화학 배관 및 밸브는 화학 생산에 필수적인 부분이며 다양한 종류의 화학 설비를 연결하는 중요한 요소입니다. 화학 배관에 사용되는 가장 일반적인 5가지 밸브는 어떻게 작동하며, 주요 기능은 무엇일까요? 화학 배관 및 부속품(배관 11종 + 부속품 4종 + 밸브 11종)에 대한 완벽한 이해를 얻어보세요!
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11개의 주요 밸브
파이프라인에서 유체의 흐름을 제어하는 데 사용되는 장치를 밸브라고 합니다. 밸브의 주요 역할은 다음과 같습니다.
파이프라인 내 유체 흐름을 차단하거나 연결하는 역할을 열고 닫습니다.
조정 – 파이프라인 내 유체 유량을 조정하는 것, 즉 유량 조절.
스로틀링 – 밸브를 통한 유체 흐름으로 인해 큰 압력 강하가 발생합니다.
분류:
배관 내 밸브의 역할에 따라 차단 밸브(글로브 밸브라고도 함), 스로틀 밸브, 체크 밸브, 안전 밸브 등으로 나눌 수 있습니다.
밸브는 구조적 형태에 따라 게이트 밸브, 플러그 밸브(코커 밸브라고도 함), 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 다이어프램 밸브, 라이닝 밸브 등으로 나눌 수 있습니다.
또한, 밸브의 제조에 사용되는 재료에 따라 스테인리스강 밸브, 주강 밸브, 주철 밸브, 플라스틱 밸브, 세라믹 밸브 등으로 구분됩니다.
다양한 밸브 선택 사항은 관련 설명서 및 샘플에서 확인할 수 있으며, 여기서는 가장 일반적인 유형의 밸브만 소개합니다.
①글로브 밸브
구조가 간단하고 제조 및 유지 보수가 용이하여 저압 및 중압 배관에 널리 사용됩니다. 밸브 스템의 원형 밸브 디스크(밸브 헤드) 아래와 밸브 본체 플랜지 부분(밸브 시트)에 설치되어 유체 흐름을 차단하는 역할을 합니다.
밸브 스템은 나사산 조절을 통해 밸브 개방 정도를 조절할 수 있어 유량 조절에 일정한 역할을 합니다. 밸브의 차단 효과는 밸브 헤드와 밸브 시트의 접촉 밀봉에 의존하므로, 유체에 고형 입자가 포함된 배관에는 사용하기에 적합하지 않습니다.
글로브 밸브는 유체의 특성에 따라 적절한 밸브 헤드, 시트, 쉘 재질을 선택하여 사용할 수 있습니다. 밸브 사용 중 밀봉 불량이나 밸브 헤드, 시트 등의 부품 손상이 발생한 경우, 가볍게 칼질하거나 연삭, 표면 처리 등의 방법으로 수리하여 사용할 수 있으며, 이를 통해 밸브의 수명을 연장할 수 있습니다.
②게이트 밸브
밸브는 하나 또는 두 개의 평판으로 유체 흐름 방향에 수직으로 배치되며, 밸브 본체의 밀봉면과 접촉하여 닫힘 기능을 수행합니다. 밸브 평판을 올리면 밸브가 열립니다.
밸브 스템의 회전과 리프트 기능을 갖춘 평판형 밸브로, 개구부 크기를 조절하여 유체 흐름을 제어합니다. 이 밸브는 저항이 작고 밀봉 성능이 우수하며, 작동 시 힘이 적게 들어 대구경 파이프라인에 특히 적합합니다. 하지만 게이트 밸브는 구조가 더 복잡하고 종류가 다양합니다.
밸브 스템 구조에 따라 개방형 스템과 불투명형 스템으로 나뉘며, 밸브 플레이트 구조에 따라 쐐기형, 평행형 등으로 구분됩니다.
일반적으로 쐐기형 밸브 플레이트는 단일 밸브 플레이트이고, 병렬형은 두 개의 밸브 플레이트를 사용합니다. 병렬형은 쐐기형보다 제조가 용이하고, 수리가 간편하며, 변형이 잘 발생하지 않습니다. 그러나 유체 내 불순물 수송에는 적합하지 않으며, 물, 정제 가스, 석유 등의 수송에 더 적합합니다.
③플러그 밸브
플러그는 일반적으로 코커(Cocker)라고도 하며, 밸브 본체의 중앙 구멍에 원뿔형 플러그를 삽입하여 파이프라인을 열고 닫는 방식입니다.
밀봉 형태에 따라 패킹 플러그, 오일 밀봉 플러그, 무패킹 플러그 등으로 나눌 수 있습니다. 플러그는 구조가 간단하고 외형 크기가 작으며, 개폐가 빠르고 조작이 간편하며 유체 저항이 낮아 3방향 또는 4방향 분배 밸브나 전환 밸브를 제작하기에 용이합니다.
플러그의 밀봉면은 넓어 마모가 쉽고 교체가 번거로우며 유량 조절이 어렵지만 차단은 빠릅니다. 이 플러그는 저압·저온 환경 또는 유체 파이프라인에 고형 입자가 포함된 매체에 사용할 수 있지만 고압·고온 환경이나 증기 파이프라인에는 사용해서는 안 됩니다.
④ 스로틀 밸브
글로브 밸브의 한 종류입니다. 밸브 헤드의 모양은 원추형 또는 유선형으로, 조절 유체의 유량 제어 또는 스로틀링 및 압력 조절에 효과적입니다. 이 밸브는 높은 생산 정밀도와 우수한 밀봉 성능을 요구합니다.
주로 계측 제어 또는 샘플링 및 기타 파이프라인에 사용되지만, 파이프라인 내 점도 및 고체 입자에는 사용해서는 안 됩니다.
⑤볼 밸브
볼 밸브는 볼 센터 밸브라고도 하며, 최근 빠르게 발전하고 있는 밸브의 한 종류입니다. 중앙에 구멍이 있는 볼을 밸브의 중심으로 사용하여, 이 볼의 회전을 통해 밸브의 개폐를 제어합니다.
플러그와 유사하지만 플러그의 밀봉 면적보다 작고 구조가 콤팩트하며, 교체 시 힘이 덜 들고 플러그보다 훨씬 널리 사용됩니다.
볼 밸브 제조 정밀도의 향상으로 볼 밸브는 저압 배관뿐만 아니라 고압 배관에도 사용되고 있습니다. 그러나 밀봉 재질의 한계로 인해 고온 배관에는 적합하지 않습니다.
⑥ 다이어프램 밸브
일반적으로 사용되는 밸브는 고무 다이어프램 밸브입니다. 이 밸브의 개폐는 특수 고무 다이어프램에 의해 이루어지며, 다이어프램은 밸브 본체와 밸브 커버 사이에 끼워져 있습니다. 밸브 스템 아래의 디스크가 다이어프램을 밸브 본체에 단단히 밀착시켜 밀봉을 완성합니다.
이 밸브는 구조가 간단하고 밀봉이 안정적이며 유지보수가 용이하고 유체 저항이 낮습니다. 산성 유체 및 부유 고형물이 포함된 유체 이송에 적합하지만, 일반적으로 고압 또는 60℃ 이상의 고온 환경에서는 사용해서는 안 되며, 유기 용매 및 강산화성 유체 이송에도 사용해서는 안 됩니다.
⑦ 체크 밸브
역류 방지 밸브 또는 체크 밸브라고도 합니다. 파이프라인에 설치되어 유체가 한 방향으로만 흐르도록 하고 역류를 방지합니다.
체크 밸브는 일종의 자동 폐쇄 밸브로, 밸브 본체 내부에 밸브 또는 로킹 플레이트가 있습니다. 유체가 원활하게 흐를 때는 유체가 자동으로 밸브 플랩을 열고, 유체가 역류할 때는 유체(또는 스프링 힘)가 자동으로 밸브 플랩을 닫습니다. 체크 밸브는 구조에 따라 리프트형과 스윙형 두 가지로 나뉩니다.
리프트 체크 밸브 플랩은 밸브 채널의 리프팅 움직임에 수직이며, 일반적으로 수평 또는 수직 배관에 사용됩니다. 로터리 체크 밸브의 플랩은 종종 로커 플레이트라고도 하며, 로커 플레이트 측면은 샤프트에 연결되어 로커 플레이트가 샤프트를 중심으로 회전할 수 있습니다. 로터리 체크 밸브는 일반적으로 수평 배관에 설치되지만, 직경이 작은 경우에는 수직 배관에도 설치할 수 있습니다. 다만 유량이 너무 크지 않도록 주의해야 합니다.
체크 밸브는 일반적으로 고형 입자가 포함되거나 점도가 높은 유체가 흐르는 깨끗한 유체 배관에 적합합니다. 리프트형 체크 밸브는 스윙형보다 폐쇄 성능이 우수하지만, 스윙형 체크 밸브는 유체 저항이 리프트형보다 작습니다. 일반적으로 스윙형 체크 밸브는 대구경 배관에 적합합니다.
⑧나비 밸브
버터플라이 밸브는 배관의 개폐를 제어하는 회전 가능한 디스크(또는 타원형 디스크)입니다. 구조가 간단하고 외형 크기가 작습니다.
밀봉 구조 및 재질 문제로 인해 밸브의 폐쇄 성능이 떨어지므로 저압 대구경 파이프라인 조절에만 사용되며, 일반적으로 물, 공기, 가스 등의 매체를 이송하는 파이프라인에 사용됩니다.
⑨ 압력 감소 밸브
자동 밸브의 목적은 매체의 압력을 특정 값으로 낮추는 것으로, 일반적으로 밸브 후의 압력은 밸브 전 압력의 50% 미만이 됩니다. 이는 주로 다이어프램, 스프링, 피스톤 등의 매체 부품을 이용하여 밸브 플랩과 밸브 시트 간극 사이의 압력 차이를 제어함으로써 압력 감소를 달성하는 것입니다.
압력 조절 밸브에는 피스톤형과 다이어프램형 등 여러 종류가 있습니다.
⑩ 라이닝 밸브
유체의 부식을 방지하기 위해 일부 밸브는 밸브 본체와 밸브 헤드에 내식성 재료(납, 고무, 에나멜 등)로 라이닝 처리를 해야 하며, 라이닝 재료는 유체의 특성에 따라 선택해야 합니다.
내부 라이닝 작업의 편의를 위해 라이닝 밸브는 대부분 직각형 또는 직접 흐름형으로 제작됩니다.
⑪안전 밸브
화학 생산의 안전을 확보하기 위해 가압 배관 시스템에는 영구적인 안전 장치가 설치되어 있는데, 이는 배관 끝단이나 티(T) 연결부에 설치된 블라인드 플레이트와 같이 특정 두께의 금속판을 삽입하는 방식입니다.
배관 내부 압력이 상승하면 파단판이 파손되어 압력을 완화하는 역할을 합니다. 파단판은 일반적으로 저압 대구경 배관에 사용되지만, 대부분의 화학 배관에는 안전 밸브가 설치되어 있습니다. 안전 밸브는 종류가 다양하며, 크게 스프링식과 레버식 두 가지로 나눌 수 있습니다.
스프링식 안전 밸브는 주로 스프링의 힘을 이용하여 밀봉 기능을 수행합니다. 배관 내부 압력이 스프링의 힘을 초과하면 유체에 의해 밸브가 열리고 배관 내부의 유체가 배출되어 압력이 감소합니다.
배관 내부 압력이 스프링 장력 이하로 떨어지면 밸브가 다시 닫힙니다. 레버식 안전 밸브는 주로 레버에 작용하는 무게의 힘으로 밀봉을 유지하며, 작동 원리는 스프링식과 유사합니다. 안전 밸브 선택은 작동 압력과 작동 온도를 기준으로 공칭 압력 수준을 결정하고, 관련 규정을 참조하여 밸브 구경을 계산하여 결정합니다.
안전 밸브의 구조 유형과 밸브 재질은 유체의 특성 및 작동 조건에 따라 선택해야 합니다. 안전 밸브의 시동 압력, 시험 및 승인에는 특별한 규정이 있으며, 안전 부서에서 정기적으로 교정하고 인장을 찍어야 합니다. 사용 중에는 안전을 확보하기 위해 임의로 조정해서는 안 됩니다.
게시 시간: 2023년 12월 1일