Control Valve 구성

Control Valve는 기본적으로 Valve Body, Actuator, Positioner등 세부분으로 구성되어 있다. Valve Body는 직접 유체와 접촉해서 유량을 조절하고, 다른 부품들을 지지하는 기능을 수행하며, 수동벨브의 압력부 및 제어부에 해당한다. Actuator는 수동벨브의 핸들바퀴 및 측 과 가이 조작부 기능을 수행한다. 포지셔너는 조절계의 조절신호와 구동측 위치 관계를 외부의 힘에 대하여 항상 정확하게 유지시키고 조작부가 충분한 힘을 발휘할 수  있도록 한다.

 

 

엑추레이터 구성

엑추레이터는 벨브가 움직이는 필요한 힘을 공급해주는 부분으로서 다이아프램 엑추레이터가 일반적으로 사용되고 있다. 엑추레이터는 축이 연결되어 있고 축의 다른쪽 끝에 플러가 연결되어 엑추레이터가 플러그의 위치를 조절해 줌을써 벨브의 오프닝을 조절하여 유량을 조절하게 된다.

 

Body 구성

컴트롤 벨브의 몸체는 직접 유량을 조절하는 부품의 형태에 따라 글로브, 볼, 버터플라이, 앵글, 게이트, 다이아프램, 플로그 등 다양한 형태의 구조를 간진다. 

 

포지셔너 구성

포지셔너는 공기신호 변환기로부터 컨트롤 되어 오는 공기압 신호를 받아 그에 비례하는 공기신호를 벨브 엑추레이터로 보내고 Vlave Stem 의 위치를 피드벡 받아 벨브이 오프닝을 조절하도록 하는 파트이다.

 

구성 요소별 기능 및 종류

 

구성요소별 세부기능과 작동원리 그리고 몸체의 구성요소에 따른 다양한 형태의 컨트롤 벨브의 종류에 대하여 설명하겠다.

 

Body 구성별 분류

컨트롤 벨브의 Body는 엑츄레이터의 힘에 조절되는 Plug 또는 Disk의 위치에 따라 유량을 조절하며, 유체와 직접 접촉하는 부분이다. Body내부에서 유체가 흐르는 유로는 Body Type 별 여러가지 형상이 있으며, Valve Body는 유체가 흐르는 동안 Body 외부로 Leaking이 없어야 하고, 공정의 침식 및 부식환경과 온도 영향에 충분히 견딜 수 있어야 한다. 직접유체를 조절하는 Plug또는 Disk의 움직임 및 형태에 따라 분류한다.

 

Globe Valve

Globe Valve는 4대 공정변수(유량, 압력, 레벨, 온도)를 컨트롤 하기 위해 사용되는 범용 컨트롤 벨브로 Body 내부 유로 모양에 따라 Controled Plug와 Cage Type Valve로 나누어지며, 내부유로(Port)수에 따라 Single Port와 Double Port Body로 나누어 진다.

 

특징

- 유량을 조절하는 대표적인 벨브로 유량을 매우 미세하게 조절할 수 있다.

- 유체가 흐르는 길이 S자 형으로 되어 있고 유체의 압력 강하 및 와류현상이 일어난다.

- 압력손실이 문제가 되는 초저압의 경우에는 버터플라이 벨등이 적용이 추천된다.

 

Single Port

유체는 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는데 유체가 흐르는 길 이 하나이므로 Single Port라 부르며 일반적으로 Glove Valve 중 사이즈가 1"~ 4" 크기의 작은 Size 벨브에 적용된다. 실제 벨부내부에서 유체가 흐를 때 아래에서 위로 유체가 흐르므로 벨브에 걸리는 차압으로 인해 벨브 Plug에 아래에서 위로 힘이 가해진다 이때 유체가 가하는 힘을 아래에서 위로 밀기하면 하기 때문에 힘의 균형이 이루어 지지 않는다고해서 Unbalanced Port라고도 부른다.

Part가 하나로 Plug와 Seat가 접하는 면이 하나만 있으므로 Vlave Full Close 시 유체의 Leaking Double Port Body보다 적다. 유체 압력에 의한 힘이 위쪽 방향으로만 미치므로 Valve에 걸리는 차압이 클 경우 Actuator Size가 매우 커저야 하므로 이러한 경우에는 Diaphragm Type Acturator 보다 Pneumatic Cylinder Type 이 효과적인다

 

Double Port

컨트롤 벨브에 대해서 이야기 할때 Port라는 용어를 많이 사용하는데 Port란 정확하게 유체가 컨트롤 되는 지점인 Plug와 Seat가 만나는 지점을 의미한다. Double Port는 유체가 들어오는 입구는 하나이나 유체 양이 컨트롤 디는 구멍이 2개 이므로 Double Port라고 부른다. 이 Type은 Valve내부에서 유체가 흐를때 위쪽 Port에서는 유체가 Plug를 아래에서 위로 힘을 가하고, 아래쪽 Port는 유체가 위에서 아래로 힘을 가하고 있으므로 실체 힘의 균형을 이루고 있으므로 Double Port를 Balance Port라고도 부른다. 힘이 균형을 이루므로 벨브 차압이 커지더라도 Actuator Size가 필요 이상으로 커질 필요가 없고 벨브 사이즈에 비해 비교적 적은 엑츄레이터 힘으로 유량 컨트롤이 가능하다. 그러므로 이 Type의 Valve는 주로 벨브 사이즈가 4인치를 초과하는 경우에 적용되며, Port가 두개로 Plug와 Seat가 접하는 면이 두개이므로 Valve Full Colse시 유체의 Leaking이 Single Port Body보다 많이 발생한다.