水处理プラントは、日々の安定した流量制御に依存しています。原水取水からろ過、薬注、逆洗、汚泥処理、排水まで、各工程では、適切なタイミングで開閉または調整を行うバルブが必要です。

従来、多くのプラントでは手動バルブが使用されてきました。しかし、システムが大型化・自動化するにつれ、手動操作では速度が不十分で労力もかかりすぎます。そのため、現在では、都市用・工業用・商業用水処理システムにおいて、電動バルブ自動化が広く利用されています。

水処理電動バルブは、バルブ本体と電動アクチュエータを組み合わせたものです。現地盤、PLC、DCS、中央制御室から制御できます。その結果、オペレーターは効率を向上させ、現場点検を減らし、工程管理を容易にすることができます。

電動バルブ自動化とは

電動バルブ自動化とは、電動アクチュエータを使用してバルブを駆動することを意味します。アクチュエータは電源信号または制御信号を受信し、必要な位置にバルブを回転させます。

バタフライバルブやボールバルブなどの90度回転バルブの場合、アクチュエータは通常90度回転します。ゲートバルブなどの多回転バルブの場合、アクチュエータはステムを動かすために数回転します。

水処理プラントでは、電動バルブ自動化は以下に使用されます：

原水取水制御

ろ過装置の入口および出口制御

逆洗システム

薬注ライン

汚泥配管

清澄水貯蔵

ポンプ場隔離

排水および放流システム

したがって、電動バルブは単なる開閉装置ではありません。プラント制御ネットワークの一部です。

水処理プラントに自動バルブが必要な理由

水処理プラントには、広い範囲に多数のバルブが配置されていることがよくあります。ポンプ室にあるバルブ、タンクにあるバルブ、屋外や地下に設置されているバルブなどがあります。オペレーターが一つ一つのバルブを手動で点検・操作しなければならない場合、作業に時間がかかり、リスクも増加します。

電動自動化は、この問題を解決するのに役立ちます。

まず、遠隔操作をサポートします。オペレーターは制御室からバルブを開閉できます。

次に、タイミングが向上します。ろ過および逆洗サイクルでは、バルブの動きが一定の順序に従う必要があります。電動アクチュエータは、各ステップを再現可能にするのに役立ちます。

第三に、安全性が向上します。作業員は、濡れた場所、高所、狭い場所、または到達困難な場所にあるすべてのバルブにアクセスする必要がありません。

また、位置フィードバックにより、バルブが開、閉、または中間位置にあるかどうかを確認できます。これにより、制御システムは工程エラーを回避できます。

水処理における電動バタフライバルブ

電動バタフライバルブは、水処理プラントで最も一般的な自動バルブの一つです。コンパクトなボディ、シンプルな構造、そして高速な90度回転動作を備えています。

他の多くのバルブタイプと比較して、バタフライバルブはより軽量で、大型の配管にも取り付けが容易です。これにより、中大型の流量システムに有用です。

一般的な用途は以下を含みます：

原水入口配管

浄化および沈殿システム

ろ過配管

逆洗水ライン

冷却水システム

清澄水出口ライン

ポンプ排出および隔離点

電動バタフライバルブは、開閉制御に使用できます。場合によっては、適切な調整型アクチュエータと組み合わせることで、流量調整にも使用できます。

IP68電動アクチュエータ保護の重要性

水処理現場は、多くの場合、湿潤で、洗浄、雨、結露、または一時的な浸水にさらされます。このため、アクチュエータの保護は非常に重要です。

IP68電動アクチュエータは、一般的な屋内用アクチュエータタイプよりも、粉塵および水に対する保護が強化されるよう設計されています。特に屋外の水処理プラント、地下バルブ室、および湿潤な工程領域に有用です。

ただし、IP68であっても、設置後にすべての設置を無視できるわけではありません。良好な設置が依然として重要です。

重要な点検項目は以下を含みます：

適切なケーブルグランドを使用する。

アクチュエータカバーを正しく締める。

損傷したシールを避ける。

配線入口を密封する。

ケーブルポート周辺の浸水を防ぐ。

浸水後または長期間の屋外使用後にアクチュエータを点検する。

適切なアクチュエータと正しい設置により、水処理プラントは水分侵入による故障を減らすことができます。

開閉制御と調整制御

すべての水処理電動バルブが同じ制御モードを必要とするわけではありません。多くの場合、単純な開閉制御で十分です。アクチュエータはバルブを全開または全閉に動かします。

開閉制御は以下に適しています：

隔離バルブ

排水バルブ

逆洗切替

ポンプバイパスライン

タンク入口および出口制御

しかし、一部のシステムでは、より精密な流量制御が必要です。この場合、調整型アクチュエータは、バルブを25%、50%、または75%開など、さまざまな位置に動かすことができます。

調整制御は以下に有用です：

流量バランシング

薬注支援

圧力制御

タンクレベル制御

工程水調整

アクチュエータを選択する前に、エンジニアは、バルブが流量を切り替えるだけであるか、流量も調整する必要があるかを確認する必要があります。

位置フィードバックはオペレーターがバルブ状態を把握するのに役立ちます

自動化された水システムでは、コマンドを送信するだけでは不十分です。制御システムは、バルブが適切な位置に到達したかどうかも把握する必要があります。

位置フィードバックは、開、閉、またはパーセント位置状態を表示できます。これにより、オペレーターは問題をより迅速に発見できます。

例えば、PLCが開コマンドを送信したがバルブが開位置に到達しない場合、システムは警報を発することができます。これは、バルブトルクの過大、低電圧、配線トラブル、またはバルブの閉塞を示している可能性があります。

一般的なフィードバックタイプは以下を含みます：

開閉ドライ接点

ポテンショメータフィードバック

4-20mAアナログ位置フィードバック

基本的な水処理バルブでは、開閉フィードバックで十分な場合があります。流量制御バルブでは、アナログフィードバックがより有用な場合が多いです。

水処理バルブの主要な選定要因

適切な自動バルブの選定は、工程条件から始まります。清水で良好に機能するバルブが、汚泥、薬注、または腐生性廃水には適さない場合があります。

重要な選定要因は以下を含みます：

バルブタイプ
バタフライバルブは、大型の水配管に一般的です。ボールバルブは、小型のラインまたはより緊密な遮断ニーズに使用されることがよくあります。

バルブサイズ
バルブは、配管サイズおよび必要な流量に適合しなければなりません。

メディア状態
清水、原水、汚泥、廃水、および化学流体は、バルブに異なる要求を課します。

圧力および温度
バルブおよびアクチュエータは、使用圧力および現場温度に適合しなければなりません。

バルブ材質
鋳鉄、ステンレス鋼、PVC、およびその他の材料は、腐食リスクおよび水質に応じて使用される場合があります。

シール材質
EPDM、PTFE、NBR、およびその他のシールは、メディアおよび化学薬品暴露に基づいて選定する必要があります。

アクチュエータトルク
アクチュエータは、長期使用後でもバルブを確実に動かすための十分なトルクを備えていなければなりません。

電源
注文前に、利用可能な供給電圧を確認してください。

保護レベル
屋外または湿潤領域では、IP68電動アクチュエータまたはその他の高保護設計が必要な場合があります。

制御信号
プラント制御システムに基づいて、開