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버터플라이 밸브는 다른 유형의 제어 밸브보다 가볍고, 작고, 가벼워서 많은 응용 분야에서 유량을 조절하는 데 가장 적합한 선택입니다. 전통적으로 표준 버터플라이 밸브는 자동 켜기/끄기 응용 분야에서 사용되어 왔으며 이 역할에 완벽하게 적합합니다. 그러나 일부 엔지니어는 폐쇄 루프 시스템에서 유량을 조절하는 데는 이 밸브를 허용할 수 없다고 생각합니다.
버터플라이 밸브는 회전 디스크를 사용하여 파이프의 흐름을 제어합니다.디스크는 일반적으로 90도 각도로 작동하므로 각도 회전 밸브라고도 합니다.일반적으로 경제성을 고려할 때 사용됩니다.견고한 차단이 필요한 경우 부드러운 탄성 씰 및/또는 코팅된 디스크가 있는 버터플라이 밸브를 사용하여 필요한 성능을 제공할 수 있습니다.고성능 버터플라이 밸브(HPBV) 또는 더블 오프셋 밸브는 현재 버터플라이 제어 밸브의 산업 표준이며 조절 제어에 널리 사용됩니다.비교적 일정한 압력 강하 또는 느린 프로세스 사이클이 있는 응용 분야에 적합합니다.
HPBV의 장점으로는 직선 흐름 경로, 높은 용량, 고체 및 점성 매체를 쉽게 통과시킬 수 있는 기능이 있습니다. 일반적으로 모든 유형의 밸브 중에서 설치 비용이 가장 낮으며, 특히 NPS 12 및 대형 크기의 경우 더욱 그렇습니다. 12인치 이상 크기의 다른 유형의 밸브와 비교했을 때 비용 이점이 상당히 증가합니다.
이 밸브는 광범위한 온도 범위에서 우수한 차단 성능을 제공하며 웨이퍼, 러그 및 더블 플랜지를 포함한 다양한 본체 디자인으로 제공됩니다. 다른 유형의 밸브보다 무게가 훨씬 가볍고 컴팩트합니다. 예를 들어, 12인치 ANSI 클래스 150 더블 플랜지 세그먼트 볼 밸브의 무게는 350파운드이고 면대면 치수는 13.31인치인 반면, 12인치 러그 버터플라이 밸브와 동등한 무게는 200파운드에 불과하고 면대면 치수는 3인치입니다.
버터플라이 밸브는 특정 응용 분야에서 유량 제어에 적합하지 않게 만드는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 여기에는 캐비테이션이나 플래시 증발 가능성이 더 큰 글로브 볼 밸브에 비해 압력 강하 용량이 제한되는 것이 포함됩니다.
디스크의 넓은 표면적이 레버처럼 작용하여 흐르는 매체의 동적 힘을 구동축에 가하기 때문에, 표준 버터플라이 밸브는 일반적으로 고압 응용 분야에 사용되지 않습니다. 사용하는 경우, 액추에이터 크기와 선택이 중요해집니다.
버터플라이 컨트롤 밸브는 때때로 너무 큰 사이즈일 수 있으며, 이는 공정 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 특히 고용량 버터플라이 밸브와 같은 라인 사이즈 밸브를 사용하기 때문일 수 있습니다. 이는 두 가지 방식으로 공정 변동성을 증가시킬 수 있습니다. 첫째, 너무 큰 사이즈로 인해 밸브 이득이 너무 커져 컨트롤러를 조정할 때 유연성이 떨어질 수 있습니다. 둘째, 너무 큰 사이즈의 밸브는 더 낮은 밸브 개구부에서 더 자주 작동할 수 있으며, 버터플라이 밸브의 씰 마찰이 더 클 수 있습니다. 너무 큰 사이즈의 밸브는 주어진 밸브 이동 증가에 대해 비례적으로 큰 유량 변화를 생성하기 때문에, 이 현상은 마찰로 인한 데드밴드와 관련된 공정 변동성을 크게 과장합니다.
사양 작성자는 때때로 경제적이거나 제한 사항에 관계 없이 주어진 라인 크기에 맞추기 위해 버터플라이 밸브를 사용합니다. 파이프가 끼는 것을 방지하기 위해 대형 버터플라이 밸브를 사용하는 추세가 있는데, 파이프가 끼면 공정 제어가 제대로 이루어지지 않습니다.
가장 큰 제한은 이상적인 조절 범위가 볼 밸브나 세그먼트형 볼 밸브만큼 넓지 않다는 것입니다. 버터플라이 밸브는 일반적으로 약 30%~50% 개방의 조절 범위를 벗어나면 성능이 좋지 않습니다.
일반적으로 제어 루프가 선형적으로 작동하고 프로세스 이득이 1에 가까울 때 루프를 제어하기가 가장 쉽습니다. 따라서 1.0의 프로세스 이득은 우수한 루프 제어를 위한 목표가 되며, 허용 범위는 0.5~2.0(4:1 범위)입니다.
루프 이득의 대부분이 컨트롤러에서 나올 때 성능이 가장 좋습니다. 그림 1의 이득 곡선에서 프로세스 이득은 밸브 이동의 약 25% 아래 영역에서 매우 높아집니다.
프로세스 이득은 프로세스 출력과 입력 변화 간의 관계를 정의합니다. 프로세스 이득이 0.5~2.0 사이로 유지되는 스트로크는 밸브에 대한 최적 제어 범위입니다. 프로세스 이득이 0.5~2.0 범위에 없으면 동적 성능이 저하되고 루프 불안정성이 발생할 수 있습니다.
버터플라이 디스크 디자인은 밸브가 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환될 때 밸브 유량에 상당한 영향을 미칩니다. 본질적으로 동일한 비율의 특성을 지닌 디스크는 유량에 따라 변하는 압력 강하를 더 잘 보상할 수 있습니다. 동일한 비율 트림은 다양한 압력 강하에 대해 선형적인 장착 특성을 제공하므로 이상적입니다. 그 결과 유량과 밸브 이동 사이에 더 정확한 일대일 변화가 발생합니다.
버터플라이 밸브는 최근 본질적으로 동일한 비율의 유량 특성을 가진 디스크를 도입했습니다. 이를 통해 더 넓은 스트로크에서 원하는 0.5~2.0 범위에서 설치 프로세스 이득을 얻을 수 있는 설치 기능이 제공됩니다. 이를 통해 특히 낮은 이동 범위에서 스로틀 제어가 크게 개선됩니다.
이 설계는 약 11% 개방에서 70% 개방까지 허용 가능한 이득 0.5~2.0으로 우수한 제어를 제공하며, 동일한 크기의 일반적인 고성능 버터플라이 밸브(HPBV)와 비교했을 때 제어 범위가 약 3배 증가합니다. 따라서 동일한 비율의 디스크를 사용하면 전체적으로 공정 변동성이 낮아집니다.
제어 디스크 밸브와 같이 본질적으로 동일한 비율 특성을 지닌 버터플라이 밸브는 정밀한 조절 제어 성능이 필요한 프로세스에 이상적입니다. 이러한 밸브는 프로세스 장애에 관계없이 목표 설정점에 더 가깝게 제어할 수 있으므로 프로세스 변동성이 줄어듭니다.
버터플라이 밸브의 성능이 좋지 않은 경우 적절한 크기의 밸브로 교체하기만 하면 문제가 해결됩니다. 예를 들어, 어떤 제지 회사에서는 펄프에서 수분을 제거하는 데 대형 버터플라이 밸브 두 개를 사용하고 있습니다. 두 밸브 모두 20% 미만의 이동 거리로 작동하여 각각 3.5%와 8.0%의 공정 변동성이 발생했습니다. 밸브 수명의 대부분은 수동 모드에서 소모됩니다.
디지털 밸브 컨트롤러가 장착된 적절한 크기의 NPS 4 Fisher Control-Disk 버터플라이 밸브 2개가 설치되었습니다. 루프는 이제 특별한 루프 튜닝 없이도 첫 번째 밸브의 프로세스 변동성이 3.5%~1.6%, 두 번째 밸브의 프로세스 변동성이 8%~3.0%인 자동 모드로 실행되고 있습니다.
제철소 냉각 시스템의 수압과 유량 제어가 부족하여 최종 제품의 품질이 일정하지 않았습니다. 설치된 9대의 HPBV는 필요에 따라 수류를 효과적으로 제어할 수 없었습니다.
이 공장에서는 공정을 보다 잘 제어할 수 있는 밸브를 설치하고 설치 비용을 최소화해야 했습니다. 이 공장에서는 HPBV에서 분할형 볼 밸브로 전환하기 위해 각 밸브의 배관을 교체하는 데 10,000달러를 지출할 예정입니다. 대신 에머슨에서는 현재 HPBV의 대면 치수를 충족하는 Control-Disk 버터플라이 밸브를 사용할 것을 권장합니다.
기존 HPBV 9대 중 하나와 나란히 제어 디스크 밸브를 테스트한 결과, 지정된 요구 사항을 충족하는 성능이 나타났습니다. 공장에서는 1년 안에 나머지 8대의 HPBV를 교체했는데, 각각 제어 디스크 밸브가 장착되어 분할형 볼 밸브의 9만 달러짜리 배관을 교체할 필요가 없었습니다. 볼 밸브의 비용은 버터플라이 밸브보다 약 25% 더 비쌌습니다.
제어 디스크 밸브는 정밀한 제어를 제공하고 최종 제품의 변동성을 제거하는 데 도움이 됩니다. 공장에서는 제어 디스크 밸브 9개를 설치하면 연간 약 100만 달러를 절감할 수 있을 것으로 추산합니다.
대부분의 다른 유형의 밸브와 비교했을 때, 디지털 포지셔너가 장착된 HPBV는 초기 설치 비용이 낮고, 적절한 크기일 경우 충분한 제어 범위를 제공합니다. 이 밸브는 용량이 크고 유량 제한이 최소화되어 있습니다. 고유한 동일 비율 트림이 있는 버터플라이 밸브는 글로브 또는 볼 밸브와 유사하게 제어 범위를 확장할 수 있는 기회를 제공하며, HPBV의 공간만 차지합니다.
밸브, 특히 HPBV를 선택할 때는 올바른 크기인지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 제어실에서 수동으로 제어해야 할 수도 있습니다. 또한 밸브 스타일, 내재적 특성, 밸브 크기를 고려하는 것이 중요한데, 이를 통해 해당 응용 분야에 대한 가장 광범위한 제어가 가능해집니다.
마크 나이마이어는 Emerson Automation Solutions의 글로벌 마케팅 커뮤니케이션 매니저로 교통 제어를 담당합니다.
여기는 유료 사이트가 아닙니다. 무료로 이용하실 수 있습니다. 여러분의 목적을 방해하고 싶지 않으니 몇 초면 됩니다.
게시 시간: 2022-01-20
