밸브 기술

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9) 안전 밸브

o 안전밸브는 배관계와 각종 압력용기, 보일러 등의 고압 계통에 설치되어 입구측 압력이 설정압력 이상이 되면 유체 일부를 자동으로 방출하여 안전한 수준까지 감압하는 밸브로 안전밸브(Safety Valve), 릴리프 밸브(Relief Valve), 안전릴리프밸브가 있으며 폭발 등 안전과 직결되는 밸브로 고도의 신뢰성이 요구된다.

o 안전밸브(Safety Valve)는 증기 또는 가스와 같은 압축성 유체에 사용되는 압력강하 효과를 높이기 위해 디스크는 크며 급속히 완전히 열려 많은 양을 배출하고 일정한 압력 강하가 될 때 닫히는 구조로 되어 있다.


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(릴리프형 안전밸브)

 

o 또한 릴리프 밸브(Relief Valve)는 물이나 기름과 같은 비압축성 유체에 사용되며 배출량이 적어도 압력강하 효과는 크므로 밸브 크기는 작고 점진적으로 열리는 구조로 되어 있지만 안전릴리프밸브는 기체, 액체 모두에 사용이 가능하다.

o 작동 원리는 밸브의 조정나사를 조절하여 안전 압력을 설정하여 두며, 기계 이상 등으로 유체 압력이 설정압력 이상이 되면 내부 압력으로 초과압력에 비례하여 스프링으로 누르고 있는 밸브 디스크를 들어 올려 유체를 방출하고 설정 압력 이하가 되면 스프링의 힘으로 밸브가 닫히는 원리이다.

o 안전밸는 펌프에 의하여 운영되는 시설에서 펌프 급 정지시 또는 급경사가 있는 긴 관로에서 밸브가 급 폐쇄하는 경우 수격작용(Water Hammer)이 발생하여 배관 및 계기류의 손상을 가져 올 수 있음에 따라 첨두 압력을 긴급 방출함으로써 배관계를 보호하는 역할을 한다. 설치 위치는 일반적으로 다단펌프 또는 플란저 펌프 등의 출구, 고저차가 심한 긴 관로 등에 설치하는 것이 일반적이다.

 

10) 감압밸브(PRV; Pressure Reducing Regulators)

o 감압밸브(PRV; Pressure Operation Valve)는 제어밸브(Control Valve)의 일종으로 유체의 압력을 사용목적에 맞게 조절(감압)하여 압력을 일정하게 유지시키는 밸브로 구동방식에 따라 직동식과 파이롯트식이 있다.

o 직동식은 유체 출구 압력에 의한 스프링 조절력과 다이아프램의 장력으로 구동하는 것이고 파이로트식은 대구경의 밸브에 파이롯트(직동식 감압밸브)를 부착하고 설정된 값 이상이 되면 파이롯트가 닫히면서 유량이 밸브 몸통 상부에 위치한 압력 챔버에 공급하게 되고 밸브 디스크가 작동하여 다이아프램 개도가 조절되도록 안내하는 구조이다. 일반적으로 직동식은 물 뿐 만 아니라 공기, 가스, 기름 등에도 사용할 수 있으나 증기와 같이 고온의 유체에는파이롯트식을 널리 사용하고 있다.

 

o 직동식은 압력조절 범위에 한계가 있고 최고치 이상으로 작동되는 경우 스프링 등이 영구 변형을 가져올 수 있어 소형에 주로 적용된다. 파일롯트식은 압력 조절범위가 넓으며 조절볼트 조정만으로 설정압 변경이 용이하여 중대형 시설에는 파일롯트식이 일반적으로 이용되고 있다.

o 파이롯트식 감압밸브는 대형의 메인 밸브와 소형의 파일롯트 밸브(다이어프램형, 벨로우즈형 또는 실린더형)로 나눠져 있으며, 작동원리는 파일롯 밸브로 유입되는 유체 압력(1차 측)이 설정된 값 이상의 고압이 유입되면 파일롯트 밸브의 디스크를 들어올려 메인 밸브로 고압의 물이 유입되면서 다이아프램을 누르게 되고 스프링의 힘보다 높게 되면 축으로 연결된 디스크가 내려가게 되어 유로를 차단하여 유량이 감소하면서 압력이 낮아지게 되는 원리로 열림과 닫힘이 반복적으로 동작하여 일정한 압력을 유지하는 원리로 일반적으로는 유량 감소가 발생한다.

o 상수도의 경우 지형 및 지세에 따라 저지대는 압력이 적정최대정수압이 초과하는 경우가 발생하여 관로 파손 및 누수량을 증가시킬 수 있음에 따라 감압변을 설치하여 초과 압력을 감압하면 안전하다.

o 플랜트시설의 경우 Pumping에 의해 동일한 압력으로 많은 시설에 공급되는 경우 압력에 따라 감압밸브를 설치하기도 하고 물을 받는 시설 등의 특성에 따라 일정 압으로 공급하기 위하여 감압밸브를 설치하기도 한다.

o 감압밸브는 성능 및 가격이 메이커에 따라 성능과 가격 차이가 매우 큼에 따라 감압밸브의 특성, 감압폭, 유지관리의 용의성, 경제성 등에 대하여 검토하고 적절한 기종을 선택하여야 한다.

o 감압밸브와 같은 제어밸브(Control Valve)에는 플랜트시설, 상수도시설 등에서 유체의 압력, 유량, 수위 등을 제어하는 밸브가 있으며, 수위조절밸브는 탱크에 설치된 부력식 정수위 Flot Valve, 볼탑 밸브, 전자식 수위계가 파일롯트 밸브 역할을 하는 밸브이다.

 

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(감압밸브) 

11) 수위제어용밸브(정수위밸브, 워터링밸브)

o 수위조절용밸브는 일반적으로 Pilot Type, Ball-Tap Type 또는 두가지를 조합한 형태로 이뤄지며, Tank 내 일정 수위 유지 또는 빌딩의 난방설비(공조)에 사용되어 차압발생으로 인한 펌프의 과부 및 고장을 방지 목적으로 사용된다.

o Pilot 구동방식은 Main Valve와 Differential Pressure Pilot Valve를 조합시킨 형태로, 입․출구 측의 차압을 감지하여 작동되는 밸브로 차압을 일정하게 유지시켜 배관의 파손을 방지한다.

o Ball-Tap 구동방식은 Main Valve와 Ball-Tap을 조합시킨 형태로 물탱크 내의 수위가 차면 부력으로 Ball-Tap의 닫히고, 수압 변화에 의해 Main Valve가 개.폐되는 무동력 수위조절밸브이다. 

 

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(수위/압력조절용밸브; (좌)  Ball Tap Type,  (우) Pilot Type)

 

contents_img Actuator의 종류

 

o Control Valve 등에 적용되는 Actuator는 자동화 시스템 구축을 위해 고도의 신뢰성이 요구되는 요소로 Pneumatic Type, Motorized Type 및 Hydraulic Type이 일반적으로 이용되고 있다.

o 압축공기를 이용하는 Pneumatic Type이 경제적이며 신뢰성이 높고 조작이 쉬워 약 90% 이상이 사용되고 있으며 Diaphragm Type과 Cylinder Type이 있다. 공기압식은 밀집된 시설, 즉 막여과 플랜트 등의 자동화 시설에 적합하다. 반면 습기에 의한 부식으로 고장이 발생하는 경향이 있다. 

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(공기압식 및 전기식 작동기)

 

o 전기를 이용하는 Motorized Type은 전동밸브(MOV; Motor Operated Valve)라 칭하기도 하며 전기모터로 워엄기어를 구동시키는 밸브로 최근에 증가 추세에 있으나 가격이 비싸고 모터, 기어박스 등 구조가 복잡한 단점이 있다, 반면에 정수장과 같이 산발적으로 설치되어 있는 경우에 많이 사용하고 있으며, 야외에 설치됨에 따라 낙뢰에 대한 피해가 종종 발생 할 수 있어 보호시설을 필요로 한다.

o 오일 등의 유압을 이용하는 Hydraulic Type은 고압으로 작동되기 때문에 조작력이 크고 동작속도 매우 빠르며 정확하여 수문 등에도 사용되며, 오일 교환, 누수 등 유지관리가 어려운 단점이 있다.


<Actuator의 종류별 특징>

구   분

장   점

단  점

공기식

- 가격 저렴하다

- 구조 간단하며 소형이다

- 제어성 우수하다

- 작동이 느리다

  (전동식보다 빠름)

전기식

전동식

- 추력이 크다.

- 작동이 느리다

- 가격 비싸고

- 구조 복잡하며 크고 무겁다

솔레노이드식

- 작동이 빠르다

- 소구경에 적합

유압식

- 추력이 크다

- 작동이 빠르다.

- 구조가 복잡 크고 무겁다

- 유압 온도에 민감

 

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