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2000년 12월호 알파와 오메가
제어밸브의 트림
다음의 표는 밸브의 대표적인 트림재질 구성으로써 사용조건, 사용온도의 범위, 사용가능
밸브사이즈 및 사용상의 제한조건을 표로 구성한 것이다.
제어밸브의 유량 및 레인지어비리티(Rangeability)
(1)선형특성 (Linear Characteristics)
밸브 리프트와 통과 유량이 직접 비례하는 것으로, 예를 들어 밸브가 50% 리프트이면
전체 유량의 50%가 밸브를 통과하게 된다. 유체 수위 제어 및 일정한 게인(Gain)을
필요로 하는 유량 제어 목적으로 주로 사용된다.
(2)등비율특성 (Equal Percentage Characteristics)
일정한 비율의 스템(Stem)을 이동하였을 경우 이동전 봉과 유량에 대한 스템이동
비율만큼의 유량이 변화하는 것으로 다음과 같은 수식으로 표시될 수 있다.
dCv/dℓ=K·Cv 즉, Cv=K·ℓ·Cℓ(단 Cℓ은 Cv의 초기값)로 표시되며,
Cℓ값 및 K값을 조절함으로써, 계통 특성에 맞는 밸브를 선정할 수 있다. 주로 계통
압력 강하를 미세하게 조절하기 위한 압력조절 목적으로 사용된다.
(3)급개형 (Quick Opening Characteristics)
낮은 스템 이동 부분에서 최대 유량변화 특성을 가진다. 대부분 스템이동에 선형적이며,
약 30%의 밸브를 개방시켰을 경우 총 통과 유량은 전체 유량의 90%에 달한다.
주로 개폐용이나 자체 구동(Self Actuated) 제어밸브에 많이 사용한다.
(4)유량 특성의 선택
계통 설계에 있어서 적절한 밸브 유량 특성은 선택이 중요하다. 왜냐하면 밸브 선정시
계통의 특성을 고려한 밸브의 유량 특성은 밸브선정과 매우 밀접한 관계임에도 불구하고
설계자는 밸브의 단순한 기능 즉, 유체의 수송, 차단 및 조절기능에 의거, 설계하기
때문에 실제 운전시 제어상의 문제 제기로 밸브의 선정이 부적절했다는 것을 알게 된다.
따라서, 계통 설계자는 제어 밸브의 크기 및 형상을 선택하는 것이 아니라, 제어
밸브의 Cv(밸브 계수) 및 밸브의 유량 특성을 선택하여 설계하는 것이 바람직하다.
다음의 [표 2,3,4]는 각 계통특성별 밸브 유량 특성의 선택을 요약한 것이다.
결론적으로 밸브 유량 특성의 선택은 정량적으로 판단하기에는 어려운 것이 사실이나
앞에서 열거한 바와 같이 사용 목적에 따른 유량 특성의 선택 지침은 대략 다음과 같이
요약할 수 있다.
즉, 등비율 특성을 가진 밸브인 경우 주요 공정에서 계통의 압력 강하를 밸브를 통하여
얻지 못하거나, 밸브의 압력 강하가 저유량에서 크고 고유량에서 낮은 경우에 밸브 선택의
지침으로 사용되며 아울러, 계통 설계 자료의 부족으로 인하여 밸브를 과대하게 설계할
수밖에 없을 때, 이 등비율 특성을 가진 밸브를 선정한다.
선형 특성을 가진 밸브의 경우는 유체의 흐름이 변화하여 넓은 범위의 유량 측정이
필요하고 계통의 압력 강하량을 밸브를 통하여 알 수 있을 때에 쓰인다.
(5)레인지어비리티(Rangeability)
레인지어비리티는 제어할 수 있는 최소 유량에 대해서 제어할 수 있는 최대 유량비로
정의된다. 일반적으로 레인지어비리티는 5:1(다이아후램 밸브)에서 300:1(Throttling
볼밸브)까지 선택할 수 있으나, 경험적으로 글로브 밸브의 레인지어비리티는 5:1∼20:1,
볼 밸브의 레인지어비리티는 30:1∼50:1이다.
그러나 최근의 특수트림(미로형 트림등)을 사용한 글로브 밸브의 레인지어비리티는 100:1까지도
무난하다.
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