高圧条件下での流量容量テスト、両方向のシール性能テスト、疲労寿命テストを含む厳格な信頼性テストを受けなければなりません。CHNLGVF丨中国大乾閥門は、バルブの性能を検証し、実際のアプリケーションでの長期安定した運転を確保するために、実際の原子力システム環境をシミュレートしています。さらに、同社はより厳格な内部テスト基準を確立して、製品の高品質をさらに確保しています。

材料科学の発展とともに、原子力グレードの空気圧式ストップバルブは将来、材料選択の面でさらなる革新の余地があるでしょう。CHNLGVF丨中国大乾閥門は、セラミックス複合材料、高融点合金などの新しい耐高温性および耐腐食性材料の研究をさらに進め、極端な作業条件下でのストップバルブの性能を向上させる予定です。

金属Cリングシールは現在のアプリケーションでよく機能していますが、将来の設計ではシール構造の適応性と耐久性をさらに向上させる必要があります。材料とプロセスの改善により、ストップバルブのシール性能がより高温やより複雑な作業条件下でも安定して動作することが確保されます。

将来、インテリジェント製造の普及により、核グレードの空気圧ストップバルブの生産と管理は知能化とデジタル化の方向にさらに発展するでしょう。CHNLGVF丨中國大乾閥門は、インテリジェントな生産ラインとデジタル管理システムを導入し続け、ビッグデータ分析と機械学習を通じてストップバルブの生産と管理を継続的に最適化していきます。