조절밸브 종류 및 특징

조절밸브 종류 및 특징 

조절밸브는 직접 유체를 접촉하기 때문에 프로세스 조건과 사용 목적에 적합한 구조가 필요하다. 조절밸브 형식과 특징은 우선 밸브축 운동방향에 의해 직선 운동형과 회전운동형으로 다음 표와 같이 분류할 수 있다. 

운동방식	밸브 본체 형식
직선 운동형	글러브밸브,앵글밸브,다이야프램 밸브,게이트밸브
회전운동형	버터플라이 밸브,볼 밸브,편심회전 플러그밸브

⑴ 글러브 밸브 

글러브 밸브는 원모양의 밸브 본체를 갖추고 출입구의 중심선이 일직선상에 있으며, 유체 흐름은 밑에서 위로 흐르는 S자 모양이 되는 밸브이다.

구조로서 단좌형,복좌형 밸브및 케이지 밸브가 있으며, 조절밸브 중에서도 가장 일반적으로 사용되고 있는 것이다.

글러브 밸브는 본체의 내압을 높일 수 있고, 또한 재질, 보넷트 형식을 채용함으로써 고온용, 저온용으로도 이용된다. 유량 특성은 플러그 형상을 선택함으로써 임의의 특성을 갖게 할 수 있다. 레인지어빌리티는 30∼50:1 정도이다.

(사진출처 : http://www.gascorea.net/yeunin/index.html)

㈎ 단좌형 밸브 

가장 기본적인 형식의 밸브로서 밸브 차단 성능이 우수하며, 밸브 시트 누설량을 정격 CV 치의 0.01％ 이하이나 소포트 시트인 경우에는 완전차단 도 가능하다. 필요로 하는 조작력은 1개의 밸브 플러그에 전 차압을 받기 때문에 동일 사용조건의 복좌형 밸브보다 커지게 된다. 일반적으로 소구경 에 많이 사용되고 차단 성능 또한 우수하기 때문에 차단 밸브,온오프 밸브로 사용된다.

㈏ 복좌형 밸브 

2개의 포트를 가지는 조절밸브로서 밸브 누설량은 정격 CV 치의 0.5%정도 이하이며 단좌형 밸브보다 누설량은 떨어진다. 필요로 하는 조작력은 상하의 밸브 플러그에 의해 불평형이 상쇄되기 때문에 동일 사용 조건이면 단좌형 밸브보다 조작력은 작아도 된다.일반적으로 중구경에 사용한다.

㈐ 케이지 밸브 

케이지내에 습동하는 플러그를 설치한 조절밸브로서 케이지가 플러그를 직접 가이드하고 또한 그 가이드 면적이 크기 때문에 플러그 진동이 억제되어 높은차압에 대해서도 안정적인 동작이 얻어진다. 한편,불순물을 포함 하는 유체에는 적합치 않다. 유량 특성은 원통 모양인 케이지의 창 형상을 바꿈으로써 임의의 특성을 갖게 할 수 있으며 불평형형 및 평형형이 있고 불평형형은 단좌형 밸브,평형형은 복좌형 밸브 형식을 채택하는 수가 많다.

⑵ 앵글 밸브 

밸브 본체의 입구와 출구의 중심선이 직각으로 유체의 흐름방향이 직각으로 변하는 형식의 조절 밸브이다. 보통 유체를 옆으로 부터 아래로 흘러 슬러리 유체, 점성 유체등이 쉽게 흐르게 하는 것을 목적으로 하는 용도에 사용하거나 출구측에 드레인이 허용되지 않는 경우에 사용한다.내부구조는 글러브 밸브와 거의 같은 것으로서 단좌형, 게이지형이 있다.

(그림출처 : http://www.kunkook.co.kr/sub3_2.php )

⑶ 3방향 밸브 

유체의 출입구가 3개 있는 형식의 조절밸브로서 2종류의 유체를 혼합시킬때 사용하는 혼합형과 1개 유체를 2개 방향으로 분할하는 분류형이 있다 

유량 특성은 그 목적이 일정 유량을 혼합또는 분류하는 것이여서 리니어특성으로 하는것이 보통이며, 어떤 개도에서나 합계유량이 동일하게 되도록 한다.

⑷ 다이야프램 밸브 

밸브 본체의 중앙에 둑을 두고 다이야프램에 의해 유로를 개폐하는 형식의 조절 밸브이다. 선더스 밸브(Thunders valve)라고도 한다. 유로가 단순하기 때문에 본체 내면으로의 라이닝이 용이하고 내식성을 쉽게 얻을 수 있다. 또한 슬러리 유체, 점성유체등에도 적합하다. 유량 특성은 리니어에 가깝다. 낮은 개도에서의 제어성은 그다지 좋지 않아 레인지어빌리티는   10∼15:1 정도이다.

⑸ 게이트 밸브 

디스크가 유로를 수직으로 칸막이를 하여 개폐하는 형식의 밸브이다. 이 밸브는 전개시에 개구부가 배관 안지름과 거의 같은 것이기 때문에 압력 손실이 작고, 또한 높은 차단 능력을 가지고 있으므로 차단 밸브로서 사용하는 경우가 많다. 조절밸브로서 사용될 경우에는 시트링을 V형 오리피스로 하여 특성 및 레인지어빌리티의 개선을 도모하는 연구가 진행되고 있다.

(사진출처 : http://bz4.kr/zbxe/know_piping/2253 )

⑹ 버터플라이 밸브 

밸브 본체내에서 디스크가 회전하여 개폐하는 형식의 밸브이다.  구조에서 비교적 염가이며 대구경, 낮은차압에 적합하다. 유체압력에 의한 움직이는 토크는 70도 부근에서 최대로 되며, 그 위치를 초과하면 급격히 감소한다.

따라서 조절 밸브로서 사용할 경우에는 0에서 60도사이에 사용하는 것이 일반적이다. 유량 특성은 이퀄 퍼센트 특성에 가깝고, 레인지 어빌리티는 20∼30:1 정도이다. 보통의 버터플라이 밸브는 시트가 없고 전폐시의 누설량은 1∼3％이지만 누설량을 감소 시키기 위해 여러 종류의 실방식이 채택 되고 있다.

(그림출처 : http://www.kunkook.co.kr/sub3_2.php )

 

⑺ 볼 밸브 

밸브 본체내에 유로로서 관통 구멍을 가진 볼을 넣고 이것을 회전시키는 형식의 밸브이다. 차단성능은 소포트 시트의 경우는 대단히 양호하며,완전 차단이 가능하다 금속시트는 내열성이 우수하지만 차단성능은 소포트 시트에 비해 떨어진다. 제어용으로 사용하는 볼 밸브는 V 노치를 넣은 부분 구체로 하여 특성 개선을 도모하고 있다. 이러한 형식에서의 유량 특성은 이퀄퍼센트 특성에 가까우며, 레인지어빌리티는 100∼300:1 정도로서 온도 압력등 사용조건이 완만한 범위에서 사용되고  슬러리 유체에 적합하다.

(사진출처 : http://bz4.kr/zbxe/know_piping/3058 )

⑻ 편심 회전 플러그 밸브 

편심 회전 플러그밸브는 플러그가 편심축을 중심으로 회전되어 개폐하는 밸브이다. 구조적으로는 제어용 볼 밸브와 비슷하지만 편심축으로 되어 있다는 점이 특징이다. 편심축으로 되어있기 때문에 시트와 플러그가 차단시 이외에는 접촉되지 않아 토크의 감소와 차단 성능의 향상이 도모되고 있다. 유량 특성은 리니어 특성에 가깝기 때문에 캠식 포지셔너를 사용하여 이퀄 

퍼센트특성으로 보정하여 사용하며, 레인지어빌리티는 100:1로 크다.

⑼ 고온 고압 밸브 

조절밸브의 설계에 있어서는 일반적으로 고온이란 350 ℃이상, 고압이란 63 kg/㎠ (ANSI Class 900)이상을 가르킨다. 이 영역에서는 캐비테이션 및 소음등 까다로운 문제가 수반하는 수가 있어서, 밸브 구조, 사용 재료등의 선정이 중요하게 된다.

㈎ 캐비테이션 대책 

캐비테이션을 방지하기 위한 대책으로는 재료면에서 보면은 SUS404C 나스텔라이트 융착등 견고한 것을 선택하며, 또다른 방법 하나는 밸브구조를 캐비테이션이 일어나지 않는 것을 채용, 구조적으로 대책을 세우기 쉬운 케이지 형태의 밸브를 사용한다.

㈏ 소음대책 

조절 밸브에서 발생되는 소음은 세가지로 구분하는데 첫째, 구성 부품의 기계적 진동에 기인하는 소음으로 부품의 고유진동수를 측정하여 공진점을 없애는 부품 설계가 필요하다. 두번째는 액체의 유동에 기인하는 소음으로 대부분의 경우 캐비테이션에 의해 발생되며, 유체조건,밸브의 구조를 고려 대책을 강구해야 한다. 세번째 소음으로는 기체 유동에 기인하는 소음으로서 기체가 축류부를 통과할때 고속 분류에 의해서 난류가 발생되고 고속 분류와 저속분류가 될때 혼합되는 지점의 전단력과 충격파에 의해 소음이 발생되지만 대책으로는 고속 분류로 되는 흐름을 세분화 하고, 속도분포를 평균화 하는 동시에 발생 소음을 감쇄 시키기 쉬운 고주파 영역으로 이행 시키는 방법과 조절 밸브에 걸리는 차압을 분산 시키는 방법등이 있다.

⑽ 극저온 밸브 

천연액화가스, 액체질소,액체산소등 극저온 유체를 대상으로 하는 밸브이다. 재료는 오스테나이트계 스테인레스강이 사용되며 이밖에도 동합금, 알루미늄등도 이용된다. 구조는 그랜드 패킹부가 0℃이상의 상태를 유지할 수 있도록 충분한 길이가 필요하다. 본넷의 상부는 기화된 가스로 충만되도록 밸브 축과 본넷 안지름과의 사이는 매우 작게 한다. 밸브본체 설계는 열용량을 가급적 작게하고 이를 위해 배관과 접속은 용접형이 바람직하다.