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조절변 (Control Valve)

1. 조절변 (Control Valve)

 

1.1 조절변의 종류

 

1.1.1 게이트밸브(Gate Valve)

Port부가 문(Gate)과 같이 생겨 gate 밸브라 하며 개폐(On-Off)용으로 사용하므로 Stop 밸브라고도 한다. Globe밸브에 비하여 면간 거리가 짧고 중량이 적어 대구경에도 사용할 수 있으나 Lift가 길어 넓은 공간을 차지한다. Gate밸브의 특징은 완전히 열렸을 때는 유체저항이 없어 압력손실이 거의 없다. 그러나 유속이 빠른 유체일 때 조금 열린 상태에서 Disc의 진동과 소음현상이 일어나 Seat가 마모된다. 따라서 일반적인 Gate밸브는 유량조절용으로는 부적합하며 완전개폐용에 적당하다.

 

1.1.2 글로브밸브(Globe Valve)

유체의 양을 조절하는 대표적인 밸브로서 SeatDisc의 손상을 최소화하고 유량을 미세하게 조절할 수 있다. PlugGuide가 언제나 접촉하여 고압에도 사용할 수 있고 Disc의 움직이는 범위가 짧아 작동시간이 게이트밸브에 비하여 빠르다. 밸브를 통한 유로(flow path)S자 형으로 되어 있어 유체의 방향을 변경시키므로 유체압력손실이 크고 와류현상이 일어난다. 따라서 압력손실이 문제가 되는 저압의 유체에는 적당하지 않다. 또한 같은 구경일 때 게이트밸브에 비하여 무겁고 가격이 비싸다.

 

1) Single Seat(Port)

유량을 차단하는 Port부분이 하나인 것으로 누출(Leaking)Double Seat에 비하여 적으나 압력의 평형이 되지 않아(Unbalanced port) 작동에 많은 힘이 필요하다. 따라서 압력차가 큰 곳에서는 구동부가 커져야 하기 때문에 적당하지 않다.

 

2) Double Seat(Port)

Seat가 위의 밑부분에 있으며 유량을 차단하는 Port가 두 개로 Plug주위에 압력이 평형을 이루므로 (Balanced Port) 작은 힘으로도 작동이 가능하다. 그러나 누출이 Single Seat에 비하여 크다.

 

1.1.3 앵글밸브(Angle Valve)

유체가 90°각도로 꺽이고 글밸브역할을 할 수 있는 구조이다. 와류현상이나 압력손실이 적으므로 유체의 압력차가 큰 곳에 사용한다. 그러나 더러운 유체(Coke & Slurrry)에 대하여는 막히기 쉬우므로 Flushing 시설이 필요하다.

 

1.1.4 볼밸브(Ball Valve)

Plug가 구(Ball)형으로 되어 있으며 가운데에 유체의 통로가 나있다. 특성은 90°만 회전시켜도 밸브의 개폐가 가능하며 Globe밸브에 비하여 중량이 작다. 또한 체적이 작아 좁은 공간에도 설치할 수 있으며 조절범위(Rangeability)가 대단히 크다. 요즈음 조절밸브로 볼밸브 사용이 증가하는 추세인데 이는 고온고압용 금속 Seat의 등장과 BallStem을 통합하여 조절성능을 향상시킨 One Piece Ball의 출현 때문이다. 그러나 Ball밸브는 Ball의 회전각도에 따라 유량이 심하게 변하므로 미세한 유량과 압력제어에는 적당치 않으며 밸브의 압력회복계수가 낮아 차압이 클 경우 와류현상과 소음이 발생하기 쉽다. 볼밸브중 Ball의 형태를 V자형으로 만들어 Rangeability를 크게하고 Slurry 및 고형물질을 포함한 유체에 사용토록 한 V-NotchBall에 다공판을 설치하여 소음에 대처토록 한 Quiet Ball(대구경 고압스팀라인 이용)형도 있다.

 

1) 금속 Seat볼밸브

Seat가 금속으로 되어 있어 이물질이 많은 유체나 고온고압에도 사용할 수 있다. 금속 Seat인 경우에 고압일 때는 100 , 고온일 때는 350까지도 사용할 수 있다.

 

2) Soft Seat밸브

Seat재질이 순수 Teflon인 경우 150까지 Carbon Teflon인 경우 200이하, Graphite Teflon인 경우 500이하에서 사용가능하다.

 

4.1.5 버터플라이 밸브(Butterfly Valve)

회전운동식(Rotary Motion)밸브의 대표적인 형식이다. 중량이 가볍고 크기가 작아 취급하기 좋다. 유량특성이 좋고 유체저항이 적어 대구경(10" 이상)밸브의 유체제어에 적당하다. Seat를 고무, Teflon등을 사용하면 완전 누출을 막을 수 있으나 고온에는 견디지 못하여 저온에 사용한다. 또한 금속 Seat를 사용하면 어느정도 고온에서도 사용할 수 있으나 고압에는 적당하지 않다. 구조의 특성으로 인해 2" 이하의 적은 밸브는 제조가 곤란하다. On-Off일 때는 90°회전변을 유량조절용으로는 60°회전변을 사용하는데 60°이상되면 유량이 기하급수적으로 증가하여 구동하는데 힘이 많이 필요하므로 70°이상에서 유량조절에는 적당하지 않다. 버터플라이 밸브의 장단점으로는

- 완전히 열면 유체저항이 작다.

- 90°만 돌리면 완전개폐가 가능하고 작동속도가 빠르다.

- 구조가 간단, 무게가 가볍고 크기가 작다.

- 부식을 방지하기 위한 Lining이 간단하다.

- 용량(Cv)이 크고 경제적이다.

- 미세한 유량제어가 어렵고 구조상 고온, 고압에는 적당치 않다.

 

1.1.6 플러그밸브(Plug Valve, Cock Valve)

가장 오래된 형태로 Plug내에는 틈을 가지고 회전할 수 있는 실린더나 Taper의 구조를 가지고 있다. 일반적으로 보수가 간단하고 가격이 다른 것에 비하여 싸다. 그러나 PlugSeat의 마찰이 크고 Seat를 구조상 잘 설치 할 수가 없어 고압에는 적당하지 않다. 게이트 밸브와 같이 개폐용으로 사용할 수 있고 좁은 장소에 설치가능하며 90°만 돌리면 개폐가 되어 조작이 쉽다. 장점으로는 Lining하기가 간단하여 배관상에서 수리가 용이하다.

 

1.1.7 다이아프람 (Diaphragm) 밸브

유체가 점액상태이거나 유체속에 고형물질 또는 덩어리 등을 포함한 유체를 제어하는데 적당하다 이 밸브의 형태는 유체를 차단하기 위해 유동적인 판막(Flexible Diaphragm)이 상하로 움직인다.


 


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