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이번엔 공정에 주로 사용되는 밸브 두번째 시간으로 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 플러그 밸브, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 핀치 밸브, 니들 밸브, 다이아프램 밸브에 대하여 소개하겠습니다.
이전과 동일하게 각 밸브의 특징과 장단점, 그리고 활용 용도를 설명드리겠습니다.
이번 글은 공정 설계 및 안전 관리(PSM)를 공부하며 작성한 내용입니다.
잘못된 점이나 보완할 부분이 있다면 방명록 등을 통해 말씀 부탁드립니다.
또한 관련사진에 대하여 출처는 인터넷이며 문제시 말씀주시면 수정하겠습니다.
# 공정 밸브란 무엇인가?
밸브는 유체(액체, 기체 등)의 흐름, 압력, 방향을 조절하거나 제어하는 기계적 장치입니다. 공정 시스템에서 밸브는 다음과 같은 공통적인 특징을 가지고 있습니다:
- 흐름 제어: 유체의 흐름을 시작, 정지 또는 조절.
- 안전성 확보: 시스템 과압 또는 역류를 방지하여 장비 보호.
- 자동화 가능성: 현대 밸브는 수동뿐 아니라 자동화된 방식(전자, 공압 등)으로 작동.
- 정확성: 특정 밸브는 정밀한 압력 또는 유량 제어 가능.
- 유연성: 다양한 재질과 설계로 산업 전반에서 폭넓게 사용.
# 공정 밸브의 종류와 역할
아래는 주로 사용되는 공정 밸브의 특징, 장점, 단점, 활용을 정리한 내용입니다.
1. Ball Valve (볼 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 밸브의 외부를 형성하며 내부 부품을 보호. 주로 금속 재질로 제작. |
| 볼 (Ball) | 내부에 구멍이 뚫린 구형 구조로, 회전하여 유체의 흐름을 개폐. |
| 핸들 (Handle) | 사용자가 직접 회전시켜 볼을 조작하는 장치. 레버 형태로 90도 회전 가능. |
| 씰 (Seal) | 볼과 본체 사이를 밀봉하여 유체가 새는 것을 방지. 일반적으로 PTFE(테프론) 재질. |
| 스템 (Stem) | 핸들과 볼을 연결하는 축으로, 핸들의 회전 운동을 볼에 전달. |
| 씰링 패킹 (Packing) | 스템 주위의 밀폐를 유지하여 외부로 유체가 누출되지 않도록 보호. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 회전 가능한 공(ball)을 통해 유체 흐름을 제어. 빠르고 확실한 온/오프 기능 제공. |
| 장점 | 빠른 작동, 누수 방지 성능 우수. |
| 단점 | 흐름을 정밀하게 조절하기 어려움. 크기가 클수록 작동에 힘이 더 많이 필요. |
| 활용 | 가스 및 액체 흐름 제어. 고압 시스템에서 사용. |
2. Butterfly Valve (버터플라이 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 디스크와 기타 내부 부품을 보호하는 외부 구조. 다양한 금속으로 제작. |
| 디스크 (Disc) | 유체 흐름을 차단하거나 조절하는 원판 형태. 축을 중심으로 회전하여 흐름을 제어. |
| 스템 (Stem) | 핸들 또는 액추에이터와 디스크를 연결하여 회전 운동을 전달. |
| 핸들 (Handle) | 디스크를 조작하기 위한 레버 또는 휠 형태. |
| 씰 (Seal) | 디스크와 본체 사이를 밀봉하여 유체가 새는 것을 방지. 일반적으로 고무 또는 테프론 사용. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 디스크가 회전하여 흐름을 제어. 경량 구조로 간단한 작동. |
| 장점 | 설치 용이, 공간 절약. |
| 단점 | 디스크가 일부 열려 있는 경우 압력 손실 발생. 유체 흐름 제어가 정밀하지 않음. |
| 활용 | 저압 또는 중간 압력의 대형 파이프라인. 물 및 가스 시스템. |
3. Plug Valve (플러그 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 플러그와 씰을 보호하며, 유체가 흐르는 외부 구조. |
| 플러그 (Plug) | 원통형 또는 테이퍼형으로, 구멍을 통해 유체 흐름을 제어. 회전하여 개폐 작동. |
| 핸들 (Handle) | 플러그를 회전시켜 유체의 흐름을 제어하는 장치. |
| 씰 (Seal) | 플러그와 본체 사이를 밀봉하여 유체 누출 방지. |
| 씰링 패킹 (Packing) | 플러그의 축 주변을 밀봉하여 외부 누출 방지. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 회전 가능한 원통형 또는 테이퍼형 플러그로 흐름 제어. 간단한 구조. |
| 장점 | 유지보수 용이, 빠른 작동. |
| 단점 | 고압 환경에서 작동 시 힘이 많이 필요. 윤활 부족 시 고장 가능. |
| 활용 | 석유 및 가스 산업, 부식성 유체 제어. |
4. Gate Valve (게이트 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 게이트와 기타 부품을 포함하는 외부 구조. |
| 게이트 (Gate) | 유체의 흐름을 차단하거나 완전히 열어주는 평평한 판. |
| 스템 (Stem) | 게이트와 핸들을 연결하여 게이트를 상하로 움직임. |
| 핸들 (Handle) | 스템을 회전시켜 게이트를 올리거나 내리는 장치. |
| 씰 (Seal) | 게이트와 본체 사이를 밀봉하여 유체 누출 방지. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 게이트(판)가 수직으로 움직이며 흐름 차단 또는 개방. |
| 장점 | 압력 손실 적음, 완전 개방 시 장애 없음. |
| 단점 | 유량 조절 불가능. 작동 속도가 느림. 고장 시 수리와 유지보수 비용이 높음. |
| 활용 | 온/오프 제어. 고압 및 고온 환경. |
5. Globe Valve (글로브 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 유체 흐름을 안내하며, 디스크와 씰을 보호. |
| 디스크 (Disc) | 유체의 흐름을 조절하는 역할. 수직으로 움직이며 정밀한 제어 가능. |
| 스템 (Stem) | 핸들과 디스크를 연결하여 디스크의 상하 이동을 제어. |
| 핸들 (Handle) | 디스크를 조작하기 위해 스템을 회전시키는 장치. |
| 씰 (Seal) | 디스크와 시트 사이를 밀봉하여 유체가 새지 않도록 함. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 유체 흐름을 조절할 수 있는 밸브. 스템과 디스크가 수직으로 작동. |
| 장점 | 유량 제어 성능 우수, 신뢰성 높음. |
| 단점 | 흐름 경로가 비직선적이라 압력 손실 발생. 크기가 크고 비용이 높음. |
| 활용 | 정밀한 유량 조절이 필요한 공정 시스템. |
6. Pinch Valve (핀치 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 외부 구조로, 유연한 튜브를 보호하며 유체 흐름을 안내. |
| 튜브 (Tube) | 유연한 재질로, 압착하여 유체 흐름을 차단하거나 허용. |
| 압축기 (Compressor) | 튜브를 눌러 유체 흐름을 제어하는 장치. |
| 액추에이터 (Actuator) | 압축기를 작동시켜 튜브를 압착하거나 풀어줌. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 유연한 튜브를 압착하여 흐름을 제어. |
| 장점 | 간단한 구조, 막힘 방지. |
| 단점 | 높은 압력에는 적합하지 않음. 튜브 내구성이 제한적이며 자주 교체 필요. |
| 활용 | 슬러리, 부식성 액체 및 입자가 포함된 유체. |
7. Needle Valve (니들 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 니들와 시트를 보호하며 유체 흐름을 안내. |
| 니들 (Needle) | 뾰족한 형태로, 유체 흐름을 정밀하게 조절하는 역할. |
| 시트 (Seat) | 니들이 닿아 밀폐되는 부분. 유체의 흐름을 차단. |
| 스템 (Stem) | 니들과 핸들을 연결하여 조작 운동을 전달. |
| 핸들 (Handle) | 니들을 회전시키는 장치로, 유체의 흐름을 미세하게 제어. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 작은 구멍과 바늘 같은 핀이 있어 매우 정밀한 흐름 조절 가능. |
| 장점 | 높은 정확도, 소형 설계. |
| 단점 | 큰 유량 시스템에는 적합하지 않음. 작동 속도가 느리고 고압 시스템에서 제한적. |
| 활용 | 유량 미세 조절이 필요한 기기 및 시스템. |
8. Diaphragm Valve (다이아프램 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 다이아프램과 내부 부품을 보호하며, 유체의 흐름을 안내. |
| 다이아프램 (Diaphragm) | 유연한 재질로, 유체 흐름을 차단하거나 허용. |
| 스템 (Stem) | 다이아프램을 눌러 유체 흐름을 조절하는 역할. |
| 핸들 (Handle) | 스템을 조작하여 다이아프램을 움직이는 장치. |
| 시트 (Seat) | 다이아프램이 닿아 밀폐되는 부분으로, 누출 방지 역할. |
특징 및 활용
| 구분 | 내용 |
| 특징 | 유연한 다이아프램으로 흐름을 제어. 밀폐성이 뛰어남. |
| 장점 | 누수 방지, 유지보수 간편. |
| 단점 | 높은 압력에는 적합하지 않음. 다이아프램의 교체 주기가 짧아 비용 발생. |
| 활용 | 화학 및 제약 산업에서 깨끗하고 부식성 없는 환경 유지. |
공정의 주로 사용하는 밸브의 특징, 장점, 단점, 활용을 이해하고 적절한 선택을 통해 안전설계를 잘하기 바랍니다. 다음시간은 진짜로 P&ID에서 이러한 밸브들의 기호를 설명하게 읽는 방법을 소개하겠습니다.
앞으로도 안전관리자, PSM을 하며 배운것들을 설명드리겠습니다.
궁금한 점을 말씀 부탁드립니다.
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