화학 공장 작업장을 둘러보면 둥근 머리 밸브가 달린 파이프들을 분명히 볼 수 있을 텐데, 이것들이 바로 조절 밸브입니다.
공압식 다이어프램 조절 밸브
조절 밸브의 이름에서 몇 가지 정보를 알 수 있습니다. 핵심 단어인 "조절"은 조절 범위를 0%에서 100% 사이에서 임의로 조정할 수 있다는 것을 의미합니다.
자세히 살펴보신 분들은 각 조절 밸브 헤드 아래에 장치가 달려 있는 것을 발견하실 수 있을 겁니다. 이 장치에 대해 잘 아시는 분들은 이것이 조절 밸브의 핵심인 밸브 포지셔너라는 것을 아실 것입니다. 이 장치를 통해 헤드(공압 필름)로 유입되는 공기량을 조절하여 밸브 위치를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
밸브 포지셔너에는 지능형 포지셔너와 기계식 포지셔너가 있습니다. 오늘은 그림에 보이는 것과 같은 기계식 포지셔너에 대해 설명하겠습니다.
기계식 공압 밸브 포지셔너의 작동 원리
밸브 위치 조절기 구조도
이 그림은 기계식 공압 밸브 포지셔너의 구성 요소를 하나씩 보여줍니다. 다음 단계는 작동 원리를 살펴보는 것입니다.
공기 공급원은 공기 압축기 스테이션의 압축 공기입니다. 압축 공기 정화를 위해 밸브 포지셔너의 공기 공급 입구 앞에 공기 필터 감압 밸브가 설치되어 있습니다. 감압 밸브 출구에서 나온 공기는 밸브 포지셔너로 유입됩니다. 밸브의 멤브레인 헤드로 유입되는 공기량은 제어기의 출력 신호에 따라 결정됩니다.
컨트롤러에서 출력되는 전기 신호는 4~20mA이고, 공압 신호는 20kPa~100kPa입니다. 전기 신호를 공압 신호로 변환하는 과정은 전기 변환기를 통해 이루어집니다.
컨트롤러에서 출력되는 전기 신호가 해당 가스 신호로 변환되면, 변환된 가스 신호가 벨로우즈에 작용합니다. 레버 2가 받침점을 중심으로 회전하면서 레버 2의 하단부가 오른쪽으로 이동하여 노즐에 접근합니다. 노즐의 배압이 증가하고, 공압 증폭기(그림에서 < 기호가 있는 부품)를 통해 증폭된 후, 공기 공급원의 일부가 공압 다이어프램의 공기실로 보내집니다. 밸브 스템이 밸브 코어를 아래로 당기면서 밸브가 자동으로 점진적으로 열립니다. 이때 밸브 스템에 연결된 피드백 로드(그림의 스윙 로드)가 받침점을 중심으로 아래로 이동하면서 샤프트의 앞쪽 끝을 아래로 밀어냅니다. 이에 연결된 편심 캠은 시계 반대 방향으로 회전하고, 롤러는 시계 방향으로 회전하면서 왼쪽으로 이동하여 피드백 스프링을 늘립니다. 피드백 스프링의 하단 부분이 레버 2를 늘려 왼쪽으로 이동시키면 벨로우즈에 작용하는 신호 압력과 힘의 균형을 이루게 되어 밸브가 특정 위치에 고정되어 움직이지 않게 됩니다.
위의 소개를 통해 기계식 밸브 포지셔너에 대해 어느 정도 이해하셨을 것입니다. 기회가 된다면 작동 중에 한 번 분해해 보고, 포지셔너의 각 부품 위치와 명칭을 자세히 살펴보는 것이 좋습니다. 이로써 기계식 밸브에 대한 간략한 설명을 마치겠습니다. 다음으로는 조절 밸브에 대한 더 심도 있는 지식을 습득해 보겠습니다.
지식 확장
지식 확장 1
사진 속 공압식 다이어프램 조절 밸브는 공기 밀폐형입니다. 왜 그런지 궁금해하는 사람들이 있습니다.
첫째, 공기역학적 다이어프램의 공기 흡입 방향을 살펴보면 긍정적인 효과를 볼 수 있습니다.
둘째, 밸브 코어의 설치 방향을 확인하십시오. 설치 방향은 정방향입니다.
공압식 다이어프램 공기실 환기 방식은 다이어프램이 다이어프램 내부에 있는 6개의 스프링을 눌러 밸브 스템을 아래로 밀어내는 원리입니다. 밸브 스템은 밸브 코어에 연결되어 있으며, 밸브 코어는 앞쪽으로 설치되어 있습니다. 따라서 공기 공급이 차단되면 밸브는 닫힘 위치로 이동합니다. 이러한 이유로 공기압식 닫힘 밸브라고 합니다. 공기 공급이 중단되면(시공 또는 공기 배관의 부식 등으로 인해) 스프링의 반력에 의해 밸브가 재설정되어 완전히 열린 위치로 돌아갑니다.
공기 차단 밸브 사용 방법은 무엇인가요?
사용 방법은 안전이라는 관점에서 고려됩니다. 이는 에어컨을 켜거나 끌지 여부를 결정하는 데 필수적인 조건입니다.
예를 들어, 보일러의 핵심 장치 중 하나인 증기 드럼과 급수 시스템에 사용되는 조절 밸브는 항상 공기가 통하지 않도록 닫혀 있어야 합니다. 왜냐하면, 가스 공급이나 전원 공급이 갑자기 중단될 경우, 보일러는 여전히 격렬하게 연소하며 드럼 내부의 물을 지속적으로 가열하기 때문입니다. 만약 가스를 사용하여 조절 밸브를 열어 놓은 상태에서 에너지 공급이 중단되면, 밸브가 닫히면서 드럼 내부의 물이 증발하지 않고 몇 분 안에 건조 연소가 발생하여 매우 위험해집니다. 이러한 상황에서는 조절 밸브 고장을 단시간 내에 해결할 수 없어 보일러 가동이 중단될 수 있습니다. 따라서 건조 연소나 보일러 가동 중단 사고를 방지하기 위해 가스 차단 밸브를 반드시 사용해야 합니다. 에너지 공급이 중단되고 조절 밸브가 완전히 열린 상태이더라도 증기 드럼에는 물이 계속 공급되므로 드럼 내부의 물이 증발하지 않는 건조 연소 현상을 방지할 수 있습니다. 따라서 조절 밸브 고장이 발생하더라도 보일러 가동이 즉시 중단되지 않고 문제를 해결할 시간을 확보할 수 있습니다.
위의 예시들을 통해 이제 여러분은 공기 개방 제어 밸브와 공기 폐쇄 제어 밸브를 선택하는 방법에 대한 기본적인 이해를 갖게 되었을 것입니다!
지식 확장 2
이 간략한 정보는 위치 추적기의 긍정적 및 부정적 효과 변화에 관한 것입니다.
그림에 나타난 조절 밸브는 정작용식입니다. 편심 캠은 AB 두 면으로 이루어져 있는데, A는 앞쪽 면, B는 측면을 나타냅니다. 이때 A면이 바깥쪽을 향하고 있으며, B면을 바깥쪽으로 돌리는 것은 반작용입니다. 따라서 그림에서 A 방향을 B 방향으로 바꾸는 것은 반작용식 기계식 밸브 위치 조절 장치입니다.
사진 속 실제 장치는 정압식 밸브 포지셔너이며, 컨트롤러 출력 신호는 4~20mA입니다. 4mA일 때 해당 공기압 신호는 20kPa이며, 조절 밸브는 완전히 열립니다. 20mA일 때 해당 공기압 신호는 100kPa이며, 조절 밸브는 완전히 닫힙니다.
기계식 밸브 포지셔너는 장점과 단점이 있습니다.
장점: 정밀한 제어.
단점: 공압 제어 방식이기 때문에 위치 신호를 중앙 제어실로 피드백하려면 추가적인 전기 변환 장치가 필요합니다.
지식 확장 3
일상적인 문제 발생과 관련된 사항들.
생산 과정 중 발생하는 문제는 정상적인 것이며 생산 과정의 일부입니다. 하지만 품질, 안전, 생산량을 유지하기 위해서는 문제를 적시에 해결해야 합니다. 이것이 바로 회사에 남아 있는 이유입니다. 따라서 우리는 발생할 수 있는 몇 가지 고장 현상에 대해 간략하게 논의할 것입니다.
1. 밸브 포지셔너의 출력은 마치 거북이 같습니다.
밸브 포지셔너의 전면 덮개를 열지 마십시오. 소리를 들어 공기 공급 파이프에 균열이 있어 누출이 있는지 확인하십시오. 이는 육안으로 판단할 수 있습니다. 또한 흡입 공기실에서 누출음이 들리는지 확인하십시오.
밸브 포지셔너의 전면 커버를 엽니다. 1. 고정 오리피스가 막혔는지 확인합니다. 2. 배플의 위치를 확인합니다. 3. 피드백 스프링의 탄성을 확인합니다. 4. 사각 밸브를 분해하고 다이어프램을 점검합니다.
2. 밸브 포지셔너의 출력은 지루합니다.
1. 공기 공급 압력이 지정된 범위 내에 있는지, 그리고 피드백 로드가 떨어져 나갔는지 확인하십시오. 이것이 가장 간단한 단계입니다.
2. 신호선 배선이 올바른지 확인하십시오 (나중에 발생하는 문제는 일반적으로 무시됩니다).
3. 코일과 전기자 사이에 무언가 끼어 있습니까?
4. 노즐과 배플의 위치가 적절하게 맞춰져 있는지 확인하십시오.
5. 전자기 부품 코일의 상태를 점검하십시오.
6. 밸런스 스프링의 조정 위치가 적절한지 확인하십시오.
신호가 입력되었지만 출력 압력이 변하지 않거나, 출력은 발생하지만 최대값에 도달하지 않는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 오류는 일상적인 고장에서도 흔히 발생하므로 여기서는 자세히 다루지 않겠습니다.
지식 확장 4
조절 밸브 스트로크 조정
생산 과정에서 조절 밸브를 장기간 사용하면 작동이 부정확해집니다. 일반적으로 특정 위치를 열려고 할 때 항상 큰 오차가 발생합니다.
스트로크 범위는 0~100%이며, 조정을 위한 최대값은 0, 25, 50, 75, 100%로 표시됩니다. 특히 기계식 밸브 포지셔너의 경우, 조정 시 포지셔너 내부에 있는 두 개의 수동 부품, 즉 조정 원점과 조정 범위의 위치를 알아야 합니다.
공기 유입 조절 밸브를 예로 들자면, 그것을 조절하면 됩니다.
1단계: 영점 조정 시 제어실 또는 신호 발생기에서 4mA를 출력합니다. 조절 밸브는 완전히 닫혀 있어야 합니다. 완전히 닫히지 않으면 영점 조정을 수행합니다. 영점 조정이 완료되면 50% 지점을 직접 조정하고, 그에 따라 스팬을 조정합니다. 이때 피드백 로드와 밸브 스템이 수직 상태인지 확인합니다. 조정이 완료되면 100% 지점을 조정합니다. 조정이 완료되면 0~100% 사이의 5개 지점을 반복적으로 조정하여 개방 정도가 정확해질 때까지 조정합니다.
결론: 기계식 위치조절기에서 지능형 위치조절기로. 과학 기술적 관점에서 볼 때, 과학 기술의 급속한 발전은 현장 유지보수 인력의 노동 강도를 낮췄습니다. 개인적으로, 실무 능력을 향상시키고 기술을 배우고 싶다면, 특히 신입 계측기 담당자에게는 기계식 위치조절기가 가장 적합하다고 생각합니다. 간단히 말해서, 지능형 위치조절기는 설명서의 몇 단어만 이해하고 손가락만 움직이면 영점 조정부터 범위 조정까지 모든 것을 자동으로 수행합니다. 작업이 완료되고 주변 정리까지 끝나면 그냥 자리를 비우면 됩니다. 반면 기계식 위치조절기는 많은 부품을 직접 분해, 수리, 재조립해야 합니다. 이러한 과정을 통해 실무 능력을 향상시키고 장비의 내부 구조에 더욱 익숙해질 수 있습니다.
지능형이든 아니든, 자동화된 생산 공정 전체에서 지배적인 역할을 합니다. 일단 고장이 나면 조정할 방법이 없어 자동 제어는 무의미해집니다.
게시 시간: 2023년 8월 31일