밸브선정 기준

 

궁금한 플랜트 이야기 주제는 밸브선정 기준 입니다.

먼저 밸브에 대해서 알아 보겠습니다. 밸브는 배관에 설치되어서 유체의 흐름을 완전하게 개방하거나 부분적으로 차단하고 유속, 압력, 온도 를 통제하는데 그 목적이 있으며 역류를 방지하거나 과도한 압력으로부터의 장치를 보호하는데 사용되는 장치의 총칭입니다.

밸브의 기능을 선택할 때 차단목적인지 아니면 조절 목적인지를 결정해야 하며 공정 관련 설계에서 밸브의 예상 기능을 사전에 확인하여 밸브의 유형을 결정해야 합니다. 플랜트 산업에서 수동으로 작동하는 밸브는 대부분 차단 목적이며 자동으로 작동되는 밸브는 유량 제어 목적으로 사용합니다. 다음에서는 밸브의 기능에 따른 크기를 결정하는 기준을 설명하고 있습니다. *공사별 밸브의 유형과 크기는 공사 사양에 준해야 한다는 것을 기억해야겠습니다. 

• 개폐 목적 밸브 유형과 사이즈 

1. 3 inch 이하 ☞ 볼밸브
2. 3 inch 이상 ☞ 게이트 밸브
3. 1/2 inch ~ 6inch ☞ 플러그 밸브

• 유량 제어 목적 밸브 유형과 사이즈

1. 3 inch 이하 ☞ 니들밸브(Needle)
2. 3 inch~6 inch ☞ 글로브 밸브
3. 6 inch 이상 ☞ 버터플라이(Butterfly) 밸브
4. 1/2 inch~8 inch ☞ 플러그 밸브, 볼 밸브, 핀치 밸브, 다이아프램 밸브

밸브의 기능은 크게 완전개방, 완전폐쇄, 역류방지, 유량제어, 안전밸브로 나뉘어 지는데 주 사용 목적은 유체의 흐름을 완전히 개방 폐쇄하는데 있습니다. 가장 대표적인 밸브들을 나열하면 게이트 밸브, 글로브 밸브, 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 체크밸브, 콘트롤 밸브로 나뉘어 집니다. 밸브별로 특징을 살펴 보면

게이트 밸브 : 유체의 흐름 방향을 기준으로 직각으로 운동하면서 유체의 흐름을 완전히 개방하거나 폐쇄하는데 사용되는 밸브 입니다. 따라서 유량을 조절하기 위해서는 적합하지가 않습니다. 또한 연마분(Abrasive Power) 같은 성분이 있는 유체의 Application에는 적합하지가 않습니다. 목적 : 유체의 흐름을 차단/개방 목적이며 가스, 액체, 모두 사용할 수 있습니다.

글로브 밸브 : 글로브 밸브는 외형적 특성이 둥근 몸체를 가지고 있으며 유량 제어하는데 가장 보편적으로 널리 사용되는 형태의 밸브 입니다. 또한 큰 유량을 다룰 수 있으며 유체나 가스를 사용하는 Application에 적용이 가능합니다. 일반적으로 콘트롤 밸브의 유량을 제어하는데 많이 사용합니다. 목적 : 유체의 유량을 제어하고 차단/개방 목적으로 사용합니다.

볼 밸브 : 볼 밸브의 가장 큰 특징은 밸브 바디 안쪽에 위치한 구형의 디스크입니다. 구형에는 일직선으로 구멍이 나 있으며 구멍이 유체의 흐름과 직선상에 이를 때 유체의 흐름이 발생하게됩니다. 가장 많이 사용되는 밸브로서 미세한 유량 제어를 목적으로 사용에 적합하지는 않지만 유량 제어와 유체의 개방/폐쇄를 하는 두가지 목적에 사용이 가능합니다. 진공을 다루는 Application에도 부분적으로 사용할 수 있습니다. 플러그 밸브와 매우 유사하게 빠른 개방과 차단이 가능합니다.



버터플라이 밸브 : 피벗 축을 중심으로 디스크가 설치되어 있으며 흐름을 제어하기 위한 스로틀 밸브로 사용되며 밸브의 중심을 기준으로 디스크가 약간의 편심 (Eccentric)을 이루고 있습니다. 편심의 역활은 밸브를 개방/폐쇄할 때 유체 압력에 의한 Force를 줄여주기 위해서 적용됩니다. Automatic 운전에 주로 사용하며 Leak 가 발생할 수 있다는 단점이 있으나 마찰값이 작으므로 압력 손실이 적다는 이점을 갖고 있습니다.

체크밸브 : Non-return 밸브라고 도 하며 주된 목적은 유체의 흐름을 한쪽 방향으로 흐르게 통과 시켜서 비정상 상태에서의 역류를 방지 시켜주는 밸브 입니다. 유체의 Drain이나 압축기의 배기 방향에 설치되는 것을 한 예로 들 수 있습니다.

콘트롤 밸브 : 유량제어 밸브라고 하며 유체의 흐름과 압력을 조절합니다. 일반적으로 밸브를 구동시켜주는 액추에이터와 포지셔너가 셋트로 부착이 됩니다. 공정에서 사용되는 목적에 따라서 글로브 밸브, 다이어프램 밸브를 적용하며 1/4단위로  밸브를 개방/폐쇄할 수 있는 유형도 사용할 수 있습니다. 플랜트 산업에서는 압축기의 By-pass 라인이나 Vessel 내부의 레벨 조절 등 다양한 공정에 응용해서 사용할 수 있습니다.

플러그 밸브 : 빠른 차단/개방을 목적으로 하고 있으며 유량 또한 제어할 수 있습니다. Tapered 플러그를 통해 유체의 흐름을 바꿀 수 있으며 압력 손실이 작다는 이점이 있습니다. 가스와 액체 서비스에 주로 사용합니다.

Motor Operated Valve (MOV) : 밸브를 구동할 때 모터를 사용하며 Limit swith 를 내장하고 있습니다. 밸브가 크거나 거리가 먼 곳에 설치 될 경우에 종종 사용합니다.

Air Operated Valve (AOV) : 공압을 이용해서 밸브를 구동하는 방식이며 Actuator 를 통해서 밸브를 개/폐 합니다. MOV 대비 신속한 동작이 가능합니다.

밸브를 선정할 때에 있어서 선행되어야 하는 것은 Fluid의 성질입니다. 액체인지 기체인지에 따라서 밸브의 타입이 변경되어야 합니다. Fluid의 성질이 결정 된 이후 다루고자 하는 유체가 부식성, 알칼라인으로 분류되어야 하며 개방/폐쇄 목적의 유량을 제어할 것인지를 확인해야 합니다. 공정으로 분류 할 때 음식이나 의약품을 생산하는 공정에 사용되는 밸브라 하면 그에 맞는 재질과 밸브의 형식을 적용해야 합니다.

 

Valve types

 

 

이상 궁금한 플랜트 이야기였습니다.