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企業について制限オリフィスプレートの理解

制限オリフィスプレートの理解

2025-09-22

制限オリフィスプレートは、工業用流体制御システムにおいて、構造はシンプルながらも重要なコンポーネントです。主に流体の流量制御、流体圧力の低減、または定量的な流体供給の達成に使用されます。

低コスト、コンパクトな構造、容易なメンテナンスといった利点から、石油、化学工学、電力、冶金、水処理など、数多くの産業分野で広く応用されています。

01 基本概念と作動原理

制限オリフィスプレートは、配管システムに設置される絞り装置であり、通常、特定のサイズの貫通孔を持つ金属プレートで構成されています。その中心構造はオリフィスプレート自体です。オリフィスプレートの形状、サイズ、および配管との接続方法は、特定の作業条件と流体の特性に基づいて設計されます。

オリフィス原理

特定の穴径を持つオリフィスプレートにおいて、オリフィスプレートを挟んで一定の圧力差がある場合、オリフィスプレートを通過する流体の流量は圧力差の増加とともに増加します。しかし、圧力差が特定の値（すなわち、臨界圧力差）を超え、流速が音速に達すると、オリフィスプレートを通過する流量は圧力差の増加とともにそれ以上増加しなくなります。この原理に基づいて、制限オリフィスプレートは流体流量を制限し、圧力を低減します。

02 制限オリフィスプレートの長所と短所

長所

シンプルな構造：制限オリフィスプレートは比較的シンプルな構造で、数個の部品で構成されています。製造プロセスは簡単で、コストも低いです。
容易な設置とメンテナンス：設置方法は簡単です。フランジ接続であっても溶接接続であっても、施工は便利です。メンテナンス中に問題が発生した場合、複雑な工具や技術を必要とせずに、交換や修理が比較的容易です。
幅広い応用範囲：様々な流体媒体（液体、ガス、蒸気など）や異なる作業圧力および温度範囲に適用でき、様々な産業シナリオで機能します。
可動部品がない：バルブとは異なり、制限オリフィスプレートには可動部品がありません。したがって、部品の摩耗や詰まりなどによる故障の問題はありません。高い信頼性と長い耐用年数を持ちます。

短所

流量調整範囲が限定的：制限オリフィスプレートの穴径は固定されています。一度設計・製造されると、制御できる流量範囲は基本的に決定されます。制御バルブのような連続的な流量調整はできないため、流量変化が大きい作業条件への適応性は低いです。
大きな圧力損失：制限オリフィスプレートを流体が通過する際に発生する絞り効果により、一定の圧力損失が発生します。圧力損失に敏感なシステムでは、エネルギー消費が増加する可能性があります。
流体特性への感度：流体の特性（粘度、密度など）が変化すると、制限オリフィスプレートの流量制限効果はある程度影響を受け、流量が予想値からずれる可能性があります。
詰まりやすい：多くの固体粒子や不純物を含む流体の場合、制限オリフィスプレートの貫通孔が詰まりやすく、正常な作動に影響を与え、頻繁な清掃とメンテナンスが必要になります。

03 制限オリフィスプレートの応用

制限オリフィスプレートの主な機能は、流量の制限と圧力の低減であるため、以下の用途に使用できます。

プロセス材料の減圧用途

プロセス材料が高圧領域から低圧領域に流れる場合、制限オリフィスプレートは圧力降下を制御できます。制限オリフィスプレートを設置することにより、材料圧力を段階的に低減して、運転圧力要件を満たすことができます。制限オリフィスプレートは比較的シンプルで信頼性が高く、低コストであるため、このような用途では一部の複雑な減圧装置よりも利点があります。
バルブ保護用途

配管内のバルブの上流と下流の間に大きな圧力降下が必要な場合、流体はバルブに深刻な浸食を引き起こします。オリフィスプレートによる絞りが気相を発生させない場合、バルブの上流にオリフィスプレートを直列に接続することで、流体のバルブへの影響を効果的に低減できます。
小流量連続循環用途

(1) ポンプフラッシング配管：化学機器では、ポンプのメカニカルシールなどの一部の部品は、媒体の漏れやシールの損傷を防ぐために連続的なフラッシング流体を必要とします。制限オリフィスプレートは、小流量でフラッシング流体の安定供給を確保できます。制限オリフィスプレートを設置した後、適切な量のフラッシング流体を提供でき、シールの冷却およびフラッシング効果を確保するだけでなく、ポンプの運転にも悪影響を与えません。

(2) ホットスタンバイポンプのバイパス配管：スタンバイポンプを備えたシステムでは、スタンバイポンプをホットスタンバイ状態に保つために一定のバイパス流量が必要です。制限オリフィスプレートは、このバイパス流量を制御して、スタンバイポンプをいつでも使用できるようにすることができます。

(3) 分析サンプリングパイプ：プロセス流体の組成を分析する場合、分析サンプリングパイプは少量で連続的なサンプル流量を必要とします。制限オリフィスプレートは、サンプル流量を正確に制御できます。
減圧および騒音低減または摩耗低減用途

ベントシステムでは、急激な圧力降下が大きな騒音を発生させる可能性があります。制限オリフィスプレートを設置することにより、流体圧力を段階的に低減でき、騒音と摩耗を効果的に低減できます。

制限オリフィスプレートに関連する規格を参照できます：HG/T 20570.15 配管制限オリフィスプレートの設置、GB/T 2624.2-2006 差圧式流量計を用いた閉鎖管路内の流体流量測定 - 第2部：オリフィスプレート、およびISO 5167。

04 制限オリフィスプレートと他の流量制御機器との比較

制御バルブとの比較

側面	制限オリフィスプレート	制御バルブ
構造とコスト	シンプルな構造と低コスト	複雑な構造（バルブ本体、バルブディスク、アクチュエータなどを含む）と高コスト
調整性能	固定流量制限のみ達成可能；調整性能が低い	制御信号に応じて連続的な流量調整が可能；高い調整精度と幅広い応用範囲
メンテナンスコスト	可動部品なし；メンテナンスコストが低い	可動部品があり、摩耗、漏れなどを起こしやすい；メンテナンスコストが高い

絞りオリフィスプレートとの比較

制限オリフィスプレートと絞りオリフィスプレートは、どちらも流体断面積を変更することで流体を制御するという点で構造的に類似性があります。しかし、設計目的は異なります。制限オリフィスプレートは主に流量制限と圧力低減に焦点を当てていますが、絞りオリフィスプレートは流量測定に多く使用され、オリフィスプレートを挟んだ圧力差を測定することで流体流量を計算します。

さらに、構造設計と精度要件の点では、測定精度を確保するために、絞りオリフィスプレートは通常、制限オリフィスプレートよりも要求が厳しくなります。

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