Control Valve의 구조

계장 시스템에 있어서 조작부는 조절계 조작량을 받아 기계적인 량으로 바꾸어 제어 대상을 움직이는 부분이며,

조작부 주요기능은 제어계에 있어서 최종 제어 구성요소로서, 유량, 압력 속도를 조절하며, 유체의 방향 전환, 유체 유송 및 차단 역할을 담당하는데 조작부는 본체부, 조작부, 보조기기로 나누어진다.

 

 

 

Control Valve의 구조

 

주요 Parts

- Actuator : 전기, 유압, 압축공기 등을 이용하여 전달된 힘을 운동에너지로 변환하여 Valve를 구동시키는 역할을 한다.

- Positioner : 전기 및 공기신호를 공기 신호로 변환하여 Actuator로 전달하는 역할을 한다. 가동부의 마찰, 조작부의 히스테리시스(Hysteresis) 및 밸브 플러그가 유체로 받는 불평형력의 영향에 관계없이, 조절 밸브에의 입력 신호에 대하여 밸브 플러그의 위치를 항상 정확하게 비례시키는 역할을 한다.

- Body : 실질적으로 유체가 흐르는 부분이며, Actuator에서 전달된 힘을 통하여 유체의 흐름을 개폐한다.

 

 

 

Actuator와 Valve body의 구조

- Gasket : Body와 Bonnet 사이의 공간을 밀봉하여 Leakage를 방지한다.

- Valve plug : 밸브 내에 유량을 개폐하거나 조절하는 Stem에 붙어 움직이며, 유체를 개폐하거나 유량을 조절하는 역할을 하는 것으로, Globe Valve 및 Angle Valve에서는 Plug(Port)라 부르고, Gate 및 Check Valve에서는 Disc, Ball Valve or Butterfly Valve에서는 Disc 또는 Vane이라 부른다.

- Seat ring : Plug, Disc, Ball과 접촉하는 부위로서 Globe Valve일 경우에는 Single seat와 Double seat가 있다. 재질에 따라서 Soft seat와 Metal seat로 구분되고, Control Valve에서 누수(Leakage)는 자동밸브 전후에 수동밸브가 대부분 있기 때문에 별문제가 없으나 꼭 밀폐가 필요한 경우는 Soft seat를 사용한다. 단 고온, 고압에는 사용에 제한이 있으므로 주의해야 한다.

 

 

 

Control Valve의 작동

Air가 Compressor에서 공급을 받고 있는 상태에서 전기신호 또는 공기 신호를 전달받아 Positioner을 통하여 Actuator에 Air를 공급함으로써 전달된 힘을 이용하여 Valve의 개폐를 작동시킨다.

 

 

 

 

Control Valve의 Parts

- Rain cap : Actuator 내부에 우수 및 이물질 침투의 방지목적으로 사용되며, 역작동(Reverse action) 시에는 Air piping이 연결되기 때문에 제외된다.

- Eye bolt : Diaphragm case 사이에 체결되는 Diaphragm을 조이는 역할을 하며, Maintenance 시 Hook로 걸어 사용한다.

- Diaphragm : 보통 고무재질로 사용하고, 압축된 공기에 의하여 상하운동을 하며, Spring에 힘을 전달한다.

- Spring : 전달된 압축 공기에 의하여 수축하고, 공기가 차단되었을 때 원상태로 회복한다.

- Actuator stem : 수축작용에 의하여 변동된 변위를 Valve stem에 전달하는 역할을 한다.

- Scale plate : 밸브의 개도를 0~100%로 나타낸다.

- Stem connector : Actuator stem과 Body stem을 연결해준다.

- Gland packing : Process 유체를 외부에 누출 시 키지 않기 위해서 충분한 Seal성과 동시에 Valve stem의 움직임에 대해서 마찰이 적은 것이 요구된다. Process 유체의 성질, 온도, 압력을 충분히 고려해서 적절한 재질 선정과 합리적 사용방법이 필요하다. 

 

 

 

Reference : 월간계장기술, Control Valve의 개요 및 구조, 정승헌, 2010.10