밸브 종류 및 밸브 기능
산업용 밸브 101: 기본 기능 및 밸브 종류
소구경 유체 시스템은 전 세계에서 생산적인 활동을 유지하고 있는 산업 회사에서 중요한 역할을 하며, 밸브는 이 시스템의 기능에서 중요한 역할을 합니다.
서로 다른 방식으로 유량을 제어하는 다양한 밸브 종류가 있으므로, 유체 시스템 운영자가 애플리케이션에 적합한 밸브를 선택하려면 사용 가능한 밸브 종류와 더불어 다양한 밸브 기능을 모두 이해해야 합니다.
적절한 밸브를 선택하려면, 유체 시스템 설계자와 운영자가 다음과 같은 질문 사항을 고려해야 합니다. "유체 흐름을 정지 및 시작할 필요가 있는가? 유량 방향을 제어할 필요가 있는가? 유량을 조절할 필요가 있는가? 시스템을 과압으로부터 보호해야 하는가?" 이러한 질문에 대한 응답에 따라 어떤 종류의 밸브가 필요한지 결정할 수 있습니다. 여기에서부터, 설계자 또는 운영자는 더 상세한 밸브 선택 고려 사항을 검토하면서 애플리케이션에 적합한 크기, 재질, 성능 기준을 갖춘 밸브를 선택할 수 있습니다(이에 대한 자세한 내용은 기사 말미 참조).
이 게시물에서는 적절한 밸브 선택의 시작점, 즉 애플리케이션에 필요한 밸브 기능을 찾을 수 있도록 산업용 유체 시스템에 사용되는 다양한 밸브 종류를 이해하는 방법을 살펴봅니다.
밸브 기능의 기초 이해
밸브란 무엇입니까? 밸브는 유체 시스템의 이상적인 사용 조건에 가장 적합하도록 액체 또는 기체의 유동(예: 연속, 고정적 이동)을 제어하도록 설계된 부품입니다. 이는 해당 유동을 정지, 억압 또는 전환함으로써 달성할 수 있습니다. 액체 또는 기체 유동은 높은 압력에서 낮은 압력으로 이동합니다. 일반적으로 유량은 유량계로 측정되며, 단위 시간당 거리 또는 체적의 비로 기록됩니다(예: 초당 미터, 일당 갤런, 분당 리터 등).
밸브는 어떻게 작동합니까? 밸브는 밸브 연결구 직경, 밸브 유로와 같은 요소를 기준으로 유동을 허용합니다. 밸브의 유동 제어 기능을 이해하는 데 도움이 되도록, 제조업체는 일반적으로 공급하는 밸브와 함께 유량 계수, Cv를 제공합니다. Cv가 더 크면 유량이 높음을 의미하지만, Cv가 더 크다고 해서 꼭 유리한 것만은 아닙니다. 밸브 종류와 애플리케이션에 따라, 일부 밸브는 거의 0에 가까운 Cv를 제공할 수 있습니다. 고객은 압력, 유량, 온도, 시스템 내의 유체를 기준으로 Swagelok Cv 계산기를 사용하여 밸브에 필요한 Cv를 결정할 수 있습니다.
밸브는 어떻게 분류됩니까?
산업용 유체 시스템에서 사용자가 알아야 할 기본적인 밸브 기능은 개폐, 유량 제어, 유동 방향, 과압 방지, 초과 유량 제어의 다섯 가지입니다. 각 종류에는 배관 및 계장도면(P&ID)에서 흔히 찾을 수 있는 산업 표준 기호가 있습니다. P&ID 밸브 기호와 묘사된 밸브 종류의 기능을 빠르게 연결할 수 있으므로 밸브가 분류되는 방식과 각 종류에 해당하는 기호를 이해하면 유용합니다.
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개폐(On/Off). 이는 가장 기본적인 유형의 밸브 기능입니다. 밸브 개폐는 유동을 시작 또는 정지시키는 기능입니다. 밸브 기능의 기본적인 특성에도 불구하고, 여러 가지 다양한 종류의 개폐 밸브를 선택할 수 있습니다. 예:
- 볼 밸브: 볼 밸브는 밸브 내의 볼을 회전시켜 밸브를 통한 유체의 유동을 차단 또는 허용하는 핸들을 사용하여 신뢰성 높은 차단 기능을 제공합니다.
- 플러그 밸브: 플러그 밸브도 볼을 제외하면 비슷하게 작동합니다. 플러그 밸브는 밸브 내의 플러그를 유동를 차단하거나 또는 허용하는 방향으로 돌리는 핸들을 사용하여 작동합니다.
- 벨로우즈 밸브: 벨로우즈 밸브는 핸들을 돌림에 따라 벨로우즈에 액추에이터를 누름으로써 벨로우즈를 팽창 및 수축시켜 유량을 정밀한 수준으로 제한하는 더 높은 원통형 스템이 그 특징입니다.
- 다이어프램 밸브: 다이어프램 밸브는 벨로우즈 밸브와 비슷하게 작동하지만, 액추에이터로 밸브 스템 내의 벨로우즈를 수축시키는 대신, 액추에이터가 플렉시블 다이어프램을 눌러 유량을 제한합니다.
개폐 밸브는 유체 시스템의 안전을 유지하는 데 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 대부분의 유체 공정은 높은 압력과 온도에서 작동하며, 일부 유체는 위험할 수 있으므로 작업자에 대한 위험을 방지하려면 누설을 차단하는 것이 매우 중요합니다. 안전 차단 밸브는 누설이 발생하는 경우 작업자가 유체 유동을 신속하게 차단할 수 있도록 합니다. P&ID에서 개폐 밸브 기호(또는 볼 밸브 sy)는 나비 넥타이 모양으로 알아볼 수 있습니다.
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유량 제어. 이 유형의 밸브는 단순한 유량 조절에서 정밀한 계량에 이르기까지 시스템을 통과하는 유량을 조절하는 데 유용합니다. 니들 밸브는 유량 제어 또는 억압에 흔히 사용됩니다. 이 밸브는 내려가면서 밸브를 통과하는 유량을 차단하는 니들 안에 자리 잡게 되는 밸브 스템 내부 액추에이터를 정밀하게 제어하는 핸들을 돌려 제어됩니다.
벨로우즈 밸브 또는 다이어프램 밸브와 비슷하게, 니들 밸브도 필요하다면 개폐 기능을 제공할 수 있지만, 대개 유량 제어가 주된 목적입니다. 여기에서 유량은 오리피스 크기, 스템 종류, 스템 위치에 따라 결정됩니다. 보시는 것저럼, P&ID에서 유량 제어 밸브 기호(또는 니들 밸브 기호)는 개폐 밸브와 비슷하지만, 밸브 내의 유량 제어 기능을 나타내는 아래쪽을 가리키는 삼각형이 추가로 있습니다.
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흐름 방향(Directional flow). 이 밸브 기능은 흐름이 원하는 방향을 향하도록 하며, 이 밸브 종류는 시스템 내 흐름의 방향을 변경할 수 있습니다. 방향 제어에는 흔히 체크 밸브와 다중 포트 볼 밸브가 사용됩니다. 체크 밸브는 유체가 계속 한 방향으로만 흐르도록 함으로써 역류를 방지합니다. 다중 포트 볼 밸브는 다른 볼 밸브처럼 개폐 기능을 제공할 수 있으며, 동시에 작업자가 핸들을 돌리는 방향에 따라 유체 흐름을 다른 방향으로 유도할 수 있습니다.
중요한 점은, 방향 밸브가 유동을 변경할 때는 개폐 기능을 제공하지만, 유량을 조절할 수는 없다는 것입니다. 흐름 방향 밸브 기호(또는 체크 밸브 기호)는 P&ID에서 두 선 사이에서 아래쪽으로 기울어진 화살표를 보여주는 이 아이콘으로 찾을 수 있습니다.
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과압 방지(Overpressure protection). 이 밸브 기능은 시스템 압력 상승이 규정된 한도를 넘어가는 것을 방지합니다. 릴리프 밸브 및 파열 디스크는 여기에서 가장 흔하게 사용되는 밸브 종류입니다. 릴리프 밸브는 압력이 있는 상태에서 작동하는 모든 시스템에서 매우 중요하며, 파열로 이어질 수 있는 과압 상태에 대한 마지막 방어선 역할을 합니다. 릴리프 밸브는 사전 설정된 압력 수준에서 자동으로 또는 압력 증가에 따라 점진적으로 개방되도록 캘리브레이션할 수 있습니다. 블리드 밸브
및 퍼지 밸브 또한 유체 시스템의 안전한 유지보수 또는 작동에 필요한 유체의 블리드, 벤트 또는 배수에 사용됩니다.
과압 방지 밸브는 과압이 발생하는 경우 공장을 보호하여 생산을 계속하도록 도울 수 있습니다. 과압 방지 밸브 기호(또는 릴리프 밸브 기호 등)는 P&ID에서 교차하는 두 삼각형과 그 위 안테나 모양 구조가 있는 이 기호로 찾을 수 있습니다.
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초과 유량 제어. 초과 유량 제어 밸브는 사전 설정된 값까지 밸브를 통과하는 유량이 증가할 때 작동함으로써 시스템 유체의 통제되지 않는 방출을 억제하여 시스템 안전에서 일정한 역할을 할 수 있습니다. 다운스트림에서 초과 유량 상태가 발생하는 경우, 밸브 포펫이 신속하게 트립 위치 또는 완전 전진 위치로 이동함으로써 통제되지 않는 시스템 유체의 방출을 막아 유체 배출을 최소화합니다. 그다음, 압력이 균등화되었을 때 초과 유량 제어 밸브를 재설정할 수 있습니다.
초과 유량 제어 밸브는 복잡한 바이패스 메커니즘이 필요 없으므로 유지보수 시간이 절감됩니다. 초과 유량 제어 밸브 기호는 P&ID에 한 쪽에 협착부가 있고 중간에 원이 있는 직사각형 모양의 이와 같은 아이콘으로 표시됩니다.
적절한 밸브 종류를 선택하는 방법 알아보기
유동 및 다양한 밸브 종류가 유량 제어에 기여하는 방법을 더 자세히 이해하면, 유체 시스템을 설계할 때 올바른 선택을 할 준비를 더 잘 갖출 수 있습니다. 여하간, 이 글은 기본적인 정보일 뿐입니다. 다음 단계로 이 관련 기사에서 검증된 STAMPED 산업용 밸브 선택 방법 사용에 대해 더 자세한 내용을 읽는 것을 고려하십시오.
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