밸브의 세 가지 유형은 무엇입니까?

엔지니어와 기술자가 "세 가지 유형의 밸브는 무엇입니까?"를 검색할 때 보편적인 답이 하나도 없다는 사실에 종종 놀라게 됩니다. 진실은 단순한 세 가지 범주의 목록보다 더 미묘합니다. 밸브 분류는 유압 동력 시스템, 산업 공정 배관 또는 기계식 액추에이터 통합 ​​등 작업 환경에 따라 전적으로 달라집니다.

이러한 복잡성은 엔지니어링 용어의 버그가 아니라 기능입니다. 다양한 산업 분야에서는 다양한 밸브 특성에 우선순위를 두기 때문에 자체 분류 프레임워크를 개발했습니다. 유압 시스템 설계자는 제어 기능에 중점을 두고, 프로세스 플랜트 엔지니어는 서비스 업무에 관심을 갖고, 유지보수 기술자는 액추에이터 선택 및 공간 계획을 위한 기계적 동작 유형을 이해해야 합니다.

이 포괄적인 가이드에서는 다양한 엔지니어링 상황에 걸쳐 밸브 유형을 정의하는 가장 권위 있는 세 가지 분류 프레임워크를 살펴보겠습니다. 각 프레임워크는 업계 표준과 실제 애플리케이션 요구 사항을 바탕으로 "세 가지 유형" 질문에 대한 정당한 답변을 나타냅니다.

프레임워크 1: 유체 동력 시스템의 기능 분류

유압 및 공압 시스템에서 밸브는 동력 전달 회로의 논리적 실행자 역할을 합니다. 이 프레임워크의 세 가지 기본 밸브 유형은 제어 기능을 기반으로 합니다: 방향 제어 밸브, 압력 제어 밸브 및 유량 제어 밸브. 이 분류는 자동화 엔지니어링을 지배하며 ISO 1219(유체 동력 기호) 및 NFPA T3.10.19 표준에서 명시적으로 인정됩니다.

방향 제어 밸브

방향 제어 밸브(DCV)는 모든 유체 동력 시스템의 논리적 기반을 구축합니다. 주요 기능은 회로 내에서 유체 흐름 경로를 지정, 전환 또는 차단하여 유압 실린더(확장, 후퇴 또는 유지) 또는 유압 모터(시계 방향, 시계 반대 방향 또는 정지)와 같은 액추에이터의 동작 방향을 결정하는 것입니다.

DCV의 내부 아키텍처는 스풀 밸브와 포핏 밸브라는 두 가지 주요 설계 철학으로 나뉩니다. 스풀 밸브는 일치하는 보어 내에서 미끄러지는 랜드와 홈이 있는 정밀 가공된 원통형 요소(스풀)로 구성됩니다. 스풀이 축 방향으로 움직일 때 밸브 본체의 포트를 덮거나 열어 유체 경로의 방향을 바꿉니다. 이 설계는 복잡한 스위칭 논리를 구현하는 데 탁월합니다. 단일 밸브 본체로 4방향 3위치 또는 5방향 2위치 구성을 구현할 수 있습니다. 그러나 스풀 밸브에는 틈새 밀봉이라는 고유한 물리적 특성이 있습니다. 원활한 슬라이딩 동작을 위해서는 스풀과 보어 사이에 수 마이크로미터의 반경 방향 여유 공간이 있어야 합니다. 이로 인해 압력이 가해지면 피할 수 없는 내부 누출(스풀 바이패스)이 발생하므로 스풀 밸브는 보조 체크 밸브 없이 장기간 부하를 유지하는 데 적합하지 않습니다.

이와 대조적으로 포핏 밸브는 흐름에 수직인 시트를 누르는 이동식 폐쇄 요소(원추형, 볼 또는 디스크)를 사용합니다. 이렇게 하면 접촉 밀봉 또는 안면 밀봉이 생성됩니다. 닫혀 있을 때 시스템 압력은 실제로 요소를 시트에 더 단단히 누르는 데 도움이 되어 누출이 거의 0에 가까운 확실한 밀봉을 달성합니다. 이로 인해 포핏 밸브는 부하 유지, 안전 차단 및 고압 격리 응용 분야에 이상적입니다. 일반적으로 스트로크가 짧아 응답 시간이 매우 빠르며, 개방 동작은 스풀에 비해 포핏 설계에 탁월한 오염 내성을 제공하는 자체 청소 효과를 제공합니다.

DCV의 사양은 "방향"(유체 포트 수) 및 "위치"(안정적인 스풀 상태 수)를 기반으로 하는 표준 표기 시스템을 따릅니다. 예를 들어 4방향 3위치 밸브(4/3)에는 4개의 포트(압력(P), 탱크(T))와 2개의 작업 포트(A, B)와 3개의 안정 위치가 있습니다. 3위치 밸브의 중앙 상태는 시스템 동작에 매우 중요합니다. O형 폐쇄형 센터는 모든 포트를 차단하여 액추에이터를 제자리에 고정하지만 펌프 압력이 상승합니다. H형 플로트 센터는 A, B, T를 연결하고 P를 차단하여 액추에이터가 자유롭게 플로팅할 수 있도록 합니다. Y형 탠덤 센터는 P와 T를 연결하고 A와 B를 차단하여 액츄에이터 잠금을 유지하면서 펌프를 탱크로 언로드하고 열 발생을 줄입니다.

압력 제어 밸브

수력 물리학에서 압력은 단위 면적당 힘과 같습니다($$P = F/A$$). 따라서 시스템 압력을 제어하는 ​​것은 본질적으로 액츄에이터 출력 힘을 제어하는 ​​것입니다. 압력 제어 밸브는 최대 시스템 압력을 제한하거나 국부적인 회로 압력을 조절하여 안전한 작동 조건을 유지하고 힘 제어 목표를 달성합니다.

DCV의 내부 아키텍처는 스풀 밸브와 포핏 밸브라는 두 가지 주요 설계 철학으로 나뉩니다. 스풀 밸브는 일치하는 보어 내에서 미끄러지는 랜드와 홈이 있는 정밀 가공된 원통형 요소(스풀)로 구성됩니다. 스풀이 축 방향으로 움직일 때 밸브 본체의 포트를 덮거나 열어 유체 경로의 방향을 바꿉니다. 이 설계는 복잡한 스위칭 논리를 구현하는 데 탁월합니다. 단일 밸브 본체로 4방향 3위치 또는 5방향 2위치 구성을 구현할 수 있습니다. 그러나 스풀 밸브에는 틈새 밀봉이라는 고유한 물리적 특성이 있습니다. 원활한 슬라이딩 동작을 위해서는 스풀과 보어 사이에 수 마이크로미터의 반경 방향 여유 공간이 있어야 합니다. 이로 인해 압력이 가해지면 피할 수 없는 내부 누출(스풀 바이패스)이 발생하므로 스풀 밸브는 보조 체크 밸브 없이 장기간 부하를 유지하는 데 적합하지 않습니다.

감압 밸브는 시각적 유사성에도 불구하고 근본적으로 다른 원리로 작동합니다. 이는 회로 내에서 직렬로 설치된 상시 개방형 밸브입니다. 유량을 조절하여 출구 압력을 줄이고 출구 압력 피드백을 사용하여 입구 압력 변동에 관계없이 일정한 감소된 압력을 유지합니다. 이는 단일 유압 소스가 서로 다른 압력 요구 사항을 가진 여러 회로를 제공해야 하는 경우에 필수적입니다. 예를 들어 메인 시스템은 실린더 힘에 20MPa(2900psi)가 필요한 반면 보조 클램핑 회로는 5MPa(725psi)만 필요합니다.

시퀀스 밸브는 입구 압력이 설정점에 도달할 때까지 닫힌 상태를 유지한 다음 자동으로 열려 하류 회로로의 흐름을 허용함으로써 작동 순서를 제어합니다. 유체를 탱크로 덤프하는 릴리프 밸브와 달리 시퀀스 밸브는 출구 흐름을 작업 회로로 유도하므로 일반적으로 작업 포트 신호를 오염시키지 않고 제어실 누출을 처리하기 위해 외부 배수 연결이 필요합니다.

카운터밸런스 밸브는 호이스팅 및 수직 모션 시스템에 매우 중요합니다. 실린더의 복귀 라인에 설치되어 중력을 통해 생성되는 하중보다 약간 높은 압력으로 설정됩니다. 배압을 생성함으로써 중력으로 인해 화물이 자유낙하하는 것을 방지하여 원활하게 제어된 하강을 보장합니다. 최신 카운터밸런스 밸브에는 체크 밸브가 통합되어 있어 리프팅 작업 시 자유로운 역류가 가능합니다.

유량 제어 밸브

유량 제어 밸브는 밸브를 통해 단위 시간당 유체량을 조절하여 액츄에이터 속도(실린더 확장/후퇴 속도 또는 모터 회전 속도)를 제어합니다. 오리피스를 통과하는 기본 흐름 방정식은 다음과 같습니다.$$Q = C_d A \\sqrt{2\\Delta P/\\rho}$$여기서 Q는 유량, A는 오리피스 면적, ΔP는 오리피스를 가로지르는 압력차입니다.

가장 간단한 흐름 제어는 비보상으로 분류된 니들 밸브입니다. 위의 방정식에서 흐름 Q는 개방 면적 A뿐만 아니라 압력차 ΔP의 제곱근에도 영향을 받습니다. 부하가 변화하면 ΔP도 변화하여 속도가 불안정해집니다. 이 근본적인 문제를 해결하기 위해 압력 보상형 유량 제어 밸브는 스로틀링 오리피스와 직렬로 연결된 내부 정차압 감소 밸브(보상기)를 통합합니다. 이 보상기는 부하 압력에 따라 자체 개구부를 자동으로 조정하여 메인 오리피스 전체에서 일정한 ΔP를 유지합니다. ΔP가 일정하게 유지되면 흐름 Q는 개방 면적 A만의 함수가 되어 부하와 무관한 일정한 속도 제어를 달성합니다.

유량 제어 밸브의 회로 위치는 속도 제어 방법을 정의합니다. 미터인 제어는 액추에이터로 들어가는 흐름을 제어하는 ​​밸브를 배치합니다. 이는 일정한 저항 부하가 있는 애플리케이션에 적합하지만 배압을 생성할 수 없습니다. 중력 구동 모션과 같은 과도한 부하에 직면하면 액추에이터가 도망갑니다. 미터 아웃 제어는 액츄에이터에서 나가는 흐름을 제어하는 ​​밸브를 배치합니다. 리턴 측에 배압을 구축함으로써 초과 하중 폭주를 효과적으로 방지하고 뛰어난 모션 부드러움을 제공하는 보다 견고한 유압 지지대가 생성됩니다. 그러나 배압으로 인해 입구 챔버의 압력이 강화될 수 있으므로 설계 시 세심한 압력 등급 검증이 필요합니다.

프레임워크 2: 공정 배관의 서비스 의무 분류

유체 동력 회로에서 석유 및 가스, 화학 처리, 수처리 및 발전을 포함하는 산업 공정 플랜트로 상황을 전환하면 세 가지 유형의 밸브가 배관 시스템의 서비스 임무에 따라 분류됩니다. 이 프레임워크는 차단 밸브, 조절 밸브 및 역류 방지 밸브를 기본 삼위일체로 인식합니다. 이 분류는 P&ID(Piping and Instrumentation Diagram) 개발을 지배하며 ASME B31.3 및 API 600과 같은 배관 표준에 반영됩니다.

격리 밸브

차단 밸브(블록 밸브 또는 차단 밸브라고도 함)는 전체 흐름 또는 완전한 차단을 허용하도록 설계되었습니다. 완전히 열리거나 완전히 닫힌 위치에서 작동하며 서비스를 조절하는 데 사용해서는 안 됩니다. 부분적으로 열린 위치에서 장시간 작동하면 와이어 드로잉이라는 현상을 통해 고속 유체가 밀봉 표면을 침식하여 밀봉 성능을 파괴하고 치명적인 누출을 초래합니다.

게이트 밸브는 고전적인 선형 차단 설계를 나타냅니다. 쐐기 모양의 디스크가 흐름 방향에 수직으로 움직여 흐름을 차단합니다. 완전히 열리면 흐름 경로가 압력 강하를 최소화한 직선형 도관을 형성하므로 게이트 밸브는 낮은 저항이 중요한 서비스에 이상적입니다. 게이트 밸브는 작동 특성이 다른 두 가지 스템 구성으로 제공됩니다. 라이징 스템 게이트 밸브(OS&Y - 외부 나사 및 요크)에는 핸드휠이 회전할 때 스템이 올라가도록 하는 외부 나사산이 있습니다. 이는 시각적 위치 표시(확장된 스템은 열림을 의미함)를 제공하고 나사산이 공정 매체와 접촉하지 않도록 하여 부식을 방지합니다. 이는 위치 가시성이 안전에 중요한 화재 예방 시스템 및 중요 프로세스 라인의 표준입니다. 비상승 스템 게이트 밸브(NRS)에는 스템이 회전하지만 수직으로 이동하지 않으며 내부 너트 나사산이 웨지에 내장되어 있습니다. 이 설계는 수직 공간 요구 사항을 최소화하여 매설된 파이프라인이나 제한된 공간에 적합하지만 직관적인 위치 표시가 부족하고 나사산이 매체 부식에 노출됩니다.

게이트 밸브는 다중 회전 작동이 필요하며 이는 천천히 열리고 닫히는 것을 의미합니다. 이는 수격 현상을 방지하지만 비상 차단에는 적합하지 않습니다. 밀봉 표면은 마손(압력과 마찰을 받는 금속 표면의 냉간 용접)에도 취약합니다.

볼 밸브는 회전식 차단에 대한 현대적인 표준을 나타냅니다. 관통 구멍이 있는 구는 폐쇄 요소 역할을 합니다. 90도 회전하면 완전 개방 또는 완전 폐쇄 작동이 빠르고 효율적으로 이루어집니다. 풀 포트 볼 밸브는 파이프와 일치하는 보어 직경을 가지므로 흐름 저항이 무시할 수 있습니다. 밀봉 메커니즘은 플로팅 볼 설계와 트러니언 장착 설계 간에 근본적으로 다릅니다. 플로팅 볼 밸브에서 볼은 시트에 의해서만 지지되며 본체 내에서 "부동"됩니다. 미디어 압력으로 인해 볼이 다운스트림 시트 쪽으로 밀려 단단히 밀봉됩니다. 이 설계는 저압에서 중간 압력 및 작은 직경에 적합하지만 고압 대구경 응용 분야에서는 작동 토크가 엄청나고 시트가 응력에 따라 변형됩니다. 트러니언 장착형 볼 밸브는 상부 트러니언과 하부 트러니언 사이에 볼을 기계적으로 고정하여 볼의 움직임을 방지합니다. 미디어 압력은 스프링 장착 시트를 볼 쪽으로 밀어 밀봉합니다. 이 설계는 작동 토크를 크게 줄이고 DBB(이중 차단 및 블리드) 기능을 활성화하여 파이프라인 전송 및 고압 응용 분야를 위한 API 6D 선택이 됩니다.

조절 밸브

조절 밸브(제어 밸브 또는 조절 밸브라고도 함)는 흐름 저항을 조절하여 유량, 압력 또는 온도를 제어하도록 설계되었습니다. 격리 밸브와 달리 부분 개방 중에 발생하는 빠른 속도, 난류, 캐비테이션 또는 플래싱을 견뎌야 합니다. 그들은 단순히 열고 닫는 것이 아니라 제한 구역에 살고 있습니다.

글로브 밸브는 정밀 제어의 기준을 설정합니다. 플러그 모양의 디스크가 흐름 중심선을 따라 이동합니다. 내부 흐름 경로는 S자 모양을 형성하여 유체의 급격한 방향 변화를 유도합니다. 이 구불구불한 경로는 엄청난 양의 유체 에너지를 분산시켜 미세한 흐름 조절을 가능하게 합니다. 엔지니어는 디스크 윤곽(선형, 등분율, 빠른 개방)을 변경하여 밸브 고유의 흐름 특성을 정의할 수 있습니다. 등가 특성은 비선형 시스템 압력 강하 변화를 보상하고 전체 스트로크 범위에 걸쳐 상대적으로 일정한 제어 루프 게인을 유지하기 때문에 공정 제어에서 가장 일반적입니다. 글로브 밸브는 뛰어난 조절 정밀도와 긴밀한 차단(병렬 접촉의 디스크 및 시트 결합)을 제공하지만 높은 흐름 저항으로 인해 상당한 압력 손실이 발생합니다.

버터플라이 밸브는 흐름 흐름 내에서 회전하는 디스크를 사용하여 흐름을 제어합니다. 전통적인 동심 버터플라이 밸브는 단순한 저압 수처리 시스템에 사용되지만 편심 버터플라이 밸브는 고성능 제어 분야에 진출했습니다. 이중 오프셋 설계에는 디스크 중심과 파이프 중심선 모두에서 스템 축 오프셋이 있습니다. 이 캠 효과로 인해 디스크가 열릴 때 시트에서 빠르게 들어 올려져 마찰과 마모가 줄어듭니다. 삼중 오프셋 설계는 시트 콘 축과 파이프 중심선 사이에 세 번째 각도 오프셋을 추가합니다. 이를 통해 진정한 "마찰 없는" 작동이 달성되어 누출이 전혀 없는 상태에 도달하고 극한의 온도와 압력을 견딜 수 있는 금속 간 견고한 밀봉이 가능해졌습니다. 삼중 오프셋 금속 시트 버터플라이 밸브는 가혹한 서비스 증기 및 탄화수소 응용 분야를 지배합니다.

밸브 크기 조정의 물리학에서는 계산 기반 선택이 필요합니다. 유량계수($$C_v$$)는 1psi 압력 강하에서 밸브를 통해 흐르는 60°F 물의 분당 갤런을 정의합니다. 이는 밸브 용량의 보편적인 척도 역할을 합니다. 크기 조정 공식$$C_v = Q\\sqrt{SG/\\델타 P}$$유량 Q, 비중 SG 및 압력 강하 ΔP와 관련이 있습니다.

심각한 액체 서비스에 중요한 것은 플래싱과 캐비테이션을 이해하는 것입니다. 밸브의 수축대(최소 면적)를 통해 유체가 가속되면 속도가 최고조에 달하고 압력이 최저점에 도달합니다. 하류에서는 압력이 부분적으로 회복됩니다. 플래싱은 축후압력이 액체의 증기압 이상으로 회복될 수 없을 때 발생합니다. 액체는 영구적으로 2상 흐름으로 증발하고 고속 증기-액체 혼합물은 심각한 침식 손상을 유발합니다. 축류압이 증기압 이하로 떨어지면(기포 형성) 캐비테이션이 발생하지만 하류 압력은 증기압 이상으로 회복됩니다. 기포가 파열되어 극심한 소음, 진동 및 재료 구멍을 유발하는 극단적인 국지적 마이크로 제트와 충격파를 생성합니다. 압력회복계수($$F_L$$)는 밸브의 캐비테이션 저항을 나타냅니다. 글로브 밸브는 일반적으로 높은$$F_L$$값(낮은 회수율), 볼 및 버터플라이 밸브(낮은 회수율)에 비해 우수한 캐비테이션 저항 제공$$F_L$$, 높은 회복).

역류 방지 밸브

체크 밸브(논리턴 밸브)는 정방향 흐름 시 열리고 역방향 흐름 시 닫히는 자동 작동 장치입니다. 이는 주로 역회전 손상으로부터 펌프를 보호하고 시스템 배수를 방지합니다. 다른 밸브 유형과 달리 외부 제어 신호 없이 작동합니다. 유체 운동량과 중력이 작동력을 제공합니다.

스윙 체크 밸브에는 힌지 핀을 중심으로 회전하는 디스크가 있습니다. 이는 낮은 흐름 저항을 제공하지만 저속 또는 맥동 흐름 조건에서 디스크 채터링이 발생하기 쉽습니다. 급속한 흐름 역전이 있는 응용 분야에서 스윙 체크는 디스크가 닫힐 때 파괴적인 워터 해머를 생성할 수 있습니다. 리프트 체크 밸브에는 글로브 밸브와 구조가 유사하게 수직으로 움직이는 디스크가 있습니다. 이 제품은 견고한 밀봉을 제공하고 고압을 견디지만 높은 흐름 저항과 잔해로 인한 막힘에 취약합니다. 틸팅 디스크 체크 밸브는 대형 펌프장(홍수 제어, 물 공급)을 위한 프리미엄 솔루션을 나타냅니다. 디스크 피벗 축은 ​​좌석 표면 근처에 위치하여 균형 잡힌 에어포일 구조를 만듭니다. 짧은 스트로크는 쿠션 작용으로 매우 빠른 폐쇄를 가능하게 하여 수격 현상의 압력 스파이크를 극적으로 감소시킵니다.

프레임워크 3: 액추에이터 통합을 위한 기계적 동작 분류

세 번째 주요 분류 체계는 폐쇄 요소의 물리적 동작 궤적을 기준으로 밸브를 분류합니다. 이러한 관점은 액추에이터 선택(공압, 전기, 유압), 공간 레이아웃 계획 및 유지 관리 전략 개발에 필수적입니다. 세 가지 유형은 선형 모션 밸브, 회전 모션 밸브 및 자체 작동 밸브입니다.

리니어 모션 밸브

선형 모션 밸브에는 흐름 방향에 수직 또는 평행하게 직선으로 움직이는 폐쇄 요소가 있습니다. 대표적인 예로는 게이트 밸브, 글로브 밸브, 다이어프램 밸브, 핀치 밸브 등이 있습니다. 선형 운동은 일반적으로 나사식 스템을 통해 회전 토크를 막대한 선형 추력으로 변환하여 뛰어난 밀봉력(높은 장치 장착 응력)을 제공합니다. 스로틀링 반응은 보다 선형적인 경향이 있어 고정밀 제어 애플리케이션에 적합합니다. 그러나 일반적으로 스트로크 길이가 길어서 밸브 높이가 높아집니다(상당한 헤드룸 요구 사항).

다이어프램 밸브와 핀치 밸브는 고유한 "매체 격리" 특성으로 인해 선형 밸브 설계 내에서 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 이 밸브는 유연한 다이어프램이나 탄성 슬리브를 압축하여 흐름을 차단하고 작동 메커니즘을 공정 매체로부터 완전히 분리합니다. 이는 오염 방지가 가장 중요한 위생 응용 분야(제약, 식품 및 음료)와 연마 입자가 금속 트림 구성 요소를 빠르게 파괴하는 슬러리 응용 분야(광업, 폐수)에서 중요한 이점을 제공합니다. 다이어프램 또는 슬리브 재질 선택(PTFE, EPDM, 천연 고무)은 본체 야금보다는 주요 호환성 고려 사항이 됩니다.

로터리 모션 밸브

로터리 모션 밸브에는 전체 스트로크를 달성하기 위해 일반적으로 90도 축을 중심으로 회전하는 폐쇄 요소가 있습니다. 대표적인 예로는 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 플러그 밸브 등이 있습니다. 이러한 디자인은 컴팩트한 구조, 가벼운 무게 및 빠른 작동을 제공합니다. 공간이 제한된 설치 및 신속한 작동이 필요한 응용 분야에서 탁월합니다. API 607 ​​또는 API 6FA에 따른 화재 안전 인증 테스트는 탄화수소 서비스의 로터리 밸브에 일반적으로 수행되며, 화재 발생 시 연성 시트가 ​​타버릴 경우 금속 간 백업 밀봉이 작동하는지 확인합니다.

로터리 밸브의 토크 프로필은 전체 스트로크에 걸쳐 일정하지 않습니다. 최대 토크는 브레이크-오픈(정지 마찰 및 압력 차이 극복) 및 끝-닫기(시트를 최종 시트로 압축)에서 발생합니다. 중간 행정 토크는 주로 동적 유체 토크입니다. 액츄에이터 크기는 적절한 안전 계수를 갖춘 최대 토크를 기반으로 해야 하며 일반적으로 일반 서비스의 경우 1.25~1.50, 비상 정지 애플리케이션의 경우 최대 2.00입니다. 로터리 밸브용 공압 액추에이터는 일반적으로 랙 앤 피니언 또는 스카치 요크 메커니즘을 사용합니다. 스카치요크 설계는 볼 및 버터플라이 밸브의 끝점에서 높은 토크 특성과 ​​자연스럽게 일치하는 U자형 토크 출력 곡선을 생성하여 효율성을 높이고 액추에이터 크기를 더 작게 만들 수 있습니다.

자동 작동 밸브

자체 작동 밸브에는 전기, 공압, 유압 등 외부 전원이 필요하지 않습니다. 이들은 공정 매체 자체 내의 에너지로만 작동합니다. 체크 밸브는 유체 운동 에너지를 사용하고 릴리프 및 안전 밸브는 정압력을 사용하며 자체 작동식 압력 조절기는 압력 균형 피드백을 사용합니다. 외부 전원이 없기 때문에 이러한 밸브는 특정 중요한 응용 분야에서 본질적으로 안전 장치가 됩니다.

그러나 자체 작동 밸브는 마찰과 결합된 유체 힘과 기계적 스프링 힘 사이의 물리적 균형으로 인해 히스테리시스 및 불감대 특성을 나타냅니다. 히스테리시스는 개방 압력과 재안착 압력이 다르다는 것을 의미합니다. 즉, 밸브가 이전 상태를 "기억"합니다. 데드밴드는 출력 변화가 발생하지 않는 입력 범위입니다. 과도한 데드밴드는 제어 불안정을 초래하는 반면, 밸브 채터링(시트를 손상시키고 위험한 압력 진동을 생성하는 빠른 순환)을 방지하려면 적절한 히스테리시스(예: 릴리프 밸브의 블로우다운, 즉 설정 압력과 재시트 압력의 차이)가 필요합니다. ASME 섹션 VIII Division 1(보일러 및 압력 용기 코드)과 같은 표준은 자체 작동식 안전 및 릴리프 장치에 대한 특정 성능 요구 사항을 요구합니다.

애플리케이션에 적합한 분류 프레임워크 선택

세 가지 프레임워크 중 어떤 것을 적용할지 이해하는 것은 특정 엔지니어링 상황과 의사결정 우선순위에 따라 달라집니다. 유압 실린더를 사용하여 자동화된 제조 셀을 설계하고 모션 시퀀스를 프로그래밍해야 하는 경우 유체 동력 기능 분류(방향, 압력, 흐름)가 필요한 논리적 구조를 제공합니다. 회로 다이어그램은 이러한 기능 범주에 직접적으로 해당하는 ISO 1219 기호를 사용하며, 문제 해결 접근 방식은 어떤 제어 기능이 실패했는지에 초점을 맞춥니다.

선형 모션 밸브에는 흐름 방향에 수직 또는 평행하게 직선으로 움직이는 폐쇄 요소가 있습니다. 대표적인 예로는 게이트 밸브, 글로브 밸브, 다이어프램 밸브, 핀치 밸브 등이 있습니다. 선형 운동은 일반적으로 나사식 스템을 통해 회전 토크를 막대한 선형 추력으로 변환하여 뛰어난 밀봉력(높은 장치 장착 응력)을 제공합니다. 스로틀링 반응은 보다 선형적인 경향이 있어 고정밀 제어 애플리케이션에 적합합니다. 그러나 일반적으로 스트로크 길이가 길어서 밸브 높이가 높아집니다(상당한 헤드룸 요구 사항).

혼잡한 장비실에서 밸브 교체를 계획하는 기계 유지보수 기술자이거나 작동 패키지를 선택하는 경우 기계적 동작 분류(선형, 회전, 자체 작동)에 따라 실질적인 결정을 내릴 수 있습니다. 상승 스템을 위한 수직 여유 공간이 있는지, 기존 액추에이터 장착 패턴이 회전식 1/4회전 밸브에 적합한지, 작동 중에 밸브에 접근할 수 있는지 여부를 알아야 합니다. 이 분류는 예비 부품 재고 전략에도 영향을 미칩니다. 선형 모션 밸브 스템과 패킹은 로터리 밸브 베어링 및 시트에 비해 마모 패턴과 교체 절차가 다릅니다.

현실은 숙련된 엔지니어가 답변되는 질문에 따라 이러한 프레임워크 사이를 유동적으로 이동한다는 것입니다. 정유소의 제어 밸브는 유량 제어 밸브(유체 동력 기능), 조절 밸브(프로세스 서비스 임무) 및 선형 모션 밸브(기계적 구현)로 동시에 설명될 수 있습니다. 각 설명은 해당 맥락에서 정확하며 각각 다른 의사 결정 정보를 제공합니다. 핵심은 밸브 분류가 엄격한 분류법이 아니라 유연한 관점의 도구 모음이라는 점을 인식하는 것입니다.

최신 밸브 표준은 종종 여러 프레임워크를 연결합니다. 예를 들어, IEC 60534는 제어 밸브를 다루며 기능적 요구 사항(유량 특성, 범위 조정 가능성)과 기계적 고려 사항(액추에이터 부착, 스템 설계)을 모두 다루고 있습니다. API 6D는 파이프라인 밸브를 다루고 서비스 의무 성능(격리 및 조절 등급)을 지정하는 동시에 기계적 특징(상승 스템 대 비상승 스템, 트러니언 장착 요구 사항)도 자세히 설명합니다. 이러한 프레임워크 간 통합은 실제 엔지니어링 프로젝트에 고립된 범주적 지식이 아닌 전체적인 이해가 어떻게 필요한지를 반영합니다.

결론: 상황에 따라 분류가 결정됩니다

누군가 "밸브의 세 가지 유형은 무엇입니까?"라고 묻는다면 기술적으로 올바른 대답은 다음과 같은 질문으로 시작됩니다. 어떤 분류 시스템에 따른 세 가지 유형이 있습니까? 유체 동력 엔지니어의 대답인 방향 제어, 압력 제어 및 흐름 제어는 유압 및 공압 자동화 환경에서 완벽하게 유효합니다. 프로세스 엔지니어의 답변(격리, 규제 및 반환 불가)은 산업용 배관 서비스 업무를 정확하게 설명합니다. 기계 엔지니어의 대답(선형 동작, 회전 동작 및 자체 작동)은 물리적 구현과 액추에이터 인터페이스를 올바르게 분류합니다.

이러한 유효한 답변의 다양성은 표준화의 실패가 아니라 밸브 엔지니어링의 깊이와 폭을 반영하는 것입니다. 밸브는 유체 역학, 재료 과학, 기계 설계 및 제어 이론의 교차점에서 작동합니다. 다양한 기술 분야는 자연스럽게 문제 해결 접근 방식 및 의사 결정 우선 순위에 맞는 분류 시스템을 개발합니다.

통합 프로세스 제어 시스템을 설계하거나 공장 전체의 자산 안정성 프로그램을 관리하는 등 다양한 분야에서 작업하는 엔지니어의 경우 세 가지 프레임워크를 모두 이해하면 전략적 이점을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 다양한 배경을 가진 전문가와의 효과적인 커뮤니케이션이 가능하고, 더 나은 정보를 바탕으로 장비 선택 결정을 지원하며, 보다 포괄적인 오류 분석을 촉진합니다. 밸브에 오류가 발생하면 방향 제어 기능, 격리 서비스 의무 또는 기계적 작동에 오류가 있는지 묻는 질문을 통해 근본 원인의 다양한 측면을 파악하고 다양한 시정 조치를 안내할 수 있습니다.

디지털 포지셔너, 무선 모니터링 및 예측 유지 관리 알고리즘을 통해 밸브 기술이 발전함에 따라 이러한 기본 분류 프레임워크는 여전히 관련성이 있습니다. 진단 기능이 내장된 스마트 밸브는 여전히 기능적 역할(압력 제어)을 수행하고 프로세스 임무(스로틀링)를 수행하며 기계적 동작 모드(회전식)를 통해 작동합니다. 디지털 인텔리전스 계층은 성능과 안정성을 향상시키지만 이러한 기본 분류를 이해해야 할 필요성을 대체하지는 않습니다. 새로운 시설에 대한 밸브를 지정하든, 고장난 시스템을 해결하든, 기존 플랜트를 최적화하든, 특정 상황에서 어떤 유형의 분류가 중요한지에 대한 명확성은 엔지니어링 우수성을 향한 첫 번째 단계입니다.