유체 제어 산업에서 올바른 밸브 구조를 선택하는 것은 내구성이 뛰어난 시스템을 구축하는 데 있어 가장 중요한 단계입니다. 많은 엔지니어들에게 있어 이 논쟁은 주로 다음 사항에 집중됩니다. 플로팅 볼 밸브 vs 트러니언 볼 밸브. 두 설계 모두 기본적인 목적은 동일합니다. 하지만 기계적 스트레스를 처리하는 방식이 다르기 때문에 밸브를 돌리는 데 필요한 힘에 차이가 발생합니다.
자동화를 위해서는 기계적 차이점을 이해하는 것이 필수적입니다. 이 가이드에서는 "플로팅" 및 "트러니언" 설계 방식과 이러한 설계 방식이 토크 계산 및 액추에이터 크기 결정에 미치는 영향을 살펴봅니다.
플로팅 볼 밸브 vs 트러니언 볼 밸브
트러니언 밸브와 플로팅 볼 밸브의 주요 차이점은 볼이 밸브 본체 내부에서 지지되는 방식입니다.
플로팅 볼 밸브 이해하기
플로팅 볼 밸브는 기계적인 고정 시스템이 없습니다. 유체 압력에 전적으로 의존하여 볼을 하류 밸브 시트에 밀착시켜 밀봉합니다. 즉, 볼이 두 밸브 시트 사이에 "떠 있는" 형태입니다. 플로팅 볼 밸브는 구조가 간단하여 가격이 저렴하고 중압 환경에 적합합니다.
트러니언 볼 밸브 이해하기
트러니언 볼 밸브는 상단과 하단 모두에서 샤프트(트러니언)에 의해 볼이 기계적으로 고정되어 있습니다. 이로 인해 볼이 밸브 본체 내부에서 움직이는 것을 방지하여 고압 환경에 이상적입니다. 또한 필요한 토크가 최소화되어 수동 및 자동 조작이 용이합니다.
트러니언 볼 밸브와 플로팅 볼 밸브 비교표
| 특징 | 플로팅 볼 밸브 | 트러니언 볼 밸브 |
| 설계 | 간단한 떠다니는 공 | 트러니언 지지대를 사용하여 고정 |
| 압력 처리 | 중간 | 높은 |
| 토크 필요량 | 더 높은 | 낮추다 |
| 최고의 응용 프로그램 | 중압 시스템 | 고압 또는 거대 시스템 |
| 비용 | 비용 효율적 | 값비싼 |
| 사이즈 범위 | 1~6인치 | 6~48인치 이상 |
| 압력 범위 | 150-1,480 PSI | 150-6,000+ PSI |
| 온도 범위 | -20°F ~ 800°F | -20°F ~ 800°F |
| 600 PSI에서의 토크 | 300%는 저압에서 증가합니다. | 압력 범위 전체에 걸쳐 일관성이 유지됨 |
| 사이클 수명 | 10,000건 이상의 수술 | 25,000건 이상의 수술 |
| 누출 등급 | 클래스 IV-V | 6학년 |
밸브 작동 시 토크의 중요성
토크는 볼을 회전시키는 데 필요한 회전력입니다. 수동 볼 밸브에서는 작업자가 직접 손으로 이 힘을 가합니다. 반면, 자동화 시스템에서는 다음과 같은 것들이 있습니다. 전기식 볼 밸브, 모터나 공압 실린더가 힘을 제공합니다.
압력이 증가함에 따라 플로팅 볼 밸브의 토크 요구량은 트러니언 볼 밸브에 비해 훨씬 더 높아집니다.
플로팅 밸브에서는 파이프라인 압력이 볼을 하류 시트로 밀어 넣어 마찰을 증가시키고 밸브를 회전시키는 데 필요한 토크를 높입니다. 반면, 트러니언 밸브는 베어링과 트러니언 핀을 사용하여 볼을 지지합니다. 이를 통해 압력을 흡수하고 시트 마찰을 최소화하며 고압에서도 필요한 토크를 낮게 유지합니다.
토크 계산의 주요 요소
밸브의 토크를 적절하게 계산하기 위해 엔지니어는 여러 요소를 고려합니다.
- 개방 토크: 완전히 닫힌 위치에서 볼을 움직이기 시작하는 데 필요한 힘.
- 러닝 토크: 90도 회전 구간 동안 공을 계속 움직이게 하는 데 필요한 힘.
- 체결 토크: 볼을 닫힌 위치에 "착좌"시키는 데 필요한 힘.
수동 볼 밸브의 경우, 제조업체는 일반적으로 차압을 기준으로 한 토크 차트를 제공합니다. 그러나 자동 시스템의 경우 안전 계수 또는 서비스 계수를 추가해야 합니다. 이는 일반적으로 기본 토크에 25%에서 50%를 추가하여 액추에이터가 이물질이나 건조된 씰로 인한 예상치 못한 마찰을 견딜 수 있도록 합니다.
액추에이터 크기 및 선정
토크가 계산되면 액추에이터 크기를 결정할 수 있습니다. 일반적으로 공압식, 유압식 또는 전기식 볼 밸브가 사용됩니다.
전동식 볼 밸브
이러한 장치는 압축 공기를 사용할 수 없는 외딴 지역에서 널리 사용됩니다. 모터와 기어박스를 사용하여 밸브를 회전시킵니다. 전동 액추에이터를 선택할 때는 모터의 작동 토크와 정지 토크가 밸브의 최대 토크 요구량을 초과하는지 항상 확인해야 합니다.
수동 볼 밸브 고려 사항
수동 볼 밸브의 크기는 손잡이의 길이 또는 핸드휠의 기어비로 결정됩니다. 사람이 편안하게 돌릴 수 없을 정도로 토크가 너무 크면 추가적인 힘을 줄이기 위해 기어박스가 추가됩니다.
결론
플로팅 볼 밸브와 트러니언 볼 밸브 중 어떤 것을 선택할지는 압력 요구 사항과 자동화 필요성에 따라 크게 달라집니다. 플로팅 밸브는 저압 시스템에 비용 효율적이지만, 압력이 높아질수록 자동화 비용이 많이 듭니다. 트러니언 볼 밸브는 고정 지지대를 사용하여 마찰을 줄이고 액추에이터 크기 조정을 단순화하는 견고한 대안을 제공합니다.
위에서 설명한 토크 계산 방법과 기계적 차이점을 정확하게 이해하면 오래 지속되고 효율적인 유량 제어 시스템을 구축할 수 있습니다.
Onero Valve는 다음 규정을 준수하는 밸브를 제조합니다. API 607 및 ISO 9001 표준, 둘 다를 포함하여 플로팅 볼 밸브 그리고 트러니언 볼 밸브 다양한 옵션을 제공합니다. 모든 밸브는 정확한 토크 사양에 따라 테스트를 거치므로 고객은 액추에이터 크기를 더 쉽고 빠르게 결정할 수 있습니다.
표준 수동 볼 밸브가 필요하든 완전 자동화 솔루션이 필요하든, Onero Valve는 고객의 인프라를 지원할 수 있는 엔지니어링 전문 지식을 보유하고 있습니다. 당사 웹사이트에서 기술 역량에 대해 자세히 알아보세요.
