Design +45







Full bore Valve (Full port) 는 언제 사용할까요?


일단 정의부터 보자면, Valve는 일반적으로 Piping 라인보다 조금 작은 사이즈로 제작됨니다. 

어차피 흐름을 조절하는 역할을 하기때문에 꼭 piping 사이즈와 똑같이 할 필요가 없기 때문이죠. 

사이즈가 작아지니 그만큼 제작비용이 적어져서 경제적이기도 하며, Offshore 플랫폼 같은 경우에는 무게에도 영향을 미치기 때문에

이렇게 작은 사이즈 밸브를 이용합니다. 이걸 Reduced bore (Reduced port) valve라고 합니다.


반면 Full bore valve는 Piping 사이즈와 동일하게 제작하는 것을 말합니다.

그럼 굳이 비 경제적인데도 이걸 쓰는 이유는 뭘까요?


1. 압력강하 (Pressure drop) 이 적어야 하는 경우.


2. 부식 (Erosion) 의 발생을 최소화 해야하는경우.


3. Pigging 이 필요한 경우 (Pigging은 스폰지 같은 재질의 총알모형을 배관내에 쏘아서 부식물을 청소하는 것입니다.)


4. 일부 발주처는 Drain에 Full bore를 요구함.









Gasket 규격에 대한 자료입니다.


1. JIS - FF

2. JIS - RF

3. ANSI - RF

4. ANSI -FF



예를 들어 JIS-FF는 아래와 같습니다. 파일은 테이블 아래에서 다운 받으세요


  ID O.D
2K 5K 10K 16K
10A   18 - - - 75 55 4*12 90 65 4*15 90 65 4*15
15 1/2 22 - - - 80 60 4*12 95 10 4*15 95 70 4*15
20 3/4 28 - - - 85 65 4*12 100 75 4*15 100 75 4*15
25 1 32 - - - 95 75 4*12 125 90 4*19 125 90 4*19
32 1 1/4 43 - - - 115 90 4*15 135 100 4*19 135 100 4*19
40 1 1/2 49 - - - 120 95 4*15 140 105 4*19 140 105 4*19
50 2 61 - - - 130 105 4*15 155 120 4*19 155 120 8*18
65 2 1/2 77 - - - 155 130 4*15 175 140 4*19 175 140 8*19
80 3 90 - - - 180 145 4*19 185 150 8*18 200 160 8*23
90 3 1/2 102 - - - 190 155 4*19 195 160 8*19 210 170 8*23
100 4 115 - - - 200 165 8*19 210 175 8*19 225 185 8*23
125 5 141 - - - 235 200 8*19 250 210 8*23 270 225 8*25
150 6 167 - - - 265 230 8*19 280 240 8*23 305 260 12*25
175   192 - - - 300 260 8*23 305 265 12*23 - - -
200 8 218 - - - 320 280 8*23 330 290 12*23 350 305 12*25
225 9 244 - - - 345 305 12*23 350 310 12*23 - - -
250 10 270 - - - 385 345 12*23 400 355 12*23 430 380 12*27
300 12 321 - - - 430 390 12*23 445 400 16*25 480 430 16*27
350 14 359 - - - 480 435 12*25 490 445 16*25 540 480 16*33
400 16 410 - - - 540 495 16*25 560 510 16*27 605 540 16*33
450 18 460 605 555 16*23 605 555 16*25 620 565 20*27 675 605 20*33
500 20 513 655 605 20*23 655 605 20*25 675 620 20*27 730 660 20*33
550 22 564 720 665 20*25 720 665 20*27 745 680 20*33 795 720 20*39
600 24 615 770 715 20*25 770 715 20*27 795 730 24*33 845 770 24*39
650 26 667 825 770 24*25 825 770 24*27 845 780 24*33 - - -
700 28 718 875 820 24*25 875 820 24*27 905 840 24*33 - - -
750 30 770 945 880 24*27 945 880 23*33 970 900 24*33 - - -
800 32 820 995 930 24*27 995 930 24*33 1,020 950 28*33 - - -
850 34 872 1,045 980 24*27 1,045 980 24*33 1,070 1,000 28*33 - - -
900 36 923 1,095 1,030 24*27 1,095 1,030 24*33 1,120 1,050 28*33 - - -
1000   1,025 1,195 1,130 28*27 1,195 1,130 28*33 1,235 1,160 28*39 - - -
1100 1,130 1,305 1,240 28*27 1,305 1,240 28*33 1,345 1,270 28*39 - - -
1200 1,230 1,420 1,350 32*27 1,420 1,350 32*33 1,465 1,380 32*39 - - -
1350   1,385 1,575 1,505 32*27 1,575 1,505 32*33 1,630 1,540 36*45 - - -
1500 1,540 1,730 1,660 36*27 1,730 1,660 36*33 1,795 1,700 40*45 - - -



Gasket 규격표.xls







석유 정제는 크게 단순 정제와 고도화 정제로 분리하여 생각할 수 있다.


 단순 정제는 통상 원유를 섭씨 340도 이상으로 가열해 원유에 포함된 성분들의 끓는 온도 차이

를 이용하여 석유 제품을 분리・생산한다. 상압증류시설〔Atmospheric Distillation Unit or Crude 

Distillation Unit(ADU/CDU)〕이 대표적이다. 원리는 원유를 커다란 탱크에 넣고 끓이면 원유에 

포함된 각 성분들이 기체가 되어 커다란 굴뚝을 타고 올라간다. 증기가 된 원유를 중간중간 냉각

시키면, 끓는 점과 분자량에 따라 프로판, 부탄, 나프타, 등유, 경유, 아스팔트, 벙커C유 등 석유 

제품이 순서대로 나온다. 단순 정제를 할 경우 원유의 특성에 따라 다르지만, 보통 중질유인 고

(高)유황 벙커C유가 40~50% 가량 나오게 되는데, 고유황 벙커C유는 유황 성분이 많고 효율이 

낮아 경제성이 떨어진다. 


 바로 고도화 정제공정은 고유황 벙커C유를 원료로 다시 한 번 가공․분해・탈황 등의 공정을 통

해 휘발유, 등유, 경유, 저유황 벙커C유를 생산하는 공정이다. 


 고도화 정제공정은 다시 중질유분해공정과 중질유탈황공정으로 구분된다.

 

 중질유분해공정은 수소와 촉매를 이용해 고유황 벙커C유에 화학반응을 일으켜 휘발유, 등유, 

경유를 생산하는 공정이다. 세부적으로는 수첨분해(Hydrocracking)와 촉매접촉분해(Catalytic 

Cracking)로 구분된다. 수첨분해란 고온․고압 촉매화에서 수소를 첨가하여 중질유를 분해한 다음 

나프타, 등유, 경유를 만드는 공정으로 HOU(Heavy Oil Upgrading)라고 불린다. 촉매접촉분해는 

고온 촉매하에서 중질유를 접촉시켜 휘발유, 프로필렌을 생산하는 것으로 RFCC(Residue Fluidized 

Catalytic Cracking : 잔사유유동층접촉분해시설)라 하며 RFCC나 FCC는 수소를 첨가하는 반응이 

아니므로 원료유를 탈황하여 공급하여야 한다.


 중질유탈황공정은 고유황 벙커C유에 함유된 각종 불순물을 제거해 저유황 벙커C유와 RFCC나 

FCC의 원료유 등을 생산하는 공정이다. 세계적인 환경 규제로 저유황 석유제품의 공급 부족이 

심화되고 있어 시장성이 높아지고 있다.



.... 중략 ....


KOSHA에서 제공하는 고도화 정제 공정에 대한 글입니다.

자세한 내용은 아래 파일 클릭해서 보세요. 


고도화 정제 공정의 개요 및 아래 공정 설명이 들어있습니다.


RHDS(잔사유수첨탈황공정)

RFCC(잔사유유동층접촉분해공정)

SRU(유황회수공정)

HCR(수첨분해공정)




고도화 정제.pdf




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GATE

1.  완전히 열거나 닫을대 사용.

2.  자주 사용하지 않으므로 거의 파손되지 않으며 개폐가 느리다.

3.  핸들은 그대로 있고, STEM 움직인다.

GLOBE

1. 유체의 흐름을 조절하는데 사용.

2. GATE VALVE보다 흐름에 대한 저항이 크다.

3. 핸들과 STEM 함께 움직인다.

CHECK

1.  한쪽 방향으로만 유체가 흐르게 하여 반대흐름을 방지함.

2.  PUMP DISCHARGE 부위에 설치한다.

SAFETY

일정한 SETTING POINT에서 터지게 .

COCK

1. PLUG VALVE 일종으로 빠른 개폐를 요하는 곳에 사용

2. 90도로 개폐된다.

CONTROL

1.  자동적으로 SET POINT 맞춰 유량을 조절함

2.  내부는 GLOBE 비슷함.

BUTTER FLY

1. FLANGE사이 VALVE VALVE사이에 설치함

2. 면적을 작게 차지하며 빠른 개폐가 가능함.

PLUG

1. GAS AIR 통과하는데 주로 사용.

BALL

1. PLUG VALVE 일종으로 PLUG BALL 되어 있음.

2. 빠른 개폐를 요하는 곳에 사용

DIAPHRAGM

1.  부식성 화학약품이 통과하는 LINE 설치함.

2.  VALVE BODY에는 고무 또는 테프론으로 되어있음.

QUICKOPEN

1.  화재 발생시 발생되는 열에 의해서 자동적으로 차단됨

2.  BALL TANK 지역에 주로 설치.

ANGLE

1.  유체의 방향을 전환시킴.

2.  SIGHT GLASS(LEVEL GAUGE) 많이 설치함.

3.  안전밸브,체크밸브 역할을 .

NIDDLE

1. 소량의 유량을 엄밀하게 조절함.

FOOT

1. CHECK VALVE 비슷하며 반대흐름을 방지함.

FLOATING

1. 떠있는 FLOAT 의하여 일정한 LEVEL 액체가 찼을 개폐됨.(화장실)

 

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■  흡입 공기가 표준공기(20°C,비중 1.2 kg/m³)이외의 경우에                         송풍기의 정압, 축동력을 구하는 방법

20°C,비중 1.2 kg/m³의 공기를 대상으로 작성


1. 흡입공기가 20°C 이외의 경우
      Ps= ((273+t)/(273+20)) × Ps'         L'=((273+20)/(273+t')) × L

2. 비중이 다른 가스의 경우
      Ps=(1.2/r') × Ps'                            L'=(r'/1.2) × L

     Ps  선정도에 화산한 정압(mmAq) 
     Ps'      
사용상태의 정압(mmAq)
     L  
선정도에 있어서 전동기출력(Kw)

L'  사용상태의 전동기출력(Kw)
t'   
가스의 온도(°C)
r'   
가스의 비중(kg/m³)

 

열 시동, 냉 시동( Heat start, Cold start )

시동 시에 있어서 비중이 무거운 공기를 흡입할 경우 축동력의 부하가 크기 때문에 적당한 모터 출력을 결정해 둘 필요가 있습니다. 상기 1식에 의한 여유를 가진 모터 출력을 결정하십시오.



표준체적의 온도 환산

흡입 기체 온도나 압력이 변화하여도 송풍기의 흡입 풍량은 변화하지 않습니다. 단 송풍기의 사양 풍량이 기준상태 (온도 0 °C,절대압력이 760mmHg 건조 기체의 상태, NTP 또는 N 기호로 표시, N m³/min.)로 주어졌을 때 그 풍량은 실제로 사용되는 온도로 환산하여 선정


  : Q=Qn × (273+t)/273 × Pa/P

Q         흡입 풍량(m³/min)
Qn       
기준상태( 0 °C760mmHg)

  N m³/min.또는 m³/min.NTP
 

t    흡입온도(°C)
Pa   
표준대기압(10300mmAq)
P    
송풍기의 흡입 절대 압력 mmAq
  (
통상의 환기 용도에서는 Pa=P로 하여도 무방함)


 ■ 회전수의 변화와 송풍기 성능에 관하여

선정도에 있어서 상하로 격자가 있을 경우는 중간 회전수를 취하므로써 동력이 경감되며, 소음을 억제하고 가장 적절한 성능점을 선정하게 됩니다.

풍량은 회전수에 비례한다.     Q"=(N"/N') × Q'
정압은 회전수의 2승에 비례한다.   P"=(N"/N')² × P'
축동력은 회전수의 3승에 비례한다.  L"=(N"/N')³ × '

N'  최초의 회전수
N"  
변경후의 회전수
Q'  
최초의 풍량

Q"   변화된 풍량
L'    
최초의 축동력
L"    
변화후의 축동력

   

회전수와 축수

샤프트의 회전속도에 따라 축수의 종류는 정해져 있습니다.
1.
필로우(pillow)형 유니트(unit) - 저회전(DN 120000까지)
2.
구리스 윤활 볼베어링 - 중회전(DN 180000까지)
3.
오일 윤활 볼베어링 - 고속회전 (DN 180000까지)
참고 : DN : 축경 mm × 축회전수 rpm  , 상기 기준은 축하중을 고려치 않았으므로 축하중에 의하여 달라집니다.



소음과 거리 관계

송풍기에서 2m 떨어진 곳에서 70dB였다고 하면 4m떨어진 곳에서는 64dB로 됩니다. 8m떨어진 곳에서는 58dB로 됩니다. 이것은 "거리의 비율이 2배가 되면 6dB감음한다" 는 공식에 의하였습니다.



풍량 제어 방법

1. 토출 댐퍼(damper) - 가장 많이 보급되어 있는 방법입니다.
2.
흡입 댐퍼(damper) -써징 방식에는 유리합니다.
3.
스크류 댐퍼(Screw damper) - 주로 공기 조절용으로 사용됩니다. 댐퍼 형상이 유선형으로 무리가 없으며 압력손실이 적게 됩니다.
4.
베인 콘트롤 댐퍼( Vane control damper) -써징 방지,동력 경감에 유리합니다.
5.
무단 변속 회전수 제어 - 성능 곡선이 상사적으로 변화합니다.
6.
단계적 회전수 제어 - 극수 변화 모터, 기아식인 것이 있습니다.



송풍기 효율

송풍기 효율 = (풍량(m³/min) × 정압(mmAq)) / (6120× 축동력(Kw)) × 100%

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1) 개요

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고, 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다. 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실(Seal)의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다. 따라서, 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치

한다.


2)특성


가) 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다.

나) 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다.

다) 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고, 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것

이어야 한다.

라) 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다.


마) 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용(Water Hammer)을 일으킴이 없이 급속히

폐지(Close)되어야 한다.


바) 가동 중 모든 흐름 중에서 시트, 디스크, 힌지핀(Hinge Pin) 등 부품이 손상되는 일이 없어야

한다.

사) 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다.


아) 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여

야 하며 호칭경의 10배(최소 5배) 이상의 거리에 설치하여야 한다.


3) 체크밸브의 종류


가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암(Arm)과 로드핀(Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다.

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지, 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다.

그러나, 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀(Split Pin)이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나, 또는 디스

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며, 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나, 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다. 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 Close시에 높은 소음이

발생하거나 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생할 수

있다. 이를 방지할 목적으로 Balance Weight형이 사용되기도 한

다. 가능한 수직배관(Vertical Line)에서는 사용하지 않은 것이 좋

다.



나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀(Rod Pin)에 의해서 디스크가 회전하면서

디스크가 몸통시트에 콘(Cone)형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지, 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여, 많이 사용되는 형태이다. 그러

나, 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다. 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며, 몸통시트와 콘(Cone)상태로

개폐가 이루어지므로 Close시에 소음이 적으며, 디스크의 체터링

현상이 현저하게 적다.




다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다. 또한,

다른 형에 비해 디스크의 체터링(Chattering)에 의해 소음이 발생

할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나, 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다. 또한, 수평배관(Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다. 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다.




a)몸통 형태에 따라서

a-1)T Type

a-2)Y Type

b)디스크 형태에 따라서

b-1)일반형(Plug, Flat Type 등)

b-2)구형(Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc



라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

Nut)가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다. 이 형

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다. 또한,

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다. 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다. 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다.









마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트(Soft Seat)의 저압에서 많

이 사용되고 있다. 주로 Wafer형으로 제작된다. 어느 위치로의 배

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고, 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다. 또한, 고압용의 제작

은 어렵다.



바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고, 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다.





사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며, 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다.






아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나, 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고, 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다. 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve, Nozzle Check Valve, Dual

Plate Check Valve 등이 있다.


4) 보조기능

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다. "예"로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구, 흡기관, 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고,인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다. 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것, 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다. 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다.

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글로브밸브 (Globe valve)



구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다.


1) 특성

가) 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다.

나) 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며, 유량 조절용으로 사용한다.

다) 2개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다.

라) 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다.


2) 구조


가) 몸통형태

a) T형 : 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시-트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며, 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고, 큰 작동 토-크가 요구되며, 또 소음의 원인이 된다.

b) Y형 : 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 45도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로, T형 밸브

의 결점인 압력손실을 경감시킨다. 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다.

c) Angle형 : 90도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며, T형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을

수 있다. 이 형태는 장착하는데 엘보우(Elbow)와 치환 할 수도 있다. 배출 조건이 유체역학 및

침식(Erosion)의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다.








나) 디스크 형태

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며, 주로 생산하는 Quick Open형의 디스크 형

태로는 아래와 같다.

a) Plug Type Disc : 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다. 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나, 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다.

b) Flat Type Disc : 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다.

c) Needle Type Disc : 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다.


d) Ball Type Disc : 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나, 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다. 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며, 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다.


e) Cone Type Disc : 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다.


몸통과 덮개가 십자형태로 이루어지고, 디스크가 직선 유로에 대하여 직각으로 미끄러짐에 따라 밸

브가 완전히 열렸을 때 거의 배관 크기와 같은 유체 통로를 유지하는 밸브이다.



1) 특성

게이트밸브는 배관용 밸브로 가장 대표적인 제품이며, 광범위하게 사용되고 있다.


◆ 장점으로는

- 유체가 밸브 내부를 통과 시에 방향 및 단면의 변화가 없어 압력 손실이 적다.

- 비교적 제작이 용이하여 광범위(소형↔대형, 저압↔고압, 초 저온↔고온)하게 제작이 가능하다

- 부착 면간 거리가 짧으며, 핸들 조작이 가볍다.

- 양면 실링(Sealing)이 가능하므로 밸브를 설치 시에 방향성이 없다.

◆ 단점으로는

- 전 개폐(ON-OFF)용으로만 사용하고 조절용으로는 사용할 수 없다.

※ 반개 상태에서 사용하면 게이트의 배면에 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 밸브에 진동이 발

생 밸브 내면에 침식이 생길 위험이 있다.

- 밸브 높이가 높고, 리프트가 크므로 개폐하는 시간이 많이 걸린다.



2) 구조

게이트밸브의 몸통은 대소를 불문하고 두 개의 원통이 교차된 형상을 가지며 하나는 유체를 흘리

고 하나는 게이트를 수납한다.

게이트밸브에서는 2개의 주요부는 밸브대(Stem)와 게이트를 들어올리는 운동과 게이트 자신이다.


가) 밸브대와 게이트의 운동방법에 따라

a) Rising Stem : 밸브대 상승식은 밸브대의 작동부가 밖으로 나와 있어 이물질의 혼입 등의 염

려가 있으나, 작동부에 주유 등이 수월하고 개폐의 정도를 한눈에 알 수 있다.


• Inside Screw, Rising Stem(ISRS)형 ; 주로 소형, 저압(Class150 이하) 및 동합금밸브에 사

용되는 형태로 덮개의 속에 나사가 가공되어, 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형.


• Outside Screw, Rising Stem형(OS&Y)형 ; 주로 고온, 고압 및 대형에 사용되는 형태로 슬리브

에 나사를 가공하여 요크에 조립하여, 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형으로 발

전소용, 석유화학용 및 건축용에서 채택하고 있다.


b) Non-Rising Stem(NRS) : 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지

않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이

적다. 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브

에 사용 Stem nut에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다. 이 형은 사용압력이 Class

150이하에서 사용되며, 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용(지하 매설) 및 선박용밸

브에서 주로 채택하고 있다. 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이

터(Indicator)를 설치하여야 한다.





나) 게이트(Gate)의 종류


a) Solid Wedge Gate : 게이트가 쐐기 형이며, 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의

각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다.

b) Flexible Wedge Gate : 게이트가 쐐기 형이며, 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성

주어, 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다.

중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다.

c) Tow Piece Wedge Gate : 게이트가 2쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하

는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다. 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지

하지 않으면 안 된다.

d) Double Disc Gate : 게이트가 2쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐

기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링(Sealing)한다.

테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고, 또 분리된 부품으로도 좋다.





e) Parallel Slide Gate : 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어

시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉(Seal)이 된다. 게이

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다. 고온 고압용으로

많이 사용되며, 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다. Parallel Slide Gate 이런 난점을 해소 한 것이다.


f) Through Conduit Gate : 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로, 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태(Parallel Slide Gate와 동일형)와 송유용으로 많이 사용되는 Slab형으로 게

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 “O”링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이

있다.


g) Knife Gate : 펄프, Slurry 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝

을 칼날 같이 하여 Close시에 유체를 절단하면서 닫는다.





 화공산업분야에서 증기는 가장 보편적이고도 중요한 유틸리티이다. 증기는 다양한 목적으로 쓰여지는데, 그 중 공정상의 가열이 필요한 곳에서 주로 쓰이게 된다. 증기는 높은 열전달 계수를 갖고 있어 종종 가열공정에서 오일을 대신하여 이용되며, 이는  좀 더 작은 열교환기를 사용할 수 있게 해준다. 이 외에도 증기는 건조 및 농축하는데에도 쓰이고, 원유 분해나 reforming에서도 이용되며, 펌프나 증기터빈을 이용하는 압축기등에서도 이용된다.


 하지만, 증기도 초기설치비용와 운영비가 높다는 단점을 갖고 있다. 급수 처리 시설과 탈염, 탈기 시설 그리고 보일러와 고압파이핑 등은 상대적으로 그 설치비용이 고정적인 반면, 운영비용은 증기절약 프로젝트를 통해 감소시킬 수 있다. 최근 에너지 비용이 지속적으로 증가함에 따라 점점 이런 절약 프로젝트들은 인기를 끌고 있다.

 이 글은 증기절약 프로젝트에서 흔히 범하는 실수와 이를 피하는 방법에 대해서 논할 것이다. 또한 화공산업에서 일반적으로 사용하는 증기터빈의 종류에 대해서도 기술하고, 각각의 용도에 적당한 터빈을 선택하는 가이드를 제공할 것이다.

-다양한 공정 조건을 위한 다단계 증기압

 대형 화공플랜트은 보통 한개 (또는 몇 개, 이유는 뒤에 논한다.) 의 보일러를 설치하여 공정 상 필요한 최대 압력의 증기를 생산하고, 플랜트 내의 다른 공정으로 각각 필요한 압력에 맞추어 분배된다.


 표 1. 각 단계별 증기의 상세
   압력 (barg) 공정 온도  기타 용도
 Super-High Pressure(SHP)  120-130  280-320 C  대형 증기 터빈 동력원
 High Pressure(HP)  40-42  210-240 C  소형/중형 증기 터빈 동력원
 Medium Pressure(MP)  9-20  140-200 C  증기 제트 배출기
(Steam jet ejectors)
 Low Pressure(LP)  2-4  90-140 C  Steam Stripping*
 Equipment purging**
*Steam Stripping은 액상의 혼합물에 Steam을 주입하여 특정성분 (주로 저비점 성분)을 Steam과 함께 증발해 나오도록 하는 공정을 말합니다
**Equipment purging은 장치내부에 남아있는 오염물질등을 불어내어 제거하는 작업을 말합니다.


이런한 접근 방법은 각 압력에 해당하는 여러 보일러를 설치하는 것보다 적은 비용이 든다.

 원유정제시설에서 이러한 다단계 증기 시스템을 찾아볼 수 있으며, 흔히 세단계의 증기압을 갖는데, 고압은 40-42 barg, 중압은 9-10 barg, 저압은 3-4 barg 이다. 올레핀 플랜트의 경우는 6단계의 증기를 이용하며, 초고압은 125 barg, 고압은 42 barg, 중압은 19 barg나 13 barg, 저압은 4 barg 나 2 barg 이다.

 대형 화공 플랜트와 정제시설은 보일러를 한개 이상 설치하는 데 이는 고장, 점검이나 보수로 인한 셧다운이 발생하였을 때를 대비하기 위함이다. 보일러 한개의 최대 용량을 초과하는 조건일 때에도 여러개의 보일러를 설치하게 된다.

 다단계 증기압 시스템의 핵심은 연료 연소동안 열이 방출되어 물로 고압 증기를 생산하는 보일러이다. 그리고 그 증기는 분배시설로 넘어가 개별 공정조건에 맞추어 압력을 감소시킨다.(let down)
 증기압은 두가지 방법으로 감소시킬수 있는데, 터빈을 사용하는 것이 효율적이고, 압력강하 밸브(렛다운 밸브)를 이용하는 것이 비효율적이다.

 터빈에 들어가기 전에 증기 온도에 해당는 포화수의 끓는점보다 살짝 높은 온도로 증기를 과열시킨다. 터빈 동력원으로 쓰이는 증기는 보통 과열증기를 사용하는데, 이는  포화증기보다 더 건조상태로 만들어 터빈날개를 부식시키지 않도록 하며, 또한 더욱 효율적이다. 과열증기는 또한 분배과정 및 압력강하 밸브에 들어가기 전까지 기체상태를 유지할 수 있도록 해준다. 이는 압력강하밸브에 증기와 응축수가 동시에 들어가게 되면 밸브 시트의 부식을 일으키며, 혼합상이 일으킬 수 있는 여러 조정 문제를 야기하는 것을 방지한다.
 증기는 압력강하밸브를 통과하면서 온도가 떨어짐에도 불구 하고 압력이 떨어져서 좀더 건조(좀더 포화)하게 된다.

 가열 공정에서는 포화증기가 선호되는데 이는 응축열전달계수가 높고 잠열을 빠르게 전달하기 때문이다. 이와같이, 터빈 배출구나 밸브 출구에 과열저감기(desuperheater)를 설치하여 출구쪽 증기압과 일치시키는 것이 보통이다. 과열저감기는 증기에 물을 미세한 입자로 분사하여 과열증기가 물 입자에 열을 전달하도록 하여 증기의 온도를 떨어뜨리게 한다.

-증기 절약 프로젝트의 흔히 저지르는 실수

많은 증기 절약 프로젝트는 개별 기기나 증기시스템 요소의 효율을 개선시키는 데에만 초점을 맞추고, 다단계 증기 시스템을 전체적으로 고려하지 않는다. 즉, 플랜트의 연료와 증기 밸런스를 고려하지 않는다는 말이다.

 전체의 연료 밸런스는 무시한다. 증기절약 프로젝트의 진짜 목적은 증기 그 자체를 줄이는 것이 아니라 증기를 만드는데 필요한 연료량을 줄이는 것이다. 많은 대형 플랜트에서는 연료를 자체적으로 생산한다. 



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스팀 트레이싱은 배관라인에서 온도가 떨어지는 것을 막아주는 장치를 말한다. 보통 사용되는 곳은 정유,석유화학분야이며 이는 이쪽 분야가 보통 배관라인을 이용하기 때문이다. 

이 기술을 이용하여 생산업체는 각 배관라인의 온도를 조절하여 공정이 효율적으로 잘 돌아갈 수 있도록 하고 있다.


배관에 열을 가지고 있는 열원을 공급하므로서, 그 안에 흐르고 있는 물질이 잃는 열 만큼을 보상하여 온도를 일정하게 유지하게 한다. 열원으로서 증기를 공급하면 스팀 트레이싱, 전기를 발열체에 공급하는 종류는 Electrical heat stracing 으로 구분할 수 있다. 


스팀 트레이싱의 경우 주배관옆에 조그만한 배관을 설치하여 열원이 흐를 수 있도록 한다. 열 전도체를 이 두 배관사이에 발라 열전달이 증기관에서 주배관까지 잘 일어날 수 있도록 한다. 두 배관은 모두 단열재로 싸고 Jacketing을 하여 열 손실을 최소화하고, 손상으로부터 보호한다.






스팀트레이싱은 점도를 유지, 물질이 이송중에 어는 것을 방지 또는 압력을 안전한 범위내에서 유지시킬수 있도록 온도를 조정할 때 이용할 수 있다. 이런 시스템은 보일러 및 이와 연관된 기기들이 사용되는 여러 산업분야에서 쉽게 찾아볼 수 있다.


이와 반대되는 개념은 Cold tracing 이며 열원으로 쓰이는 것이 증기나 전기가 아닌 , 온도가 낮은 Brine이나 냉각수, 또는 냉매 등을 사용한다는 점에서 다를 뿐 구성은 위와 비슷하다.