Design/Piping +10







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







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.







 
ASME B16.5 (1996) 에 따른 플랜지 레이팅  



 
  •  데이터 입력
  온도  도 (섭씨) 
 


랜지 레이팅
 


플랜지 재질








• 최대설계압(Maximum Design Pressure)  
bar        PSIG



Pipe와 Flange 규격에 대한 자료입니다.

 

1. KS, JIS 배관규격 

2. ASME 배관규격 

3. ANSI 150#,300# FLANGE 규격 

4. ANSI 600#,900# FLANGE 규격 

5. 1500# FLANGE 규격 

6. KS,JIS FLANGE 규격 

7. API 규격 

8. DIN 규격 

9. FLANGE 중량표(150#,300#,600#,900#)


규격에 대한 기초는 아래와 같습니다.

Slip On Flange - 슬립온 타입 플랜지

FF - Flat face 타입의 플랜지 면

DN 15 - 구경이 15mm

CS - Carbon Steel 재질이 카본스틸

JIS 5K - CODE가 JIS

SUS - 재질이 SUS 316

SCH - 스캐쥴 / 배관의 두께를 말합니다.

LR - Long Radius 반경이 구경의 1.5배 

SR - Short Radius 반경이 구경의 1.0배










배관플렌지규격표.xls





VALVE 특성과 장단점

 

1. Gate Valve (Stop Valve)

 유체저항이 적어 압력손실이 적다. Globe Valve에 비하여 면간 거리가 짧고 중량이 작고 대구경에도 사용할 수가 있따. 그러나 Valve Lift가 길어 높은 공간을 차지한다.

 Gate Valve의 특징은 완전히 열렸을 때는 전혀 유체저항이 없어 압력손실이 거의 없다. 그러나 유속이 빠른 유체일 때 조금 연 상태에서는 dsc의 진동과 소음현상이 일어나 seat가 마모(erosion)된다. 따라서 일반적인 Gate Valve는 유량조절(throttling)용으로는 사용할 수 없다.

결론적으로, 일반적인 Gate Valve는 유량조절을 하지 않고 빈번하게 사용하지 않는 곳의 완전개폐용으로 적당하다.

 

 

2. Globe Valve

 


 유량을 조절하는 대표적인 밸브로서 seat나 disc의 손상을 최소화하고 유량을 미세하게 조절할 수 잇따. Plug와 guide가 언제나 접촉하여 고압에도 사용할 수 잇고 disc의 움직이는 범위가 짧아 작동시간이 Gate Valve에 비하여 짧다. Disc와 seat는 언제나 valve를 pipline에서 떼어내지 않고 수리할 수 있어 편리하다.

Valve seat가 유체의 흐르는 방향과 평행으로 되어있고, 유체의 흐르는 길(path)이 S자형으로 되어있어 유체의 방향을 변경시켜 유체의 압력손실이 크고 와류현상(turbulent)이 일어난다. 따라서 압력손실이 문제가 되는 저압의 유체에는 적당하지 않다. 또 같은 구경일 때 Gate Valve에 비하여 무겁고 가격이 비싸다.

 결론적으로, Globe Valve는 유량조절용으로 valve를 빈번히 사용하고 압력손실의 문제가 없는 곳에 사용하면 좋다.

 

 

3. Angle Valve

 


 유체가 90°각도로 꺽이고 Globe Valve가 필요할 때 관이음쇄(fitting)를 절약하고 Globe Valve 역할을 할 수 있는 구조이다.

 Disc는 Globe Valve와 같은 형태로 할 수 있으며, Globe Valve에 비하여 와류현상과 압력손실이 적다. 따라서 유체의 압력차가 큰 곳에서 사용한다.

 

 

4. Ball Valve

 


 Plug가 구(球/Ball)형으로 되어 있으며 가운데에 유체가 통과할 수 있도록 구멍이 있다. 특성은 90°만 회전시켜도 valve의 개폐가 가능하며 Globe Valve에 비하여 중량이 작다. 크기가 작아 좁은 공간에서도 사용할 수 있으며, 또 조절범위(Rangeability)가 다른 valve에 비하여 대단히 크다.

 Ball Valve가 점점 Control Valve로 사용되는 추세에 있다. 지금까지 문제는 seat의 재질때문에 고온/고압에 사용이 제한되어 왔으며, ball과 stem이 분리되어 구동부와의 동력전달이 미세한 부분에서는 잘 조절되지 않는 부분(dead band)이 있었으나, seat 재질을 향상시켜 metal seat가 개발되고, ball도 stem과 같이 붙어있는 One Piece Ball (Stem Ball)이 나와 Globe Valve보다 가격이 저렵하고 조절범위(Rangeability)가 넓은 등 유리한 점이 많아 Control Valve로 사용이 증가하고 있는 추세에 있다.

 단지 ball은 회전각도에 따라서 심하게 유량이 변하여 미세한 유량과 압력제어에는 적당하지 않다. 또 valve회복계수(valve를 통과하는 유체압력의 손실계수)가 낮아 Auto Control Valve로 사용시 와류현상이 일어나고 소음이 심하게 발생한다.

 Ball의 구경에 따라 Standard, Full Bore, Reduced Bore Ball이 있다.

 

 

5. Butterfly Valve

 


 회전운동식(Rotary Motion) Valve의 대표적인 형식이다. 중량이 가볍고 크기가 작아 취급하기가 좋다. 유량 특성이 좋고 유체 저항이 작아서 대구경 valve의 유체 제어에 적당하다.

 Seat를 고무, teflon 등 연질 Elastomer를 사용하면 완전 누출을 막을 수가 있으나 고온에는 견디지 못하여 저온에 사용한다.

 그러나 Metal Seat가 개발되어 고온에도 사용되나 이것도 고압에는 적당하지가 않다. 또 구조의 특성으로 인하여 50 inch 이하의 작은 크기의 valve는 제조가 곤란하다. On-off나 유량조절(throttle)에 사용할 수 있으며 on-off일 때는 90회전변을, throttle일 때는 60회전변을 사용하는데 60° 이상 되면 유체의 증가가 기하급수적으로 변하고 많은 힘이 필요하며 70° 이상에서 유량조절에는 적당하지 않다.

 이 valve의 장점은 대구경일 때 다른 valve에 비하여 가격이 저렴하고 설치하기 좋고 유량조절이 가능한 것이다.

 

 

6. Plug Valve

 


 가장 오래된 형태의 valve 형태이다. Plug가 원추형이다. 보수가 간단하고 가격이 다른 것에 비하여 싸다. 그러나 plug와 seat의 마찰이 크고 seat를 구조상 잘 설치할 수가 없어 고압에는 적당하지 않다.

 Gate valve와 같이 개폐용으로 사용할 수 있다. 좁은 장소에 설치할 수 있고, 조작이 90도만 돌리면 개폐가 되어 간단하다.

 Plug의 구멍이 body와 같은 full bore와 body의 70%, 40%인 reduced port가 있다.

 

7. Diaphragm Valve

 


 유체가 점액상태이거나 유체속에 고형물질 또는 덩어리 등이 들어있는 유체를 제어하는데 적당하다.

 이 valve의 형태는 유체를 차단하기 위하여 유동적인 판막(flexible diaphragm)이 상하로 움직여 작동하는 valve이다. 점액부는 고무, glass, plastic, teflon 등으로 Lining할 수 있다.

 

 

8. Check Valve

 


 유체의 역류현상을 막는 일종의 안전 valve로서 유체의 압력과 disc의 무게에 의하여 작동한다. 때에 따라서는 유압 또는 다른 구동부를 사용 유체 특성에 맞게 사용한다





출처 :

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=yangseungjae&logNo=90129247566&parentCategoryNo=&categoryNo=&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postView

 


플랜지 레이팅 계산기 - Flange Rating Calculator (NPS 0.5 to 60)

이 엑셀 시트는 플랜지의 레이팅을 ASME 16.5 -2009 기준으로 계산하여 보여준다.

적용되는 재질은 아래와 같으며 구경 NPS 0.5 ~ 24,  26 ~ 60 으로 두개 파일로 구성되어 있다.

  • 1.1 _Normal Carbon Steel_A 105, A 350 Gr. LF2, LF6 CI. 1, A 350 Gr. LF3, A 216 Gr. WCB
  • 1.2 _High Carbon Steel_A 350 Gr. LF6 Cl. 2, A 216 Gr. WCC, A 352 Gr. LCC, LC2, LC3
  • 1.3 _High Carbon Steel_A 352 Gr. LCB, A 217 Gr. WC,1 A 352 Gr. LC1
  • 1.4 _Low Carbon Steel_A 350 Gr. LF1 Cl. 1
  • 1.5 _Alloy Steel_A 182 Gr. F1
  • 1.7 _Alloy Steel_A 182 Gr. F2, A 217 Gr. WC4, WC5
  • 1.9 _Alloy Steel_A 182 Gr. F11 CL.2, A 217 Gr. WC6
  • 1.10 _Alloy Steel_A 182 Gr. F22 Cl. 3, A 217 Gr. WC9
  • 1.11 _Alloy Steel_C-V2M0
  • 1.13 _Alloy Steel_A 182 Gr. F5a, A 217 Gr. C5
  • 1.14 _Alloy Steel_A 182 Gr. F9, A 217 Gr. C12
  • 1.15 _Alloy Steel_A 182 Gr. F91, A 217 Gr. C12A
  • 1.17 _Alloy Steel_A 182 Gr. F12 Cl. 2, F5
  • 1.18 _Alloy Steel_A 182 Gr. F92
  • 2.1 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F304, F304H, A 351 Gr. CF3, CF8
  • 2.2 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F316, F316H, F317, A 351 Gr. CF3M,CF8M, CG8M
  • 2.3 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F304L, F316L, F317L
  • 2.4 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F321,F321H
  • 2.5 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F347, F347H, F348,  F348H
  • 2.6 _Austenitic Steel_A 240 Gr. 309H
  • 2.7 _Austenitic Steel_A 182 Gr. F310, A 240 Gr. 310H
  • 2.8 _Ferritic/Austenitic Steel_A 182 Gr.F44,F51,F53,F55, A 351 Gr.CK3MCuN,CE8MN,CD4MCu,CD3MWCuN
  • 2.9 _Ferritic/Austenitic Steel_A 240 Gr. 309S,310S
  • 2.10 _Ferritic/Austenitic Steel_A 351 Gr. CH8 , CH20
  • 2.11 _Ferritic/Austenitic Steel_A 351 Gr. CF8C
  • 2.12 _Ferritic/Austenitic Steel_A 351 Gr. CK20


엑셀시트의 스크린 샷은 아래와 같다.


해당 시트는 아래에서 다운로드 받으시면 됩니다. 구경별로 두개 시트로 되어 있다.


Flange Rating_(NPS 0.5~24)_V3.0.xls

Flange Rating_Large Diameter_(NPS 26~60)_V1.0.xls




개스킷은 얇은 판상(板狀)의 패킹재(材)ㆍ플랜지관(flange pipe), 실린더 블록(cylinder block)이나 실린더 헤드(cylinder head) 등의 접합면에 수밀성과 기밀성을 유지하기 위해 끼워넣어 이용하는 것으로 이용 목적에 따라 아래와 같이 재질을 선택할 수 있다. 해당 코드는 ASME Standard B16.20이다.




플러그 이음 ( Bell and Spigot Joint )

내경을 상대 관 끝의 외경에 맞춰서 연결하는 파이프 이음을 말한다. 동관과 경질 염화비닐관 등에 이용된다. 전자는 납땜으로, 후자는 접착제 또는 가열에 의해 접합된다. 일반적인 관이음과 같이 여러 가지 모양이 있다.

하수처리에는 플러그 이음이 많이 이용되며, 아래는 표준 치수이다.





오래된 차단 밸브를 교체할때, 흔히 마딱드리는 문제가 하나 있다. 볼밸브를 이용할 것인가? 아니면 게이트 밸브를 이용할 것인가 하는 문제이다.

물이나 유체는 원래 배관 시스템을 다양한 방면으로 망가뜨리게 되지만, 적절한 밸브를 선택하므로서 더욱 "천천히" 망가뜨리게는 할 수 있다. 어차피 시간이 흐르면 결국은 망가지는 것이므로, 망가지는 것을 "방지"할 수는 없고 "지연" 시키는 것이다. 



볼 밸브                  게이트밸브


볼 밸브를 사용하는것이 게이트 밸브를 사용하는 것에 비해 더욱 오랫동안 이용할 수 있고, 자잘한 문제를 덜 일으키는 등 성능이 월등히 우월하다. 
볼 밸브는 유체 흐름을 조절하기 위해 구멍이 난 유체를 이용하는데, 핸들이 밸브랑 평행하면 구멍이 열려 유체가 흐르고, 밸브를 1/4 정도 돌리면 구멍이 밸브와 직각을 이루면서 구멍이 닫혀 유체가 멈추게 된다. 볼 밸브는 몇년간 사용하지 않았어도 사용할 수 있어서 소위 굳어서 움직이지 않는 경우가 별로 없다.

게이트 밸브는 내부 축을 따라 게이트 즉 문이 열리고 닫히는 구조로 되어 있다. 축은 핸들에 나사형으로 연결되어 게이트를 올리고 닫으므로서 흐름을 조절한다. 게이트 밸브는 몇 가지 단점이 있는데, 그 중 가장 큰 문제는 시간이 흐름에 다라 게이트를 조절하는 축이 고장난다는 점이다. 이것은 게이트가 특정위치에 걸려 열거나 닫히지 않게 된다는 뜻이다. 또하나 문제점은 오랫동안 잠근 체 사용하지 않으면, 열리지 않는다는 점이다. 만약 열었다 하더라도 보통은 새기 시작한다. 하지만 명심해야 할 점은 아직도 계량계 앞뒤 라던가 하는 특정 부분에서는 게이트 밸브가 필요하다. 왜냐하면, 볼밸브는 1/4만 돌려도 쉽게 잠기게 되고, 이렇게 빨리 잠기게 되면 집안에서 돌고 있는 물이 워터 해머(갑작스럽게 유체의 한부분이 멈추거나 부딪혀서 나는 현상)현상이 일어나 어딘가의 문제를 일으킬 수 있기 때문이다. 물론 이런일은 그렇게 잘 발생하는 일은 아니며, 아마도 크게 고려할 사항은 아니다.

위 이야기는 일반적인 볼/게이트 밸브 이야기 이며, 가정용 위주로 기술하였으나, 대형 플랜트 시장에서도 그 특성은 크게 다르지 않아 기술해 본다.