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  Control Valve의 유량의 따른 오프닝 원리 질문
  글쓴이 : 밍의주인   고유ID : dcu22     날짜 : 18-09-09 19:05     조회 : 549    
안녕하세요?
요즘 컨트롤 밸브 때문에 잠못자는 초보엔지니어 입니다...
Pump Rated case의 Flow rate는 5 m3/h이고, A와 B로 각각 4 , 1 m3/h로 유량이 나눠져 흐릅니다.이 때, B쪽의 컨트롤 밸브의 차압이, 데이터 시트 상에는 0.5 kg/cm2으로 되어 있습니다. 하지만, hydralic calculation을 하여 검토하니, 이 때의 밸브의 차압은 2 kg/cm2라고 판명되었다면
1) 데이터 시트 대로 1m3/h가 최대로 흐를 때 0.5 kg/cm2의 차압이 걸리는 컨트롤 밸브를 구매하였지만, 실제로는 1m3/h가 흐를 때, 2 kg/cm2의 차압이 걸리는 것이 맞다면, 이 컨트롤 밸브는 유량은 1m3/h로 맞게 운전이 되도록, 2 kg/cm2의 차압에 맞게 오프닝을 유지 하나요? (이렇게 되면 예상했던 오프닝 %(약 70%)보다 작은 오프닝 %(70%보다 훨씬낮은)으로 될것 같긴 합니다.)
2) 아니면 반대로, 데이터 시트 대로 1m3/h가 최대로 흐를 때 0.5 kg/cm2의 차압이 걸리는 컨트롤 밸브를 구매하였지만, 실제로는 1m3/h가 흐를 때, 2 kg/cm2의 차압이 걸리는 것이 맞다면, 컨트롤 밸브는 1m3/h 일때의 0.5 kg/cm2의 차압만큼의 Cv가 선정되어 있으므로, 오프닝은 0.5 kg/cm2의 차압만큼 열리고, 유량조절의 실패하나요?
재 생각에는 Flow Control valve라면 유량을 읽고 그 유량에 맞는 오프닝(차압)을 주어서 맞춰가므로 유량 조절은 되고 다만 Control valve의 오프닝이 예상한 것 보다 더 닫혀서 운전될 것 같은데, 햇갈려서 질문 드립니다..

스테파노 Stefano   18-09-10 10:37
(1) 질문의 결론을 먼저 답하자면 질문자의 예상이 맞습니다.

(2) Control Valve B 를 구매할 경우  0.5 at(=kg/cm2)일때의 유량이 1 m3/h 였는데  실제운전할 때의 밸브차압이 2 at이라면 구매했던 밸브의 크기가 커서 Control Valve가 목표유량 1 m3/h를 맞추어 주도록 밸브가 많이 닫힌 상태에 놓이도록 자동적으로 조절해 줍니다.  차압이 달라지면 밸브 열림도 그에 따라 달라지므로 유량 조절기가 Smart한 기능을 발하지요. 

(3) Control Valve의 차압은 Hydraulic Calculation 결과로 얻어지는 것이 아니라 목표 유량에 맞추어주기 위해 Controller가 출력신호를 내보낼 때의 밸브 개도율과 그 목표유량에 의해 결정되는 것입니다

결론적으로 발주할 때의 0.5 at는 Control Valve의 크기를 선정하기 위해 정해둔 <설계기준>에 해당하고  운전 중 여러 조건에 의해 결정된 실제 <운전상태>가 되는데  여기서 말하는 "운전 중 여러 조건"  이란 대개 다음 사항에 해당합니다.

  i) Suction Tank 실제 액면 높이 (높을수록 Pump 배출압력 높아짐)
  ii) Pump 배출압 (발주된 펌프의 운전중 배출압력이 실제로 다른 경우)
  iii) Pump 배출유량 (실제유량보다 적게 배출시 Discharge 압력이 높에 나타남)
  iv) 배관의 차압 (설계도면에 의한 Hydraulic 계산과 시제시공 사이의 차이에 기인함)
  v) 밸브의 Position (연결배관에 달려있는 밸브의 개도율에 따라 달라짐)
  vi) 설치된 Valve의 크기 (설치된 밸브가 과다하게 큰 경우 목표유량을 맞추어 주기위해 Controller가 Valve를 많이 닫아줌)

(4) 차압이 많이 걸렸을 때 예상 문제점..
밸브의 차압이 많이 걸리고 Valve가 거의 닫힌 상태로 운전이 된다면 Valve Seat와 Valve Plug가 거의 닿아있는 상태로 운전되어 진동이나 소음이 심해질 수 있습니다.  그리운전되는 상태라면 Valve의 수명이 오래 못갑니다.

그 상황에서의 조치법
만일 그런 상황이라면 Cotrol Valve 전후의 수동밸브를 많이 닫아 운전하도록 해야 하고 그래도 문제 있다면 Control Valve를 작은 것으로 교체해야 합니다.
이종석 chemtech   18-09-10 15:24
Max. 1 m3/h 에서 차압을 0.5kg/cm2로 선정이 되었다면 이 조건에서 밸브는 100% OPEN으로 설계가 되었을것
이므로 실제 차압이 2kg/cm2 이라면 물의경우 82% 정도가 열려 운전이 됩니다 ( Linear일 경우)

펌프가 5m3/h임을 감안항때 각각 1 m3/h는 normal로 보여지며 이경우가 맞다면 1m3/h, 0.5kg/cm2에서
60%가 열리는 것으로 설계가 되었다면 2kg/cm2일때는 30% 가 열려 운전이 됩니다 (물의경우, Linear 일때)

통상적으로 밸브는 normal 차압을 기준으로 설계를 하며 rated를 0.5kg.cm2로 설정해서 펌프 hydraulic 계산을
했다면 normal 상태의 차압을 계산해서 그차이를 가지고 콘트롤밸블의 차압을 결정 합니다

즉 normal 차압이 2kg/cm2 이고 rated가 0.5kg/cm2 라면 rated에서 100% open 으로 설계하면 normal 에서
밸브가 60% 정도 열리고 rated에서 100%가 열려 0.5 ~ 2 kg/cme의 압력변동을 콘트롤 밸브가 흡수를 하게 되지요

스테파노님의 설명대로 normal 조건에서의 콘트롤 밸브 차압계산을 제대로 적용하지 않으면 밸브가 너무많이 닫혀
운전이 되는경우 문제가 발생하며 , 반대로 밸브가 다 열려도 유량조절이 않되는 경우도 종종 발생 합니다

따라서 반드시 rated 에서 펌프 hydraulic 계산을 한후 normal 유량에서의 차압을 계산해서 rated 와 normal 조건
에서 차압 변화를 콘트롤 밸브가 밸브의 열림정도로 흡수될수 있도록 해야 문제가 발생하지 않습니다
밍의주인 dcu22   18-09-10 22:05
하...정말 답변 감사합니다!!! 그 상황에서의 조치법 또한 정말 감사합니다!! 속이 다 시원하네요!
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