밸브 기술

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contents_img 밸브(Valve)란?

 

   o 밸브란 유체의 흐름을 차단․통과시키는 개폐기능 및 유량, 압력 등의 제어하는 기능을 가지는 장치 또는 기기를 총칭하며, 수처리 플랜트 등에서 효과적이고 안전한 시설을 운영하는데 있어 중요한 역할을 한다.

   o 밸브의 구조는 유체제어의 구조 및 특성, 유체의 물리화학적 성상, 운전조작 방법에 따라 매우 다양하며, 일반적으로는 흐름을 막는 밸브 디스크(Disk), 시트(Seat) 및 이것 들을 감싸고 있는 몸체(Body)와 이를 작동시키는 핸들(구동장치; Actuator)로 나눈다.

   o 밸브와 배관의 이음형태는 D50까지는 나사이음, D65 이상은 플랜지이음으로 되어있으나 목적에 따라 D50 이하도 플랜지이음이 적용됨.

 

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(유압식 볼밸브 구조 및 설치 사례)

contents_img 밸브의 종류

 

   o 밸브는 Pipe, 피팅류 등과 함께 가장 기본적인 배관계의 구성품으로서 그 종류는 형태, 기능 및 제어방법 등에 따라 구분하여 보면 약 800~1,000여 종에 이르는 것으로 알려져 있다.

   o 밸브 종류를 구분하는 일반적이 방법은 사용목적에 따라 유체의 흐름을 제어하는 개폐용(On-Off 제어) 밸브, 유량․압력․수위 등을 제어(Throttling)하는 제어용 밸브, 유체 흐름방향을 결정하는 역류 방지용 밸브, 압력 용기, 고압 배관계에 적용되는 안전밸브 등이 있으며, 작동방법에 따라 수동식, 전기식, 공기압식, 유압식이 있으며 재질은 저압용에는 청동, 주철 등이 이용되고, 고압용에는 주강 등이 적용된다.

 

  1) 밸브 용도에 따른 종류

  

  구  

종  류

차단용 밸브

게이트밸브, 버터플라이밸브, 글로브밸브, 볼밸브, 콘밸브(플러그밸브), 수문 등

제어용 밸브

유량제어용

버터플라이밸브, 볼밸브, 콘밸브(플러그밸브), 가공가변형 오리피스밸브 등

압력제어용

글로브밸브, 니들밸브, 버터플라이밸브(미소), 감압밸브(PRV) 등

수위제어용

정수위밸브 (무동력 플로트형, Aoto 밸브), 전동식 버터플라이, 니들밸브 등

역류 방지용

밸 브

체크 밸브

스윙식 체크, 리프트식 체크, 버터플라이식, 두얼디스크체크식 밸브

풋 밸브

플랩 밸브

관로보호용밸브

공기밸브(에어벤트), Safety 밸브, Relief 밸브 등

약품용 밸브

다이아프램밸브, 핀치(Pinch)밸브, 볼밸브 등

슬러지용 밸브

다이아프램밸브, 편심밸브, 핀치(Pinch)밸브 등

컨트롤밸브

(Auto 밸브)

구동 방식에 따라

직동식, 파이롯트식

제어 대상에 따라

감압제어(PRV), 유량제어, 수위제어, 온도제어 등

    

  2) 구동 및 몸체 형상에 따른 분류

 

구  분

종  류

밸브 조작방법에 따른 분류

(Actuator)

수동식

직접 핸들 조작 방식 (소구경에 주로 쓰임)

전동식

모터를 작동시켜 구동(MOV)

공기압식

압축공기 이용

-실린더식, 에어모터식, 다이어프램식

유압식

부분적으로 사용됨.

접합방식에 

따른 분류

용접식

슬리브형 용접, 버트(맞대기)형 용접

나사식

일반적으로 D50 이하에 적용

플랜지식

일반적으로 D65 이상에 적용

웨이퍼식

밸브 양단 플랜지 없이 직접 연결 형식

 

contents_img 밸브 종류별 특징

 

1) 게이트밸브(Gate Valve)

o Gate Valve는 제수밸브(상하수도) 또는 슬루스(Sluice) Valve 라고도 하며 유체 흐름을 개폐하는 대표적 밸브로 핸들조작에 의해 디스크가 상하로 움직이고 하부로 내려오면 유로를 차단하는 형식으로 개폐시 소요시간 길다.

o 조금 열어 사용하는 경우에는 디스크와 유체간의 충돌로 와류가 생겨 유체의 저항이 커 질 뿐만 아니라 시트가 마모되어 밸브를 완전히 닫아도 유체가 차단되지 않고 약간 흐르는 Passing 현상이 발생 할 수 있기 때문에 완전 개폐하여 사용하는 것이 원칙이며, 대형, 고온, 고압에 용이하다. 

o 게이트 밸브는 상하류의 압력차가 커지면 디스크에 받는 저항이 커서 개폐가 어려워짐에 따라 일반 상수도에서는 400mm 이상이 되면 부 제수밸브(Bypass Valve)를 설치하여 사용 하도록 하고 있다.

  

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(상수도용 제수(Gate)밸브)

 

2) 버터플라이 밸브(Butterfly Valve)

o 버터플라이밸브는 Body 중앙에 있는 밸브 축에 고정된 디스크가 유체 흐름과 평행 방향에서 직각 방향까지 움직이는 밸브로 디스크가 유체 흐름과 90도가 되면 유체가 차단되는 원리이다.

o 버터플라이 밸브는 조금 열어 사용하는 경우에도 디스크가 유체 흐름에 유선형이 됨으로 마찰이 최소화되어 차단용으로 주로 쓰이나 유량조절 밸브로도 간혹 사용하기도 한다.

o 버터플라이밸브는 접합방식에 따라 플랜지형, 웨이퍼형, 용접형, 커플링형이 있으며, 밸브 몸통 두께 즉, 프랜지간 거리가 매우 짧아 콤팩트하고, 가벼워 대형설비에서 배관계통의 저압유체 차단용으로 주로 쓰인다.

o 버터플라이 밸브 무게는 게이트 밸브에 비하여 구경 대비 60~70% 정도로 가벼울 뿐만 아니라, 볼밸브, 플러그 밸브에 비해서도 약 20% 정도로 가볍다. 특히 웨이퍼(Wafer) 타입의 경우는 콤펙트성, 설치 편리성, 가격, 배관계의 구조적 안정성 등을 고려할 때 매우 합리적인 밸브이지만 밀봉성은 다소 낮아 고압용으로는 적당하지 않다.

o 작동 방법에 따라 분류하면 수동식에는 레버식, 기어식이 있고, 자동식에는 전동식(Motro Operated Type), 공압식(Pneumatic Actuation Type), 유압식 등이 있다. 레버식은 90도 움직여 개폐하는 형식으로 개폐시간은 짧으나 개폐에 따른 토크가 커서 소형 밸브에 한정되며, 웜기어식은 개폐에 따른 토크를 최소화함으로써 대형 및 자동밸브에 적용되고 있다.

  

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 (레버식, 웜기어식 및 전동식 버터플라이 밸브)

 

3) 글로브 밸브(Globe Valve)

o 글로브 밸브는 스톱밸브라고도 부르며 Body 아래부위가 볼록한 몸통 형상으로 일반적으로는 유체 흐름이 아래에서 위로 유입되는 형태의 유로를 가지며, 밸브 디스크는 플러그 형식으로 밸브 시트에 직각으로 작동하여 유체 흐름을 눌러 차단하게 됨에 따라 게이트 밸브보다 차단에는 4~5배 이상이 큰 힘이 요구되며 일반적으로는 상향식이 많이 쓰이나 하향식의 밸브도 있다.

o 특히, 유체 흐름이 갑자기 바뀌기 때문에 유체에 대한 저항으로 압력손실 크고 와류가 발생하나 개폐가 쉽고 유량조절이 용이하며, 밸브 디스크는 평면형, 반구형, 원뿔형 등의 형상이 있으며 니들밸브처럼 원뿔형인 경우 고압의 유량 조절에도 용이하여 해수담수화의 생상 수량 조절에도 쓰이고 있다.

o 글로브 밸브는 몸체 유로구조의 형상에 따라 T형(G형) 글로브 밸브, Y형 글로브 밸브, 앵글형 글로브밸브, 니들밸브 형이 있다.

o 글로브 밸브는 유량 및 압력제어, 유로차단 기능은 우수하나 구조가 복잡하고 불안정하여 크기에 제한을 받음애 따라 플랜트 등의 배관에서 단독의 주 밸브로 쓰이기 보다는 Bypass용 밸브, 고압 유량조절용 밸브, 계측기의 유량조절 밸브, 간헐적으로 작동되는 소방밸브 등의 보조밸브로 많이 쓰인다.

 

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(워뿔형 디스크의 니들밸브)

 

4) 볼 밸브(ball valve)

o 볼밸브는 디스크가 거의 원형에 가까운 형태로 가운데에는 관경과 동일한 구멍이 뚫려있고 상부에 있는 축에 핸들이 연결되어 있는 구조이다. 유로의 면적이 관경과 같고 일직선이 되에 유체의 저항이 적은 특징이 가지고 있을 뿐만 아니라 90도 회전형식으로 개폐시간이 짧아 배관 내 드레인용 밸브, 가스용 밸브 등의 차단용으로 적합하다.

o 또한 디스크 형태는 일반적으로 원형이나 사진과 같이 편심구조의 반구형의 경우 슬러지 등의 점도성 유체에 적용도 가능하나 정교한 유량제어 또는 고온 고압 계통의 적용에는 부적합하다.

 

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(수동식 볼밸브 및 전동식 볼밸브)

 

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

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