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밸브는 유체 시스템에서 필수적인 역할을 담당합니다.
주로 쓰이는 밸브는 체크 밸브, 릴리프 밸브, 압력 감소 밸브, 앵글 밸브, 솔레노이드 밸브이며 특정 목적과 상황에 맞게 용도를 갖고 선정을 하여 공정 시스템의 안정성과 효율성을 보장합니다.
이번시간은 안전설계를 하며 각 밸브의 특징과 장단점, 어느때 활용하는지를 설명하겠습니다.
이번 글은 PSM을 진행을 하며 안전설계를 공부하며 작성한 내용이오니
틀린점이 있다면 방명록 등을 통하여 말씀 부탁드립니다.
또한 관련사진에 대하여 출처는 인터넷이며 문제시 말씀주시면 수정하겠습니다.
# 공정 밸브 종류와 역할
공정 밸브는 많은 종류가 있습니다.
하지만 이번에 다뤄볼 밸브는 P&ID에 많이 나오는 밸브의 종류인 체크, 릴리프, 압력 감소, 앵글, 솔레노이드 밸브에 대하여 다루겠습니다.
1. Check Valve (체크 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 외부 충격으로부터 내부 부품을 보호하며, 유체의 통로를 형성하는 부분입니다. 주로 금속 재질로 제작됩니다. |
| 디스크 (Disc) | 유체의 역류를 방지하는 역할을 하며, 유체가 흐를 때는 열리고 역류 시에는 닫힙니다. 다양한 형태(스윙, 리프트 등)가 있습니다. |
| 시트 (Seat) | 디스크와 밀착되어 유체가 새는 것을 방지하며, 내구성이 강한 재질(PTFE, 금속 등)로 제작됩니다. |
| 스프링 (Spring) | 디스크를 초기 위치로 복귀시키는 역할을 하며, 수직으로 설치된 경우 특히 중요합니다. |
| 캡 (Cap) | 내부 부품의 점검과 정비를 위해 밸브 상단에 설치된 덮개입니다. |
특징 및 활용
| 구분 | 설명 |
| 특징 | 유체를 한 방향으로만 흐르게 하며, 역류를 방지하는 밸브. |
| 장점 | - 자동 작동 (외부 제어 불필요). - 시스템 보호를 위한 역류 방지. |
| 단점 | - 낮은 압력에서 작동 실패 가능. - 내부 부품이 막힐 위험이 있음. |
| 활용 | - 펌프 출구에서 역류 방지. - 배관 시스템에서 유체의 단방향 유지. |
2. Pressure Relief Valve (압력 릴리프 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 과도한 압력으로부터 시스템을 보호하며, 내부 부품을 보호하는 역할을 합니다. 금속 재질로 제작됩니다. |
| 스프링 (Spring) | 설정된 압력에서 유체가 배출되도록 밸브를 열며, 압력이 낮아지면 다시 닫힙니다. |
| 디스크 (Disc) | 스프링과 함께 작동하며, 유체를 배출하고 다시 밀폐하여 누출을 방지합니다. |
| 시트 (Seat) | 디스크와 밀착되어 밀폐를 유지하며, 압력이 적정 수준으로 복원되면 닫힙니다. |
| 조정 나사 (Adjustment Screw) | 릴리프 밸브의 작동 압력을 설정할 수 있도록 합니다. |
특징 및 활용
| 구분 | 설명 |
| 특징 | 과도한 압력을 방출하여 시스템을 보호하는 안전 밸브. |
| 장점 | - 압력 과부하로 인한 장비 손상을 방지. - 자동으로 설정 압력 초과 시 작동. |
| 단점 | - 오작동 시 과도한 압력 방출 가능. - 정기적인 점검 및 유지보수 필요. |
| 활용 | - 보일러, 압축기 및 고압 탱크에서 과압 방지. - 화학 및 가스 산업. |
3. Pressure Reducing Valve (감압 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 압력 제어 시스템을 보호하며, 주로 금속 재질로 제작됩니다. |
| 다이어프램 (Diaphragm) | 압력을 감지하고 파일럿 밸브와 협력하여 유체 흐름을 조절합니다. |
| 파일럿 밸브 (Pilot Valve) | 메인 밸브의 개폐를 제어하며, 압력을 설정하고 안정적으로 유지하도록 합니다. |
| 스프링 (Spring) | 메인 밸브와 다이어프램의 균형을 맞추어 압력을 유지합니다. |
| 시트 (Seat) | 유체가 새는 것을 방지하며 밸브가 닫힐 때 밀착되는 부분입니다. |
특징 및 활용
| 구분 | 설명 |
| 특징 | 고압 유체를 저압으로 변환하여 시스템 안정성을 유지. |
| 장점 | - 정확한 압력 제어 가능. - 시스템의 효율성 및 안전성 증가. |
| 단점 | - 높은 유지보수 요구. - 설정 압력 불일치 가능성 있음. |
| 활용 | - 상수도 및 가스 공급 라인. - 공정 시스템에서 안정적인 압력 유지. |
4. Angle Valve (앵글 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 밸브 본체 (Body) | 유체가 90도로 흐를 수 있도록 설계된 구조로, 코너나 좁은 공간에서 설치가 용이합니다. |
| 핸들 (Handle) | 사용자가 직접 조작하여 유체 흐름을 제어합니다. 회전 각도를 통해 밸브를 열고 닫을 수 있습니다. |
| 시트 (Seat) | 핸들 조작으로 유체가 새지 않도록 밀폐를 유지하는 부분입니다. |
| 스템 (Stem) | 핸들과 내부 부품을 연결하여 회전 운동을 전달합니다. |
| 가이드 (Guide) | 밸브의 내부 부품이 안정적으로 작동할 수 있도록 돕습니다. |
특징 및 활용
| 구분 | 설명 |
| 특징 | L자형 흐름 경로를 제공하며 수직 및 수평 배관에 적합. |
| 장점 | - 간단한 설계로 압력 손실이 적음. - 설치 및 사용 용이. |
| 단점 | - 높은 유량 제어에는 부적합. - 제한된 환경에서만 사용 가능. |
| 활용 | - 가정용 수도 및 난방/냉방 시스템. - 공업용 유체 흐름 제어. |
5. Solenoid Valve (솔레노이드 밸브)
구조
| 구성 요소 | 설명 |
| 코일 (Coil) | 전류를 통해 자기장을 형성하여 플런저를 작동시키는 역할을 합니다. |
| 플런저 (Plunger) | 코일의 자기장에 의해 작동하여 밸브를 열고 닫는 역할을 합니다. |
| 스프링 (Spring) | 전류가 차단되면 플런저를 초기 위치로 되돌리는 역할을 합니다. |
| 밸브 본체 (Body) | 유체의 흐름을 제어하고 외부 충격으로부터 내부 부품을 보호합니다. |
| 오리피스 (Orifice) | 유체가 통과하는 통로로, 플런저의 위치에 따라 유체의 흐름이 열리거나 닫힙니다. |
특징 및 활용
| 구분 | 설명 |
| 특징 | 전자기 코일로 작동하며 자동화 시스템에서 사용. |
| 장점 | - 빠르고 정밀한 제어 가능. - 전자기 신호로 원격 작동 가능. |
| 단점 | - 전원 공급 필요. - 장시간 사용 시 코일 과열 가능. |
| 활용 | - 자동화 공정 시스템. - HVAC, 공압 및 유압 시스템. |
밸브는 단순한 장치가 아니라 유체 시스템의 안정성과 효율성을 보장하는 핵심 구성 요소입니다. 다양한 밸브의 특징, 장점, 단점, 활용을 이해하고 적절한 선택을 통해 공정 시스템의 성공적인 운영을 보장할 수 있습니다.
P&ID에서 이러한 밸브들은 고유의 기호로 표시되며, 이는 설계 및 운영의 명확성을 높입니다. 다음 번에는 P&ID에서 밸브를 읽는 방법을 소개하겠습니다.
앞으로도 안전관리자, PSM을 하며 배운것들을 설명드리겠습니다.
궁금한 점을 말씀 부탁드립니다.
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