조절밸브 지식 백과

Thread Content

이 게시글은 마지막으로 yunrun이 2019-7-22 00:40에 수정했습니다. 『조절밸브 지식 백과』는 일본의 요코가와 전기에서 제공한 자료로, 조절밸브의 액추에이터, 밸브 본체, 액추에이터 관련 부품들, 조절밸브의 작동 원리, 유량 조절 방법, 조절밸브의 유량 계수 계산 등에 대한 내용을 담고 있습니다. 이 자료는 조절밸브에 대해 보다 체계적으로 이해하는 데 큰 도움이 됩니다. 조절밸브 지식 백과yunrun.com.cn/tech/1346.html 공정 제어 분야에서는 일반적으로 유량, 압력, 온도, 액위와 같은 공정 변수를 조절하는 장치로 조절밸브가 사용됩니다.조절밸브는 액추에이터와 밸브 본체의 두 부분으로 구성되며, 포지셔너, 솔레노이드 밸브, 승압기, 속도 제어기, 잠금 밸브 등과 같은 다양한 보조 장비들과 함께 사용됨으로써 여러 가지 기능을 실현할 수 있습니다. 실행 기구는 조작 신호 및 구동원이 사라졌을 때의 동작 방향과 유량 특성에 따라 다양한 구조를 가질 수 있으며, 여기서는 그중 대표적인 구조만 설명합니다. 조절밸브 액추에이터에는 공압식, 전동식, 전기유압식이 있으며, 공압식 장치는 다시 디아프램식과 실린더식으로 나뉩니다.작동 신호와 구동원이 사라질 때의 동작에 따라, 실행 기구에는 정방향형, 역방향형, 무방향형, 유지형이 있다.정방향형은 작동 신호와 구동원이 사라지면 밸브 축이 상승하고, 역방향형은 하강합니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240245313786.png http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240246030348.png 작동 기구의 구조 원리를 나타낸 도식. 밸브 본체 – 밸브 본체의 종류는 구동 장치의 종류보다 많으며, 밸브의 유형, 직경 크기, 그리고 유체의 특성에 따라 선택됩니다.각형 밸브, 3웨이 밸브, 다이아프램 밸브, 게이트 밸브, 버터플라이 밸브, 볼 밸브, 편심 회전 밸브 등이 있습니다. 구형 밸브가 가장 흔한 유형입니다.압력 제어 신호를 액추에이터, 즉 실린더식 또는 다이아프램식 공압 액추에이터로 전달하여 밸브 스틱이 위아래로 움직이도록 합니다. 아래 그림과 같이, 밸브 스틱이 위아래로 움직이면 밸브 플러그와 밸브 시트 사이의 공간이 변하게 되고, 이를 통해 유량이 변경됩니다. 밸브의 유형과 특징 유형 특징 및 용도 싱글 시트 볼 밸브 제어 성능이 우수하며, 밸브가 완전히 닫혔을 때 누설이 적음.슬러리나 강한 부식성 유체를 제외하고, 물, 증기, 가스 등에 널리 사용될 수 있습니다. 2중 좌석형 구형 밸브는 구동 장치의 부담을 줄이기 위해 두 세트의 밸브 시트와 밸브 플러그가 연동되는 구조를 사용합니다.밸브가 완전히 닫혔을 때 누설이 심하고 면간 크기가 커서, 그 사용에는 일정한 제한이 있습니다. 계측 밸브는 실린더 내의 밸브 플러그를 움직일 수 있는 구조로 개조하여, 압력 차이가 너무 커져 밸브 플러그가 진동하는 것을 방지합니다.하지만 실린더와 밸브 플러그 사이에 섬유와 쓰레기가 끼어 있을 수 있다는 점에 주의해야 합니다. 나비밸브는 용광로 내부의 압력이나 가스 연소와 같은 낮은 압력 차를 조절하는 데 사용됩니다.증기 및 중저압 환경에 적합한 고성능 버터플라이 밸브도 있습니다. 볼밸브는 파이프라인 전환 등 ON/OFF 작업에 주로 사용됩니다.때로는 자동화된 전환을 위해 기존의 수동 밸브를 볼밸브로 교체하기도 합니다. 편심 회전 밸브는 용량이 크며, 슬러리에 사용할 수 있습니다.밸브 플러그는 그릇 모양이어서 유체의 편압에 쉽게 영향을 받아 적용 범위가 제한적입니다. 샌더스 밸브는 부식성 유체와 슬러리에 적합하지만 내구성이 낮습니다. 작동기 보조 장비 작동기 보조 장비로는 공압 밸브 포지셔너, 전기-공압 밸브 포지셔너, 전동 밸브 포지셔너, 솔레노이드 밸브, 승압기, 속도 제어기, 잠금 밸브 등이 있습니다.아래에서 간단히 소개하겠습니다. 1. 공압 밸브 포지셔너 포지셔너는 구동 장치에 설치되어 밸브의 개도가 조절기 신호와 일치하도록 하는 장비입니다.주로 유체 압력의 변동과 같은 외부 힘의 영향을 받지 않도록 하여, 구동 장치의 속도를 높이는 데 사용됩니다.조절기와 밸브가 분리된 상태에서의 응답 개선 등에도 공압식 장비가 사용됩니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240126175973.png 공압 밸브 포지셔너의 원리 2. 전기-공압 밸브 포지셔너 전기-공압 밸브 포지셔너는 전자식 조절 신호인 4-20mA DC를 공압 신호로 변환하여 밸브의 개도를 조절하는 장치입니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240127128473.png 전기-공압 밸브 포지셔너 원리 3. 전동 밸브 포지셔너 전동 밸브 포지셔너는 전동 밸브와 함께 사용되도록 특별히 고안되었습니다.전동 구동 부분에 가역 모터를 설치하고, 가변 저항(포텐셔미터)을 통해 밸브의 개도를 전압 신호로 전환하여 전동 밸브 포지셔너에 피드백한다.비교기 Q1, Q2와 릴레이 R1, R2를 통해 가역 모터의 정회전, 정지 또는 역회전을 제어하여, 조절기 신호 Vi와 개도 신호 Vf가 일치하도록 한다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240128353630.png 전동 밸브 포지셔너의 원리 4. 전자식 밸브 전자식 밸브는 공기 회로의 스위치 역할을 합니다.솔레노이드 밸브는 2방향 솔레노이드 밸브, 3방향 솔레노이드 밸브, 4방향 솔레노이드 밸브 등으로 나뉘며, 유체를 직접 제어하는 것에 비해 밸브의 개폐 회로나 공압 신호의 전환 등에 더 자주 사용됩니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240129535817.png 전자식 밸브의 원리
http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240130441755.png 전자식 밸브의 활용 예시
5. 승압기: 조절 밸브의 공기 용량이 크거나 공압 신호의 전달 거리가 길 경우, 승압기를 사용하여 반응 속도를 높일 수 있습니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240131358005.png 승압기의 원리와 구조 6. 속도 제어기 속도 제어기는 조절기의 신호와 드라이브 부분 사이에 설치되어, 조절기의 신호가 지연되도록 하는 장치입니다.수충 현상을 방지하는 데에도 사용할 수 있습니다.가변 공판/조절은 니들 밸브로 구성되며, 지연 시간은 원하는 값으로 설정됩니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240132373317.png 속도 제어기의 원리와 구조 7. 잠금 밸브 잠금 밸브는 정전이나 공기 압력 공급이 중단될 때에도 조절 밸브의 개도를 유지해주는 소형 밸브입니다.설계 시 정전 복구나 공급 압력이 정상으로 돌아갔을 때 잠금 밸브가 원래 상태로 복귀하는지 고려하고, 순서나 잠금 밸브의 유형을 선택합니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240140373473.png 잠금 밸브와 응용 예시, 조절 밸브의 유량 특성. 조절 밸브의 유량 특성에는 직선형, 등비율형, 빠른 개방형, 포물선형의 네 가지가 있습니다.본 사이트의 《조절밸브 유량 특성 선택 방법》 글에 자세히 설명되어 있으므로, 여기서는 다시 언급하지 않습니다. 실제 제어 과정에 설치될 때, 밸브의 차압은 유량의 변화에 따라 달라집니다.즉, 유량이 적을 때는 배관 부분의 압력 손실이 작아져 밸브의 차압이 커지고, 유량이 많을 때는 밸브의 차압이 작아집니다.고유 특성과는 다른 이러한 밸브의 특성을 유효 유량 특성이라고 합니다. 신속 시작 기능의 내부 밸브는 원반 형태이며, 주로 개폐 동작에 사용됩니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240153503473.png 조절밸브의 밸브 코어 곡면 형상. 밸브의 유량 제어 특성은 밸브 자체의 유량 특성과 공정 배관, 펌프 등과의 조합 상태에 따라 결정되며, 각 제어 대상 및 시스템 내에서 밸브가 유발하는 압력 손실의 비율에 따라 아래 표에서 선택합니다. 제어 대상: 시스템 내에서 밸브에 의한 압력 손실이 차지하는 비율, 밸브의 유량 특성, 유량 제어 또는 수위 제어
40% 이하인 경우: 일정 비율로 유량 제어 또는 수위 제어를 실시함.
40% 초과인 경우: 선형 관계가 성립하며, 압력 제어 또는 온도 제어를 실시함.
배관의 압력 손실은 유량의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에, 밸브 자체의 특성이 단순한 선형 관계를 보일 경우, 유량이 적을 때는 밸브의 압력 차이가 커지고, 밸브를 조금만 열어도 유량이 많아집니다. 반대로 유량이 많을 때는 밸브의 압력 차이가 줄어들며, 유량과 밸브의 개도는 정비례하지 않습니다.이를 위해 배관과 펌프의 특성을 고려하여, 유량의 크기와는 무관하게 오직 밸브의 개도에 비례하여 유량을 제어하는 것이 등분율 특성을 설계하는 목적입니다. http://yunrun.com.cn/upload/201704/24/201704240155381286.png 배관 시스템과 압력 손실, 조절 밸브의 작동 방식은 구동 장치와 밸브 본체의 조합에 따라 선택할 수 있습니다. 구동 장치와 밸브 본체의 조합 및 밸브 동작(싱글 시트 밸브의 예) 밸브 동작에는 정방향 동작, 역방향 동작, 유지형 동작의 3가지 방식이 있습니다.디아프램식과 실린더식 등 공압식 드라이브의 정작동 방식은 공압 신호가 증가함에 따라 밸브를 닫는 방법으로, “AIR TO CLOSE”라고도 불립니다.역동작 방식은 공압 신호를 증가시켜 밸브를 열는 방법으로, “AIR TO OPEN” 또는 “AIRLESS TO CLOSE”라고도 합니다.전기 작동 신호는 포지셔너를 통해 공압 신호로 변환될 수 있습니다.조작 신호가 중단되거나 공기 공급이 끊기고 정전이 발생할 경우, 프로그램의 안전성과 타당성을 고려하여 밸브를 닫거나 열도록 선택해 주십시오. 예를 들어, 물과 산을 혼합하는 과정에서 밸브를 통해 산의 양을 조절할 때, 전기 신호선이 끊어지거나 공기 신호관에 누수가 생기거나 공기 공급이 중단되거나 정전이 발생했을 경우, 산 조절 밸브를 닫는 것이 안전하고 합리적인 방법이며, 역작동 밸브를 사용해야 한다. 조절밸브의 직경 선택은 유체의 특성과 사용 조건에 따라 계산을 통해 가장 적합한 직경을 선정하는 것입니다. 필요한 유량에 해당하는 용량 계수 Cv 값을 구한 다음, 필요한 밸브 직경과 밸브의 용량 계수 Cv 값을 비교하여 선택합니다. 1. Cv 값의 정의: 밸브의 압력 차이가 1psi(0.07kg/cm²=7kPa)일 때, 상온의 물이 분당 1갤런(3.785리터)의 속도로 흐를 경우, 유량 계수 Cv의 값은 1로 정의됩니다. 2、Cv 값의 계산 ①액체의 Cv 값 계산 ②기체의 Cv 값 계산 ③증기의 Cv 값 계산 3、SI 단위계에서의 지름 결정 방식 Av 값, Cv 값의 정의.하지만 현재는 Cv 값이 더 널리 사용되고 있습니다. 4. 밸브의 Cv 값 계산 방법 Cv 값은 요구되는 Cv와 밸브의 Cv 두 가지로 나뉩니다.Cv는 밸브의 차압과 유체 조건에 따라 계산되어야 합니다.밸브의 Cv는 밸브의 유량 능력을 나타내며, 밸브의 형태와 직경에 의해 결정됩니다.밸브의 직경을 선택할 때는, 요구되는 Cv 값보다 약간 더 큰 Cv 값을 가진 밸브를 선택해야 합니다.Cv에 대해서는 정확한 계산을 할 필요가 없습니다. ①Cv 계산: 유체가 액체일 때 ② 밸브의 Cv 값을 간단히 추정하는 방법 1인치 구형 밸브의 Cv 값은 약 10입니다.Cv 값은 밸브 직경의 배수의 제곱에 따라 변동하므로, 2인치의 Cv 값은 약 40입니다. ③계산 예시: 우리가 수도꼭지를 틀어 손을 씻을 때의 유량은 약 5L/min(0.3m3/h)이며, 수압은 약 0.05MPa입니다. 제곱근을 구하면 약 0.22가 됩니다. 따라서 직경이 13mm인 밸브의 Cv 값은 약 3이고, 직경이 8mm인 밸브의 Cv 값은 약 1이므로 충분한 양의 물이 공급될 것입니다.수도관은 보통 13mm(1/2인치) 관과 8mm(1/3인치) 관을 사용하는데, 이는 균형을 이룰 수 있는 적절한 직경임을 알 수 있다. 기사 출처: “창휘 계측기 네트워크””