조절밸브 컨트롤밸브 사이징 이란

1. 조절밸브 컨트롤밸브 사이징

사이징이란 밸브를 통과하는 유체 조건으로 부터 그 조건에서의 조절 밸브의 정격 CV 값을 구하는 식에 관해서는 각종 계산식이나 보정식이 있지 만 여기에서는 가장 실용적이고, 취급이 용이항 FCI의 식을 사용한다.다만 여기에서 포괄되지 않는 내용에 대해서는 ANSI/ISA에서 제창한 계산식을 보완적으로 사용할수 있다.

가) 밸브 크기를 나타내는 단위

⑴ CV (Coefficient Value) 조절밸브 용량을 표시하는 수치로 1940년 미국 Rokwel씨가 발표하였으며 15.6 ℃의 맑은 물이 밸브 입구와 출구 압력차가 1 PSI로 흘렸을때 1분당 유량을 US Gallon (3.7853ℓ)으로 표시한 단위가 CV이다.

⑵ KV

독일이 사용하는 밸브용량 계산식으로 5∼30 ℃의 물이 밸브입구와 출구 압력차가 1 kg/㎠ 일때의 유량을 ㎥/h로 표시한 단위이다. 다른 단위로의 환산 관계는 CV = 1.167 KV 이다.

⑶ AV

국제단위계(SI Units)로 표시한 것으로서 AV = (24/10)CV 로 표시한다.

가) CV 계산식

⑴ 비압축성 유체

CV = 1.167 x Q1

⑵ 압축성 유체

⑶ 수증기

· ΔP〈 0.5 P1 CV = Qg/273 GgT/ΔP(P1+P2)〕 · ΔP ≥ 0.5 P1 CV = Qg (GgT/236 P1) (G1/ΔP)

· ΔP〈 0.5 P1 CV = w(1+0.0013 TSH)/13.5 〔ΔP(P1+P2)〕 · ΔP ≥ 0.5 P1 CV = w(1+0.0013 TSH)/11.7 P1 여기서, CV는 밸브용량계수

Gg = 표준상태의 공기에 대한 표준상태의 기체 비중 G1 = 표준상태의 물에 대한 사용온도의 액체 비중 P1,P2 = 밸브 입구,출구의 절대 압력(kg/㎠.abs) ΔP = 밸브 차압(kg/㎠)

Qg = 기체의 체적 유량(N㎥/h)

Q1 = 액체의 체적 유량(㎥/h)

T = 밸브 입구의 절대온도(K)

TSH = 수증기의 과열도(℃)

W = 중량유량(kg/h)

2. 유량특성

일반적으로 유량 특성에 따른 종류는 여러가지가 있지만 많이 사용되고 있는 것은 온오프 특성을 갖는 퀵오픈 특성 밸브, 그리고 조절용으로 이용 되고 있는 리니어특성,이퀄 퍼센트 특성을 가지고 있는 밸브이다.

따라서 밸브 전후의 차압을 일정하게 하고 밸브개도와 유량과의 관계는 <그림3-3>에서와 같은 특성이 나오지만 밸브가 배관에 설치된 상태에서는 유량 변화에 따라서 밸브 차압이 바뀌어 고유유량 특성과 다른 특성으로 나타난다. 이것을 유효유량 특성이라 하며, 제어계 전체 압력손실에 대한 밸브 압력 손실의 비율에 따라 변화하는 것을 <그림 3-4>의 그림에서와 같 이 됨을 알 수 있다. 유효유량 특성계수 PR은 밸브 압력손실/ 밸브를 포함 한 제어계의 압력 손실인데 특성의 변화는 밸브가 점유하는 압력 손실비 PR 이 작아짐에 따라 특성이 많이 변한다는 것을 알수 있다.

조절밸브는 PR = 0.05가 허용한계라 하고 있다. 밸브 압력손실의 비율이 작으면 리니어 특성은 퀵오픈 특성에 가까우며,이퀄 퍼센트 특성은 리니어 특성에 가깝게 된다.

유량특성의 선택은 유효유량 특성을 보상하기 위한 중요한 것이며, 압력 손실이 불명확 하거나 소유량시 차압이 크고, 대유량시는 차압이 작아지는 경우라면 이퀄 퍼센트 특성을 가진 밸브를 선택한다.