산업용 유체 제어 분야에서,버터플라이 밸브파이프라인에서 액체, 기체 및 슬러리의 흐름을 조절, 제어 및 차단하는 데 중요한 역할을 합니다. 플랜지형 버터플라이 밸브는 연결 방식의 한 종류로, 밸브 본체의 양쪽 끝에 일체형 플랜지가 있어 파이프 플랜지에 볼트로 안전하게 연결할 수 있습니다.
쿼터턴 회전 메커니즘플랜지형 버터플라이 밸브이는 게이트 밸브나 글로브 밸브와 같은 선형 밸브와 구별되는 특징으로, 속도와 공간 효율성 측면에서 이점을 제공합니다.
이 글에서는 플랜지형 버터플라이 밸브의 설계, 종류, 재질, 적용 분야, 장단점, 설치, 유지보수, 다른 밸브와의 비교, 그리고 향후 동향에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
1. 정의 및 작동 원리
플랜지형 버터플라이 밸브는 밸브 스템의 회전을 통해 유체 흐름을 제어하는 디스크가 있는 90도 회전식 밸브입니다. 밸브 본체 양쪽 끝에는 파이프라인에 직접 볼트로 연결할 수 있는 플랜지가 있습니다. 플랜지형 버터플라이 밸브는 볼트 구멍이 있는 돌출형 또는 평면형 플랜지를 사용하여 저압, 중압 및 고압 환경은 물론 소형, 중형 및 대형 직경의 배관에도 적합한 더욱 견고하고 안정적인 연결을 제공합니다.
작동 원리는 간단하고 효과적입니다. 밸브는 밸브 본체, 밸브 디스크, 밸브 스템, 밸브 시트 및 액추에이터로 구성됩니다. 핸들이나 기어를 조작하거나 자동 액추에이터로 밸브 스템을 회전시키면 밸브 디스크가 유로와 평행한 위치(완전히 열림)에서 수직인 위치(완전히 닫힘)로 회전합니다. 열린 위치에서 밸브 디스크는 파이프라인 축과 정렬되어 유동 저항과 압력 손실을 최소화합니다. 닫혔을 때는 밸브 디스크가 밸브 본체 내부의 시트에 밀착되어 밀봉됩니다.
이 메커니즘은 밸브를 빠르게 작동시킬 수 있도록 해주며, 일반적으로 90도 회전만으로 작동이 가능하여 다회전 밸브보다 빠릅니다. 플랜지형 버터플라이 밸브는 양방향 유량 처리가 가능하며, 일반적으로 탄성 시트 또는 금속 시트를 사용하여 완벽한 차단을 보장합니다. 이러한 설계 덕분에 잦은 스위칭이 필요한 시스템이나 공간이 제한적인 시스템에 특히 적합합니다.
2. 구성 요소
주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 밸브 본체외부 하우징은 일반적으로 이중 플랜지 구조로 되어 있으며, 구조적 연결을 제공하고 내부 부품을 수용합니다. 일반적인 용도에는 탄소강이 사용되고, 내식성에는 스테인리스강, 해양 환경에는 니켈-알루미늄 청동, 극한 조건에는 합금강이 사용됩니다.
- 밸브 디스크:유선형 또는 평면형으로 제공되는 회전 요소는 유량을 제어합니다. 디스크는 성능 향상을 위해 중앙에 배치하거나 한쪽으로 치우치게 배치할 수 있습니다. 재질은 스테인리스강, 알루미늄 청동 또는 내마모성 향상을 위한 나일론 코팅으로 제작됩니다.
- 줄기밸브 디스크와 액추에이터를 연결하는 샤프트는 회전력을 전달합니다. 스테인리스강 또는 고강도 합금은 토크를 견딜 수 있습니다.
누출 방지를 위한 씰이 장착된 관통형 또는 2피스 스템이 일반적으로 사용됩니다.
- 좌석밀봉면은 EPDM 또는 PTFE와 같은 탄성 중합체 재질로 만들어집니다. EPDM(-20°화씨 250도°F), BUNA-N (0°화씨 200도°F), 비톤(-10)°화씨 400도°F), 또는 PTFE(-100)°화씨 450도°F)는 연질 밀봉에 사용되며, 스테인리스강이나 인코넬과 같은 금속 재료는 고온 경질 밀봉에 사용됩니다.
- 액추에이터작동 방식: 수동(핸들, 기어) 또는 동력(공압, 전기).
- 패킹 및 개스킷구성 요소 사이 및 플랜지 연결부에서 누출 방지 밀봉이 이루어지도록 하십시오.
이러한 구성 요소들은 함께 작동하여 안정적인 유량 제어를 제공합니다.
3. 플랜지형 버터플라이 밸브의 종류
플랜지형 버터플라이 밸브는 디스크 정렬, 작동 방식 및 본체 유형에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
3.1 정렬
- 동심형(제로 오프셋): 밸브 스템이 디스크 중앙을 관통하며 탄성 시트를 특징으로 합니다. 이 밸브는 최대 250°C의 온도에서 저압 용도에 적합합니다.°F.
- 이중 오프셋: 밸브 스템이 디스크 뒤쪽으로 오프셋되어 중심에서 벗어나 있어 시트 마모를 줄입니다. 이 밸브는 중압 용도 및 최대 400°F(섭씨 약 204도)의 온도에 적합합니다.°F.
- 트리플 오프셋: 증가된 테이퍼 시트 각도는 금속 대 금속 밀봉을 생성합니다. 이 밸브는 고압(최대 Class 600) 및 고온(최대 1200)에 적합합니다.°F) 적용 분야에 적합하며 누출 제로 요건을 충족합니다.
3.2 작동 방식
작동 방식에는 다양한 작동 요구 사항을 충족하기 위해 수동, 공압, 전기 및 유압 방식이 있습니다.
4. 산업 응용 분야
플랜지형 버터플라이 밸브는 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다.
- 물 및 폐수 처리: 처리 시설 및 유출수 전환 시스템의 유량 조절에 사용됩니다. - 화학 공정: 산, 알칼리 및 용제를 취급하려면 내식성 재료가 필요합니다.
- 석유 및 가스: 원유, 천연가스 및 정제 공정용 배관.
- HVAC 시스템: 난방 및 냉방 네트워크에서 공기와 물의 흐름을 제어합니다.
- 발전: 증기, 냉각수 및 연료를 관리합니다.
- 식품 및 음료: 무균 유체 취급을 위한 위생적인 설계.
- 제약 분야: 무균 환경에서의 정밀한 제어.
- 해양 및 펄프/제지: 해수, 펄프 및 화학 처리 공정에 사용됩니다.
5. 플랜지 버터플라이 밸브의 장점과 단점
5.1 장점:
- 소형 및 경량 설계로 설치 비용과 공간 요구 사항을 줄여줍니다.
- 빠른 1/4회전 작동 및 신속한 반응.
- 직경이 클수록 비용이 저렴해집니다.
- 개방 시 압력 손실이 적고, 에너지 효율이 높으며 효율적입니다.
- 유체 전환에 적합하며 뛰어난 밀봉 성능을 제공합니다.
- 유지보수가 용이하고 자동화 시스템과 호환됩니다.
5.2 단점:
- 밸브 디스크가 열릴 때 유로를 차단하여 압력 손실이 발생합니다. - 고압 환경에서 유량 조절 용량이 제한적이어서 캐비테이션이 발생할 가능성이 있습니다.
- 연질 밸브 시트는 마모성이 강한 환경에서 더 빨리 마모됩니다.
- 너무 빨리 닫으면 수격 현상이 발생할 수 있습니다.
- 일부 설계에서는 더 높은 초기 토크가 필요하므로 더 강력한 액추에이터가 필요합니다.
6. 버터플라이 밸브 설치 방법
설치 시 밸브 플랜지와 파이프 플랜지를 정렬하고 볼트 구멍이 일치하는지 확인하십시오.
밀봉을 위해 개스킷을 삽입하십시오.
볼트와 너트로 고정하고, 변형을 방지하기 위해 고르게 조여주십시오.
이중 플랜지 밸브는 양쪽을 동시에 정렬해야 하지만, 러그형 밸브는 한쪽씩 볼트로 고정할 수 있습니다.
압력을 가하기 전에 밸브를 여러 번 작동시켜 디스크의 움직임이 원활한지 확인하십시오.
수직으로 설치할 경우, 침전물 축적을 방지하기 위해 밸브 스템은 수평으로 위치해야 합니다.
제조업체의 지침 및 API 598과 같은 테스트 표준을 항상 준수하십시오.
7. 표준 및 규정
플랜지형 버터플라이 밸브안전 및 상호 운용성 표준을 준수해야 합니다.
- 디자인: API 609, EN 593, ASME B16.34. - 테스트: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- 플랜지: ASME B16.5, DIN, JIS.
- 인증: CE, SIL3, API 607(화재 안전).
8. 다른 밸브와의 비교
게이트 밸브와 비교했을 때, 플랜지형 버터플라이 밸브는 작동 속도가 더 빠르고 유량 조절 기능을 제공하지만, 유량 저항은 약간 더 낮습니다.
볼 밸브에 비해 직경이 큰 밸브의 경우 경제적이지만, 개방 시 압력 손실이 더 큽니다.
글로브 밸브는 더욱 정밀한 유량 조절이 가능하지만 크기가 크고 가격이 더 비쌉니다.
전반적으로 버터플라이 밸브는 공간 제약이 있고 비용에 민감한 용도에 탁월한 성능을 발휘합니다.