조절밸브의 선정

 

 

컨트롤밸브 CV 선정

 

1. 조절밸브의 선정

배관에 흐르는 유체를 제어하는 방법으로는 가압펌프,용량펌프,자동밸브 에 의해서 가능하며, 가압펌프에 의한 유체 제어방식은 유체의 양적제어에 의한 일정한 시간에 일정한 량을 수송하는데 필요하며, 자동 밸브에 의한 유량제어는 정밀하고 제어범위가 크고 제어속도가 빠르다.

가속 펌프나 용량 펌프에 의한 유량제어는 유체에 직접 에너지를 가하여 가속시키는 방법이며, 자동밸브에 의한 밸브 작동시키는 방법은 제3의 에 너지원이 필요하며, 유체의 에너지 일부를 밸브내부의 마찰로 흡수하여 이 결과 출구측 유체의 온도가 미세 하나마 상승하고 압력은 떨어진다.

설치될 조건으로서는

① 동작 용량이 최적이어야 하고

② 에너지를 절약하며

③ 유지보수가 간단하고

④ 가격이 적당해야 한다.

정확한 자동밸브를 설치하기 위해서는 다음 요소들을 알아야 밸브를 선정 할 수 있다.

① 유체 조건인 압력, 온도, 유량, 비중, 점도, 밸브전후 압력차, 유체의 화학적 성질등에 대해서 정상적인 운전 상태뿐만 아니라 시운전시의 조 건 및 운전시 최악의 상태일때를 고려 해야 하며,

② 주위 환경 조건으로서 유체가 흐를 때, 밸브에 미치는 주위 온도, 먼지, 습도, 지진 및 주변기기에 미치는 영향을 고려해야 한다.

자동밸브의 선정시 다음사항을 고려해야 한다. 밸브 구동부에 에너지원이 차단시에 밸브가 열린 상태로 있을 것인가 닫힌 상태로 있는 것인가를 알아 야 한다. 에너지원이 차단시 유체의 낭비, 갑작스런 유체의 흐름에 대하여 어떻게 대처해 나갈것인가를 염두에 두어야 한다. 그밖에 필요한 제어속도 와 밸브 작동에 필요한 에너지원의 종류 및 방폭 필요성 등이 결정되면은 아래 순서에 의해 의해 밸브를 선정한다.

컨트롤밸브 선정 방법

2. 선정을 위한 여러 가지 조건

프로세스중에서 중요한 역할을 지닌 조절 밸브가 소기의 목적에 알맞는 기능을 발휘하기 위해서는 조절밸브 단체의 시방서 결정 뿐만 아니라 조절 밸브에 관계되는 많은 조건을 충분히 감안하여 선정해야 한다. 조절밸브를 선정하기 위한 여러가지 조건으로서 확인해야 할 주된 것으로 다음과 같은 항목들을 들수 있다.

⑴ 대상 프로세스

조절밸브를 포함한 제어계의 전체적 이해와 파악이 필요하다, 또한 프로 세스 자체의 스타트업,셔트다운 및 긴급시의 대책을 포함해서 충분히 이해 하여야 한다.

⑵ 사용목적

조절밸브는 흐르는 유체자체의 프로세스 변수를 제어하는 것만이 아니라 유체의 차단 또는 개방, 2가지 유체의 혼합, 2 방향으로의 분류, 유체의 전환, 하나의 플랜트내에 있어서 고압측으로 부터 저압측으로의 압력 강화 를 목적으로 하는 것등이 있다. 또 한대의 조절밸브 위에 작은 두개이상의 목적을 갖는 것도 있어 이러한 목적들을 전부 확인한 다음에 가장 적절한 밸브를 선정해야 한다.

⑶ 프로세스 특성

조절밸브에는 조작신호 변화에 대해서 밸브스템이 그랜트 패킹등의 마찰 을 이겨내고, 동작이 될 때까지의 데드타임과 규정된 거리만을 이동하기 위한 작동 시간이 있다. 제어계 전체의 제어성 및 안정성 이라는 점에서 응답성을 고려하고, 프로세스 특성 측면에서는 자기 평형성 유무, 필요 유량의 범위, 응답의 속도등을 확인해둔다.

⑷ 유체조건

프로세스 데이타 시트등에서 주어지는 유체의 여러가지 조건으로서 조절 밸브 선정의 기본조건이 된다.여기에는 다음과 같은 것을 들수 있다.

- 유체명칭, 성분, 조성, 유량, 압력, 온도, 점도, 밀도, 증기압, 과열도 ⑸ 레인지어빌리티

조절밸브에 있어서 실용상으로 만족해야 하는 유량을 나타내는 범위의 최대와 최소의 밸브 용량의 비를 레인지어빌리티라고 하는데, 한대의 조절 밸브가 필요로 하는 레인지어빌리티를 수용 가능한지를 확인하고, 수용할 수 없을 때에는 조절밸브 두대로 운전하는 등의 방법을 검토해야 한다.

⑹ 밸브 차압의 선정방법

제어계 전체 압력손실에 차지하는 밸브 차압 비율이 작아짐에 따라 유효 유량 특성은 고유 유량 특성을 벗어나게 된다. 따라서 조절밸브 압력손실 배분은 복잡한 문제이며, 일률적으로 결정할 수는 없지만 일반적으로 배관 계통에서의 0.3 ∼0.5이다.

⑺ 셔트오프 압력

조절밸브 차단시 차압의 최대값은 구동부의 선정, 조절밸브 각부의 강도 설계등에 필요한 데이타이다. 조절밸브 입구 압력을 최대 셔트오프 압력으 로 하여 설계하는 경우가 많으나 그 결과 조절밸브 시방이 과대한 것으로 될 우려가 있으므로 실제의 사용조건을 고려해서 셔트오프 압력을 정한다.

⑻ 밸브시트 누설량

밸브 차단시 밸브 시트 누설량이 어느 정도까지 허용될수 있는가를 확인 한다. 또한 밸브가 차단 상태로 되는 빈도도 알아야 한다. 누설량의 표현 방식은 일반적으로 조절밸브 정격 CV 값의 비율(％)로 표현한다. 누설량의 구분 및 시험 조건에 관해서는 ANSI B 104-1976이 널리 사용되고 있다.

⑼ 밸브 작동

조절밸브 작동에는 페일세이프로서 작동과 밸브 입력신호에 대한 작동의 두가지가 있다. 페일세이프는 입력신호 또는 동력원 상실시 밸브 동작방향 을 플랜트 측면에서 안전한 방향으로 동작시키는 것으로서 공기압 상실시 폐(CLOSE),개(OPEN),유지(LOCK)로 유지된다.

밸브 입력신호에 대한 작동으로는 반드시 페일세이프 동작과 일치 되지 않으며 입력증가로 밸브가 닫히면 정동작, 입력증가로 밸브가 열리는 것이 역동작 밸브이다. 다이야프램 구동식 글러브 밸브에서는 구동부,내부 밸브 각각에 정역이 있다.

⑽ 방폭성능

조절밸브를 설치할 때에는 설치할 장소에 따라서 조절밸브와 함께 사용 할 전기 기기는 필요한 등급 구분의 방폭성 등이 갖추어져야 한다.

⑾ 동력원

공기원의 경우는 구동부 및 포지셔너 등의 보조기기가 정상적인 기능을 발휘할 수 있도록 수분, 유분, 먼지 등 청정도를 고려하는 동시에 조작력 을 충분히 확보하기 위한 조작 압력 및 용량을 확인한다.

⑿ 배관사양 및 기타

조절밸브가 설치되어 있는 배관의 사양에 관해 확인한다. 확인할 내용은 배관의 호칭,배관 규격,재질,접속방식등이다.

이밖에도 확인할 사항으로 유체의 위험성,부식성,슬러리 유무 및 유체 조건에서도 운전 초기 및 운전 종료시 변화에 따른 데이타 변경의 경우도 고려한다.

다음은 사이징에 대해서 알아 보려고 한다.