Control Valve 개요

벨브가 실제 유체를 차단하고 또는 흐르게 하는 제어부에 힘을 가하는 방식에 따라 자동벨브와 수동벨브로 구분된다.

 

Control Valve란

Contro; Valve 또한 다른 수동벨브와 마찬가지로 공정에서 필요한 운전조건인 유량, 압력, 레벨, 온도를 얻기위해 배관내의 유체의 흐름을 조절하는 계기 설비 이다.

 

수동벨브는 운전운이 직접 벨브를 조작해야만 벨브의 열림정도가 달라지며, 벨브를 통해 흐르는 유량도 조절되는 반면에, 컨트롤 벨브는 벨브의 열림 정도를 스스로 조절할 수 있는 제어 시스템을 포함한 자동벨브로서, 장치산업과 같은 대규모 연속 공정에서 공장자동화의 최종 역할을 담당하는 필수적인 존재 이다. 따라서 컨트롤 벨브의 적절한 선정 및 운전은 생산성 향상과 직결될 수 있는 중요한 사항이다. 컨트롤 벨브가 스스로 조절기능을 갖추고 있는 것은 계장 제어 구성요소들이 있기 때문이다. 공정에서 운전변수(압력, 유량, 온도, 액위)들읭 변화가 일어나고, 이를 감지하고, 변화된 수치와 공정에서 원하는 수치를 비교하여 항상 원하는 값을 유지하기 위해서 운전변수를 조절하는 일련 연속과장을 흔히 컨트롤 루프라고 하는데 그 구성요소들은 크게 4가지로 구분되며 다음과 같다.

 

공정변수 : 공정 운전중 변할 수 있는 운전조건(압력, 유량, 온도, 레벨)

측정수단 : 공정변수들의 변화 값을 측정하여 그 측정치를 특정 신호로 변화하여 전달하는 계기로서 전송기가 있다.

조절계 : 측정 수단인 전송기로부터 신호를 받아서 공정에서 원하는 값과 공정변수의 실제 측정치를 지속적으로 비교하여 어떤 동작을 취할 것인가를 결정하는 부분으로 살마의 두뇌에 해당하며 DCS가 이 기능을 수행한다.

최종조절요소 : 조절계에서 취해진 결정에 따라 실질적인 공정조절과 수정을 수행하는 부분으로서 사람의 손과 다리에 해당하며, 컨트롤 벨브가 이 기능을 수행한다.

 

유량조절 기능

 

컨트롤 벨브는 4가지 변수를 조절할 수 있는데, 우선 유량을 어떻게 조절하는지 살펴 보도록 하겠다.

유량조절은 컨트롤 벨브 기능에 있어서 가장 기본이 되는 것으로 노출 전 / 후의 압력차를 이용해서 배관 내로 흐르는 유속을 측정하고, 측정된 유속은 흐름 전송자에 의해 전기신호로 전환되어 조절기로 보내지며 조절기에서는 설정치 와 측정치를 비교하여 컨트롤 벨브로 신호는 보내어 컨트롤 벨브의 열림정도를 조절하여 원하는 유량을 유지한다.

 

압력 조절기능

 

공정에서 압력 조절 또한 컨트롤 벨브로 통해 흐르는 유체의 양을 조절함으로써 가능하다. 용기 또는 탑상부에 위치한 압력정송자가 용기내 압력을 측정하고 측정 압력을 조절기가 인식할 수 있는 신호로 전화하여 조절기로 전송하면 조절기는 측정치와 설정치를 비교하여 설정치를 벗어나는 만큼의 신호를 컨트롤 벨브로 보내 컨트롤 벨브의 Opening에 변화를 줌으로써 용기내의 압력은 항상 원하는 값을 유지한다.

 

레벨 및 온도조절 기능

 

공정에서 컨트롤 벨브가 액위 및 온도를 조절하는 원리 또한 앞서 살펴본 유량, 압력, 조절원리와 유사하다.

다만 계장제어기본 구성 요소중 측정수단에 해다하는 일차적 측정요소가 온도를 측정할 수 있는 장치인가 또는 레베를 측정할 수 있는 장치인가에 따라 달라지지만 기본적인  원리는 동일하다.

 

요기내의 레벨 변화와 함께 움직이는 배제자 또는 플로우트가 레벨 변화를 감지하여 그 변화량을 조절기로 보내며, 컨트롤 벨브는 조절기로부터 받은 명령에 의해 용기로부터 유출되는 유량을 조절함으로써 용기내의 액위를 일정하게 유지 / 조절할 수 있는 것이다.

 

컨트롤 벨브의 신호처리

컨트롤 벨브의 신호절달체계를 살펴보면, 일차 측정요소들에 의해 측정된 실제 공정운전 값이 전송자에 의해 전송에 편리한 전기 신호로 전환되어 조절계에 도달하면, 조절계는 공정에서 원하는 값과 비교하여 그 차이만큼의 전기신호를 변환기로 보내고 변환기는 외부로부터 계기용 공기를 공급방아 전기신호를 공기신호로 전환하여 조절계의 포지셔너로 보내고 포지셔너는 재조정 된 정확한 공기신호를 컨트롤 벨브에 보내어 벨브를 동장시킨다.